ANALISIS PENGARUH KONSENTRASI HIDROGEN DI DALAM BAHAN BAKAR P ADUAN UZrHx TERHADAP SIF AT NEUTRONIKNYA

(1)

ANALISIS

PENGARUH

KONSENTRASI

HIDROGEN

DI

DALAM BAHAN BAKAR P ADUAN UZrHx TERHADAP SIF AT

NEUTRONIKNYA

Edi Trijono Budisantoso, Bambang Sumarsono,

Tegas Sutondo

P3TM-BATAN

0

c:o£

ABSTRAK

ANALISIS PENGARUH KONSENTRASI HIDROGEN DI DALAM BAHAN BAKAR PADUAN UZrHx TERHADAP SIFAT NEUTRONIKNYA. Te/ah dikerjakan ana/isis pengaruh konsentrasi hidrogen do/am paduan UZrHx terhadap sifat neutroniknya. Metode ana/isis dibuat dengan cora membuat model se/ bahan bakar reaktor KARTINI. Konsentrasi material hidrogen dalam sel bahan bakar dibuat bervariasi dolam jangkau O,O<H~Zr<2. Variasi material do/am se/ bahan bakar dijadikan input program WIMSD4 untuk menentukan fakiror mu/tip/ikasi neutron do/am se/nya. Hubungan antara konsentrasi hidrogen dengan faktor mu/tip/ikl:.rsi neutron direpresentasikan secara grafts sebagai fungsi suhu. Graftk sifat neutronik se/ ini kemudian di bandingkan dengan referensi d'iagram fasa paduan UZrH don referensi diagram tekanan disosiasi hidrog,en do/am paduannya. Dari hasi/ ana/isis pembandingan grafik dapat disimpu/kan bahwa konsentrasi hiaj..ogen yang paling menguntungkan ado pada ni/ai 1, 6<HIZr< I, 65 karena disamping menghasilkan ftrktor mu/tip!ikasi neutron pada jangkau 1,12<K-> 1,13 pada suhu 7800C juga didukung oleh terbentukn:va fasa delta yang stabi/ terhadap suhu sampai 11000C. Pada fasa delta ini, tekanan disosiasi hidro~~en berni/oj do/am jangkau O.latm<Pdiss<70atm Pada konsentrasi hidrogen /ainnya menghasilkan Sl?/ bahan bakar yang batas suhu operasinya tidak dapat tinggi meskipun mempunyai sifat neutronik yang baik.

ABSTRACT

NEUTRONIC CHARACTERISTIC ANALYSIS OF UZrHx FUEL ALLOY AS A FUNCTION OF HYDROGEN CONCENTRATION. The neutronic characteristic analysis of UZrHx as a function of hydrogen concentration has been done. The analytical method is using fuel cell model for KARTINI reactor. with hydrogen c'oncentration in the cell fuel meat. varies in range O.O<H/Zr<2.0. The fuel cell model then inserted as WIMSD4 input. to calculate cell neutron multiplication factor which i.\' representing the cell neutronic characteristic. The neutron multiplication factor in the cell then graphically presented as function of cell hydrogen concentration and temperature'. The graphic representation of calculation then compared to the referenc~!s of UZrHx phase diagram and hydrogen dissociation pressure diagram. And it is then analyzed to fim~ out the best hydrogen concentration in the UZrHx for fuel characteristic. The concll,lSion explained that Ihe best hydrogen concentration is in the range of J .6<H/Zr<J .65 to produce best fuel alloy UZrHx. becaus,~ of the neutron multiplication factor is in the range ofJ.J2<K->J.J3 at temp 7800C and also supported by the perform of delta phase hydride which is stable to temperature until J JOoOC, while Ihe hydrogen diss(>ciation pressure is in the range of O.Jatm<Pdiss<70atm. Aj! the other hydrogen concentration <if UZrHx fuel alloy. it produce.\' fuel cell performance with lower limit temperature phase stability nevertJreless il gives a goodneutronic characteristic.

