JURNAL FISIKA Himpunan Fisika Indonesia

(1)

Volume A6 No. 0205

ISSN 0854-3046

Reprint dari

JURNAL FISIKA

Himpunan Fisika Indonesia

Analisis Pengaruh Lebar Kanal Pendingin Terhadap Muatan Bahan

Bakar Teras RSG-GAS

Tukiran Surbakti , J. Fis. HFI A6 (2005) 0205

Diterima editor: 5 Februari 2005; Disetujui untuk publikasi: 26 Maret 2005

H F I

Φ

Diterbitkan oleh

Himpunan Fisika Indonesia

(2)

Jurnal Fisika Himpunan Fisika Indonesia

Jurnal yang mencakup Fisika Terapan (Vol. A), Fisika Pendidikan (Vol. B), dan Fisika Teoritik (Vol. C) URL : http://jf.hfi.fisika.net

Editor

Laksana Tri Handoko (Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia) Terry Mart (Universitas Indonesia) Mitra Djamal (Institut Teknologi Bandung)

Editor Kehormatan

Muhamad Barmawi (Institut Teknologi Bandung) Tjia May On (Institut Teknologi Bandung) Pramudita Anggraita (Badan Tenaga Atom Nasional Yogyakarta) Muslim (Universitas Gajah Mada) Makalah

Makalah yang dapat dipublikasikan dalam jurnal ini adalah karya ilmiah orisinal dan termasuk ke dalam kriteria di atas (fisika terapan, fisika pendidikan, dan fisika teoritik). Lima bentuk makalah yang diterima editor adalah:

1. Letter : makalah singkat untuk hasil penelitian spektakuler yang belum sepenuhnya rampung, namun membutuhkan komunikasi dengan dunia ilmiah secara cepat (maks. 4 hlm). Laporan lengkap dari hasil penelitian tersebut dapat dipublikasikan sebagai artikel reguler setelah Letter terbit.

2. Regular : makalah yang merupakan laporan lengkap dari hasil sebuah penelitian.

3. Comment : Makalah yang mengajukan kritik terhadap makalah (reguler) yang telah dipublikasikan di jurnal ini (maks. 4 hlm).

4. Review : makalah yang mereview satu topik fisika tertentu secara komprehensif. Makalah jenis ini hanya dapat dipublikasikan atas undangan editor jurnal.

5. Prosiding : prosiding simposium-simposium yang diadakan oleh Himpunan Fisika Indonesia diterbitkan sebagai bagian yang utuh dari jurnal ini.

Pengiriman Makalah

Makalah dapat dikirimkan ke redaksi Jurnal Fisika dalam bentuk :

1. LA_{TEX: bentuk ini sangat dianjurkan karena dapat mempermudah dan mempercepat proses publikasi. File L}A_TEX

serta gambar yang menyertai makalah dapat dikirimkan melalui sarana pengiriman online di situs di atas. 2. MS-Word : file makalah dalam MS-Word dapat dikirimkan melalui sarana pengiriman online di situs di atas. Biaya publikasi serta informasi lebih lengkap dapat dilihat di situs jurnal di atas. Seluruh proses komunikasi sesudahnya dilakukan melalui situs.

Penjurian

Setiap makalah yang masuk akan diperiksa oleh seorang juri (referee) yang ditunjuk oleh editor. Hanya makalah yang telah disetujui oleh juri dapat diterbitkan di jurnal ini. Penulis yang makalahnya ditolak oleh seorang juri berhak meminta editor untuk mencarikan editor lain, jika penulis tersebut dapat berargumentasi bahwa juri pertama tidak obyektif dalam menilai makalahnya. Keputusan editor atas suatu makalah tidak dapat diganggu-gugat. Editor berhak menolak makalah yang jelas-jelas tidak memenuhi kriteria ilmiah.

Reprint

Reprint versi elektronik lengkap dengan sampul depan dapat didownload secara cuma-cuma dari situs jurnal. Reprint versi cetak dapat juga dipesan pada redaksi jurnal. Informasi tentang biaya cetak serta biaya pengiriman reprint dapat dilihat pada situs jurnal.

