PERHITUNGAN FRAKSI BAKAR PER ELEMENDENGAN MENGGUNAKAN PAKET PROGRAM TRIGAP

Edi Trijono Budisan~oso. Bambang Sumarsono. Y. Sardjono

Pusa~ Peneli~ian Nuklir Yogyakar~a

ABSTRAK

Dihi~ung rraksi bakar per elemen. pada elemen bakarReax~or Kar~ini. mulai ~anggal 1 Mare~ 1979 s(d 30 Sep~ember1988. Perhi~ungan dilakukan dengan menggunakan pake~ programTRIGAP. Hasil perhi~ungan menunjukkan bahwa. -rraksi bakar ~er~inggi = 38.3085MWH = 1.9913X U-235 ~ipe LEUrraksi bakar ~erendah = 1.6286MWH = 0.2182X U-235 ~ipe SSrraksi bakar rera~a = 20,7019 MWH/elemen.Selama in~erval wak~u pengoperasian dia~as. kenaikanrraksi bakar adalah sebagai beriku~kenaikan ~er~inggi = 4.9183MWH =O,2556X U-235.un~uk ~ipe LEUkenaikan ~erendah = 1.6286MWH =0.2182% U-235 un~uk ~ipe SSkenaikan rera~a = 2.3114 MWH/elemenDari perhi~ungan ~ersebu~ dapa~ disimpulkan bahwa. masing­masing elemen bakar mempunyai rraksi bakar ma~ih rendah biladibanding dengan ba~as prosen~ase rraksi bakar maksimum,35 X dan 50 X masing-masing un~uk ~ipe FLIP dan LEU/STANDAR . Tiap-~iap elemen bakar ~ersebu~ masih dapa~ di­pakai un~uk jangka wak~u lama.

ABSTRACT

Burn up ror each ruel elemen~ in Kar~ini Reac~or hads lbe'[~de~ermined. beginning March 1 1979 un~il Sep~ember30 1988. The de~ermina~ion used TRIGAP packe~ program.The resul~s or burn up de~ermina~ion are as ro~low

~he highes~ = 38.3085 MWH = 1.9913 X U-235 in LEU ~ype- ~he lowes~ = 1.6286 MWH = 0.2182 X U-235 in STD ~ype- ~he average = 20.7019 MWH/elemen~

During ~he above period. ~he increasing burn up are ob~ainedas ~he rollowing

~he highes~ = 4.9183 MWH = 0.2556 X U-235 in LEU ~ype- ~he lowes~ = 1.6286 MWH = 0.2182 % U-235 in STD ~ype- ~he average = 2.3114 MWH/elemen~.

The de~ermina~ion gives a conclusion ~ha~ ~h~ burn up ineach ruel elemen~ is s~ill low compared ~o ~he burn up~hreshold, 35 X and 50 X ror FLIP and LEU/STANPARD ruel ~ypeelemen~ respec~ively. Each ruel elemen~ is s~ill usable in~he reac~or core ror a long opera~ion.

370

371

I. PENDAHULUAN

Telah dicoba penentuan "Fraksi bakar" per elemen pada

reaktor Kartini dengan menghitung berdasar riwayat operasi

dan tingkat dayanya yang dikorelasikan terhadap posisi

elemen bakar di dalam teras reaktor. Perhitungan dilakukan

dengan menggunakan paket program TRIGAP yang dijalankan

dengan komputer IBM compacible. TRIGAP adalah paket program

komputer yang dikembangkan oleh I. Mele & M. Ravnik untuk

reaktor riset tipe TRIGA-250 kW untuk kalkulasi-kalkulasi.1. Perkiraan kekritisan dengan ketelitian 0.5 %

2.

Perhitungan distribusif1uksdengan ketelitian 15 %3.

Perkiraan distribusidayadengan ketelitian 15 %

4.

Perkiraan fraksibakar/elemen dengan ketelitian 10 %.

Program ini memerlukan 3 kelompok data masukan yang masing­

masing disusun di dalam file TRIGAP.LIB. TRIGAP.INP dan

ELEM.DAT. Sedangkan data keluaran disusun dalam file data

CEBIS.OUT dan BURN. OUT. Paket program ini digunakan dengan

cara menyusun data "Riwayat Konfigurasi Teras" yang didalam

tiap-tiap konfigurasinya mempunyai data riwayat periode

opersi reaktor dan daya reaktor. Data "Riwayat Konfigurasi

Teras" dimasukkan ke dalam input data TRIGAP.INP dan program

dieksekusikan. Perubahan data TRIGAP.INP didilakukan bila

ada perubahan daya reaktor. operasi atau konfigurasi teras.

Fraksi bakar masing-masing elemen bakar diperoleh di dalam

file data BURN. OUT.

II. PRINSIP KERJA PAKET PROGRAM TRIGAP

Paket program TRIGAP mempunyai algoritma seperti gambar

(1). Dari algoritma pada gambar (1) dapat dilihat bahwa

TRIGAP mepunyai 3 subroutin utama yaitu SIGMA.CEBIS dan

BURN. dan menghasilkan 2 file data keluaran CEBIS.OUT dan

BURN. OUT. File data TRIGAP.LIB. TRIGAP.INP dan ELEM.DAT di­

gunakan sebagai tempat data-data masukan. TRIGAP.LIB adalah

data acuan untuk menentukan parameter-parameter difusi

neutron dalam dua kelompok.

DATATRIGAP.LIB

CEBIS.OUT

372

DATATRIGAP.INP

ST GMA

FEED BACKTEMPERATUR

1 Tdk

BURN

Paket.-progr-am

DATAELEM.DAT

. . . . . .

..

Ya

~-

TRIGAP

BURN. OUT

Gambar 1. Algorit.-ma paket.-program TRIGAP

Secara rlnci ragam dat.-amas uk an di dalam file TRIGAP.LIB di-

t.-abelkan pada t.-abel(1). TRIGAP.INP berisi dat.-a diskripsi

t.-eras reakt.-or. dat.-akrit.-eria dan bat.-asan program dan dat.-a-

dat.-akonfigurasi t.-eras. Perincian ragam dat.-a di dalam file

TRIGAP.INP disusun di dalam tabel (2). File ELEM.DAT adalah

file dat.-ainvent.-aris seluruh elemen bakar yang t.-erdiri dari

data nomoI" batch. t.-ipeelemen bakar dan fraksi bakar yang

telah t.-erjadi dalam masing-masing elemen dalam satuan Yo

U-235. Susunan dat.-aELEM.DAT dit.-abelkan di dalam tabel (3).

