studi awal daur ulang plutonium dan aktinida minor berbahan bakar

BAB II
TEORI DASAR
2.1. Reaksi Nuklir
2.1.1. Pendahuluan
Proses tumbukan dua inti atomik dan partikel penyusunnya, lalu menghasilkan
produk yang berbeda dari partikel awalnya dikenal dengan istilah reaksi nuklir. Pada
prinsipnya, sebuah reaksi dapat melibatkan lebih dari dua partikel yang bertumbukan,
namun peristiwa ini sangat jarang terjadi. Jika partikel yang bertumbukan itu
memisah tanpa terjadi perubahan, maka proses tersebut disebut proses tumbukan saja,
bukan sebuah reaksi.
Gambar 2.1 Tumbukan menghasilkan reaksi nuklir
5
Selanjutnya, dalam studi dan analisis reaktor nuklir, terdapat dua jenis reaksi nuklir
yang perlu diperhatikan, yaitu :
1. Reaksi peluruhan radioaktif
2. Reaksi tumbukan nuklir
2.1.2. Reaksi Peluruhan Radioaktif
Reaksi transformasi dari atom-atom dengan inti tidak stabil (metastable state) secara
spontan menjadi inti atom lain dengan diiringi emisi partikel tertentu maka disebut
reaksi peluruhan radiokatif. Jenis reaksi ini menjadi bahasan penting dalam kajian
dan analisis reaktor mengingat bahwa bahan nuklir dan sisa bahan bakar dari teras
reaktor akan mengalami reaksi peluruhan radioaktif.
Berdasarkan jenis partikel yang diemisikan, reaksi peluruhan radioaktif dibedakan
menjadi tiga jenis, yaitu :
1. Peluruhan alpha (α)
Peluruhan alpha terjadi bila suatu inti atom metastabil bertransformasi menjadi inti
atom lain dengan memancarkan partikel alpha, yaitu partikel inti helium, yang terdiri
dari 2 proton dan 2 neutron, dengan muatan total +2.
Contoh reaksi peluruhan alpha :
U →
238
92
Th + 24He 2+
234
90
(2.1)
Biasa ditulis dengan
6
U →
238
234
Th + α
(2.2)
2. Peluruhan beta (β)
Peluruhan beta terjadi bila suatu inti atom metastabil bertransformasi menjadi inti
atom lain dengan memancarkan partikel beta, dan disertai emisi neutrino. Terdapat 2
jenis partikel beta, yaitu β- (elektron, dengan muatan -1) dan β+ (positron, dengan
muatan +1).
Contoh reaksi peluruhan beta :
+ e − + v e (beta minus)
(2.3)
Ne + e + + ve (beta plus)
(2.4)
Cs →
137
56
22
11
Na →
22
10
22
11
Na + e − →
137
55
22
10
Ne + ve (penangkapan elektron)
(2.5)
3. Peluruhan gamma (γ)
Peluruhan gamma terjadi bila suatu inti atom metastabil bertransformasi menjadi inti
atom stabil dengan memancarkan partikel gamma. Partikel gamma adalah partikel tak
bermasa dan tak bermuatan, atau disebut photon, yaitu suatu paket energi diskrit.
Contoh reaksi peluruhan gamma :
60
Ni * →
60
Ni + γ
(2.6)
2.1.3. Reaksi Tumbukan Nuklir
Secara umum, reaksi tumbukan nuklir terjadi saat partikel penumbuk (proyektil)
menumbuk atau menabrak inti atom (target). Reaksi tumbukan nuklir biasanya
disertai pelepasan energi ke lingkungan atau penyerapan energi dari lingkungan. Bila
7
reaksi nuklir melepas energi ke lingkungan, maka reaksi tersebut disebut bersifat
eksoterm, sedangkan bila reaksi nuklir menyerap energi dari lingkungan, maka reaksi
tersebut disebut bersifat endoterm.
