ANALISIS SENSITIVITAS PARAMETRIK DALAM PERHITUNGAN KRITIKALITAS SEL KISI KERNEL BAHAN BAKAR RGTT MENGGUNAKAN PROGRAM MONTE CARLO MCNP5

ABSTRAK
ANALISIS SENSITIVITAS PARAMETRIK DALAM PERHITUNGAN KRITIKALITAS SEL KISI KERNEL
BAHAN BAKAR RGTT MENGGUNAKAN PROGRAM MONTE CARLO MCNP5. RGTT (Reaktor berpendingin
Gas Temperatur Tinggi) merupakan reaktor nuklir jenis High Temperature Reactor berpendingin helium dengan
moderator grafit sangat cocok untuk diadopsi sebagai reaktor kogenerasi, karena mampu menghasilkan temperatur
keluaran 950-1000oC. Bahan bakar RGTT berbentuk bola yang disebut pebble yang terbuat dari grafit pirolitik yang
berfungsi sebagai moderator dan mengandung ribuan bahan bakar mikro partikel berlapis yang disebut TRISO. Dalam
makalah ini diuraikan analisis sensitivitas parametrik dalam perhitungan kritikalitas kernel bahan bakar RGTT. Program
transport Monte Carlo MCNP5 v1.2 dimanfaatkan dalam perhitungan kritikalitas dengan menggunakan pustaka tampang
lintang data nuklir kontinyu ENDF/B-VI. Analisis sensitivitas parametrik meliputi perhitungan kritikalitas sel kisi sebagai
fungsi variasi pengkayaan U-235 dan fungsi densitas kernel UO2 dengan variasi fraksi packing (Packing Fraction, PF).
Hasil perhitungan menunjukkan bahwa nilai faktor multiplikasi tak hingga (kinf) meningkat seiring dengan kenaikan
pengkayaan U-235. Nilai kinf sangat sensitif pada PF rendah (0,2-0,25) dengan pengkayaan 8-10,5% dan tidak terlalu
sensitif pada PF tinggi. Gradien nilai kinf pada berbagai pengkayaan semakin landai pada nilai PF yang semakin kecil dan
sebaliknya gradient nilai kinf akan semakin tajam dengan membesarnya nilai PF. Selain itu, hasil perhitungan
memperlihatkan bahwa kenaikan densitas kernel UO2 menyebabkan peningkatan jumlah U-235, namun nilai kinf
menurun, khususnya untuk PF kecil. Pada pengkayaan U-235 tetap (10%), pada nilai PF tinggi (0,5) memberikan nilai
kinf yang terendah (~0,94) dan begitu pula sebaliknya untuk nilai PF yang kecil (0,2) menghasilkan nilai kinf yang
tertinggi (~1,14). Material grafit memainkan peranan ganda sebagai moderator dan reflektor yang mendominasi efek U235
dalam perhitungan kritikalitas sel. Dari analisis ini dapat disimpulkan, bahwa selain PF, pemilihan pengkayaan U235
dan densitas kernel UO2 harus diperhatikan dalam desain teras RGTT karena dapat mempengaruhi karakteristik
neutronik teras reaktor secara signifikan.
Kata Kunci: RGTT, HTR, partikel bahan bakar berlapis, fraksi packing (PF), MCNP5 v1.2
ABSTRACT
ANALYSIS OF PARAMETRIC SENSITIVITY ON CELL CRITICALITY CALCULATION OF RGTT FUEL
KERNEL USING MCNP5 MONTE CARLO PROGRAM. High Temperature Gas-cooled Reactor (RGTT) is High
Temperature Reactor type with a helium gas-cooled and graphite moderated nuclear reactor with core outlet
temperature reaching 950-1000C. The reactor is considered the most ideal to be adopted as the concept of cogeneration
reactor. RGTT fuel originates from spherical fuel called pebble made from pyrolytic carbon which serves as moderator
and contain thousands of micro fuel which is known as TRISO-coated fuel particles. Analysis of parametric sensitivity on
criticality of RGTT fuel kernel calculation is described in this paper. Transport program Monte Carlo MCNP5 v1.2
utilise continuous cross section nuclear data library of ENDF/B-VI to calculate criticality These analysis of parametric
sensitivity includes criticality calculation as variation function of U-235 enrichment and UO2 density on varied packing
fraction (PF). The calculation results show that the infinity multiplication factor (kinf) increase in accordance with an
increase in U-235 enrichment. The kinf value on low PF range (0,2-0,25) with enrichment ranges of 8-10,5% is very
sensitive and less sensitive on higher PF value. The gradient value of kinf on a various enrichment will be more gentle on
the smallest value of PF and gradient kinf value will become sharper with the growing value of PF. This indicate that kinf
will be independent of PF and various enrichment on small of PF value. On constant enrichment of U-235(10%), the kinf
value is lowest (~0,94) on higher PF value (0,5) and contrary on lowest PF value (0,2) the kinf value is highest (~1,14).
The graphite materials play important roles as both moderator and reflector dominating the effect of U-235 in the cell
calculation. These analysis concludes in addition to PF, the selection of U-235 enrichment of UO2 and density should be
considered in the RGTT core design because they can influence significantly in reactor core neutronic characteristics.
Keywords: RGTT, HTR, coated fuel particle, packing fraction (PF), MCNP5 v1.2