perhitungan fluks neutron pada reaktor kartini …
TRANSCRIPT
PERHITUNGAN FLUKS NEUTRON PADA REAKTOR KARTINIDENGAN DUA DIMENSI DUA KELOMPOK
Tri Wulan Tjiptono, Bambang Soemarsono
Pusat Penelitian Nuklir Yogyakarta
A B S T R A K
Fluks neutron dua dimensi dua kelompok reaktor Kartinidihitung dengan paket program IBD-l, menggunakan komputer PCXT. Dari perhitungan rluks neutron tersebut dapat digunakanuntuk perhitungann distribusi daya, distribusi suhu, danburn-up bahan bakar. Dalam perhitungan tersebut reaktordibagi menjadi 9 daerah, satu daerah air CCT), 5 daerahteras terhomogenisasi Cring B,C.D,E,. dan F), dua daerahgrarit Cbagian bawah dan atas dari bahan bakar), dan satudaerah rerlektor. Data masukan "Constanta group" diambildari output paket program TRIGAP. Dari hasil ini peta rluksneutron dibuat dalam rungsi radius untuk berbagai posisiaksial. Dengan demikian dapat diket.ahui besarnya rluksneutron pada berbagai posisi dalam reaktor Kartini.
A B S T R ACT
Two demension or two groups or Kartini reactor rluxneutron is calculated by IBD-l package program, by using PCXT computer. The neutron rlux calculation can be used forpower distribution calculation, temperature, and fuel burnup. In this calculat.ion react.or is devided into 9 regions,are one water region CCT), rive regions or homogenized coreCring B, C, D. E, and F). two regions or grat~it.Cbot.tom andt.op or fuel elemenl). and one region or reflector. Const.ant.a group input. is taken rrom out.put.TRIGAP package program.From t.his result., neut.ron flux map is made in radius function for several axial posit.ions. As such neutron fluxmagnit.ude in t.he several posit.ion in Kart.ini reactor can beident.iried.
I. PENDAHULUAN.
Unt.uk mendukung beroperasinya reakt.or dengan selamat.
maka perlu dikelahui dist.ribusi rluks neut.ron pada reakt.or
yang bersangkut.an. Karena dengan diket.ahuinya dist.ribusi
fluks neut.ron pada sualu reakt.or dapat. digunakan untuk
menghit.ung beberapa paramet.er reakt.or yang lain misalnya
217
218
distribusi
daya,suhu.perhitungan "burn up" dan lian-lain.
Distribusi
fluks neutron reaktorKartiniduadimensi
dua
kelompok dihitung dengan suatu paket programkompute'r"IBD-1
Two Dimensi onal ,Multigroups Neutron Diffusi on Code".
Program tersebut adalah suatu penyelesaian persamaan
difusi
dua
di mensi4 kelompok untuk koordinat kartesian dan silin-
der.
Data tampang lintang fisi.serapan,hamburan,koefisien
difusi
di ambi1darihasilperhitungan denganpaketprogramTRIGAP Cuntuk satu dimensi
dua kelompok).Konstanta-konstan-
ta tersebut dihitung untuk tiap material
penyusunanreaktor
mak a dal am hal
iniuntukreaktorKartinidibagimenj adi
tujuh material
yaitu air,ring B,ring C,ring D,ring E,
ring F dan masing-masing telah dihomogenisasi,
satudaerah
reflektor.
Pembagiandaerahreaktorberdasarkanmaterial
penyusun dapat dilihat pada gambar (1). Dari
hasilperhitungan inidapat dibuat suatu peta dis-
tribusi
fluks neutron cepat dan termalpada reaktorKar tini .
