SRAC Code System dan Aplikasinya pada Analisa Reaktor Nuklir

Zaki Su’ud

PendahuluanUntuk menganalisa aspek netronik sebuah reaktor

Nuklir diperlukan penyelesaian persamaan transport bergantung ruang dan energi netron.

Namun perhitungan transport untuk teras reaktor skala penuh terlalu kompleks sehingga umumnya disederhanakan dengan menggunakan persamaan multi grup difusi.

Dalam model multigrup difusi koefisien difusi, penampang lintang removal, penampang lintang fisi, spektrum fisi memang bergantung pada bahan.

Pendahuluan (2)Pada reaktor nuklir batang bahan bakar mempunyai

ukuran diameter 1cm namun di dalamnya terdapat struktur yang kompleks baik dari segi komposisi maupun distribusi temperaturnya

Sehingga bila akan dihitung secara ”brute force” diperlukan mesh yang sangat kecil < 0.5 mm dan demikian juga pada mesh energinya karena adanya reaksi resonansi yang relatif sempit sehingga total mesh yang harus disediakan dapat mencapai lebih dari 1015 .

Jumlah ini tentu sangat besar dan tak terkecjar dengan super komputer saat ini sekalipun.

Pendahuluan(3)Karena itu harus dilakukan aproksimasi

misalnya pada perhitungan difusi maka jarak antar mesh dapat diambil 2 – 5 cm

Demikian juga dengan mesh energinya diwakili oleh 8, 12, 25 atau 70 grup.

Permasalahannya adalah bagaimana mendapatkan konstanta difusi dan penampang lintang hamburan makroskopik untuk fisi, absorbsi, hamburan, dll.nya secara akurat mengingat jarak 5 cm telah meliputi sejumlah batang bahan bakar.

Pendahuluan (4)Untuk itu perlu dilakukan proses homogenisasi sel

bahan bakar yang melibatkan analisa fisika reaktor paling kompleks dalam mata rantai analisa reaktor secara keseluruhan dan pengembangan program komputer khusus untuk menanganinya.

Proses ini menggunakan paradigma Bondanrenko yang telah teruji sehingga kita dapat memisahkan homogenisasi energi terpisah dengan homogenisasi spasial.

SRAC termasuk program yang mampu melakukan perhitungan ini

SRAC Code SystemMerupakan sistem analisa netronik terintegrasi

yang dikembangkan JAERI (sekarang JAEA) sejak dekade 70 an

Di dalamnya ada fasilitas untuk melakukan perhitungan homogenisasi sel bahan bakar dengan pendekatan Bondanrenko dengan sejumlah besar precalculated library

Karena dirancang untuk dapat menghitung spektrum termal maka penanganan daerah energi rendah dilakukan dengan akurat baik dengan simulasi langsung resonansi maupun dengan pendekatan IR

Model Matematis

g

VR g t g

r r

r drr r

Q r r R r rr r

dR( , ) '| ' |

( , ) ( ' , ) exp[ ( ' ) '| ' |

' ],

| '|

20

Arti simbol-simbolr

rQ r

= variabel posisig = grup energi

= vektor arah sudut(ruang) = fluks netron angular = sumber netron(hamburan dan fisi)

= penampang lintang total makroskopikr' = r - R R = |r - r' |V = volume dari sel

g

g

t,g

R

( , )( , )

Dilakukan penyederhanaan

gV

g g

t g

r r

r drr r

Q r r r

dengan pan r r r R r rr r

dR

( , ) '| ' |

( ' ) exp[ ( , ' )]

( , ' ) ( ' ) '| ' |

' ],

| '|

2

0

jang lintasan optik g

g

j

r r

Vg g

rV

dr drr r

Q r r rj

( , ) '| ' |

( ' ) exp[ ( , ' )]| '|

1

20

SelanjutnyaP

Vdr

r

r rr r r

iji

t

VVg

ji

1

4 2 {( ' )

| ' |exp[ ( , ' )]} '

d

V r dr drr r

Q r r rj g

reg kkVg g

j

( , ) '| ' |

( ' ) exp[ ( , ' )].

2

Diperoleh persamaanV r

Qdr

dr

r rr r

j gtj

k tj

VVkg

jk

( , ) '| ' |

exp[ ( , ' )]

14 2

tj j g j k kj

kk

V V P Q,

tj j g j

effk kj

kk

Vk

V P Q, 1

SRAC CODE LinkANISN (transport 1 Dimensi)TWOTRAN (Transport 2 dimensi)CITATION (Difusi 1,2 dan 3 dimensi)TUD (difusi 1 dimensi)

Gambaran umum input SRACBagian awal: protololer : nama, posisi

direktori, dllSetting library, grup energi, masalah

collapsingInput umum SRACInput umum PIJSpesifikasi region dan geometriSpesifikasi Material Spesifikasi burnup

Problem secara umumSistem input sangat kompleks dengan sangat

banyak logika if dengan konsekuensi struktur input yang berbeda

Output disajikan dalam bentuk yang agak sulit diolah secara langsung

Sistem PDS perlu pemahaman khususTandem perhitungan perlu effort khususKendala dalam proses burnupBelum masuk geometri umum

Strategi MengatasiPahami secara baik struktur program SRACPahami secara baik struktur input SRACKombinasikan dengan program buatan

sendiriManfaatkan struktur loop dalam sistem UNIX