PENDAHULUAN

P emanfaatan hidrogen sebagai moderator neutron dapat dikerjakan dengan menambahkan

senyawa hidrida didalam sel bahan bakar. Hidrida tersebut diupayakan memiliki tampang lintang serapan neutron termal rendah, mempunyai

konsen-trasi atom H tinggi, homogen dan stabil dalam hidridanya. Salah satu daTi senyawa hidrida yang mempunyai kriteria tersebut adalah ZrHx. Nilai x menunjukkan konsentrasi H dalam zirconium hidri-da yang hidri-dapat bervariasi hidri-daTi 0 sampai dengan 2.

Berdasarkan pacta referensi sifat UZrH, nilai x dalam zirkonium hidrida berpengaruh terhadap

Prosldlng Pertemuan dan Presentasl IImlah Penelltlan Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl Nukllr P3TM-BATAN Y,ogyakarta, 7 -B Agustus 2001

(2)

174 ISSN 0216 -3128 Edi Trijono Budisantoso, dkk.

WIMSD4. Sebagai dasar perhitungan adalah model sel bahan bakar reaktor KARTINI. Hasil perhitungan direpresentasikan dalam bentuk grafik faktor multiplikasi neutron sel bahan bakar sebagai fungsi x hidridanya. Grafik ini digabungkan dengan referensi grafik diagram rase clan grafik tekanan disosiasi yang telah ada. Berdasarkan pada grafik hasil perhitungan uan grafik referensi, dianalisis pengaruh x dalam hidrida terhadap nilai batas keselamatan operasi bahan bakarnya guna mendapatkan nilai x yang menguntungkan dalam

pabrikasi clan sifat neutroniknya.

TATA KERJA

Pengaruh nilai x terhadap sifat neutronik hidrida ZrHx diamati melalui variable k (faktor multiplikasi neutron) yang dihasilkan oleh sel bahan bakar yang dimodelkan. Nilai k dihitung menggunakan program WIMSD4 berdasarkan pada model sel yang didefinisikan. Sel bahan bakar didefinisikan berdasarkan pad a susunan clan ukuran kisi-kisi reaktor KARTINI, yang diuraikan seperti pada Diagram I.

bentuk kristal clan rase zirkonium hidrida yang dipengaruhi oleh suhu operasinya. Sebagai moderator dalam bahan bakar clan berada dalam bundel elemen bakar, perubahan rase zirkonium hidrida berpengaruh terhadap keselamatan operasi bahan bakarnya karena perubahan rase zirkonium hidrida membawa perubahan volume hidrida yang mencolok disarnping sifat zirkonium hidrida yang rapuh (britle). Ditinjau dari sifat neutroniknya, nilai x makin tinggi akan menghasilkan sifat moderasi neutron yang makin baik namun demikian nilai x yang makin tinggi akan menghasilkan tekanan dissosiasi hidrogen yang makin tinggi pada suhu operasinya sehingga tidak menguntungkan terhadap ketahanan kelongsongnya. Dengan menentukan nilai batas suhu operasi bahan bakar clan menentukan nilai x yang efektif sebagai moderator, dapat diperoleh komposisi zirkonium hidrida yang menguntungkan sebagai bahan moderator dalam bahan bakar reaktor.

Pada penelitian ini dihitung hubungan antara nilai x dalam zirkonium hidrida terhadap sifat neutroniknya dengan menggunakan program

L3 : graflt

L1 :UZrH

irisan horisontal

L3 : graflt

irisa~1 vertikal

Dia!~ram 1. Konstruksi heterogen CELL elemen bakar yang dimodelkan.

kelongsong dan daerah pendingin. Pada penelitian ini, pembagian daerah dalam sel dan komposisi material dalam masing-masing daerahnya disajikan dalam dalam Tabel 1.

Untuk membuat data input WIMSD4, material sel bahan bakar diuraikan dalam tiga daerah(region) material sel yang kriterianya sudah terdapat dalam pustaka datanya. Pembagian daerah tersebut menjadi daerah daging bahan bakar, daerah

Prosldlng Pertemuan dan Presentasi IImlah Penelltlan Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl Nukllr P3TM-BATAN Yogyakarta, 7 -8 Agustus 2001

(3)

Dengan ketentuan

X = konsentrasi hidrogen, dinyatakan sebagai perbandingan atom H/Zr .yang dapat bervariasi dari 0 sampai dengan 2.