373

Tabel 1. Raga~ variaqel masuk~n program~IRt8~P _.yang tersusun at dalam tile data IXlbAr.Lln

noDa.rl S

deskripsi satuan variabel....torilat penull';an

/peilbacaan

197-2471 -- ider. -- untuk el-bakar STD

254-2551 -- ide~ -- untuk el. "berilium"

248-2491 -- idem -- untuk ele~en 'air"

( 14 }

(F 10.4,F ,un

(F 10.4,F 4.0)

(F 10.4,F 4.0;

(5E 14.6}

(5E 14.61

(5E 14.6)

(5E 14.6)

(5E 14.6i

(SE 14.61

(3F 10.6i

(5E 14.61

(5E 14,6)

(~E 14.6)

(bE 12.S}

m 14.6)

(3F 10.6)

(3F 10.6)

~HYPE

SMS(i) •

I=l,NTYPE

COEf(M!),

HT= 1,3

~UFLI~01!Ki, _K= I,L,II= 1,3~

BULEU (i, J) ,J= 1,2,1= 1,25BUSS (In. fN, •

Hi-' 'i 1;4-1 '~;:11';-"',~ , 11- , L. .••!

TEMFOiL,M) ,

L= 1.10 ."=1,3-;:;0" ~r r:I•.'It' \". I,1= 1. to, 1=1.3

T,~i,j 'K\' - ,Iw \\', ".1 ,

N=1,10, k=l,3XENd ,JI,1=1,10, j=l,3

CXE(K,NI,

K=1,10, N=1,3

AFLlP iMK,ICAUI (5E 14.6)

IMK= ,10

ICAL= ;35

ALEUWiK. lCAU ,I (5E 14.6;IMK= t, Ii) .

lC~L=l., 25 .. _ '"AS;j{IMK, lCAL)! I {Sf: 14.6i

IMK= 1,10

ICAl=1,25

AH20 \I MK, 1)

IHK= 1,10

AVOIO\IMK,1i

IMK= 1, 10AGRAF (IMK.l)

It1f::= 1,10ABE II MK, 1 iInK= 1,10

AREF (Ii'iK, 1)

k~ IPoum, in=1,3

T{ton)

"',

I U-235ITAUO(HLI ,Ml=I,3

CVP(MS} ,MS=1,3

-- idem -- untuk el-ba~ar srD

jumlah raQa~ ele~en ba~ar

aassa eiemen Uranium dl~ ;aslng-;aslngelemen bakar

, f" f" b L .I~Qe lSlen raKSl CKar paua

~-"i""-"a"ing ra"am e'-b'"ar:O':l"L~:-i-!:~:~ ..t,,.'f}ll 111 •. c:r-. I ,.. I",rU:;!:Ii!"a~C' traJ ..:Jl ba. ••.a. dan UU!tIOI url.lt

untuk el-bakar jenis FLIP

-- idem -- untuK el-bakar LEU

4

1

2 - J

60 - 74

j - 34

_ ~c.joj oJ"

D2 a2 - '12 f2 v2/Cf

146-1961 -- idem -- untuk el-bakar LEU

250-2511 -- idem -- untuk el. 'rongga"

256-2571 -- idem -- utk. el."reflektor"258 dava nominal Dada masina-masina

tipe ele~en bakar < <

259 IkDnstanta traksi bakar Dada dava nD~inal~LO "on"+a~+' ~"roi,"; para-~+Qr tQ;'~ ~lQh••u ,.. I ~ ••• 11'-"" I'.'..J ""'~J.. 1i1•• ••••. 1 •. II,&..J \J •••11

raeun Xe dan Sm

261-266lkonstanta kcreksi para~eter teras olen

sunu bilamana traksi-bakar = 0

267-272lkonstanta kcreksi carameter teras Glen

sunu bilamana tra~si-bakar ) 0

273-273lkoefisien perubahan koreksi sunu olehfraksi-bakar

279-28Slkcnstanta Koreksi para~eter teras alen

raeun Xe

286-291lkoefisien perubahan koreksi raeun Xe

olen fraksi-bakar

252-2531 -- ide; -- untuk ell EgrafitJ

75 -t45ldata parameter teras dl~ analisis satuan

Sel dl~ 2 ~elQmpQk sea gai fungsi pro­

sentase fraksi bakar e emen-bakar FLIP

01 at 12 '11 1 ';liCF

292-297lkcnstanta kareksi Qarameter teras Glen

racun Sm I

298-303IkO~~~ 5i:~i.~~ru~~h:n koreksi racun 8m0 .•.1:11 f I ar-.~.L ba •..a,

SAt1tIS,JS) ,

IS=I,10,JS=l,3

SM(KL,t~U ,KL=l,10,NL=1,3

(5E 14.6)

(5£ 1Ud

374

iaeel 2. Raaar. variabel lasukan program TRIGAPyang tersusun di dalarn tile data TRI6AP.INP

no

bari sdcs~ripsi 5atuan varia~12 fcraat penulisan

iper.bacaan

jur.lah 10kasi eler.en paoa tiap

I &.HY

21+NI+llkoefisien koreksi daya pada

2a5in9-;a5ing tipe el-bakar

Cl,C2,C3= da!a yang digener~S1~an cleh tlce el­bakar I daya rerata

pada ring tersebut

--"U'''II I" .'. '·X

LL+nL., nomer e -DaKar,.ede KoreKSl e,

sid dan Korle kareksi Sm pada tiap­

22+NI+ tiap zone(ring)N

ruji-ruji teras reaktor

ruji-ruji luar reflektcr

tinggi teras reaktcr

tinggi teras + reflektcr axial

daya therlal reaktor

iuoiah zcne ho;cQenisasi ~earah radial

Jumlah interval "finite differences"