Himpunan Fisika Indonesia

Ketua : Masno Ginting Wakil Ketua : Pramudita Anggraita Sekretaris : Edi Tri Astuti, Maria Margaretha Suliyanti Bendahara : Diah Intani Alamat Sekretariat : Dynaplast Tower 1st Floor, Boulevard MH Thamrin #1, LIPPO Karawaci 1100

Tangerang 15811, Banten, Indonesia

URL : http://hfi.fisika.net E-mail : info@hfi.fisika.net

c

(3)

Jurnal Fisika Himpunan Fisika Indonesia Volume A6 (2005) 0205

Regular

Analisis Pengaruh Lebar Kanal Pendingin Terhadap Muatan Bahan

Bakar Teras RSG-GAS

Tukiran Surbakti

Bidang Pengembangan Teknologi Reaktor, Pusat Pengembangan Teknologi Reaktor Riset Batan, Kompleks Puspiptek Serpong, tangerang 15310, Indonesia

Intisari : Reaktor RSG-GAS dengan bahan bakar uranium silisida tipe pelat dan muatan 250 g U direncanakan mengganti bahan bakarnya menjadi silisida 300 g U bahkan 400 g U. Karena bahan bakar silisida mempunyai keuntungan yang besar jika muatannya bertambah besar dengan volum yang sama. Karena penggunaan bahan bakar silisida dengan muatan yang meningkat di teras RSG-GAS maka dirasa perlu untuk mengetahui pengaruh lebar kanal pendingin terhadap muatan bahan bakar teras RSG-GAS. Untuk mengetahui pengaruhnya dilakukan perhitungan sel dan teras dengan menggunakan paket program WIMSD/4 dan BATAN-2DIFF. Program WIMSD/4 digunakan untuk generasi tampang lintang material teras dan program BATAN-2DIFF digunakan untuk perhitungan teras. Model yang digunakan dalam perhitungan ini ada 3 jenis muatan bahan bakar yaitu 250 g U, 300 g U dan 400 gU. Lebar kanal pendingin disimulasi dari 1,75 mm hingga 2,55 mm. Kemudian dari ke ketiga muatan bahan bakar tersebut dianalisis pengaruh lebar kanal pendingin yang mana yang memberikan nilai faktor multiplikasi terbesar (terbaik). Dari hasil analisis menunjukkan bahwa lebar kanal yang memberikan hasil maksimum adalah 2,55 mm.

Kata kunci : teras reactor, kanal pendingin, silisida

E-mail : tukiran@batan.go.id

Diterima editor: 5 Februari 2005; Disetujui untuk publikasi: 26 Maret 2005

1 PENDAHULUAN

Reaktor Serba Guna G.A. Siwabesy menggunakan ba-han bakar Silisida (U3Si2) dengan kerapatan Uranium 2,96 g U.cm−3. Saat ini kerapatan Uranium mak-simum bahan bakar silisida yang digunakan di teras reaktor riset adalah sebesar 5,2 g.U cm−3_[1].

Penggu-naan kerapatan bahan bakar sebesar ini menghasilkan kemampuan utilasi reaktor, yaitu panjang siklus op-erasi teras, sebesar 975 MWD. Dibandingkan den-gan bahan bakar oksida (U3O8), yang digunakan se-belumnya, bahan bakar silisida memiliki beberapa ke-unggulan yaitu tingkat fraksi bakar dan kerapatan uranium yang lebih tinggi. Sedangkan untuk bahan bakar oksida kerapatan Uranium maksimum hanya 2,96 g.cm−3.

RSG-GAS direncanakan menggunakan bahan bakar silisida yang muatannya lebih tinggi dari 250 gU yang digunakan sekarang. Sehingga dirasa perlu untuk mengkaji parameter teras reaktor terhadap muatan uranium di dalam bahan bakar yang mungkin digu-nakan yaitu 300gU dan 400 gU. Salah satu parameter teras yang paling perlu dikaji adalah nilai faktor

mul-tiplikasi efektif teras. Nilai tersebut disimulasi dengan memvariasi lebar kanal pendingin bahan bakar.

Untuk menghitung nilai konstanta multiplikasi teras maka dilakukan perhitungan konstanta kelom-pok yang menggolongkan tampang lintang serapan, hamburan, penghilangan, dan fisi, dan juga penen-tuan koefisien difusi untuk setiap bagian teras reak-tor. Perhitungan ini dilakukan dengan menggunakan program WIMSD/4 yang membutuhkan variasi ma-sukan data. Data yang diperlukan adalah suhu mod-erator dan bahan bakar, kerapatan modmod-erator, kom-posisi bahan bakar. Kemudian dilakukan perhitungan teras untuk memperoleh nilai k-eff dengan menggu-nakan program Batan-2DIFF.