Program WIMSD4 membutuhkan data masukan prosentase berat material sehingga terdapat jumlah

100% berat material pada tiap-tiap daerahnya. Untuk persiapan masukan program WIMSD4 dihitung komposisi material dengan menggunakan persamaan (4) daD (5) daD berdasarkan pada tetapan (3). Komposisi bahan struktur lainnya dalam gel ditentukan berdasarkan pada ukuran fisik bahan tersebut di dalam selnya yang diketahui dari Tabel I. Pada penelitian ini pengelompokan material gel daD prosentase beratnya disajikan pada Tabel3. Pengaruh konsentrasi hidrogen terhadap k di

dalam sel bahan bakar dipelajari dengan membuat pembandingan sel bahan bakar yang konsentrasi hidrogen di dalam paduan UZrHx.berbeda-beda. Oleh karena perbedaan konsentrasi hidrogen dalam paduan UZrHx membawa pengaruh terhadap perbedaan massa jenis paduannya, maka parameter sel yang dijaga tetap sebagai ciri persamaan sel adalah persamaan massa dan pengkayaan uranium dan persamaan massa paduan UZrH.. Perbedaan massa jenis UZrHx yang terjadi, diterjemahkan

sebagai perubahan panjang daging bahan bakamya. Hubungan antara konsentrasi hidrogen terhadap panjang daging bahan bakamya dihitung dengan persamaan sbb:

Volume UZrH,. dalam model sel ditentukan sebagai:

L

(

2 2

)

VUZrH% = -1& D1 -D2 (1)

4

Dengan ketentuan

L = panjang daging UZrHx

D. = diameter luar daging UZrHx = 3,58 cm D2 = diameter luar batang zirkonium (Zr rod)

= 0.576 cm.

Persamaan massa hidrida UZrHx mengakibatkan perubahan volume pada UZrHx yang diterjemahkan sebagai perubahan panjang daging bahan bakar UZrHx'

Volume hidrida UZrHx ditentukan berdasarkan persamaan sbb:

mUZrHx

₍₂₎

VUZii '-

₍

r x PUZrHx H/Zr.

Dengan ketentuan

V U..Hx = volume daging UZrHx mU..Hx = massa daging UZrH.

PUzrHx(H/Zr) = massa jenis UZrH. sebagai fungsi konsentrasi hidroge:nnya.

Ketatapan material UZrH. dalam sel dibuat sbb: Massa U-235 = 38 gram

Massa U-238 = 152 gram Massa ZrHx = 2235,3 gram

Hasil perhitungan panjang daging dalam sel bahan bakar yang diakibatkan oleh perbedaan konsentrasi hidrogen dalam hidridanya, dipersiapkan dalam Tabel 2. Prosentase berat masing-masing material dalam sel oleh karena perbedaan konsentrasi

hidrogen, diperhitungkan dengan ketetapan sbb: Perbandingan massa Uranium/ZrH. = 8,5/91,5 Pcrbandingan massa U-235/U-238 = 201 (3) Bcrat UZrH. = 2235,3 gr

-=

.

Penyusunan

input WIMSD4.

Input program WIMSD4 meliputi: dimensi sel, komposisi material, rapat massa dan suhu material dalam sel. Ketelitian perhitungan WIMSD4 dikendalikan melalui kata kunci dalam data input yang disesuaikan dengan problem selnya.

Pada perhitungan faktor multiplikasi neutron sel sebagai fungsi konsentrasi hidrogen, dipersiapkan banyak input WIMSD4 yang masing-masing input merepresentasikan sel dengan konsentrasi hidrogen yang ditentukan.

Mengingat bahan bakar reaktor dapat beroperasi dengan suhu berbeda-beda mengikuti tingkat dayanya, maka pada perhitungan ini dipersiapkan data variasi suhu material pada tiap-tiap region sel. Variasi distribusi suhu dipersiapkan seperti dalam Gambar 1. Di dalam Gambarl tersebut direncanakan distribusi suhu sel dinyatakan dalam 4 ragam yang masing-masing menyatakan suhu sel dalam suhu kamar, suhu sel dalam keadaan reaktor beroperasi normal 100 kw, suhu sel pada perubahan rasa delta, beta, daD suhu sel pada batas rasa hidrida~';l.