Terdapat banyak jenis reaksi nuklir yang mungkin terjadi, tetapi dalam analisis
reaktor nuklir, ada 3 jenis reaksi yang memainkan peranan utama, yaitu :
1. Reaksi fisi nuklir (Nuclear Fission)
Reaksi fisi nuklir disebut juga reaksi (n, fission) , dan termasuk reaksi eksoterm yang
menghasilkan energi dalam jumlah yang relatif sangat besar. Reaksi fisi nuklir pada
dasarnya adalah reaksi pembelahan inti atom berat menjadi inti-inti atom yang lebih
ringan, akibat tumbukan oleh neutron.
2. Reaksi penangkapan neutron (Neutron Capture)
Reaksi penangkapan neutron disebut juga reaksi penangkapan radiatif (radiative
capture) atau reaksi (n,γ). Reaksi ini disebut reaksi penangkapan radiatif karena
menghasilkan radiasi gamma, yaitu ketika inti atom metastabil hasil reaksi
bertransformasi menjadi inti atom lain yang stabil dengan melepas kelebihan
energinya dalam bentuk radiasi gamma.
3. Reaksi hamburan neutron (Neutron Scattering)
Reaksi hamburan neutron terjadi bila proyektil dan target tidak mengalami
transformasi nuklir setelah terjadinya tumbukan, dengan kata lain, neutron hanya
terhambur saja oleh target setelah terjadi reaksi. Tetapi energi dan keadaan (state)
8
proyektil dan target bisa saja berubah. Reaksi hamburan neutron dapat dibedakan
menjadi 2 jenis, yaitu :
a. Reaksi hamburan elastik (n, n)
Reaksi ini terjadi bila energi dan keadaan proyektil dan target tidak berubah setelah
mengalami tumbukan. Dengan kata lain energi kinetik sistem sebelum dan sesudah
tumbukan tidak berubah.
b. Reaksi hamburan inelastik atau non-elastik (n, n' )
Reaksi ini terjadi bila energi dan/atau keadaan proyektil dan target mengalami
perubahan setelah mengalami tumbukan. Dengan kata lain energi kinetik sistem
sebelum dan sesudah tumbukan berubah, perubahan ini disebabkan oleh konversi
sebagian energi kinetik neutron menjadi radiasi gamma. Reaksi jenis ini dapat disertai
dengan perpindahan keadaan nuklir dan radiasi energi.
2.1.4. Cross Section Reaksi Nuklir
Cross section reaksi nuklir adalah peluang akan terjadinya reaksi atau interaksi
nuklir. Cross section dapat dibedakan menjadi 2 jenis, yaitu :
a. Cross section mikroskopik (σ), yaitu probabilitas bahwa suatu reaksi atau interaksi
nuklir akan terjadi pada satu inti atom tunggal. Cross section mikroskopik memiliki
satuan barn atau cm2, dimana 1 barn = 10-24 cm2.
R
σ =
IN A
1
(2.7)
9
Keterangan :
•
σ = cross section mikroskopik (barn atau cm2)
•
R = laju reaksi (#cm-2s-1)
•
I = intensitas proyektil (#cm-2s-1)
NA = Kerapatan target (#cm-2)
b. Cross section makroskopik (Σ), yaitu probabilitas bahwa suatu reaksi atau interaksi
nuklir akan terjadi pada “sebongkah” (chunk) material. Hubungan antara cross section
makroskopik dengan cross section makroskopik adalah sebagai berikut :
Σ = Nσ
(2.8)
Keterangan :
•
Σ = cross section makroskopik (cm-1)
•
σ = cross section mikroskopik (cm2)
N = kerapatan material target (#/cm-3)
Satu besaran yang berhubungan dengan cross section reaksi nuklis adalah jalan bebas
rata-rata atau mean free path (mfp), adalah sebuah besaran yang didefinisikan sebagai
jarak rata-rata yang ditempuh neutron sebelum akhirnya bereaksi dengan suatu inti
atom atau keluar dari teras reaktor akibat kebocoran (leakage). Mean free path secara
matematis dituliskan dengan persamaan :
10
λ=
1
Σt
(2.9)
dimana :
•
λ= mean free path (cm)
•
Σt = cross section total (cm-1)
σt = σs + σa = σs + (σc + σf), dimana σc ≈ σγ
(2.10)
Σt = Σs + Σa = Σs + (Σc + Σf).
