CHARACTERISTIC OF CONTROL RODS REACTIVITY WORTH OF THE AP 1000 CORE

CHARACTERISTIC OF CONTROL RODS REACTIVITY WORTH OF THE AP 1000 CORE.
AP1000 is a pressurized water reactor (PWR) type of reactor that can produce about 1154 MWe
power. The reactor can be operated with a cycle length about 18 months. AP1000 on the first cycle
operation (first cycle) uses three enrichment types of UO2 fuel that are 2.35 w/o, 3.40 w/o and 4.50
w/o. To compensate the value of k-eff or excess reactivity, boron solution in the moderator is used.
Besides burnable absorber (BA) of ZrB2 coated in fuel pellet is also added. The aim of this study is
to evaluate the safety and reliability design of the AP1000 reactor, it is possible to verify the value
of criticality that is very important in the operation safety of the core. The analysis was carried out
for some core conditions: cold zero power (CZP) and hot zero power (HZP). The methodology that
used in this study calculation based on SRAC06 and Batan-3 DIFF codes. The macroscopic crosssection
value calculation was done with SRAC code with geometry through a modeling ¼ part
section of the fuel Assembly. One of input data is a macroscopic cross-section data prepared by
fuel lattice cell and fuel assembly calculations using PIJ module. The calculation was done by
condensation of the neutron energy group from 107 into 2 groups with JNDL-3.3 libraries. The
results from this calculation are k-eff values such as 1.2111 and 1.2080 for 2 and 4 neutron energy
group, respectively. The k-eff calculations are determined using BATAN-3DIFF and it was
compared with reference values indicate the difference of 0.20% and 1.04%, for 2 and 4 neutron
group energy respectively, for the various condition of the core. Therefore, from that result, it was
calculated the control rods reactivity worth to know the characteristic of the safety. It can be
concluded that the safety system for control rods of AP1000 core at the first operation cycle has
been verified according to safety criteria of reactor operation.
Keywords : AP1000, boron solution, control rods, criticality, BATAN-3DIFF
ABSTRAK
KARAKTERISTIK NILAI REAKTIVITAS BATANG KENDALI TERAS AP 1000. Teras AP1000
merupakan reaktor jenis pressurized water reactor (PWR) yang dapat menghasilkan daya listrik
sekitar 1154 MWe. Reaktor tersebut dapat beroperasi dengan panjang siklus sekitar 18 bulan.
Teras AP1000 pada operasi siklus pertama (first cycle) menggunakan 3 jenis pengkayaan bahan
bakar UO2 yaitu 2,35%, 3,40 % dan 4,45 %. Untuk kompensasi besarnya nilai faktor perlipatan
efektif (k-eff) atau reaktivitas lebih pada teras digunakan larutan boron pada moderator. Selain itu
juga ditambahkan bahan penyerap dapat bakar (burnable absorber, BA) berupa ZrB2 yang
dilapiskan pada pelet bahan bakar. Tujuan studi ini adalah untuk evaluasi desain keselamatan dan
keandalan operasi reaktor daya AP1000, maka dilakukan verifikasi parameter neutronik teras yaitu
reaktivitas batang kendali teras yang sangat penting dalam keselamatan operasi reaktor. Analisis
dilakukan terhadap beberapa kondisi teras yaitu: cold zero power (CZP) dan hot zero power
(HZP). Sedangkan nilai konstanta makroskopik material teras diperoleh dari perhitungan program
SRAC melalui pemodelan ¼ bagian dari perangkat bahan bakar. Metodologi yang digunakan
dalam studi ini dengan melakukan perhitungan menggunakan program SRAC06 dan Batan-3DIFF.
Salah satu input berupa data tampang lintang makroskopik diperoleh dari perhitungan kisi sel
bahan bakar dan perangkat bahan bakar menggunakan SRAC modul PIJ. Dalam perhitungan
dilakukan kondensasi kelompok energi dari 107 menjadi 2 group. Pustaka data tampang lintang
yang digunakan adalah JNDL-3.3. Hasil yang diperoleh adalah nilai keff yaitu 1,2080 dan 1,2111
untuk energi neutron masing-masing 4 dan 2 kelompok. Perbandingan hasil perhitungan k-eff teras
menggunakan program BATAN-3DIFF dengan nilai referensi menunjukkan perbedaan antara 0,20
% dan 1,04 %, masing masing dengan 2 dan 4 group energi neutron untuk berbagai kondisi teras.
Sehingga dari hasil ini dapat digunakan untuk mengitung reaktivitas batang kendali teras reaktor
PWR AP1000. Hasil study menunjukkan bahwa sistem keselamatan batang kendali teras reaktor
PWR AP1000 saat siklus operasi pertama telah terverifikasi sesuai dengan persyaratan
kesemalatan operasi reactor.
Kata Kunci: AP1000, larutan boron,batang kendali, kritikalitas. BATAN-3DIFF