Berdasarkan pada konstruksi sel pada Diagram 1, daD material sel yang diuraikan pada Tabel 1, 2 daD 3, beserta distribusi suhu pada Gambar 1. dapat direncanakan bentuk dasar input WIMSD4. Dibawah ini dipersiapkan salah satu contoh input

WIMSD4 yang merepresentasikan sel bahan bakar tanpa adanya kandungan hidrogen pad a hidridanya.

-Proslding Pertemuan dan Presentasl IImiah Penelltian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl Nukllr P3TM-BATAN Yogyakarta, 7 -8 Agustus 2001

(4)

176 ISSN 0216-3128 Edi Trijono Budisantoso, dkk.

CELL 6

SEQUENCE

5 NGROUP

19 2

NMESH

19 f

NREGION 19 0 19

NMATERIALS 6

TILT

_PREOUT

-'-INITIATE

* ANALISIS KARAKTER NEUTRONIK CELL ELEMEN BAKAR STANDARD DENGAN

* SENYAWA

Zr-H YANG BERVARIASI

* COMPOSITION

DATA

ANNULUS 1 0.288 1

* pembagian region Bel ke arab

ANNULUS 2 1.79

2 * radial

mengikuti

batasan

ANNULUS 3 1.87

3 * pembagian ruji-ruji

ANNULUS 4 1.89

4 * regionnya.

ANNULUS 5 2.31

5 MATERIAL 1 6.506

300 2 91 100

*zirkonium

MATERIAL 2 6.87 300 1 91 91.500 235.4 1.700 238.4 6.800 2001 0.0 * uzrh

MATERIAL 3 0.0013 300 2 16 23.4 14 76.6

* udara

MATERIAL 4 7.437 300 2 56 70.92 52 19.0 58 10.0 12 0.08

* ss-304

MATERIAL 5 1.00 300 3 2001 11.111 16 88.889

* air

MATERIAL 6 2.10 300 2 12 100

* grafit

* CROSS SECTION & FLUX SOLUTION.

FEWGROUPS

1 2 5 14 19 21 23 26 27 29 54 55 56 57 58 60 61 62 69

MESH 1 1 111

1 1 111

111

111 1 1 1

FREE

NPIJAN 19

* RESONANCE

REGION CALCULATION

TREATMENT

REGULAR

1 6

BELL 1.16

BEGINC

19 -1

0 3.75

0.0 0.288

1 0 3.75

0.288 1.79 2

0 3.75

1.79 1.87

3 0 3.75

1.87 1.89

4 0 3.75

1.89 2.31

5 16.78 28.75 0.0

1.79

6

3.75 11.25 0.288 1.79 2

3.75 11.25 1.89 2.31

5

3.75 11.25 1.87 1.89

4

3.75 11.25 1.79 1.87

3

3.75 11.25 0.0 0.288

1 11.25 16.78

0.288 1.79 2

11.25 18.75

1.89 2.31

5 11.25 18.75

1.87 1.89

4 11.25 18.75

1.79 1.87

3 11.25 16.78

0.0 0.288

1

18.75

28.75 1.89 2.31

5

18.75

28.75 1.87 1.89

4

18.75

28.75 1.79 1.87

3 3 10 15 0 0.288

15 10 15 0.288 1.79

1 10 15 1.79

1.87 1 10 15 1.87

1.89 4 10 15 1.89

2.31 * LEAKAGE CALCULATION

THERMAL

14 BUCKLING 1.083942

2.933889E-3

BEGINC

Prosldlng Pertemuan dan Presentasl IImlah Penelitlan Dasar limu Pengetahuan dan Teknologl Nuklir P3TM-BATAN Yogyakarta, 7 -8 Agustus 2001

(5)

Input data WIMSD4 lainnya dibuat dengan merubah data material di dalam kata kunci MA TER/AL pada input program WIMSD4.

HASIL PERHITUNGAN.

Perhitungan WIMSD4 terhadap input data dengan variasi komposisi material menghasilkan nilai (K-) dalam sel yang dapat ditabelkan sbb: Tabel 4

Tabel4.

Hasil perhitungan faktor multiplikasi neutron (K-) dalam sel.

