STUDI OPTIMASI MODERASI NEUTRON DALAM TERAS HTR PEBBLE BED

ABSTRAK

STUDI OPTIMASI MODERASI NEUTRON DALAM TERAS HTR PEBBLE BED. Dalam HTR pebble bed, moderasi neutron sangat dipengaruhi oleh rasio bola moderator (M) dan bola bahan bakar (F) yang terdapat dalam teras reaktor. Moderasi optimal dapat dicapai dengan mengatur rasio F/M, namun kombinasi bola dengan rasio F/M lebih dari 1:1 dalam teras reaktor pebble bed menimbulkan masalah dalam perhitungan. Metode untuk menyelesaikan masalah ini didiskusikan dalam makalah ini. Optimasi moderasi dalam teras HTR pebble bed diinvestigasi dengan melakukan serangkaian perhitungan menggunakan program transport Monte Carlo MCNP5. Model bola bahan bakar dengan kernel UO2 dan bola moderator dengan densitas grafit spesifik dipilih agar sesuai dengan desain mutakhir HTR pebble bed. Pustaka data nuklir energi kontinu ENDF/B-VI dimanfaatkan untuk melengkapi analisis optimasi moderasi. Hasil perhitungan memperlihatkan bahwa nilai keff memiliki tendensi semakin meningkat dengan bertambahnya rasio F/M kemudian menurun secara perlahan setelah mencapai nilai tertentu. Rasio F/M yang besar menyebabkan nilai keff berkurang karena tangkapan resonansi neutron (under-moderated). Rasio F/M yang kecil menyebabkan nilai keff berkurang karena absorpsi neutron parasitik oleh moderator (over-moderated). Dari seluruh hasil perhitungan dapat disimpulkan bahwa optimasi moderasi neutron dalam teras HTR pebble bed dicapai dengan kombinasi bola yang dispesifikasikan oleh rasio F/M 3:2.

Kata kunci: moderasi neutron, faktor multiplikasi, HTR pebble bed, MCNP5

ABSTRACT

STUDY ON OPTIMIZING NEUTRON MODERATION IN HTR PEBBLE-BED CORE. In HTR pebble bed, the neutron moderation is strongly influenced by the ratio of the fuel pebbles (F) and the moderator pebbles (M) contained in the reactor core. Optimum moderation can be achieved by adjusting the ratio F/M, but the combination of the pebble with the ratio of F/M more than 1:1 in pebble bed reactor core raises a problem in the calculation. This paper discusses a method to solve this problem. Optimizing neutron moderation in the HTR pebble bed core was investigated by conducting a series of calculations using Monte Carlo transport code MCNP5. The model of the fuel pebble with UO2 kernel and the moderator pebble with specific density of graphite was chosen to fit the current design of HTR pebble bed. The continuous energy nuclear data library ENDF/B-VI was used to complete the analysis of moderation optimization. The calculation results show that the values of keff tend to increase in line with the rise of ratio of F/M and go down slightly after a particular value. A large ratio of F/M causes a decrease in keff value because of the resonance neutron capture (under-moderated). A small ratio of F/M causes a decrease in keff value because of parasitic neutron absorption by the moderator (over-moderated). From all calculation results it can be concluded that the neutron moderation optimization of HTR pebble bed core is achieved with a combination of pebbles which is specified by the ratio of F/M 3:2.

Keywords: neutron moderation, multiplication factor, HTR pebble bed, MCNP5