PENENTUAN SECARA EKSPERI MENTAL FUNGSI RESPON FREKUENSI CFRF) DARI REAKTOR SERBA GUNA G. A. SIWABESSY

(1)

Phan Lie Khioen. Arlinah Kusnowo Pusal Penelilian Teknik Nuklir

ABSTRAK

Pengukuran FRF reaklor pada daya rendah. dapat membantu penentuan parameter kinetik dan umpan balik reaktivitas reaklor serla dalam menyelidiki kestabilan reaktor tentang gangguan kecil pa~a reaklivilas. Dalam makalah ini dite-rangkan hasil pengukuran FRF dari reaktor Serba Guna dengan uji balang jatuh. Percobaan ini dilakukan pada daya rendah Clanpa pengaruh umpan balik reaktivilas). oleh karena itu. pengukuran ditekankan pada kondisi daya nolo Perbandingan hasil perhitungan dan hasil percobaan tidak berbeda jauh pada frekuensi rendah.

ABSTRACT

The Experimental Delerminalion of Frequency Response Function of G. A. Siwabessy Multi Purpose Reactor. The frequency response function measuremenls of a reactor at low power. help in determining the kinetic parameters and reaclivily feedbacks of a reactor and ullimately in inves-ligating its slability with respect to small perturbation in reactivity. In this paper. we report the results of frequency response function measurements of Reaktor Serba Guna G.A. Siwabessy by rod drop test. The test was conduc-ted at low power Creactivity feedback effects absent). Therefore. the measurements pertain to zero power response function of the reactor. The comparison in calculated and measured values is reasonably good in the lower frequencies.

I. PENDAHULUAN

Fungsi respon frekuensi C FRF) dar i reaktor nuklir penting dalam mempelajari perilaku reaktor berhubungan dengan fluktuasi kecil pada reaktivitas dan kestabilan reaktor. FRF daya nol bergantung sepenuhnya pada parameter neutron _serempak dan neutron _kasip. pada penambahan daya/reaktivitas bergantung juga pada umpan balik reaktivi-tas Ckoefisien _daya _dinamik) _reaktor. _Oleh _karena _itu.

(2)

309

pengukuran FRF reaktor pada daya rendah, dapal membanlu penenluan parameler kinelik dan umpan balik reaktivilas reaklor serla dalam menyelidiki keslabilan reaklor dengan gannguan keci 1 pada reakli vi 'las. Dalam makal ah ini, me-nerangkan lenlang hasil pengukuran FRF reaklor Serba Guna G.A. Siwabessy dengan uji balang jaluh. Percobaan ini di-lakukan pada daya rendah Clanpa pengaruh umpan balik reakli-vi las). Oleh karena ilu pengukuran dilekankan pada kondisi daya nolo Perbandingan hasil perhilungan dan hasil peng-ukuran lidak berbeda jauh pada ~rekuensi rendah.

II. TEORI

Fungsi pindah reaklor dide~inisikan sebagai perban-dingan lrans~ormasi Laplace dari masukan. Fungsi pindah daya nol (1) CZCs)) dapal dilurunkan dari persamaan kinetik dinyalakan sebagai

Z(

s)

=

[s

l

+

-1

1 s

~VC Aj +

S)]

(1)

dengan s = variabel lrans~ormasi Laplace,

l

= umur neulron serempak, ~j dan Aj masing-masing adalah ~raksi neulron kasip dan konslanla peluruhan dari konsentrasi penghasil neulron kasip Pada umumnya, s adalah bilangan kompleks. Jika s =

iw,

yailu irnajiner murni. lalu ~ungsi pindah daya nol dibalasi sebagai FRF karena ilu •

(2)

ZCs) seperli dinyalakan oleh persamaan (1) merupakan per-samaan inversi per jam Cinverse inhour). Oleh karena itu, un'luk bilangan nyala s. ZCs) merupakan persamaan inversi per Jam dan s melukiskan inversi peri ode reaktor.

Pengukuran FRF dengan melode balang jaluh pad a dasarnya sarna seperli pengukuran FPDN C~ungsi pindah daya nol) lahun lalu. dala peluruhan daya dari balang jaluh diolah oleh trans~ormasi Fourier.

(3)

ZC

i

w)

= dengan

Pi

PO-=

Pi

Po -

i

w PC

i

w)

i

w PC

i

w)

(3)

PC i w) = S dt.' PC t.') expo (-

j

w t.')

o

(4)

Pada dasarnya. ZCiw) fungsi kompleks, terdiri dari 2 bagian yait.u bagian riil dan imaJiner.