(K-) sel untuk beberapa variasi perbandmgan atom H/Zr

Suhu

UZrH

~~i!!)

H/Zr=O H/Zr = 0,5 H/Zr = 1,0

_{H/Zr= 1,5}

H/Zr = 2,0

300 423

793

1050 0.960462 0.953377 0.93768 0.929434 1.01408 1.000286 0.967694 0.950119

1.128366

1.107084

1.058415

1.03156 1.225576 1.20061 1.142695 1.111157 1.278707 1.252506 1.191056 1.158108

K- adalah output WIMSD4 yang diperoleh daTi perhitungan program terhadap masing-masing data masukannya. Kumpulan nilai K- tersebut

merepresentasikan hubungan antara faktor multiplikasi neutron terhadap suhu sel daD konsentrasi hidrogen dalam paduan UZrHx.

Faktor m~~ltlpllkasl netron modo 1 $01 fungsl konsontrasl H dalam hldrld~ dan suhu $61 1;3 125 12 115 1;1 105 1 ,M'..""._'M", I , .J L

..I

~.

I J I i

'"1'__'.'M"'"

_' -t-:-

,

"'Qj_'" l ~ c

g

~

J

;a-::J ~

~

0;95

If

09 0 025 01) 075 1 125 15 ~75 2

Konsentrasl atom H per molokul Zr-hidrida daJam &el

Gambar 2. Representasi grafik dari faktormultiplikasi neutron sebagai fungsi suhu dan konsentrasi hidrohen dalam sel bahan bakar.

!

-~--'-'1"--""-'"

"-'-"'r-'-'-i

--'-'-"T'_._'-'-'~'

konsentrasi hidrogen. Perubahan rasa hidrida menghasilkan perubahan volume yang berpengaruh terhadap bentuk fisiknya sehingga perlu dihindari kejadiannya dalam bahan bakar. Demikian juga dengan tekanan disosiasi hidrogen yang makin tinggi apabila suhu bahan bakar meningkat, sehingga perlu ditentukan batas tekanan disosiasi yang dapat ditenggang oleh kelongsong bahan bakar. Diagram rasa hidrida dan tekanan disosiasi hidrogen dapat dilihat pada Lampiran (a) dan Lampiran (b) yang dicuplik dari acuan(I). Hasil pembandingan faktor multiplikasi neutron (Gambar 2). terhadap diagram rase dan diagram tekanan disosiasi hidrogen dapat ditulis dalam Tabel 5. Dari Tabel 5 tersebut dapat diketahui bahwa konsentrasi hidrogen dalam hidrida yang menguntungkan sifat

PEMBAHASAN

Hasil perhitungan WIMSD4 menunjukkan bahwa faktor mulliplikasi neutron sel bahan bakar makin tinggi apabila konsentrasi hidrogen dalam daging bahan bakilrnya makin tinggi. Ditinjau dari sifat neutroniknya, bares konsentrasi hidrogen yang menguntungkan :;el bahan bakar adalah antara O,75<H/Zr<2,O.

Berdasarkan pada acuan metalurgi, diketahui bahwa bahan bakar paduan yang menggunakan hidrida mempunyai sifat fisis bahan bakar yang

berhubungan erat dengan rasa hidrida clan tekanan disosiasi hidrogen. Fasa hidrida clan tekanan disosiasi berhubungan erat dengan suhu clan

Prosldlng Pertemuan dan Presentasilimiah Penelltlan Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl Nukllr P3TM-BATAN Yogyakarta, 7 -8 Agustus 2001

(6)

178 ISSN 0216 -3128 Edi Trijono Budisantoso, dkk. neutronik sel bahan bakar UZrHx mempunyai rasa

hidrida yang berbeda-beda.yang masing-masing fasanya mempunyai toleransi suhu yang tertentu dan demikian juga dengan tekanan disosiasi hidrogennya.

Dalam memanfaatkan hidrida sebagai bahan struktur dalam sel bahan bakar, perubahan rasa hidrida dapat dihindari dengan cara menjaga suhu operasi bahan bakarnya atau merencanakan komposisi hidrida yang menghasilkan rasa hidrida yang toleran terhadap perubahan suhu. Dari Tabel 5 dapat diketahui bahwa tiap-tiap konsentrasi H/Zr menghasilkan hidrida yang mempunyai rasa tertentu yang bergantung pada suhunya.