2 CARA KERJA

2.1 Perhitungan Kerapatan Unsur

Salah satu data masukan paket program WIMS-D/4 yang paling menentukan akurasi hasil perhitungan sel adalah kerapatan unsur-unsur penyusun bahan bakar. Tabel.1 _{∼ 3 menunjukkan kerapatan usur penyusun} meat, kelongsong, moderator H2O dan daerah extra

c

(4)

T. Surbakti J. Fis. HFI A6 (2005) 0205

Tabel 1: Data kelongsong AlMg2. Unsur BA wt% Densitas (atom/cc) Mg 24,305 0,0205 1,36127E-03 Si 28,0855 0,003 1,72395E-04 Cu 63,546 0,0005 1,26989E-05 Mn 54,938 0,003 8,81320E-05 Fe 55,847 0,004 1,15597E-04 Cr 51,996 0,003 9,31187E-05 Zn 65,38 0 0,00000E+00 Ti 47,88 0 0,00000E+00 Al 26,98154 0,966 5,77824E-02 region.

Kerapatan unsur penyusun meat di Tab. 1 di-lakukan dengan cara sebagai berikut [2],

1. Menghitung volume meat (cm3_{) dilakukan}

den-gan mengalikan dimensi panjang, tebal dan tinggi (cm) daripada meat.

2. Menghitung massa U−235 _{per pelat adalah}

den-gan cara berat U235_{per elemen bakar (gr) dibagi}

dengan total pelat (21 buah).

3. Menghitung massa U238 _{(g) per pelat =}

4. Massa Uranium per pelat (g) = massa U235 ₊

massa U238

5. Massa Si (g) =_BAtotal U_rata

−rata ×

2

3× BA Si.

6. Massa U3Si2(g) = total massa Uranium + massa

Si.

7. Volume U3Si2 dalam meat (cm3) =

massa U3Si2/kerapatan U3Si2.

8. Fraksi volume U3Si2dalam meat = volume U3Si2

dalam meat / volume meat

9. Fraksi volume porositas = (0,072 _{× fraksi} vol-ume U3Si2dalam meat)− (0,275 × fraksi volume

U3Si2 dalam meat× 2) + (1,32 × fraksi volume

U3Si2 dalam meat× 3).

10. Fraksi volume Al dalam meat = 1 - (fraksi volume U3Si2 + fraks

11. volume porositas)

12. Massa Al dalam meat = fraksi volume x volume meat x kerapatan Al

13. Massa U3Si2-Al = Massa U3Si2+ massa Al

14. Kerapatan senyawa dalam meat = Massa senyawa / volume meat

Tabel 2: Data unsur bahan bakar teras RSG-GAS. Konstanta Avogadro 0,602214 Kerapatan U3Si2 12,2 g/cm3 BA U235 235,0439 Kerapatan Al 2,7 g/cm3 BA U238 _238,0508 _Pengkayaan _0,1975 BA AL 26,98154 BA U 237,4569 BA SI 28,0855 BA O 15,9994 Meat (cm) panjang 6,275 tebal 0,054 tinggi 60 jumlah 21

15. Fraksi berat unsur dalam U3Si2-Al = massa

un-sur / massa U3Si2-Al

16. Kerapatan atom (atom/cm3_{) = fraksi berat}

un-sur dalam [U3Si2-Al× kerapatan U3Si2-Al ×

bi-langan avogadro]/BA unsur. 2.2 Konstanta Kelompok Tenaga

Data tampang lintang suatu material diperlukan dalam pemodelan reaktor nuklir dan perhitungan perisai (shielding). Tampang lintang diukur den-gan percobaan untuk seluruh rentang tenaga neu-tron dalam reaktor. Pada suatu rentang tenaga ter-tentu, terdapat kemungkinan untuk tidak diperoleh data tampang lintang, atau sebaliknya terdapat lebih dari satu hasil pengukuran.

Dalam analisis reaktor nuklir, penggunaan sedikit kelompok neutron saja sudah mencukupi untuk men-dapatkan hasil yang akurat. Pemilihan jumlah kelom-pok tenaga neutron tergantung pada jenis reaktor dan kondisi operasinya. Perhitungan reaktor termal yang sangat kasar cukup dengan 2 kelompok saja. Sedangkan untuk reaktor dengan pendingin air ringan (LWR = Light Water Reactor ), diperlukan 4 kelom-pok yang meliputi kelomkelom-pok neutron tenaga cepat (neutron hasil pembelahan), kelompok neutron per-lambatan (slowing down), kelompok neutron yang mengalami serapan resonansi, dan kelompok neutron bertenaga termal [3].

