ANALISIS AKTIVITAS 16N (NITROGEN-16) DI SISTEM PENDINGIN PRIMER REAKTOR DAYA PWR-1000

ABSTRAK
ANALISIS AKTIVITAS N-16 DI SISTEM PENDINGIN PRIMER REAKTOR DAYA PWR-1000.
Reaktor nuklir berpendingin air bertekanan berdaya termal 3400 MWt penghasil tenaga listrik dengan daya
terbangkit neto 1117 MWe, PWR-1000, adalah salah satu jenis reaktor daya untuk PLTN yang cukup intens
dirembug untuk dibangun di Indonesia. PWR menggunakan air ringan biasa bertekanan sebagai pendingin
primer yang menyerap bahang langsung dari teras reaktor untuk dikonversi menjadi energi kinetik dalam
bentuk tekanan uap di pendingin sekundernya guna memutar turbin dinamo listrik. Isotop oksigen yang
terkandung di dalam air pendingin primer akan menjadi radioaktif karena teraktivasi oleh neutron ketika
bersirkulasi melewati teras reaktor dan aktivitasnya segera menurun ketika meninggalkannya. Serapan
neutron oleh ketiga jenis isotop oksigen alami (16O, 17O dan 18O) yang terikat dalam molekul air ringan biasa
(H2O) menghasilkan radionuklida baru yang ketika meluruh cenderung memancarkan foton gamma (γ).
Reaksi 16O(n,p)16N yang dihasilkan oleh iradiasi neutron cepat adalah yang paling penting dibanding dengan
kedua isotop oksigen alami lainnya. Reaksi ini termasuk reaksi endotermis dengan tenaga ambang 10,2 MeV,
yang memancarkan foton-γ bertenaga tinggi [2,739 (0,76), 6,1292 (69,0) dan 7,1151 MeV (5,01%)] dalam
peluruhan radioaktif 16N dengan umur paroh 7,13 detik. Proses ini dapat menyebabkan bangkitnya sinar-γ
hasil aktivasi dalam jumlah yang cukup bermakna untuk terlepas dalam air pendingin primer. Dalam
penelitian ini, dengan metode aktivasi dan peluruhan berulang, tingkat radioaktivitas 16N di outlet teras, outlet
bejana tekan, simpang tiga pipa ke pengatur tekanan, inlet dan outlet penukar bahang / pembangkit uap,
pompa primer, inlet bejana tekan dan inlet teras terhitung berturut-turut adalah: 171, 157, 155, 152, 88, 87, 79
dan 68 μCi/gram. Dengan menggunakan data catu energi foton-γ dan intensitas mutlaknya masing-masing,
tingkat konsentrasi radioaktivitas dan volume sumber di berbagai tempat yang ditinjau, maka laju dosis
radiasi-γ 16N yang berasal dari tempat tersebut dapat diperhitungkan untuk tujuan desain keselamatan radiasi
baik bagi sistem primer maupun personal (pekerja radiasi maupun masyarakat awam).
Kata kunci: PLTN, PWR-1000, fluks neutron cepat, sistem pendingin primer, foton gamma, aktivitas N-16.
ABSTRACT
ANALYSIS OF NITROGEN-16 ACTIVITY ON THE PRIMARY COOLING SYSTEM OF
PRESSURIZED WATER REACTOR PWR-1000. Pressurized water-cooled nuclear reactor operated on
3400 MWt thermal-power producing 1117 MWe generated net electric power called generally PWR-1000, is
one type of nuclear power reactor plants to be discussed and considered intensively enough to be built in
Indonesia. PWR uses pressured ordinary light water as the primary coolant that absorbs heat directly from
the reactor core to be converted into kinetic energy in the form of vapor pressure in the secondary coolant in
order to drive an electric generator gas turbine. Oxygen isotopes contained in the primary cooling water will
become radioactive due to neutron field when activated by circulating through the reactor core and
decreases its activity when it left out. The neutron absorption by the three type of natural oxygen isotopes,
namely 16O, 17O and 18O, are bound in ordinary light water molecules (H2O), which also duplicately
functioned as a moderator, radiation shielding and the primary coolant, tend to emit gamma rays (γ) as the
result of activation of the primary cooling water. Reaction of 16O(n,p)16N produced by fast neutron to water
as irradiation target is the most important compared with the two other natural oxygen isotopes. These
reactions are included endothermic reaction with 10.2 MeV energy threshold, which tends to emit highpowered
γ-rays [2.739 (0.76), 6.1292 (69.0) and 7.1151 MeV (5.01%)] in the radioactive decay chain of 16N
by half-life 7.13 sec. This process can lead to the rising of γ-ray activation results in significant numbers to
be released in the primary cooling water. In this research, the results of the calculation of 16N activity at the
core outlet, pressure vessel outlet, junction pipe to pressurizer, inlet and outlet of heat exchangers or steam
generators, primary pumps, pressure vessels inlet and core inlet are: 171, 157, 155, 152, 88, 87, 79 and 68
μCi/gram respectively. By using a set of known γ-photon discreted energies and its absolute intensities
respectively, radioactivity concentration and total volume of sources in various places of interest, then the γradiation
dose-rate of 16N came from these place can be taken into account for purposes of radiation safety
design for both the primary system and personal (radiation workers or peoples).
Keywords: NPP, PWR-1000, fast neutron flux, primary cooling system, photon-gamma, N-16 activity