Hasil pembandingan menunjukkan bahwa hila mana konsentrasi hidrogen antara 0,75<H/Zr<I,30 akan menghasilkan bahan bakar hidrida dalam rasa campuran alfa dan dl~lta yang mempunyai batas suhu fasanya sampai d~~ngan 540 °c dengan tekanan disosiasi hidrogen padll suhu ini adalah 0,0001 atm. Faktor multiplikasi neIJltron yang dihasilkan oleh sel berkisar pada harga 1,00<K-<I,05 pada suhu 540 °c. Apabila kol1sentrasi hidrogen antara 1,3<H/Zr<I,60 menghasilkan rase campuran alfa dan delta yang mudah, berubah menjadi rasa delta Tabel (5) Hasil pembandingan faktor multiplikasi ne

hidrogen.

No

Fasa Batas suhu rasa

(oC)

FaktormU1tiPffiCasi

_~eutron (K-)

Tekanan disoslasi

h>:dr~ (atm)

Konsentrasi hidrida H/Zr

O,75<H/Zr<l,3 a~

540 _{1,00 -1,05 (t=540°C)} 0,00 -0,000 I Jt=5400C)

2 1,3<H/Zr<I,6

a.~ 540 -0 berubah

sbg.

fungsi

W~~

~;15

(t=540UC)

0,0001 -0,001

(t=54Q~

3 4 1,6<H/Zr<I,65 I ,65<H/Zr<I, 75

~

₁₁₁₀₀

5~

0 -45-4 berubah sbg. Fungsi H/Zr 1,16 -1,17 (t=454°C) 0,005 -0,009

(t=454°C)

5 _{l,75<WZr<2,OO} 540 -925 berubah

~~ungsi

H/Zr

1,17 -1,19 (t=540"C)

"

0.02 -3 (t=540tlC)

neutronik terhadap perubahan rasa hidrida dan peningkatan tekanan disosiasi hidrogen menghasilkan kesimpulan bahwa konsentrasi hidrogen yang paling menguntungkan acta pacta nilai 1,6<H/Zr< 1,65 karena disamping menghasilkan faktor multiplikasi neutron tinggi juga didukung oleh terbentuknya rasa delta yang tidak mengalami perubahan rasa sepanjang perubahan suhunya. 8edangkan tekanan disosiasi hidrogen bemilai antara 0,1 atm sampai dengan 70 atm yang masih dapat ditenggang oleh kelongsong 88-304 dengan tebal 0.07 rom. Pacta konsentrasi hidrogen lainnya mengl.asilkan sel bahan bakar yang batas suhu operasinya tidak dapat tinggi meskipun mempunyai sifat neutronik yang baik.

KESIMPULAN

Oari hasil pembahasan model sel bahan bakar reaktor KARTINI terhadap konsentrasi hidrogen dalam paduan daging bahan bakar dapat disimpulkan bahwa peningkatan konsentrasi hidrogen dalam padualmya memberikan keuntungan neutronik pad a sel bahan bakar akan tetapi menghasilkan peningkatan tekanan disosiasi hidrogen yang memerlukan kelongsong bahan bakar yang dapat menahan tekanan disosiasinya. Peningkatan konsl~ntrasi hidrogen juga mengakibatkan perubahan rase hidridiinya yang memberikan dampak pada batas suhu operasi sel bahan bakarnya. Pembandingan keuntungan

Prosldlng PertElmuan dan Presentasilimiah Penelltlan Dasar Ilmu Pengetahuan dan Teknologl Nukllr P3TM-BATAN Yogyakarta, 7 -8 Agustus 2001

murni bilamana suhunya meningkat sehingga tidak menguntungkan penggunaannya dalam bahan bakar. Konsentrasi hidrogen I ,60<H/Zr<1 ,65 menghasilkan hidrida dalam rasa delta murni yang tidak mengalami perubahan rase sampai 1 100°C dengan tekanan disosiasi 30<P dis<45atm pada suhu tersebut. Faktor multiplikasi neutron gel adalah 1,12<K-<1,13 pada suhu 780°C. Konsentrasi hidrogen 1,65<H/Zr<I,75 menghasilkan rase gabungan antara rase delta dan rase epsilon yang terjadi pada batas suhu OoC<suhu< 454°C, batas suhu tersebut bergantung pada konsentrasi H/Zr yang berubah menjadi rasa delta murni bilamana suhunya meninggi sehingga tidak menguntungkan penggunaannya dalam bahan bakar.