NI ) ruii-ruii terasioaniana diffusi

~ri teri. k~n'mgensi k-e'ff - ­

~rit2ria kJn';~ngensi fapat pe;belahan

jumlah iterasi rapat pe;oelahan yang

dapat ~i l,at.u~:n, .lu \= Nil \= 20u

cuckling axial untuk grup 1

bucklina axial untuk orUD 2

kcde untuk menggambar Jgrafikdistribusi flux

~. ;engga~bar grafik\). tlaak

->e" ga··•.ar di->r;bu-; "1....~<. p /_II'I~ .•••I?=-O ~.~11r jL I UI".1 ,- ,:; 1;.., ,- N,

kcde,~ntuk ;:leri~tah.progra~;enghltUitg 5trakSl ba~ar2

I. hibmg 'fraksi bakar'

o. ti oak

La IJu;lah iterasi kcreksi cleh

temperatur { 2 iterasi sudah meocukupii

19 Idata fra~si bakar yg telah terku~ulasi

dan enerai ya sedang diaenerasikan

20 hji-ruji 'Iu~r ;asin9-;<3.5ing

Cl,C2,C3 I <3F 10.4)

IN (N, Ill,

DE (14,m, I (6( 18, 212 ))ISH (N, II)

N=I,NMAX

IZ=I,tU

{F 10.01

IF 10.0)

IF 10.0i

(F 10.!))

(F 10.01IF 10.0)

{F 10.01

(F 10.0)

(F 10.01

IF 10.0)

(F 10.0)

IF 10.0)

(F 10.0)

IF 10.0)

(F 10.01

ITER I (F 10.01

lEURN

ISTEP

BUCKi

BUCK2

EPSI

EPS2

01'"..R

HC

H

PTERIi

NI

III

!GRAPH

c;CHI

CII

Cia

KIf

awn I ACBURN IENERGI I (2F 12.4)

Am),

CII I II=I,NI I (SF 8.4)HIC (NG,!Z) , (2F 10.5)NG=I,2

iz=l,nz

NMAWZi I I (81 41IZ=1,NZ

lIc;lIca

fraksi neutron hasil belah

untuk grup 1 dan 2

9

4

to

t7

1t,1

1112

'11...sid

11+NH21trE

23+NZ+

sIddata rapat daya rerata pd tiap­

hap zene{ring)

h/cc I PAVl (m,II= l,NI

(E 16.61

23+ 2N Z+

N

N = ju~lah baris isian data nc;cr elemen bahan bakar

375

A. Langkah kerja pake~ program

1. Subrou~ine SIGMA

Dari algori~ma pada gambar (1) dapa~ diliha~ bahwa

seluruh da~a masukan di~erima oleh subrou~in SIGMA. Sub-

rou~in SIGMA akan membagi ~eras menjadi sejumlah zone-zone

~erhomogenisasi beser~a volumenya dan menyusun ragam isian

elemen bakar. sesuai dengan da~a didalam TRIGAP.INP yang di­

korelasikan dengan da~a-da~a yang ~erdapa~ didalam ELEM.DAT.

Berdasar pada rapa~ daya rera~a ~eras reak~or yang diberikan

sebagai da~a awal dalam TRIGAP.INP. subrou~in SIGMA menyusun

parame~er difusi per zone ~erhomogenisasi yang ~elah ~er­

koreksi oleh suhu dan reak~ivi~as racun Xenon. Samarium.

Da~a-da~a elemen bakar dipersiapkan didalam file TRIGAP.LIB.

Da~a-da~a yang disediakan adalah da~a-da~a parame~er difusi

pada fraksi bakar an~ara 0 ------)50 % un~uk jenis LEU Clow

enrich uranium) C~ipe Al) a~au SS (s~andar). dan fraksi ba­

kar an~ara 0 ~ 35 % un~uk jenis FLIP Celemen bakar dengan

pengkayaan 70 %). Apabila fraksi bakar pada elemen bakar

yang dipasang pada ~eras reak~or ~elah melebihi ba~as pro­

senease dia~as maka program akan berhen~i dan memberikan

pesan "Fraksi Bakar Melebihi Ba~as". Parame~er difusi yang

dipersiapkan dalam subrou~in SIGMA adalah sebagai beriku~

D2:2: v2:v /CF1

0.112 f 11

D

2: v2:v /CF2

0.2 f22

Parame~er

difusi~ersebu~dihi~ungun~ukmasing-masingzone

~erhomogenisasi.

denganmenggunakanrumusansebagaiberiku~

~ (V. /D. )1... I. I. 9I.

~ V. E.. 9L I. I.i.

1 > =< -D-

9

=

dengan ke~en~uan

2.I.

2.I.

Vi.

Vi.

9 = 1.2

9 = 1.2

(1)

(2)

376

< ~g > adalah rerata seperkoefisie~ difusi u~tuk group

9 dalam suatu zo~a

adalah tampa~g li~ta~g makroskopis rerata u~tuk

group 9 dalam suatu zo~a3

V. adalah volume satua~ sel ~omor i Cem )~adalah tampa~g li~tang makroskopis

satuan sel nomor i group 9 C1/em)

D.,g adalah koefisien difusi dalam satu satuan sel~

L. ,g~ dalam satu

nomor i pada group 9

2. Subroutin CEBIS

Di dalam paket program TRIGAP subroutin CEBIS bekerja

u~tuk me~entukan distribusi flux dan rapat daya pada tiap­

tiap zone. Oistribusi flux diselesaika~ de~ga~ menggunaka~

geometri silinder.Bentukpersamaan difusitersebut

sebagai

berikut:1

dD

d+ Z<Pi

1F- -- r ~ ¢1= -- X

r dr2 1r1

1

dD

d+ Z

1F+ Z¢1

- -- r ~ ¢2¢2= -- Xr dr

2 2r2 12

F = v

Zf<Pi+ vLf

<P21.1 22

persamaan difusi 2 kelompok 1 dimensi

dengan ketentuan

kearah radi al dalam

adalah

(3)

C4)

(5)