(2.11)
Dari persamaan diatas, dapat diketahui bahwa cross section total adalah penjumlah
dari semua jenis cross section yang ada. Adapun sifat itu juga berlaku untuk
campuran isotop-isotop dan elemen-elemen, contoh :
ΣαH 2O = ΣαH + ΣαO = N H σ αH + N Oσ αO
= 2 N H 2Oσ αH + N H 2Oσ αO = N H 2O (2σ σH + σ αO )
2.2
Reaktor Nuklir
2.2.1
Pendahuluan
(2.12)
Reaktor nuklir adalah seperangkat alat tempat reaksi fisi berantai dapat dimulai,
dipertahankan, dan dikendalikan. Komponen terpentingnya adalah teras berbahan
bakar fisil, moderator, reflektor, perisai, pendingin, dan pengendali. Sedangkan
instalasi yang dibangun untuk mengkonversi daya termal yang dihasilkan reaksi fisi
nuklir pada teras reaktor menjadi daya listrik yang siap pakai disebut pembangkit
11
listrik tenaga nuklir. Energi nuklir memiliki potensi untuk memiliki peranan lebih
besar sebagai sumber energi dunia karena memiliki sifat dapat diperbaharui. Selain
itu juga memiliki jumlah cadangan di alam yang dapat memenuhi kebutuhan energi
dalam jangka waktu lebih panjang.
Tabel 2.1 Perbandingan Sumber Energi
Sumber
Energi
Energi
Kg
per Bahan Bakar per Cadangan
yang Lama
Bahan 1000 MWe Plant Tersedia
Penggunaan
Bakar
per Tahun
Uranium
50.000 kwh
30 ton
4,36 juta ton
Minyak
4 kwh
2.000.000 ton
1,195
bumi
72 tahun *
milyar 43 tahun
barel
Batu bara
3 kwh
2.600.000 ton
1,316 milyar ton
231 tahun
*). jika hanya menggunakan reaktor PWR atau BWR tanpa daur ulang.
Tabel 2.2 Perbandingan Skenario Pemanfaatan Sumber Energi Nuklir
Skenario
Cadangan
Reaktor
LWR dengan OTC (Once Through 4,36 juta ton
standar
Fuel cycle)
Reaktor
- FBR
lanjut
- Multirecycle
Penggunaan
72 tahun
4,36 juta ton
~ 10.000 tahun
- Cadangan uranium di laut
4 milyar ton
~ jutaan tahun
- Cadangan thorium
3 x uranium
- Efisiensi lebih tinggi
12
Reaktor nuklir telah digunakan sebagai pembangkit listrik oleh berbagai negara
seperti Jepang, Amerika, dan Inggris serta merupakan penyuplai listrik utama yang
digunakan oleh Prancis. Salah satu kelebihan teknologi ini adalah volume bahan
bakar yang dibutuhkan sangat kecil dibandingkan dengan bahan bakar fosil untuk
membangkitkan jumlah energi yang sama.
2.2.2 Klasifikasi Reaktor
Reaktor nuklir dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis sebagai berikut :
1.
Berdasarkan perbedaan spektrum energi neutronnya, reaktor nuklir dapat
diklasifikasikan menjadi reaktor cepat dan reaktor termal. Reaktor cepat
adalah reaktor yang proses fisinya lebih dominan disebabkan oleh neutron
cepat yang memiliki energi di atas 1 keV.
Sedangkan reaktor termal adalah reaktor dengan proses fisi lebih dominan
disebabkan oleh neutron termal yang memiliki energi di bawah 1 eV.
2.
Berdasarkan jenis material yang digunakan sebagai moderator dan
pendingin, reaktor dapat kita golongkan menjadi Magnox, AGR, LWR,
HWR, RBMK, dan HTGR [ tabel 2.3 ].