Konsentrasi hidrogen 1,75<H/Zr<2 menghasilkan rasa epsilon dalam hidridanya dengan batas suhu 540oC<suhu<925OC dengan tekanan disosiasi hidrogen antara O,O2atm<P dis<3atm pada suhu 540°C. Hidrida rasa epsilon ini menghasilkan faktor multiplikasi neutron yang paling tinggi akan tetapi tekanan disosiasi hidrogen meningkat tajam apabila suhunya naik sehingga dalam pcnggunaannya

sebagai komponen bahan bakar memerlukan persyaratan kelongsong yang perlu diperhitungkan. Itron terha~ap rasa hidrida, suhu dan tekanan rusosiasi

(7)

DAFTARPUSTAKA

Pada pengamatan ini diperoleh batas nilai konsentrasi H/Zr minim 0.75 untuk mendapat kan sifat moderasi dalam bahan memenuhi syarat untuk bahan bakar TRIGA. Nilai konsentrasi H/Zr mempengaruhi terhadap fasa

hidrida yang terbentuk sehingga sebagai

moderator bahan bakar perlu dihindari nilai HIZr yang menghasilkan fasa hibrida yang

tidak stabil terhadap suhu operasinya.

3

M. T. SIMNA T, "The UZrHx Alloy: Its Properties and Use in TRIGA Fuel", GA Project, General Atomic (1980).

M.J. HALSALL and C.J. TAUBMAN, "The '1986' WIMS Nuclear Data Library", Reactor Physics Division, AEE Winfrith (1986). AEEW-R 2133.

M.J. HALSALL, "A Summary Of WIMSD4 Input Option", UKAEA Atomic energy establishment, Winfrith (1980). AEEW-M-1327).

N. TOMSIO, "Characterization Of Triga Fuel", G.A. Technologies Inc., San Diego, California (1986). GA-CI8542.

4

TANYAJAWAB

Budi Briyatmoko

-Fasa hidrida apa yang menguntungkan dalam bahan bakar paduan UZrHx

-Dikatakan, makin ban yak kandungan H makin baik bahan bakar itu dari segi moderator netron. Tetapi bagaimana dengan pengaruhnya terhadap Hydrogen Embrittlemen (kegetasan Hidrogen)

-Pada nilai H/Zr berapa yang menguntungkan dalam analisis ini.

M Husna Alhasa

-Mohon penjelasan berapa konsentrasi H yang optimal yang diharapkan clan kenapa hal tersebut diinginkan

-Bagaimana hila kons~ntrasi H terlalu tinggi atau panas terlalu rendah apa yang terjadi

Edi Trijono Budisantoso

-Konsentrasi H yang optimal pada ZrH. sebagai moderatorUZrH terjadi pada nilai 1.6 < H/Zr < 1.65 karena didukung oleh sifat moderasi yang bogus don fasa c5 yang memungkinkan

untuk berfasa stabil sampai suhu tinggi.

Edi Trijono Budisantoso

-Fasa hidroda yang paling menguntungkan dalam bahan bakar paduan UZrHx adalahfasa b murni, karena stabil terhadap suhu.

-Ya memang konsentrasi H makin tinggi menyebabkan sifat bahan UZrH jadi rapuh, diantisipusi dengan konstruksi bahan bakur yang bertulang punggung Zr rod (diperoleh dari contoh literatur konstroksi elemen bahan

TRIGA yang ada).

-Konsenlrasi H paling mengunlungkan lerjadi pada nilai 1.6 < H/Zr < 1.65 unluk bahan

bakar paduan UZrHx.

Prosldlng F'ertemuan dan Presentasillmiah Penelitlan Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi Nukllr P3TM-BATAN Yogyakarta, 7.8 Agustus 2001