CORE CONFI GURATI ON22
6 677 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 777 7 7 7 7 721
6 6 7 7 7 7 777 777 7 7 7 7 7 7 777 7 7 7 7 7 720
6 6 1112 2 2 3 3 4 4 4 5 5 5 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 719
6 6 1112 2 2 3 3 4 4 4 5 5 5 7 7 777 7 7 7 7 7 718
6 6 111222 3 3 4 4 455 577 7 7 7 7 7 7 7 7 717
6 6 1112 2 2 3 3 4 4 455 577 777 7 7 7 7 7 716
6 6 1112 2 2 3 3 4 4 455 5 7 7 7 7 7 7 7 7 77715
6 6 11122233 4 4 455 5 7 7 7 777 7 7 7 7 714
6 6 1112 2 2 3 3 4 4 4 5 5 5 7 7 7 7 7 7 7 7 7771::3
6 6 111222 334 4 4 5 5 5 7 7 7 777 777 7 712
6 6 1112 2 2 3 3 4 4 4 5 5 5 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 711
6 6 1112 2 2 3 3 4 4 4 5 5 577 777 7 7 7 7 7 710
6 6 1112 2 2 334 4 4 5 5 5 7 7 7 777 7 7 7 7 79
6 6 111222 3 3 4 4 4 5 5 5 7 7 777 7 7 7 7 7 78
6 6 1112 2 2 334 4 4 5 5 5 7 7 7 777 7 7 7 7 77
6 6 111222 334 4 455 577 777 7 7 7 7 7 76
6 6 111222 334 4 4 5 5 5 7 7 7 7 7 7 777 7 75
6 6 1112 2 2 3 344 4 5 5 5 7 7 777 7 7 7 7 7 74
6 6 1112 2 2 3 3 4 4 4 5 5 577 777 7 777 7 73
6 6 1112 2 2 3 3 4 4 4 5 5 5 7 7 7 777 7 7 7 7 72
6 6 777 7 7 7 7 7 7 7 7 7 777 7 7 777 777 7 71
6 677 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 777 777 7 777 7 7
1
2 3 4 5 6 7 8 9101112131415161718192021222324252627
Gambar 1.
Konfigurasiteras reaktor Kartini
219
II. TATA KERJA
Paket program komputer yang akan digunakan untuk perhi
tungan distribusi fluks neutron dengan dua dimensi banyak
kelompok ini. dibuat untuk komputer besar misalnya VAX.
Sehingga agar dapat digunakan pada komputer jenis PC perlu
adanya modifikasi. Dalam modifikasi ini terutama yang me
nyangkut dengan masalah format input/output dan dimensi dari
memori yang dibutuhkan. Program yang telah dimodifikasi
tersebut dikompilasi lagi dengan "WATFOR.77 COMPILER". Se
telah progr.am dapat diproses kemudian dilakukan uji coba
dengan data masukan dari program aslinya. Dari hasil uji
coba. hasil modifikasi tersebut memberikan out yang sama
seperti aslinya.
Dalam perhitungan fluks neutron reaktor Kartini. data
masukan diambil dari hasil perhitungan dengan paket program
TRIGAP. pembagian daerah reaktor juga disesuaikan dengan
pembagian pada TRIGAP. dan disajikan pada gambar (1). dengan
angka-angka menyatakan material penyusun reaktor dalam
hal ini 1,2.3.4. dan 5 masing-masing menyatakan homogenisasi
ring 8, ring C, ring D, ring E, ring F, 6 menyatakan air. 7
menyatakan grafit. Data masukan ditulis lagi pada out pro
gram dan disajikan pada Lampiran (I)
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil perhitungan fluks neutron dua dimensi dua kelom
pok disajikan dalam bentuk fluks fungsi radius untuk ber
bagai harga Z (posisi aksial). disajikan gambar (2). dan
(3).
3
2
220
E 13 nlem - Si'kon4>IRlx1&+
:\'\\ - 11
"\,\ z-\\ "Z = 1 9
""'. \~. z = 17
\. '0'" .....:0-'".":~. z = 15
'" "., ".,,<~:'\ "."."'~ z = 13
. ,:~~:~ z , 22 .~.
" , ,.~:""._.-.~:=.=.=:~---". ,~. '-'-'-'C=._._=._._._._:_.-'-.. ~ "-'-'-'-.-.- .. -.-.-:-.~:~.......• -'-'--.-.. - --'-'-''-'''''-.' -.-'-'- '-'-:='"-.-.-.-. -.-.---.--'-''--- '-'-'--.----------------
o ' 5 10 15 20 25mesh point arah R
Gambar 2. Fluks neutron cepat reakt~r Karti ni f'ungsi meshpoint arah R untuk berbagai mesh point arah Z
4
t/>(RJ)< 10E13
3
2
10 15 20 25mesh point ar ah R
Gambar 3. Fluks neutron termal reaktor Kartini f'ungsi meshpoint arah R untuk berbagai mesh point arah Z
221
Pake~ program IBO-1, dapa~ diproses dengan kompu~er
~ipe PC se~elah dilakukan modirikasi. Oari hasil perhi~ung
an rluks neu~r~n dua dimensi dua kelompok un~uk reak~or
Kar~ini dapa~ diperoleh inrormasi besar rluks neu~ron pada
berbagai posisi pada ~eras reak~or. Pake~ program IBO-1 ada
lah sua~u program yang didasarkan pada penyelesaian persama
an dirusi neu~ron dua dimensi dengan me~oda "rini~e derre
rence". Selain i~u secara anali~is persamaan dirusi un~uk
silinder mempunyai penyelesaian sebagai
A J o ( 2. 4055 ) C ~R os H
memperha~ikan rumus dia~as maka harga perhi~ungan dengan
pake~ program IBO-1 t.erliha~ adanya sua~u korelasi. Hal
~ersebu~ menunjukkan bahwa pada dasarnya perhi~ungan r1uks
neu~ron ~idak bergan~ung pada me~oda yang digunakan un~uk
menyelesaikan persamaan dirusi neu~ronnya.