D,D adalah konstanta difusi untuk kelompok 1 da~ 2.1 2r adalah ruji-ruji zone

v L adalah tampang lintang pembelahan efektif u~tuk.1 f 1

V L kelompok 1 dan 2.2 f2

L adalah tampa~g hamburan pindah dari energi 1 ke 2.12

L = L + D 822 a2 2 2

L adalah tampang lintang absorbsi efektif group 1,2a.1,a22 2

D B ,0 B adalah tampa~g keboeoran ~eutron group 1,2.1 2

377

X.X adalah fraksi spek~rum pembelahan group 1.21 2

¢ .¢ adalah flux neu~ron group 1.21 2

F adalah rapa~ pembelahan ~ernormalisasi dimana

vr = volume reaklor

k = konslanla

Persamaan difusi 3.4 dan 5 ~ersebu~ d~selesaikan secara

numeris dengan menggunakan syara~ batas penyelesaian yang

diberikan pada da~a TRIGAP.INP. Harga fluks neu~ron ~ernor­

malisasi di~entukan dengan menggunakan persamaan sebagai

beriku~

A =

Vrf

{V ~

1 f 1V /C1 F1

P (5)

Vr = Volume reaktor

Cr)

dengan keten~uan

(7)

adalah energi

group 1.2

¢ Cr) adalah flux ~ernormalisasi group 1.21,2

P

V1,2

CF1,2

adalah daya ~otal reaktor CkW)

adalah jumlah neu~ron ~iap pembelahan group 1.2

yang dilepaskan ~iap pembelahan

Dengan menggunakan persamaan (6) dan (7) dapa~ di~entukan

dis~ribusi rapa~ daya rera~a per zone. Dengan berdasarkan

pada perin~ah masukan didalam TRIGAP.INP rapa~ daya rerata/

zone dipakai sebagai koreksi suhu (FEED BACK TEMPERATUR)

~erhadap parameter difusi di dalam ~eras reak~or. Koreksi

dilakukan dengan cara memasukkan rapa~ daya rera~a per zone

kembali ke dalam subroutin SIGMA. I~erasi koreksi temperatur

dapa~ dilakukan sa~u kali a~au lebih. ~ergan~ung pada perin­

~ah yang diberikan di dalam TRIGAP.INP. Akan ~etapi berdasar

uji coba paket program.i~erasi 2 kali

untuk mengoreksi parame~er difusinya.

sudah cukup memadai

378

3. Subroutine BURN

Di dalam subroutin BURN. rraksi bakar dihitung berdasar

pada energi yang dibangkitkan.

dan lama operasi.

rapat daya rerata per zone

FB (z) = E/P P(z) V(z) C + FBj um (z)(8)

C =C

.1

NF + NL + NS ~NF + C NL + C NS Cn2 9

(g)

Dengan ketentuan

FB(z) adalah rraksibakarperelemendalam zona z(MWH)

E

adalahenergiyangdigenerasikanolehteras

reaktordalam suatu peri ode operasi(MWH)

Padalah tingkatdayatermalreaktor

P(z)

adalah rapatdayareratapadazonaz

V(z)

volume zona z

Jum(z)

jumlah elemen bakardalam zona z

C koreksi rraksi bakar oleh perbedaan diskripsi

elemen bakar

NF.NL. masing-masing adalah jumlah elemen bakar

NS tipe FLIP.LEU dan STANDARD dalam satu zona

bakar untuk elemen bakar FLIP. LEU dan STD.

adalah C = C untuk elemen FLIPn .1

C = C untuk elemen LEUn 2C = C untuk elemen STANDARDn 9

FB adalah rraksibakar yang telah terjadi sebelumnya

C .C • masing-masing adalah raktor koreksi.1 2C9

Cn

dalam masing-masing elemen bakar

Dari persamaan (8) dapat dilihat bahwa di dalam

rraksi

subroutin

BURN. rraksi bakar per elemen yang terhitung secara otomatis

adalah merupakan jumlahan rraksi bakar mula-mula dan rraksi

bakar setelah reaktor beroperasi. Di dalam paket program

TRIGAP data hasil perhitungan rraksi bakar oleh subroutin

BURN dipakai untuk memperbarui (UPDATE) data riwayat rraksi

bakar dalam rile data ELEM.DAT.

379

B. Perumusan koreksi ~empera~ur dan raeun dalam paket TRIGAP

1. Koreksi ~emperatur

Oi dalam program TRIGAP. dianggap bahwa ~empera~ur

elemen bakar dan pendingin berubah linear ~erhadap daya

sebagai perubahan daya. Koreksi

reak~or sehingga perubahan ~empera~ur dapa~ dinya~akan

~empera~ur ~erhadap para-

me~er difusi dinyatakan sebagai beriku~

(10)

Dengan ke~entuan

p~ ~ (P,T) adalah besar koreksi parame~er difusi ~erha-

T

dap harga parame~er difusi pada daya nominal

adalah daya ~ermal dalam sa~u sa~uan sel CKW)

adalah daya nominal dalam sa~u sa~uan sel CKW)

adalah koreksi parame~er difusi pada daya nol

~erhadap daya nominal

adalah fraksi bakar

2. Koreksi racun Xenon

Konsentrasi racun Xenon ~erben~uk dan jenuh se~elah

reaktor beroperasi dalam periode ~er~en~u dan akan melonjak

bila reaktor shu~ down. Konsen~rasi Xe akan meluruh se~elah

reak~or shu~ down. Periode peluruhan Xenon se~elah shu~ down

mendeka~i 48 jam. setelah lebih dari periode ~ersebu~ kon-

sentrasi racun Xenon dapa~ diabaikan. Oi dalam program

TRIGAP, koreksi racun Xenon hanya diberikan kepada elemen­

elemen bakar yang selang operasinya lebih keeil dari 48 jam.