3.
Berdasarkan fungsinya, reaktor dapat kita bagi menjadi reaktor riset,
konverter, dan reaktor daya. Reaktor riset adalah reaktor yang dayanya
digunakan untuk penelitian. Saat ini reaktor riset telah ada di Indonesia.
Jenis reaktor berikutnya adalah konverter yang menghasilkan bahan fisil
dari bahan fertil yang dikonsumsinya. Bahan fisil yang dihasilkan dapat
13
lebih banyak dari bahan yang dikonsumsi. Reaktor seperti ini disebut
breeder reactor (reaktor pembiak). Breeder reactor mempunyai rasio
konversi lebih besar dari satu. Jenis terakhir adalah reaktor daya yang
digunakan terutama sebagai penghasil daya, misal reaktor daya listrik,
reaktor propulsi, dan reaktor proses panas.
Tabel 2.3 Klasifikasi Reaktor Nuklir
Tipe Reaktor
Nama Reaktor
Moderator
Coolant
Reaktor Termal
Magnox GCR
Grafit
CO2
(Thermal Reactor)
AGR
Grafit
CO2
PWR
H2O
H2O
BWR
H2O
H2O
BLWR (FUGEN)
D2O
H2O
PHWR (CANDU)
D2O
D2O
HTR
Grafit
He
THTR
Grafit
He
RBMK
Grafit
H2O
LMFBRs
Tidak ada
Na atau Pb/ Pb-Bi
Reaktor Cepat (Fast Reactor)
14
2.2.3 Analisis Teras Reaktor
Terdapat seperangkat parameter sistem yang harus diperhatikan dalam menganalisis
sebuah reaktor sehingga dapat beroperasi dengan aman, handal dan ekonomis.
Parameter-parameter sistem yang dianalisis tidak dapat dilakukan secara parsial,
tetapi secara menyeluruh mencakup semua aspek selain teras reaktor, seperti analisis
termohidrolik, struktur kompenen, ekonomi, dll. Analisis teras reaktor selanjutnya
dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu analisis neutronik dan analisis non-neutronik.
2.2.3.1 Analisis Neutronik Reaktor
Analisis neutronik membahas hal-hal mengenai neutron pada reaksi fisi berantai yang
terjadi di dalam teras reaktor (reactor core). Analisis ini terutama membahas
mengenai populasi neutron, fluks neutron, distribusi sumber neutron, distribusi daya
termal, dan hal-hal lainnya yang berhubungan dengan perilaku neutron di dalam teras
reaktor.
Salah satu besaran penting dalam analisis neutronik adalah apa yang disebut faktor
multiplikasi, yang disimbolkan dengan keff. Faktor multiplikasi dirumuskan sebagai
berikut :
keff =
Populasi neutron pada satu generasi
Populasi neutron pada generasi sebelumnya
15
(2.13)
Berdasarkan nilai faktor multiplikasi, terdapat 3 jenis keadaan teras reaktor, yaitu:
a.
k>1
disebut keadaan superkritis, dimana polulasi neutron terus bertambah
b.
k=1
disebut keadaan kritis, dimana populasi neutron tidak berubah (konstan)
c.
k<1
disebut keadaan subkritis, dimana populasi neutron terus berkurang
Ketiga keadaan tersebut diperlihatkan pada gambar berikut :
Gambar 2.2 Faktor Multiplikasi
Jadi faktor multiplikasi menggambarkan tingkat kestabilan reaksi fisi berantai dalam
teras reaktor, dimana keadaan stabil tercapai bila nilai k = 1.