PC iw) = P - i P R • I dengan PR =

S

dt' PCt') cos Cw to)

o

PI =

f

dt' PCt') sin Cw t')

o

Jika ZCiw) dinyatakan dalam bat as an riil dan imajiner, ZC i w)=+ iZ

Z R

I lalu dapat. dit.unjukkan bahwa

[ -1

P

]

Z

1

₀

I

= _R

- P

+ PP P + 0

1 I

R P

[ -1

P P

]

Z 0 ₀ I = _I

- p

+ P

p

+ 0 1.I R

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

Cl0)

Ji ka ZC iw) di nyatakan dal am besaran

I

ZC iw)

I

dan fase ¢Ciw) yaitu

lalu

ZCiw) = !ZCiw)

I

expo {i

¢

Ciw)}

(11)

dan

I

ZC

i

w)

I

₍

_1/2

= ZR + ZI)

(12)

-1.

¢Ciw)

=

tan

CZ

_I

/Z)

_R

Untuk PRF secara teoritis :

(4)

311 o .u/ /~

[

w '" w ~. A.

]

J J +J

i

₊

l

A.+ W 2 (1 A~ 2 J + W ZC

i

w) =J J

(14)

2 A.

(,.;.(i.

[

(i

j

W

/(i

[

]2 w A +

l

]

l

A + w2 J J +

₀

2 _A~ J . J + W J J

III. PROSEDUR PERCOBAAN

Pengukuran uji batang jatuh dilakukan pada daya reaktor 100 kW, kedua detektor CJKTO CX821 dan JKTO CX811) diatur pada posisi 908 mm dan 933 mm, dari posisi 2 buah detektor tersebut dapat memberikan jumlah cacahan maksimum tanpa men gal ami saturasi. Sistem pengambilan data yang digunakan pada percobaan ini dapat dilihat pada gambar Cl), terdiri dari Multi Channel Scaler CMCS) , Single Channel Scaler CSCS) Per sonal Computer CPC) yang di 1engk api dengan di sk ette dan pencetak. SCS digunakan untuk memeriksa kebenaran operasi MCS. MCS dilengkapi dengan kemampuan merekam data dalam orde milidetik - beberapa detik dengan jumlah titik yang direkam sebanyak 500 - 8000 Channel. Pada pengukuran selama dan se-sudah batang jatuh dipilih selang waktu 0,2 detik dengan jumlah channel 2000. Posisi semua batang kendali 330 kurang lebih 1 mm dan reaktor dibuat kritis. Pengambilan data oleh MCS dimulai setelah perekaman data pada keadaan setimbang (steady state) sebanyak kurang lebih 100 channel, lalu ba-tang dijatuhkan dan data peluruhan daya karena batang jatuh direkam dalam MCS. Gra~ik Cl) menunjukkan hasil perekaman data sebelum, selama dan setelah batang jatuh.

IV. ANALISIS DATA

Program komputer dibuat untuk menghitung fungsi trans-~ormasi Fourier. Dalam hal ini digunakan hukum Simpson untuk integrasi numerik. Data peluruhan daya karena batang jatuh yang ditunjukkan oleh gra~ik (1), dianalisis dengan menggu-nakan persamaan (6) dan (7). FRF (persamaan (11)) dievaluasi dengan persamaan (9), (10), (12) dan (13).

(5)

(MPR-30)

PERSONAL COMPUTER

PRINTER

(6)

313

Untuk membandingkan hasil secara eksperimen dan teoritis. persamaan (14) digunakan. Harga besaran dan fase FRF secara eksperimental dan teoritis dapat dilihat pada tabel (1) dan grafik (2) serta grafik (3).

Tabel 1 . Frequency Response Amplitudes and Phase Shifts for MPR-30

Theor y (Del ayedExperiment (Rod -Neutron Parameters) Drop Test) NO. Frequency Amplitude Phase AmplitudePhase

( $) -

1 ( deg. )

( $) -

1 (deg.) 1. O.278xl 0 --89.4271.1-89.5_281.93 2. 0.5 xlO-3_156.8-88.9150.7-89.2 3. 0.1 xlO-2-87.9_78.5-88.575.5 4. 0.2 xlO-2 39.4-85.8-87.038.0 5. 0.5 xlO-2-80.0_16.1-82.415.8 6. 0.1 xlO-1_-72.09.0-75.3_8.6 7. O. 125xl 0 - 1 7.2 -68,87,7-72.6 8. O. 187xl 0 -1 5.7 -64.26,3-69.6 9. O. 167xl 0 -1 4.4-57,54,9 -61,9 10. 0.5 xlO-1-46,83,7-50.3_3,0 11. 0,1-39,4-42.02,82.2 12. 0.2-32,4-32.22.21,7 13. 0.5-21.21.9-23.31.3 14. 1.0-14.41.5

-

1.1 . 15. 5.0- 6.8

-

1.01.0 16.17. 10.020.0- 7.0-10,3

-

0.4

-

1.00.98

-18. 50.0-22,3

-

0.92

-19. 100,0-38,8

-

0,78

-20. 125.0-45,2

-

0,71

-21. 200,0-58,1

-

0,53

-Harga parameter neutron kasip digunakan dalam perhitungan teoritis FRF dapat dilihat pada tabel (2).