Oari hasil perhi~ungan diperoleh bahwa rluks neu~ron
cepa~ lebih besar dari pada rluks neu~ron ~hermal, hal ini
menunjukkan bahwa ma~erial reak~or lebih erek~ip menyerap
neu~ron ~hermal dari neu~ron cepa~. Fluks neu~ron cepa~
pada daerah air CCT) lebih kecil dibanding pada daerah
bahan bakar, hal ~ersebu~ dikarenakan pada daerah air ~ak
ada produksi ne~ron sehingga neu~ron cepa~ yang ada merupa
kan hasil dirusi dari bahan bakar. Oilain pihak rluks
ne~ron ~hermal jus~ru lebih besar pada daerah air dari pada
daerah bahan bakar, hal ~ersebu~ dikarenakan pada daerah air
~ak ada penyerapan ~erhadap neu~ron ~hermal, sedang pada
daerah bahan bakar merupakan daerah penyerapan ne~ron ~hermal.
Selain hal ~ersebu~ di a~as bila ki~a perha~ikan dis
~ribusi rluks neu~ron cepa~ dan t.hermal ~erliha~ adanya
perbedaan yang mencolok an~ara sua~u daerah dengan daerah
yang lain. Un~uk rluks neu~ron cepa~ an~ara daerah ring B
dan C C mesh poin~ 3 sampai 8) dist.ribusi dapa~ dika~akan
mera~a d~n baru mulai menurun mulai dari mesh poin~ 10
sampai dengan daerah rerlek~or, hal t.ersebu~mempunyai kore
lasi ~erhadap adanya rluks neu~ron t.hermalpada daerah ring
222
B dan C di mana pada daerah ~ersebu~ ~luks thermal sangat
tinggi. Dengan demikian berarti produksi neu~ron cepa~ pada
daerah ~ersebut ~inggi pula.
IV. KESIMPULAN
Pake~ program 180-1 dapat diproses dengan kompu~er PC
XT 640 k8, se~elah dilakukan modi~ikasi terlebih dulu. Mo
di~ikasi dalam hal ~orma~ I/O dan kapasitas memori yang
dimiliki oleh komputer PC. Penyelesaian persamaan di~usi
dengan metoda ~ini~e de~~erence mempunyai korelasi dengan
hasil penyelesain anali~is. Fluks neu~ron dua dimensi lebih
kecil dibanding dengan 1 dimensi. Fluks neu~ron cepat lebih
besar dari pada ~luks neu~ron termal, dan pada daerah ring
B dan C lebih besar dibanding daerah lainnya ini menunjukkan
bahwa ma~erial bahan bakar pada daerah ~ersebu~ mempunyai
nilai reaktivi~as yang lebih ~inggi dari pada daerah lainnya
C 0, E dan F).
ACUAN
1. U.Adalioglu a~ all, 180-1 Two dimensional, Multigroups
Neutron Oi~~usion Code, Turkiye Atom Enerjisi Kuru~u,
Is~anbul,Ok~ober 1985.
2. Samuel Glasstone, Nuclear Reac~or Engineering, Van Nors
~ran Reinhod Co. 1981.
3. John Lamarsh, Introduc~ion to Nuclear Reactor Theory,
Addison Weseley Pub. Co. In., Don Milles, Ootario, 1966.
Lampiran 1. Da~a masukan berupa komposisi da~a parame~er reak~or Kar~ini
9 1102102 27 22711
121222
327123
32721224
18273206
36·3206
683207
9113208
12143209
1617320
1
62737476162738496NO.OF GROUPS= 2
NO.OF REGIONS= 9NO.OF COMPOSITIONS= 7
REACTOR POWER=
100000.00000WATT THERMAL
R-Z GEOMETRY
!\J!\JW
NO. OF MESHES IN R DIRECTION=27 NO. OF MESHES IN Z DIRECTION=22
MESHES1.890001.290001.290003.24400
MESHES4.376002.110002.11000
IN R DIRECTION1.89000 1.290001.29000 1.290003.24400 3.244003.24400 3.24400
IN R DIRECTION4.37600 2.110002.11000 2.110002.11000 2.11000
1.290001.290003.24400
2.110002.110002.23000
1.290001.290003.24400
2.110002.110004.37600
1.290001.290003.24400
2.110002.110004.37600
1.290001.290003.24400
2.110002.11000
1.290001.290003.24400
2.110002.11000
224
CROSS SECTI ON
1.