16
Perhitungan faktor multiplikasi dan distribusi daya merupakan perhitungan paling
umum dalam analisis reaktor. Perhitungan distribusi daya akan bergantung pada
pengayaan bahan bakar, moderator-to-fuel ratio (MFR), geometri teras, lokasi dan
tipe pengontrol reaktivitas, serta desain elemen bahan bakar. Kerapatan daya teras
juga merupakan fungsi ruang dan waktu. Parameter yang paling penting dalam desain
termal teras adalah rasio antara kerapatan daya puncak dan rata-rata (yang disebut
sebagai “hot channel” atau “power peaking factor”) karena hal ini menentukan
batasan termal dari performansi teras. Mekanisme fuel loading juga harus
diperhatikan, karena berhubungan langsung dengan fuel depletion dan efek
reaktivitas.
2.2.3.2 Reaktivitas dan Analisis Kontrol
Reaktivitas yang dilambangkan dengan simbol ”ρ”, berhubungan erat dengan faktor
multiplikasi (keff) dan dapat dinyatakan sebagai berikut :
ρ=
k eff − 1
(2.14)
k eff
Reaktor nuklir harus memiliki bahan bakar yang cukup dan dalam bentuk geometri
tertentu sehingga dapat mencapai kondisi kritis. Ekses reaktivitas (excess reactivity)
merupakan reaktivitas maksimum yang dapat dicapai melalui pengaturan batang
kendali dan diperlukan untuk mengatasi reaktivitas negatif yang dihasilkan beberapa
produk reaksi fisi seperti xenon dan samarium. Terdapat beberapa efek reaktivitas
pada bahan bakar dalam reaktor. Reaksi fisi menghasilkan dua efek reaktivitas
17
negatif, yaitu terus berkurangnya bahan bakar dan bertambahnya produk fisi. Hampir
semua produk fisi tersebut memiliki penampang lintang neutron yang besar.
Transmutasi isotop fertil menjadi isotop non fisil dapat berarti reaktivitas positif
ataupun negatif, hal ini tergantung pada cross section-nya. Sedangkan transmutasi
dari isotop fertil ke isotop fisil selalu berarti reaktivitas positif.
Analisis kontrol bertujuan mengetahui besarnya reaktivitas negatif agar dapat
memberikan kontrol yang diperlukan dalam mengkompensasi ekses reaktivitas pada
initial fuel loading ( penempatan bahan bakar ke dalam teras).
Ada beberapa mekanisme sistem kontrol yang terdiri dari :
•
Batang kendali (movable)
•
Racun neutron dapat larut dalam pendingin (Soluble neutron poisons in
coolant / chemical shim)
•
Racun neutron yang dibakar selama siklus teras / racun dapat dibakar
(Neutron poisons, burn over core life time / burnable poisons or mechanical
shim)
Deplesi nuklida dipengaruhi oleh reaktivitas, sehingga perlu diatur untuk
mempertahankan keadaan kritis reaktor selama siklus bahan bakar. Elemen yang
mengkompensasi reaktivitas adalah batang kontrol, yang dapat dimasukkan lebih
dalam untuk mengkompensasi efek reaktivitas positif dan sebaliknya. Cara lain
adalah dengan mengatur konsentrasi bahan yang dapat menyerap neutron seperti
18
boron (dalam bentuk boric acid) di dalam air pendingin. Soluble poison (racun dapat
larut) bisa digunakan untuk mengkompensasi efek reaktivitas tetapi konsentrasi yang
dapat dimasukkan terbatas. Sedangkan burnable poison (racun dapat dibakar) terletak
pada kisi bahan bakar dan semakin lama akan berkurang. Konsentrasi racun dipilih
agar sifat spatial self shielding dari elemen racun cukup besar pada awal siklus
pembakaran. Setelah beberapa waktu konsentrasi racun berkurang dan faktor selfshielding bertambah sehingga racun habis dan menyebabkan nilai reaktivitas
bertambah.