Koreksi raeun Xenon diberikan dengan memasukan ~anda 1 pada

kode koreksi raeun di dalam da~a TRIGAP.INP. dan ~anda 0 di-

berikan bila koreksi raeun Xenon ~idak diberikan. Ben~uk

koreksi racun Xenon ~ersebu~ adalah sebagai beriku~

~ ~x (P. T) = 6.x (T) (1 - f ) (11)( p>

(12)

f"< P)

= 1 + C1 + C P /p P /Po 0

380

(13)

dengan ke~en~uan

~XCP.T) adalah besar

Xenon

koreksi parame~er difusi oleh

adalah besar koreksi parame~er difusi da1am

T 1

~erha-

P

P o

keadaan Xenon se~imbang pada daya nominal ~er­

hadap day a nol (~anpa Xe) pada fraksi bakar T oada1ah besar koreksi parame~er difusi da1am

keadaan Xe setimbang pada daya nominal

dap keadaan daya no1 pada fraksi bakar

ada1ah daya da1am sa~uan sel (kw)

ada1ah daya nominal pada satuan sel (kw)

Pada persamaan (13) f merupakan fungsi kesetimbangan Xe( p >

yang ~ergantung pada daya reak~or sedangkan C adalah kons-

~anta yang ~ergantung pada ~ampang 1in~ang mikroskopis Xe

dan elemen bakar. Pada paket program TRIGAP konstanta-kon­

stan~a dipersiapkan da1am file pus~aka TRIGAP.LIB.

3. Koreksi raeun Samarium

Samarium adalah iso~op s~abil yang ~erben~uk dari hasil

peluruhan iso~op produk fisi. oleh karena i~u konsentrasi

raeun Samarium akan dominan bila reak~or lama ~idak ber­

operasi. Konsen~rasi raeun Samarium akan jenuh bila reak~or

mendeka~i 2 bulan ~idak beroperasi dan raeun Samarium dapa~

diabaikan bila periode operasi lebih keeil 2 bulan. Di da1am

pake~ program TRIGAP.

sebagai beriku~

koreksi raeun Samarium dirumuskan

dengan ke~en~uan

,D.SCT ) - ,D.sCT )1 0T - T1 0

CT 1 T )o

(14)

~S(T) adalahbesarkoreksiparame~erdifusioleh

raeun

Sm padaelemen bakardengan fraksibakar

CT) ~sCT

)ada1ahbesarkoreksiparame~erdifusioleh0

381

racun Samarium pada daya nominal t.erhadap ke-

or

keadaan shut down dengan samarium jenuh

adalah fraksi bakar dalam elemen bakars

~ (or) adalah besar koreksi parameter difusi1 oleh

racun Samarium antara daya nominal t.erhadap ke­

adaan shut down dengan Samarium jenuh pada

fraksi bakar or 1

Oi dalam paket program TRIGAP. koreksi samarium digunakan

kepada elemen ~akar yang lebih dari 2 bulan tidak pigunakan

di dalam teras. Penggunaan koreksi Samarium dilakukan dengan

memberikan tanda 1 pada nomor batch elemen yang bersangkut.an

dan t.anda 0 diberikan bila koreksi Samarium t.idak digunakan.

III. PERENCANAAN DATA MASUKAN

Penentuan fraksi bakar per elemen memerlukan dat.a awal

sebagai berikut

Oaya reaktor

Energi yang dibangkitkan

Konfigurasi teras reaktor

Rapat. daya rerata teras reaktor

Unt.uk keperluan tersebut diatas. dipersiapkan dat.a-dat.a

awal sebagai data riwayat penggunaan elemen bakar reaktor

yang disusun pada t.abel (4). Metode perhit.ungan fraksi bakar

per elemen dilakukan dengan memasukkan dat.a-dat.a di at.as.

ke dalam file data TRIGAP.INP dengan format. pemasukan di­

t.entukan sesuai dengan tabel (2). Oaya reakt.or diberikan se­

suai dengan t.ingkat daya pada masing-masing perioda operasi

reakt.or. Eksekusi. program dilakukan untuk t.iap perioda ope­

rasi dan diulang sampai perioda operasi yang t.erakhir. Pada

t.abel (4) daya reaktor tidak dapat dicantumkan karena di

dalam t.iap-t.iapperioda konfigurasi t.eras. mempunyai banyak

perioda pengoperasian reaktor dengan t.ingkat. daya yang

berbeda-beda.

382

Tabel 3. Ragam variabel ~asukan Program TRISAP

yang tersasun di dalam file data ELEM.OAT

nodeskripsi sa.tuanvariabel for~at penulisan

baris

ipe:JIbacaan

1

nomor 21e~en bakarttt,tipe-,-,mOlnE Ii ,J) ,iF 10.0,F 4.0,F 12.0)

sid

e~e~2n dan fraksi bakar yang J= 1,3160

telah terakumulasi 1= l,l60

ttt tipe ;l~~en bak~r ~~_.... 1 • ~_

; - F ',-, -.j·h" el""'20 b-I"r Tu,,",· a---'o ""O"'''-g-- -'o~eo U~a-""· u j¥ donga"~- ~.i~'.Jd"~11 4!;;!U 1_1Q1'.~.IoOIH"l.In ~I:'jwl ~aIUu.II_alt.!: •••.~ I ;. H ••.•. 1II u. ,. ..., ItP"n'v-"2.'" 11_· .•.. <: "j' bur"a'· '" "". --"" ~~b"···

_ 1"\'" ·7fl;f1- ..r:i!_o.IIU4..'JW('.'''r_:'\ .•.tl.U.i.'-!Ju .• ~j'.lIl'-1 .1.'..,1.:', .•.

• J - ~'D - ..•-lal1 e'-~-o kaL-r TwT~u ~---a- .'odu-ga- "'-~e- Ora-·u· 0 e;, ~B"--nL - •••' dud •• 6~I"C. _~ 1\~1'1' h ••.•n UC'/.I~ ... t! ~~I II. \I o;;.O;:la 11 II~ III ".h\oJ,. U~)lljd. ipengkayaan U-~.j5~U~, tanpa burnable pClsson dengan kelDngsong S~

7 - I"U . ./.' '- 1._ - b . -~ r,,[c;!\ ,,-~- k' " ..~-, 1 "u~ -; ,. c 5'" ~oJ - ,_~ ~''';:Lt~iI e •. e,.(211 ...•. a.K:; ...;.,."~ '.In li=i,i~an . ~n~UII~C.n e 2.H1eu I all.J.UId ...,. It uenyan

pen;~ayaa~ U-2~5 LV~, tanpa ~urnable pDlssan dengan Kelongsong Al

Tabel 4, Riwayat ~Qnfigura5i teras reaktor

!lW

p2riadeperi.!bahan teras rlfildyat

Dp.reaktormasuJ {ke}

b:tuar {da,i jperubahan (dari --> ~e:( ,"~h )

,

li3/t979-1/3l198t 3293 3232 3284 L920113291 3267 3260 (Bi

3221 3285 3283

320B 3288 3206 {C}3261 3266 320732753264 3269 3290

3277 3205 32623268 3203 3230 (D)3282 3280 32043233 3231 32203263 3223 3286

3219 3214 3234

3216 3222 32133271 32lt 32923228 3209 3215 IE).3218 3270 32123278 3276 32873289 3226 66883224 3281

5904 5903 5905

5907 3227 14851487 3210 3272 IFI3279 1486 32 t7

Lanjutan Tabel 4.