GROUP NU DIF CONSGM ASSSGM FIS-------------------------------------------------
1CCMP 2.44460000.97339000.00557000.0014000
2 CCMP2.4446000"1.02903000.00584000.0017000
3 CCMP2.44460001.02215000.01007000.0034000
4 CCMP2.44460001.02923000.00948000.0031000
5 CCMP2.44460001.11802000.00607000.0020000
6 CCMP0.00000001.82240000.00030000.0000000
7 CCMP0.00000001.15465000.00002000.0000000
2.
GROUP NU DIF CONSGM ASSSGM FIS-------------------------------------------------
1CCMP 2.41900000.20885000.08187000.0014000
2 CCMP2.41900000.21393000.08943000.0017000
3 CCMP2.41900000.24160000.15497000.0034000
4 CCMP2.41900000.23777000.14626000.0031000
5 CCMP2.41900000.26953000.09620000.0020000
6 CCMP0.00000000.28268000.01220000.0000000
7 CCMP0.00000000.88682000.00046000.0000000
1.
GROUP SGM SC1SGM SC2SGM SC3SGM SC4-------------------------------------------------
1CCMP 0.00000000.04004000.00000000.0000000
2 CCMP0.00000000.03778000.00000000.0000000
3 CCMP0.00000000.03120000.00000000.0000000
4 CCMP0.00000000.03192000.00000000.0000000
5 CCMP0.00000000.02707000.00000000.0000000
6 CCMP0.00000000.02703000.00000000.0000000
7 CCMP0.00000000.00374000.00000000.0000000
2.
GROUP SGM SC1SGM SC2SGM SC3SGM SC4-------------------------------------------------
1 CCMP0.00000000.00000000.00000000.0000000
2 CCMP0.00000000.00000000.00000000.0000000
3 CCMP0.00000000.00000000.00000000.0000000
4 CCMP0.00000000.00000000.00000000.0000000
5 CCMP0.00000000.00000000.00000000.0000000
6 CCMP0.0000000O.0000000 "0.00000000.0000000
7 CCMP0.00000000.00000000.00000000.0000000
225
TANYA JAWA8
1. Edi Trijono
a. Judv.L m.a.kaLahanda adaLah "Perhi tv.nean Flv.ks nev.tron
pada reaktor Kartini denean dv.a dimensi dv.a keLompok"
baea imana ka l.av. ka to."Denean" d iean ti ka ta ••Do.l.am."
b. Mohon penjel.asan tentane deskripsi dari tabel.C49~ di
cantv.m.kanpada l.Gm~iran C1~.
Jawaban
a. Atas saran sav.dara. saya v.capkan terim.a.kasih dan
jv.dv.l.makal.ah akan saya eant i sesv.ai saran sav.dara
b. Diskripsi dari tabel. pada l.am.piranC1~ adal.ah sebaeai
berikv.t
baris pertama menyatakan data-data banyak daerah.
kontrol. parameter, banyaknya kel.ompok yane ditinjau,
pembaeian mesh point arah r/X dan arah Z/Ybaris berikutnya menyatakan batas-batas kanan, kiri,
bawah dan atas setiap daerah. banyaknya sesuai
denean daerah yane ado. dal.am.reaktor
data-data· yane menyatakan pada posisi mana suatudaerah itu berada dal.am.redktor
2. Dewanto 5
a. Baeaimana data konstanta kel.ompok yane dipereunakan ?b. Apakah data dari 1 BD tel.ah disesv.aikan v.ntuk triea
reaktor Kartini ?
Jawaban
a. Data konstanta yane diev.nakan adal.ah hasil. perhitunean
denean paket proeram. Trieap. dim.a.nasebaeian dari out
put proeram. tersebut adal.ah berv.pa data konstanta
'Untuk zone air, rine B. rine C. rine D. rine E dan
rine F terhom.Deenisasi serta zone refl.ektor
b. Data yane dieunakan bv.kan data dari 18D. tetapi dari
reflektor Kartini sendiri