Data perhitungan konstanta kelompok seperti suhu moderator dan bahan bakar, kerapatan moderator, dan komposisi bahan bakar digunakan bersama den-gan pustaka-pustaka dasar untuk tampang lintang mikroskopis yang dipakai menghitung spektrum neu-tron cepat dan termal. Spektrum ini dipakai un-tuk menghitung konstanta makroskopis dengan teknik 0205-2

(5)

Analisis Pengaruh Lebar Kanal Pendingin ... J. Fis. HFI A6 (2005) 0205

Tabel 3: Data bahan bakar dengan muatan yang berbeda.

Berat U−235 perelemen bakar (g) 250 300 400 Volume meat (cm3₎ _20,331 _20,331 _20,331

Massa U−235perpelat (g) 11,9047619 14,2857143 19,0476191 Massa U−238_{perpelat (g)} _48,3725136 _58,0470163 _77,3960217

Massa uranium per pelat (g) 60,2772755 72,3327306 96,4436408 Massa U3Si2 (g) 65,0301863 78,0362235 104,048298

Massa Si (g) 4,75291081 5,70349297 7,60465729 Volume U3Si2 dalam meat (cm3) 5,33034314 6,39641176 8,52854902

Fraksi vol U3Si2 dalam meat 0,26217811 0,31461373 0,41948498

Fraksi vol porositas 0,02376234 0,03653836 0,07924865 Fraksi vol Al dalam meat 0,71405955 0,64884791 0,50126638 Massa Al dalam meat (g) 39,1973708 35,6176626 27,5163661 Massa U3Si2− Al (g) 104,227557 113,653886 131,564664

Kerapatan: (g/cm3)

Kerapatan U3Si2− Al dalam meat 5,12653372 5,59017688 6,47113591

Kerapatan uranium dalam meat 2,96479639 3,55775567 4,74367423 Kerapatan U3Si2 dalam meat 3,19857293 3,83828752 5,11771669

Fraksi Berat :

U−235dalam U3Si2− Al 0,11421895 0,1256949 0,14477762

U−238_{dalam U}₃_Si₂_{− Al} _0,46410484 _0,51073499 _0,58827362

Si dalam U3Si2− Al 0,04560129 0,050183 0,05780167

Al dalam U3Si2− Al 0,37607493 0,31338711 0,20914709

Kerapatan atom (meat, atom/cm3):

U−235 _1,5003E-03 _1,8003E-03 _2,4004E-03

U−238 6,0189E-03 7,2227E-03 9,6303E-03 Si 5,0127E-03 6,0152E-03 8,0203E-03 Al 4,3031E-02 3,9101E-02 3,0208E-02

merata-ratakan sel (cell averaging) yang tepat. Kon-stanta kelompok serapan biasanya dimodifikasi den-gan menambahkan suatu tampang lintang efektif yang mengelompokkan beberapa elemen kendali pada daerah yang sedang diperhitungkan [4].

2.3 Perhitungan konstanta Kelompok Dalam penelitian ini, perhitungan k_{−inf dilakukan} menggunakan paket program WIMS-D/4 dengan langkah-langkah sebagai berikut,

1. Semua data-data dalam teras reaktor dimasukkan

Tabel 4: Data teras RSG-GAS untuk daerah extra region. % vol cladding (AlM g2) di extra region 0,186386

% vol side plate (AlM gSi_{− 1) di extra region} 0,509376 % vol air di extra region 0,304238

kedalam program.

2. Dilakukan perhitungan k_{−inf untuk variasi lebar} kanal pendingin dari 1,75 mm sampai dengan 2,55 mm (selisih tiap variasi adalah 10 mm) pada massa Uranium 250 g dengan menggunakan 4 kelompok tenaga.