Table 2.Delayed and Prompt Neutron Parameter of RSG (MPR-30)

~ = 0.00765 ; A = 61.3 ~s NO.(s-1)

0/0

A J

j

1. 0,038 0.0127 2. 0,213 0.0317 3. 0,188 0,115 4. 0,407 0,311

5. o ,

126 1,40 6. 0,026 3,87

(7)

2228.141 :z:

«

:I: -< ~ 1542.007 1..J 855.872 169.137 o 0.203 0,404 0,606 0,807 1,008 1.2 0 9 1,411 1,612 1,813 ---) waktu Cdetik)

(8)

10 o -20 •.... -<l :( -40 ct: LU

a

3 o

-60 -80 -90

0--0

315

- TEORI 000 EKS.PERIMEN

".'0

' •• 0••••• 0••••••••0 •• 0 ~_ 10 102 FREKUENSI (HZ)

Gambar 3.Besaran FRF vs Frekuensi

- TEORI

00 0 EKSPERIMEN

10 10 10 10 10 10 10

FREKUENS( (HZ)

10

(9)

Hasil FRF secara eksperimeI'l daI'lt..eoritist..idakberbeda Jauh pada rrekueI'lsi reI'ldah. Harga FRF secara eksper'imen pada fr ek ueI'lsitinggi ti dak dapa t di anal i sa kar ena keter ba tasan memori komputer dalam menghadapi integrasi numerik.

V. KESIMPULAN

Dari analisis data diat.as dapat diambi1 kesimpulan bahwa hasil FRF secara eksperimen dan teoritis sangat mendekati dengan perkataan laiI'l tidak berbeda jauh pad a frekuensi rendah. Sedangkan untuk frekueI'lsi tiI'lggi, harga FRF secara eksperimen tidak dapat ditentukan karena ket.erba-tasaI'l komput..er dalam memproses analisa integrasi numerik dari transformasi Fourier dengan metode SimpsoI'l.

UCAPAN TERIMA KASIH

Melalui makalah ini peI'lulismengucapkaI'l terima kasih ke-pada Bp. Bakri Arbie, Bp. Iman Kuntoro, Bp. Uju Jujurat.isbe-la, Bp. Amir Hamzah, Bp. Amil Mardha dan Ibu Lili SuparliI'la serta Tim Operasi Reaktor G.A Siwabessy yaI'lgtelah membantu penulis dalam melakukan pengambilan data percobaan bersama expert. Mr. Om Pal Singh.

ACUAN

1. G. R. Keepi n, "Physics of Nucl ear Reactor Ki neti kcs", Addis Wesley Pub. Co. Inc .• 1965·

2. Om Pal Singh, Liliana, Arlinah Kusnowo, Uju Jujuratisbe-bella and Bakri Arbie, "The Experimental Det.erminat.ion of Period Reactivity for Reaktor Serba Guna CMPR-30)", IAEA-PPTN/04/018/03/10. 1988

TANYA JAWAB

(10)

317

a.

Basaimana cara mendapatkan srafik C2~ dan srafik

(3) ~

b. Apakah arti fisis dari fase pada srafik C3) ~

Jawaban

a.

Caranya densan mentransformasi Lap~acekan funssi waktu

menjadi lunssi frekuensi

b. Secara teoritis srafik mu~ai menu~is pada frekuensi

10 Hz. karena frekuensi tinSSi FRF dipensaruhi o~eh

neutron s:rempak bukan neutron kasip. pada frekuensi

rendah. dipensaruhi o~eh neutron kasip.

2. Y. Sardjono

Pada P 100 kW teras tidak da~am kondisi core c~ear sebab

nesatip temperature koefisien sudah

fision product. Nohon komentar.

Jawaban

ada, demikian jusa

Pada pensukuran tersebut. diasumsikan bahwa efek

koefisi-en temperatur nesatip tidak berpensaruh. Ternyata dari

hasi~ eksperimen dan teoritis tidak berbeda. sehinssa

dapat disimpu~kan bahwa asumsi tersebut benar. ji.ka tidak