383

noperi ode perubahan teras rillayat

op.real:tcrilasuK Ikei

keluar Idari iperubahan Idari --I kelI m\1lh)

~

li31t981- 6/1119829351 9350 93546688(E!3279 IF -} EI2.1500

9352 9353 9349 (8) 5903 5905 5907

3260 3267 3284 (8 -} F!

3210 3217 5904 IF)

3232 3293 3291

6739 6726

.J

6/i/i982 - 2412/1983 9535 9536 9537 3221 3283 32084.00S7

9538 9539 9540 IC)

3268 3261 3266 IC -} DI

9541

.3207

3264 3290 3205

3203 3280 3231 ·10 -} EI'Z'lL T·JI..U";

328 i 32 i'1 32223292 3215 3289 (t -) F}

4

24/2/1983 - 71711983 9542(9)935i 18i 2.7571

~

7i711983 - 28/7/19839543IBI9354 (BI 0.5002"6

28/7/1933 - 18/8/1983 9354(Bi9543 (BI 22.0299

,

t8;B/i983 - 19/8/19833272 3227 3232

3215 1486 3260 (F!

0.1437

a

19/8/1983 - 24/8/19833272 3227 3215 O. 1437"3232 1486 3260 IF)

9

24i8!19B3 - 30/8/19839543ID)~·it·,C (01 0.8615.••'L.'JU

U·

30/8/1983 - 8/2/1984~'}i\U

(!)i9543 WI 20.6910..J~vv

11

8/2/1984 - 2012/19849543iBi9350 IBi 2.2617

12

20/2/1984 - 24/4/19849350(Bi9543 (B) 8.4933

13

24/4/1984 - 28/6/19849543IB)9349 IBi 7.3935

14

28/6/1984 - 7/9119649349(Bj9543 iB) 4.9101

15

7/9/1984 - 6/11/19849543IF)3281 3272 3267

3222 3227 3291 (Fi

5.3004

3260 1487 1486 3293 321216

6/11/1984 - 13/3/19853285 9536(C) 9540(C -} BI16.8Hl

3281 3272 3222

9349(8 -) C)

3227 3267 3291 (F) 1487 3260 1486

9543(8 -> Di

3293 3212 3220

iD -} n

Lanjutan Tabel 4.

384

noperi ode perubahan teras ri,..ayat

op.reaHor~asuk (kei

~eluar (dariiperubahan Idari --) kei( .MI1 J

t ~

13/3/1985- 1513/1985 3226{E -} [J)0.6.:1.311

9543

(D -;. Ei

18

15/3/1985- 23/5/1985 3226ID -;. Ei0.61569543

it -} Oi

19

23/5/1985 - 11/7/1985 3262loi3220 3227 {F -} u}

1':;tY~

(t)3232 (F -) EI.~:.VJt:J••'LV·J

'i:14~,

\D -} Fi

20

11i7/1985- 518/1985 9543tF -) C)~. (;,,1..; I V·JJ '"

3206IC -)- Oi

3282

to -;. E:

3218

U: -;- F}

21

5/8/1985- 2i9l1985 9543IC)3206 (O -;. C;;; \.iii".;';VI 'J'J",!'.,i

3292 3284 32673215 3218 32911486 3293 3212 IF)3289 1487 14853260

'1?

2/9 i1985- 5/9/19853278 3276 3289 iEi o (;'h,.•. ~ .\lLV.\.1'.;'7, -.J~-.J1

3281 3267 32153292 3284 14861485 3260 3203 IF)3222 3272 321'13262

23

5/9/1985- 22/8i19S6'3287lEi 3289IE -;. Fi23.9427

1487 3291 3212 IF)

7ryC7.,)'-,-.)

24

22/S/1986- 26/8/19863217(EI327i 3218 lEi 0.0002

3267 3222 3272

32i9 3263 32813284 3215 1487 IF)3292 1486 14853289 3260 32913212 3293

25

26/8/1986- 28/8/19869543IBI9353 IBi 0.6037

i?OO

(0)3283 (OJ••••_Ul

lanjutan Tabel 4.

385

noperi ode perubahan teras riNayat

op.reaktorliIaslIk ikE;

leluar idari)peruba.han (dari --) kei( mNh )

3271 3218

(E)r...,o-:: (E).,JLU·,J

':!'iOi 1'1;;' 7 ~;{;7

.Ji.'J i 'JL.U! .J '-'oJ ..}~<j:;:; 1'1; U 1''7';''7 •

.JJ. •. L ...•.L.' '<iL.l i.3215 1487 3284 iF)3292 1486 14853289 3260 3291::-'jj'1 7;;Q7.J;" I." ...'" I";

')'

28i8/1986 -31/10/19869'~'(B)3231 (E}9543 (8 -) E}4.5425d) .•'w ....

3283

tD} 3266(8 -} D}

')-

31/1011986 - 5/11119869340i ~ ~9540 (B} 0.00005L! IU'

3222 3272 32153284 3292 1485 (F}3289 3260

")0

5/11/1986 -10111/19869540(8)9340 (ai 0.00003LU

3222 3272 3289 (F)')0

10/11i1986 -21/11/19863215 3284 3292 iF) 1.15L'

1485 3260

30

21/11/1986 -27/11/1986":;''1(,,\(n\ 3203to -} FJ0.6192uL'J'" u,

·)£.b/

{~ j

31

27/11/1986 - 2/1/19873204(D} 3203(D -} Fi6.5133

3267

{F)

.32

2/1/1987- 25/2/19873231(E)7-i'Fi iE) 2.9981.•.'L'.JL.