3. Perhitungan dilakukan lagi untuk massa 300 g, dan 400 g.

4. Langkah 2 dan 3 di ulang kembali untuk 10 kelompok tenaga.

5. Selanjutnya dibuat g.

6. Gambar hubungan lebar kanal pendingin dengan k_{−inf untuk tiap-tiap massa Uranium.}

2.4 Perhitungan Teras

Data konstanta kelompok teras untuk bahan bakar dengan muatan 250 gU, 300 gU dan 400 gU ditabu-lasikan terhadap variasi lebar kanal. Kemudian digu-0205-3

(6)

Tabel 5: Kerapatan atom penyusun extra region.

AlM g2 AlM gSi− 1 H2O Kerapatan

Kerapatan (g/cm3₎ _2,68 _2,7 _0,9982 _{ekstra region}

%vol di extra region 0,186386 0,5093763 0,304238 (g/cm3) Unsur BA wt% wt% wt% M g 24,305 0,0205 0,009 - 5,60411E-04 Si 28,0855 0,003 0,01025 - 3,34402E-04 Cu 63,546 0,0005 0,007 - 9,36022E-05 M n 54,938 0,003 0,007 - 1,21957E-04 F e 55,847 0,004 0,005 - 9,56977E-05 Cr 51,996 0,003 0,0015 - 4,12492E-05 Zn 65,38 0 0 - 0,00000E+00 T i 47,88 0 0 - 0,00000E+00 Al 26,98154 0,966 0,96025 - 4,02460E-02 H 1,0079 - - 2,03036E-02 O 15,9994 - - 1,01518E-02

nakan untuk perhitungan teras reaktor dengan meng-gunakan program Batan-2DIFF. Masukan yang di-tambahkan pada progtram ini adalah data-data ge-ometri teras dan lamanya operasi reaktor.

3 HASIL DAN PEMBAHASAN

Untuk menghitung densitas atom material teras reak-tor Serba Guna G.A Siwabessy (RSG-GAS) dibu-tuhkan data ukuran material dan bahan yang diam-bil dari SAR [5]. Data ini perlukan untuk membuat masukan program WIMSD/4 yang diperlukan untuk melakukan studi pengaruh lebar kanal pendingin ter-hadap faktor perlipatan tak hingga sel (k−inf). Ada-pun data-data mengenai cladding ditunjukkan oleh Tab. 1, data meat atau bahan bakar teras ditunjukkan oleh Tab. 2 dan 3, data untuk daerah ekstra region

Tabel 6: Hubungan variasi lebar kanal terhadap k−inf pada muatan elemen bahan bakar 250 gram (kerapatan U 2,964796393 g/cm3)

Lebar Kanal (mm) 10 groups 4 groups 1,75 1,520228 1,545822 1,85 1,533735 1,555709 1,95 1,546156 1,564679 2,05 1,557447 1,572707 2,15 1,567398 1,579666 2,25 1,576298 1,585780 2,35 1,583916 1,590894 2,45 1,590218 1,595008 2,55 1,595405 1,598356

dan kerapatan unsur penyusunnya ditunjukkan Tab. 4 dan 5.

Dari data-data tersebut diolah dan dijadikan se-bagai masukan program WIMS-D/4 untuk mendap-atkan besarnya nilai k_{−inf untuk tiap-tiap lebar kanal} pendingin yang divariasikan dari 1,75 mm sampai den-gan lebar maksimum sebesar 2,55 mm denden-gan rentang perbedaan 1 mm. Perhitungan dilakukan untuk massa Uranium 250, 300, dan 400 gram sebanyak masing-masing 2 kali yaitu untuk kelompok tenaga 4 group dan 10 groups. Meskipun untuk tipe reaktor riset seperti RSG-GAS ini perhitungan dengan 4 groups saja sudah mencukupi, namun sebagai usaha per-bandingan dan melihat tingkat keakuratan juga di-lakukan perhitungan dengan 10 groups.

Setelah program perhitungan k_{−inf dengan} WIMS-D/4 berdasarkan data-data tersebut diatas, maka

Tabel 7: Hubungan Variasi lebar kanal terhadap k−inf pada muatan elemen bahan bakar 300 gram (kerapatan U 3,557755672 g/cm3).