Faktor lain yang dapat digunakan untuk menentukan kestabilan reaksi dan
keselamatan reaktor adalah reactivity swing. Reactivity swing dihitung dengan
membagi nilai keff pada akhir siklus. Dalam pengoperasian reaktor nuklir selalu ada
kelebihan nilai reaktivitas pada awal siklus, lalu nilai faktor multiplikasi efektif akan
berkurang sebanding dengan burnup sehingga terlihat kemiringan pada grafik faktor
multiplikasi efektif terhadap burnup. Nilai reactivity swing dapat dijadikan sebagai
parameter untuk mengukur hal tersebut. Reaktor diinginkan selalu berada dalam
kondisi kritis, dengan kemiringan grafik faktor multiplikasi efektif sedapat mungkin
mendekati garis lurus. Hal ini menyebabkan nilai reactivity swing dapat diusahakan
sekecil mungkin. Ukuran standar untuk reactivity swing berkisar sekitar 1 $ atau
0,0065.
19
2.2.3.3 Analisis deplesi bahan bakar (burn-up analysis)
Komposisi bahan bakar dapat berubah selama reaktor beroperasi karena konsumsi
bahan fisi dan produksi produk fisi. Proses ini harus dimonitor sepanjang umur
reaktor untuk mengetahui komposisi bahan bakar dan reaktivitas sebagai fungsi
energi yang dihasilkan. Komposisi awal elemen bahan bakar pada reaktor nuklir
bergantung pada pilihan bahan bakar yang digunakan.
Perubahan yang terjadi pada bahan bakar selama reaktor nuklir dioperasikan
berhubungan dengan dua jenis reaksi, yaitu transmutasi dan fisi. Transmutasi adalah
proses transformasi dari suatu inti atom yang tidak stabil menjadi inti yang stabil atau
berumur paruh pendek melalui reaksi nuklir. Berbagai jenis atom yang menyusun
bahan bakar mengalami proses transmutasi dengan menangkap neutron dan melalui
peluruhan.
Konsentrasi dan aktivitas produk fisi harus diketahui terutama untuk alasan
keselamatan. Desain bahan bakar harus mempertimbangkan efek build up produk fisi,
baik yang berbentuk solid maupun gas. Produk fisi dalam bentuk gas ini akan
berdifusi pada batang bahan bakar serta berkumpul pada gap antara bahan bakar dan
cladding sehingga menyebabkan tekanan pada sisi dalam cladding. Tekanan ini harus
dapat dikontrol agar tidak melebihi tekanan coolant.
Pada saat burnup, nilai reaktivitas dipengaruhi oleh absorbsi neutron oleh produk fisi.
Sebagian kecil energi yang dihasilkan reaksi fisi berbentuk energi panas dari proses
20
peluruhan produk fisi yang bersifat radioaktif. Panas ini akan terus teradiasikan
walaupun reaktor mengalami shut down, sehingga harus dibuang untuk menghindari
kenaikan temperatur teras secara tiba-tiba yang dapat menyebabkan terjadinya melt
down.
Burnup (derajat bakar) menyatakan ukuran konsumsi bahan bakar reaktor, yang dapat
dinyatakan dalam dua hal. Pertama adalah persentase atom yang mengalami fisi dan
yang kedua merupakan banyaknya energi yang dihasilkan per satuan berat bahan
bakar dalam reaktor. Persamaan burnup juga dapat dituliskan lebih terperinci lagi
sebagai berikut:
P [MW ( t ) ] x CF x T ( days )
⎛ MWD ⎞
BU ⎜
⎟= 0
MTU
⎝ MTU ⎠
(2.3)
Keterangan :
Po
: plant rated power (kapasitas daya)
MTU : massa uranium dalam teras (Metric Ton Uranium/MTU)
CF
: capacity factor (kapasitas faktor), dengan persamaan sebagai berikut:
T
∫
P ( t ) dt
CF
=
T
: periode operasi reaktor
P(t)
: daya termal reaktor pada saat t
0
P0T
(2.4)
21
2.2.4 Kompenen-komponen Reaktor
Reaktor memiliki beberapa komponen sebagai berikut :
1.
Fuel (bahan bakar) yang dapat digolongkan menjadi bahan fisil dan fertil.
Bahan fisil adalah bahan yang mudah terinduksi menghasilkan reaksi fisi
melalui interaksi dengan neutron lambat. Yang termasuk bahan fisil
adalah uranium-233, uranium-235, plutonium-239 dan plutonium-240.