33

25/2/1987- 23/3/19873232(E)9543 (E) 1.0539

2792 2B2l

(F)34

23/3/1987 - 20/4/1987 2.4474

-I:"

20/4/1987 - 3/8/1987954:.IE) (E) 6.3617.:J", ••'L,'oJl

36

3/8/1987 - 30/9/19873287(C)9535 (Ci 2.4725

37

27/8/1987 - 30/9/19879535(C)9543 (E)3297 (C -} E)0.9593

38

30/9/1987 - 18/2/19889543(S)9540 (Bi 18.1011

39

18/2i1987- 15/3/1988 9353(S! 2.1265

40

15i3;1988 - 29/8/19889353{Bi 23.1935

386

IV. PEMBAHASAN HASI L & KESIMPULAN

Hasil perhi~ungan rraksi bakar per elemen pada elemen

bakar reak~or Kar~ini. dari awal 1 mare~ 1979 sampai dengan

akhir 31 Desember 1988 ~elah di~abelkan pada ~abel (5). Di­

dalam perhi~ungan. rraksi bakar per elemen dinya~akan dalam

sa~uan MWH (mega wa~~ jam) dan prosen susu~an U-235. Berda­

sar pada ~abel (5) dapa~ disimpulkan bahwa rraksi bakar yang

~erjadi adalah sebagai berikul

rraksi bak~r ~erlinggi = 38.3085 MWH = 1.9913 X U-235

lerjadi pada elemen bakar ~ipe LEU

rraksi bakar ~erendah = 1.6286 MWH = 0.2182 X U-235

~erjadi pada elemen bakar lipe STD

rraksi bakar rera~a = 20.7010 MWH/elemen

Selama in~erval wak~u pengoperasian dia~as. kenaikan rraksi

bakar yang ~erben~uk adalah sebagai beriku~

kenaikan ~er~inggi = 4.9183 MWH = 0.2556 X U-235

~erjadi pada elemen bakar ~ipe LEU

kenaikan ~erendah = 1.6286 MWH = 0.2182 X U-235

~erjadi pada elemen bakar lipe STD

kenaikan rraksi bakar rera~a = 2.3114 MWH/elemen

Dari hasil-hasil perhi~ungan lersebul dapal dikelahui bahwa

rraksi bakar pad a masing-masing elemen bakar reaklor Kar~ini

masih rendah bila dibandingkan dengan ba~as prosenlase rrak­

si bakar maksimum 35 X dan 50 X masing-masing unluk ~ipe

elemen bakar FLIP dan LEU/STANDARD. Di~injau dari pada harga

laju kenaikan rraksi bakarnya maka dapal disimpulka~l bahwa

masing-masing elemen bakar nuklir masih dapa~ dipakai di­

dalam ~eras reaklor un~uk jangka waklu lama. Berdasar anali­

sis ~erhadap pake~ program TRIGAP dapa~ diambil kesimpulan

bahwa pake~ ini cukup baik dan erisien un~uk memperkirakan

besarnya rraksi bakar per elemen pada elemen bakar Reak~or

Kar~ini secara ru~in.

387

rabel 5. Fraksi bakar per-elemen pada eiemen bakar REAKTOR KART iN!

Mulai 1 Maret 1979 sid 30 September 1988.

Dihitung menggunakan paket program TR!6AP.

no

no tipefrak;i -bakarfraksi -bakarkenai kan

batch

elemen dlula-mula akhirfraksi -"akar

liiwh

7.U-235~wh7.U-235Kil4hl U-235

1

1485 ..5.76680.29987.86920.40902.1024v.1093

M1486

'i12.96450.673915.06700.78322.10250.10931..." 1487

'112.96450.673915.06700.78322.10350.1093.~ ..

43203

'134.63021.800136.76911.91132.13890.1112L

53204

'125.55551 ..328428.63461.48843.07910.1600L

c3205 L

'it:; ~c.c::~1.328427.96451.45362.40900.12521,..,J • ..J.J..J..J

73206

'i25.61661.332030.48551.58464.86890.2531..

83207

.,n.7BM 1. 186425.88551.34553.09910.1611L

93208

"

27.20i51.413930.2'1011.57453.08860.1605L10

3209.,

25.36301.3184Lt. {O"HJ1.44322.40180.1248L11

3210 215.40530.801015.42990.80210.02460.0013

12

3211 1.24.95321.297127.35481.42192.40160.1248

1.)

3212 1.25.28151.314127.382i1.4233.; i i\"\~0.1092L.I.VVU

143213 224.96001.297427.36071,42222.40070.1248

jt:3214 224.98481.2987f}7 1'.0 •• j1.42352.40l20.1248~.,J

'-1. ·..n.;!,.;,

16

7;:'jt:: 'i25.33811.317127.43871.42632.10060.1092"';~1..JL

1 ~3216 24.98261 ':'Ou~27.38421.42342.40160.1248.1 L •••• /UU

18~'jf7 '1

24.94871 '10'-024.97331 'iqQi0.0246O.00 13'../••1... • ~IUU. '-, ....•.

1932i8 '125.29961.315127.69041.C942.39080.12CL

203219

'125.02791.301027.i2791.41012.10000.1092L

213220

'i25.50341.325728.46171.4795'1Q~C70.1538L •••• .JU·.J

"':''i

7;'::'-;i .,25.05741.302528.15601.46363.09860.1611.:....:..

.•'.•. "' .•. L

23~";'1"':' 'i25.42871.321827.52841.43092.09970.1091·.;; ••.Li.-

..24

":!'j'i1' '125.02791.30iO28.12801. 462 t3.10010.1611..; •.......' L

'?C;3224 215.70870.816518.10980.94142.40110.1248"J

26

7;";'H.1.25.2000i.309927.60581.43502.40580.1250·..iLL\..' 'j; 3227 225.04601.301927.70691.44022.66090.1383.. ,

28

1<j'iu .,25.3947i. ~,20027.79651.44492.40180.1248"J"'4.U..

293229

'1..30

3230 225.54641 ~'17u28.62.331.48793.07690.1599, •••'LII31

3231 '125.04601.301927.34501.42142.29900.1195L ,., 7;'j~'i '115.35090.797917.6i!4'0.91542.26050.1175";i,..