Lebar Kanal (mm) 10 groups 4 groups 1,75 1,537363 1,564195 1,85 1,550107 1,573058 1,95 1,561721 1,580987 2,05 1,572153 1,587957 2,15 1,581229 1,593878 2,25 1,589184 1,598912 2,35 1,595822 1,602949 2,45 1,601116 1,605991 2,55 1,605175 1,608172 0205-4

(7)

Tabel 8: Hubungan variasi lebar kanal terhadap k-inf pada muatan elemen bahan bakar 300 gram (kerapatan U 4,150715 g/cm3_).

diperoleh hasil perhitungan sebagaimana yang dita-mpilkan pada Tab. 6 dan 7 . Kemudian dari hasil ini dibuatlah gambar hubungan antara lebar kanal pendingin dan k_{−inf untuk masing-masing massa} Uranium. Bentuk gambar yang diperoleh terlihat pada Gb. 1∼ 3.

TDari Tab. 6 _{∼ 9 diketahui bahwa nilai k−inf} atau faktor perlipatan tak hingga sangat dipengaruhi oleh probabilitas banyaknya bahan bakar fisil yang terbakar oleh nutron termis dan juga neutron cepat serta probabilitas banyaknya neutron cepat yang di-hasilkan dari reaksi fisi oleh neutron termis. Disamp-ing itu faktor lain yang amat berpengaruh adalah be-sarnya kemungkinan neutron termal lolos dari daerah resonansi, peluang neutron cepat termoderasi menjadi neutron termis dan seberapa besar kemungkinan neu-tron yang telah berenergi sedang (epitermal) lolos se-bagai neutron temal. Karena reaktor memiliki ben-tuk geometris yang bukan tak berhingga, maka faktor peluang tidak lolosnya neutron ke luar ruang reaktor

Tabel 9: Hubungan Variasi lebar kanal terhadap k−inf pada muatan elemen bahan bakar 400 gram (kerapatan U 4,743674 g/cm3).

Tabel 10: Hasil perhitungan keff dari program Batan-2DIFF.

Massa 250 massa 300 massa 400 silisida silisida silisida clad 1.75 - - 0.992381 clad 1.85 - 0.997541 1.053563 clad 1.95 0.981234 1.022346 1.082762 clad 2.05 1.012378 1.062671 1.119487 clad 2.15 1.034320 1.095671 1.130456 clad 2.25 1.054389 1.102367 1.156737 clad 2.35 1.070294 1.110890 1.175649 clad 2.45 1.086991 1.121106 1.195923 clad 2.55 1.094227 1.137256 1.218462

atau terserap oleh materi-materi non fisil mempen-garuhi pula besarnya k−inf.

Dari hasil perhitungan sebagaimana kita lihat pada Tab. 6 dan 7 nilai k−inf bertambah secara ter-atur seiring dengan bertambahnya lebar kanal pendin-gin pada semua muatan elemen bahan bakar (ura-nium). Secara lebih detail pada Gb. 1. hubungan antara lebar kanal pendingin dan k−inf untuk masing masing muatan elemen bahan bakar (Uranium) terli-hat bahwa nilai k_{−inf naik membentuk sebuah garis} lengkung. Untuk perhitungan 4 groups besarnya ni-lai k_{−inf yang diperoleh lebih besar dari perhitungan} dengan menggunakan 10 groups. Sebaliknya gradien kenaikan untuk 4 groups lebih kecil dari 10 groups. Sehingga terlihat bahwa nilai k_{−inf pada 10 groups} lebih rendah namun lebih curam dari yang 4 groups. Hal ini disebabkan oleh karena pembagian group en-ergi neutron lebih kasar pada 4 group dibanding den-gan 10 group. Pada 4 group energi neutron terdiri

Gambar 1: Hubungan lebar kanal terhadap k_{−inf pada} muatan elemen bahan bakar 250 gram.

(8)

atas satu group neutron cepat, dua group epitermal dan satu group neutron lambat. Sedangkan untuk 10 group energi neutron pada group neutron termal masih dibagi lagi lebih halus sehingga pustaka tam-pang lintang seperti koefisien difusi, sigma fisinya se-makin kecil yang akhirnya menghasilkan nilai k−inf semakin kecil dan juga gradiennya.

Bertambahnya lebar kanal pendingin menyebabkan perubahan geometris dari teras reaktor. Walaupun suhu tidak mengalami perubahan, namun tampang lintang serapan menjadi bertambah untuk energi neu-tron termal dan berkurang untuk neuneu-tron cepat dan kelompok neutron perlambatan, namun penurunan ini amat kecil. Karena reaksi fisi terjadi oleh neu-tron pada energi termal dan bertambahnya tam-pang lintang serapan akan menaikkan nilai probabil-itas banyaknya bahan bakar fisil yang terbakar oleh neutron termis, maka bertambahnya tampang lin-tang serapan untuk energi termal ini menjadi fak-tor yang dominan, salah satunya, yang menyebabkan terjadinya kenaikan nilai k_{−inf akibat diperlebarnya} jarak antar kanal pendingin.