Sedangkan yang tergolong bahan fertil adalah bahan yang tidak bersifat
fisil, tetapi dapat diubah menjadi bahan fisil melalui reaksi penangkapan
neutron dalam reaktor nuklir. Yang termasuk bahan fertil antara lain
thorium-232, uranium-238 dan plutonium-240. Uranium-238 dan thorium232 dapat diubah menjadi plutonium-239 dan uranium-233 yang bersifat
fisil. Reaktor daya terbaru saat ini menggunakan fuel dalam berbagai
bentuk antara lain keramik, oksida seperti UO2, karbida seperti UC, dan
nitrida seperti UN.
2.
Fuel element (elemen bahan bakar), yaitu bagian diskrit struktur terkecil
reaktor atau perangkat bahan bakar dengan bahan bakar nuklir sebagai
bagian utamanya, juga disebut elemen bakar.
3.
Fuel assembly / bundle (bundel bahan bakar), yaitu rakitan elemen bakar
nuklir berbentuk batang, pin atau pelat yang tersusun teratur secara
kompak dengan komponen struktur. Contoh fuel bundle PWR di kapal NS
22
Savannah (kapal penumpang dan kargo) yang didesain dan dibangun oleh
Babcock and Wilcox Company :
Gambar 2.3 Fuel assembly/bundle
4.
Moderator, yaitu bahan seperti air, air berat (D2O) atau grafit yang dipakai
dalam reaktor untuk memperlambat neutron cepat, sehingga meningkatkan
probabilitas terjadinya proses fisi lebih lanjut.
5.
Coolant (pendingin), yaitu bahan yang dialirkan ke dalam teras reaktor
untuk memindahkan panas. Materi yang biasanya digunakan adalah air,
udara, karbon dioksida, natrium cair dan paduan natrium-kalium.
6.
Reactor core (teras reaktor), yaitu bagian utama reaktor nuklir yang berisi
elemen bahan bakar dan biasanya juga berisi moderator, reflektor dan
kontrol elemen.
7.
Control element (elemen kendali), yaitu bagian reaktor yang digunakan
untuk mengendalikan reaktivitas reaktor. Elemen kendali dapat berupa
satu satuan tunggal atau satu set bagian tertentu.
23
8.
Reflector (reflektor), yaitu lapisan bahan selimut teras reaktor yang
merefleksikan neutron ke dalam teras sehingga neutron tidak lolos keluar
teras reaktor.
9.
Shielding (perisai), yaitu bahan atau lapisan yang diletakkan di antara
sumber radiasi dan bahan atau orang untuk menyerap radiasi sehingga
dapat mengurangi paparan.
2.3 Boiling Water Reactor (BWR)
Pada Boiling Water Reactor (BWR), air ringan (H2O) memainkan peranan yang
penting baik sebagai moderator maupun sebagai pendingin. Sebagian dari air ringan
tersebut mendidih di dalam bejana tekan, menghasilkan campuran air dan uap yang
keluar dari teras reaktor. Uap yang dihasilkan langsung masuk ke dalam turbin, oleh
karena itulah air di dalam uap harus dipisahkan (air di dalam uap dapat merusak
sudu-sudu turbin). Uap yang keluar dari turbin dikondensasikan di dalam kondenser
dan diumpankan kembali ke dalam reaktor setelah dipanaskan. Air yang tidak
diuapkan di dalam bejana reaktor terakumulasi di bagian bawah bejana dan
bercampur dengan air umpan yang dipompa balik.
Karakterisasi BWR yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
Tabel 2.4 Parameter desain dari teras BWR
Power Output
1000Mwe
Average power density
50 Wcm-3
24
Radius of fuel pellet
0.529 cm
Radius of fuel rod
0.615 cm
Pin Pitch
1.444 cm
Void fraction
10-90 %
Fuel tipe
Oksida
Cladding
Zircaloy-2
Coolant
H2O
25