•• 'J.."J •• L~7

.,-.j.,-,225.52381.326728.60261.48683.07880.1600.J.,) .jl...J.j

343234 1.25. 4~.3211322027.83481.44692.40160.1248

7;:;3260 'i35.26641 en'i37.38081.94312.11440.109'1oJ".

L • U••••·JL

363261

'i35.22111.830838.30851.99 133.08740.1605..

373262

'i34.66191.801737.10291.92862.44100.1269..

V"

~tj~i'134.56451.796736.97391.92192.40940.1252·.U••U";..

,q3264

'125.60081.330728.01061.45602.40980.1253v, L

403266 'i25.05281.302328.15021.463.33.09740.1610L 'j 3267 235.35471.837837. 4,~951.94772.1148O. 1199'I.

.1'1

3268 'i27.09961.408630.17841.56873.07880.1600,L L

433269 'i25.5917lor.., ...,.28.66981.49073.07810.16001.

I ~.)O.J

44

3270 225.29961.3151'j; LOO71.43982.39970.1247•..1. U f j".'

453271 .,24.96001.297427.36181.42232.40180.1248L

46

'Z'ji.., 'i15.48000.804715.58240.91390.10240.0053'••'i,..!J..L

473274 '124.9532I.297124.95.321.2971ij(j..

48

"'''''"Ii:' '125.05061.302129.96151.55744.9109.•"'5~~·)£'I.J L V. I. :;.)

493276 225.26111.313127.66291.43792.40180.1248

50

3277 227.12451.409930.20361.57003.07910.1600

51

3278 '125.27471.313827.67641.43862.40170.1248L<"'1

3279 215.51400.806417.91590.93132.40190.1248,'L

Lanjutan Tabei 5 •

388

nono ..

rr aksi -bakarrraksi -bakarkenaikandpebatch

elemer1 lBula-iIIul a at:hirfraksi -bakar~ilh

'!. U-2351'\:';0l U-235IIwh'!. U-235

53

3280 34.59621.798337.005'11.'12362.40970.1253

54

3281 15.65430.813717.75490.92292.10060.1092"" 3282 25.54421.327828.60301.48683.0588O. 1590.;...: '" 3283 25.05511.302428.15391.46353.09880.1611..:0

573284 35.40911.840637.52271.95042.11360.1099

58

3285 25.05511.302429.97341.55804.91830.2556

593286 25.45581.323228.53451.48323.07870.1600

60

3287 25.22261.311127.58011.43362.35750.1225

61

3288 23.95921.245427.05761.40653.09840.1611

623289 25.2ul)i)1.309927.30071.41912.10070.1092

L{3290 25.57581.329427.98571.45472.4099O. 1253IJ·';

64

"Z?a~ ,);j •.)8ij/1.839537.51141.9499:; t?~70.1103...•. (. L •••. .:.,LC::

3292 24.92831.295827.02901.40502.10070.1092Uw66

~"O~ 33.52751.743035.64251.85272.11500.1099JL. i .•' L7 5903 f 0.01470.00200.01470.0020u,68

5905 * 0.01470.00200.01470.0020

69

5907 f O.Oi470.00200.01470.0020

70

6688 f 0.01450.00190.01450.0019

71

6710 t7:;

6726 * 0.01470.00200.01470.0020,'-; ..;

6739 f0.01470.00200.01470.0020

74

5904 t 0.01470.00200.01470.00207;::

9349 3.05510.40943.00510.4094(wi6

9350 3.62950.48643.62950.4864

77

9351 0.11160.01500.11160.0150

78

9352 3.57780.4795"7 ~7/00.4795.J • .J" v

799353 3.62110.48533.62110.485.)

809354 3.532i0.47333.53210.4733

?,19535 2.87010.38462.87010.3846J.

829536 2.90340.38912.90340.3891

839537 2.90240.38902.90240.3890

84

9538 2.90240.38902.90240.389001:\

9539 2.89550.38802.89550.3880UwD' 9540 2.57400.34492.57400.3449uO

879541 2.90350.38912.90350.3691

BS

9542 3.51010,47043.51010.4704

89

9543 1.62860.21821.62860.2182

+ -----

1636.7565 mwh

+ -----

1840.4724 I1Iwh

+ -----

20.3.7160 IIwh

389

UCAPAN TERIMA KASIH

Sebagai penulis kami ~ak lupa mengucapkan ~erima kasih

kepada Su~ar~o dan A. Suprijan~o selaku s~af ~eknisi Sub

Bidang Bahan Bakar Reak~or. yang disamping melakukan pem­

bukuan elemen bakar reak~or secara ru~in. ~elah dengan ~ekun

mempersiapkan da~a riwaya~ konfigurasi ~eras. dan menjalan­

kan TRIGAP. un~uk menen~ukan fraksi bakar per elemen.

ACUAN

1. TRIGAP A. Compu~er Programme for Research Reac~or Calcu­

la~ions IBM. PC. version by I.Mele. M. Ravnik J. S~efan

Ins~i~u~~e. Ljubljana. Yugoslavia.

2. IBM For~ran Compiler by Microsof~ IBM.Corp. Personal

Compu~er PO Box 1328-C Boca Ra~on. Florida 33432.

TANYA ..lAWAB

1. Dewanto S

a. Baeaimana menentukan fraksi bakar per eLemen sedanekan

proeram menehitune fraksi bakar per zone ~

b. Apakah. pen8°aruh batane kendaL i diperhi tunekan daLCUTL

perhitunean karena denean ada tidak adanya batanekendaLi maka kesaLah.an akan > 10 % ~ Hohon disebutkanda Lam. maka LGh

..lawaban

a. Fraks i bakar masi ne-mas i ne e Lemen di ten t ukan denean

membaei fraksi bakar per zone denean jW1'l.Lah. eLemen

daLam zone tersebut dikaLikan koefisien koreksi raeameLemen bakar (c:J

b. Koreksi batane kendaL i t idak diperhi tun80kan karena

anaLisis hanya daLam. satu dimensi (ini spesifikasi

paket proerarrO penambah.an koreksi batane kendaLi

didaLam paket proeram ini kami rasa tidak menambah.keteLitian