Bila diperhatikan efek jumlah neutron hasil reaksi fisi yang menyebabkan reaksi fisi berikutnya, pele-baran kanal pendingin menghasilkan neutron termal yang lebih banyak. Hal ini disebabkan karena perbe-saran ruang kanal pendingin menyebabkab bertam-bahnya jumlah air untuk melakukan moderasi. Den-gan demikian semakin banyak neutron hasil fisi yang termoderasi akan menghasilkan neutron termal yang akan menghasilkan reaksi fisi berikutnya yang lebih banyak sehingga faktor perlipatan tak hingganya men-jadi lebih besar.

Selain faktor pelebaran kanal pendingin, untuk per-tambahan massa bahan bakar juga menaikkan nilai faktor perlipatan tak hingga di tiap-tiap lebar kanal.

Hal ini tentu saja terjadi karena semakin banyaknya bahan fisil sehingga semakin besarlah peluang ter-jadinya reaksi fisi dan sekaligus memperbesar jumlah neutron cepat yang dihasilkan. Dan untuk lebar kanal yang semakin besar, makin besar pulalah kemungki-nan neutron cepat ini termoderasi sehingga neutron termal dihasilkan juga semakin banyak dan tentu saja reaksi fisi berikutnya jadi semakin besar. Sehingga un-tuk massa yang besar dan lebar kanal yang besar pula kita melihat nilai faktor perlipatan tak berhingganya adalah yang terbesar namun ada nilai optimasi.

Dari ketiga muatan bahan bakar yaitu 250 gU, 300 gU dan 400 gU diperoleh hasil nilai faktor multiplikasi efektif teras yang terbaik adalah pada lebar kanal 2,55 mm. Karena pada lebar tersebut paling efektif untuk mentrasfer panas yang dihasilkan oleh reaksi fisi pada bahan bakar.

Tab. 10 menunjukkan bahwa nilai keff teras dengan muatan yang berbeda. Nilai keff menunjukan keadaan yang sesungguhnya bahwa Reaktor Serba Guna jika lebar kanal pendinginnya di bawah 2 mm tidak akan pernah kritis. Sehingga dicari nilai optimum berapa besar lebar kanal pendingin bahan bakar teras reak-tor RSG-GAS. Semakin kecil nilai lebar kanal pendin-gin semakin kecil nilai keff teras. Hal ini menyatakan bahwa jika lebar kanal semakain kecil maka tidak efek-tif keadaan bahan bakar walaupun masih bisa reak-tornya kritis. Sehingga yang paling baik (efektif) adalah lebar kanal 2,55 mm seperti yang ada sekarang ini.

4 KESIMPULAN

Dari hasil perhitungan dengan program WIMS D/4 tentang studi pengaruh lebar kanal pendingin ter-hadap k_{−inf pada berbagai kerapatan bahan bakar} uranium silisida dapat diambil kesimpulan bahwa se-0205-6

(9)

makin lebar kanal pendingin semakin besar nilai fak-tor perlipatan tak berhingganya. Semakin besar kera-patan uranium bahan bakar semakin besar nilai faktor perlipatan tak berhingganya.

Reaktor Serba Guna G.A Siwabessy yang memi-liki bahan bakar Uranium Silisida dengan muatan 250 gU, 300 gU, 400 gU memiliki lebar kanal optimum dari segi geometris yang terbaik adalah sebesar 2,55 mm karena memberikan nilai faktor multiplikasi efek-tif paling baik untuk ketiga muatan tersebut.

Φhfi

DAFTAR PUSTAKA

[1] Bakri Arbie, Tesis S-3, Universitas Gajah Mada, Yogyakarta (1996).

[2] J.J. Duderstadt dan L.J. Hamilton, Nuclear Re-actor Analysis, John Wiley & Sons, Inc, USA (1976).

[3] H. Bock, Reactor Kinetics and Dynamics, Lec-ture notes at RTS on The Use of PC in Research Reactor Operation and Management, Bandung, Indonesia (1991).

[4] L.P. Hong, Atom Indonesia 25 (1999).

[5] Safety Analysis Report MPR 30, Revisi 7, Vol. 1 (1993).