View
1
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
PENGUKURAN REAKTIVITAS XENON TERAS IRSG G.A. SIWABESSY
Lily Suparlina. Amil Mardha. Surian Pinem
Pusal Reaklor Serba Guna G.A. Siwabessy
ABSTRAK
Telah dilakukan pengukuran reaktivilas xenon leras I RSGG.A. Siwabessy pada berbagai tingkal daya yailu 5. 7. 9 dan10,7 MW. Pengukuran dilakukan dalam tiga fase yailu: pembangki lan racun xenon saal reaklor mencapai keseli mbanganpada daya operasi Cfase I). pembangkitan racun xenon selelahpemadaman Cfase II), peluruhan racun xenon pada lingkal dayarendah. Diperoleh nilai reaklivilas xenon selimbang sebesar4.26; 3.50; 3,63 dan 4.23 dollar pada lingkat daya 5. 7. 9dan 10.7 MW. Reaklivilas puncak xenon adalah 8.63 dan 10,42dollar pada tingkal daya 5 dan 7 MW.
ABSTRACT
The measurement was carried out al differenl power
levels of 5. 7, 9 and 10,7 MW. The xenon poisoning level alsl nd
sleady s~ale (1 phase). afler shutdown (2 phase) and ilspeak C3r phase) as a funclion of time are presented. Theresult of xenon measuremenls al sleady stale (equilliqrium)are 4.26, 3.50. 3.63 and 4.23 dollars al power levels of 5.7, 9 and 10.7 MW. The reaclivity worths of xenon at peak'scondition are 8.63 and 10.42 dollars for power levels of 5and 7 MW.
I. PENDAHULVAN
Pengukuran reaklivilas racun xenon pada leras I reaklor
G.A. Siwabessy merupakan salah satu dari serangkaian kegial
an komisioning nuklir. Adanya reaklivitas racun xenon pada
leras reaklor bersifal mengganggu selama reaktor beroperasi
dan mengurangi reaklivilas lebih leras reaktor.
dan Samarium-149 mempunyai sifat sangal kual
Xenon-135
menyerap
neutron dan karenanya sering dikalakan sebagai racun bagi
leras reaklor. Xenon-135 mempunyai tampang lintang serapan
62,7 x 10 barn. Samarium-149 mempunyai tampang linlang se-
272
273
4.rapan 4.08 x 10 barn. Untuk neutron termal. xenon dihasil-
kan dari fisi U-235 dan dari peluruhan Te-135.
Penguk uran reak tivitas Xenon -135 dan Samar ium-149 di
lakukan untuk mengetahui kemampuan teras mengkompensasi
racun Xenon dan Samarium selama reaktor beroperasi. pemadam-
an dan start-up. Untuk teras I dilakukan pengukuran pada
tingkat daya 5. 7. 9 dan 10.7 MW dengan waktu pengukuran
sekitar 120 jam.
II. TEORI
Skema peluruhan Xe-135
Te-135 T1/2) I-135 T1/2) Xe-135 T1/2
9.2 jam<5meni t 6.7 jam
T1/2Cs-135 ) Ba-139<5
2.6xl0 th
Besarnya fraksi xenon-135 hasil fisi U-235 adalah
0.0030 Cvx) dan dari I-135 = 0.0610 Cvx).-1
= 0.0753 jam-1
= 0.1035 jamKonstanta peluruhan I-135.
Konstanta peluruhan Xe-135. A xA I
Karena umur paruh Xe-135 dan I-135 sangat pendek dan tampang
lintang serapan Xe-135 sangat besar. maka konsentrasi isotop
ini pada semua reaktor kecuali pada operasi f'luks sangat
rendah cepat naik ke harga jenuh atau seimbang.
Konsentrasi setimbang xenon. X pada fluks termal ¢ adalah- T
X-
I ."
Sehingga
=
=
A I I + y ~ ¢." x f T
Ax + Yax ¢T(1)
(2)
X ."Cy + Y ) L ¢_ I X f T
- A + ()' ¢X aX T(3)
di mana
y = hasil efektip Catom/f'isi)
~ = tampang lintang f'isi terrnal rata-rata.f
274
Tampang lintang serapan makroskopik xenon adalah
L:ax
('V + 'V ) L: ¢_ 'I 'X f T- A. + ¢X T
Erek reaktivitas racun xenon hanya berdasarkan raktor
p =
( 4)
(5)
=- (I" + I" )I X
V ep
¢r (6)
di siniA.¢x
Xx 1013n/cm2 detpadaT = 200C(1)=--=0,77 ()'aX
V
=jumlahneutronyang dipancarkan perrisi
p
= kemungkinanbebasresonansi
IS:
= raktorrisicepat
Jika ¢ «¢xmakaT- (I"
+ I" )¢rIX
(7)P = v e ¢P T
1ni menunjukkan bahwa didalam hal rluks rendah, reaktivitas
negatip naik linier dengan ¢T" Dan apabila ¢T » ¢x' reaktivitas negatip memberikan harga maksimum
p =- (I" + I" )I X
V eP
(8)
Dimana untuk risi U-235 yang tidak berisi absorber resonansi
atau material dapat belah yang lain selain U-235 , maka dalam
hal in1
p = e = 1 sehingga
=- (I" + I" )I X
V eP
- 0,066 = _ 2,73 X ~ 4 $- 2,42 (9)
Pembentukan racun xenon-135 tidak hanya terjadi pada saat
275
reaktor sedang beroperasi. tetapi terjadi sete1ah reaktor
padam.
Reaktivitas yang timbu1 atau berkurang sete1ah reaktor
padam diberikan dengan persamaan
p =
di mana
1V [£;
p
- j .. te x + (10)
. Y I 13 2 ~ 0 (1)¢ = -- = 1,055 x lOn/em det pada T = GO CI Cta.x
Dengan p~rsamaan ini kita dapat memperkirakan bahwa 10
jam sete1 ah pemadaman adalah puncak reakti vitas xenon dan
kemudian mu1ai berkurang menuju no1 sete1ah mendekati 70 jam
dari waktu pemadaman.
Besarnya reaktivitas pemadaman samarium ada1ah
'V
[ 1
¢
], p + __ T_ (1
-A. t(11)P = - e p)
v £: ¢sp
maks
Yp
( 1¢T )untukt= + -- )""
V [£; ¢sp
13 2 0 ~( 1 )¢ = 6,1 x lOn/em det pada T = 20 C.sJika ditelaah 1ebih 1anjut, pengaruh racun yang diaki
batkan oleh xenon 1ebih dominan dibandingkan dengan racun
yang diakibatkan 01eh samar iurn. 01eh sebab itu dalam pem
bahasan se1anjutnya hanya ditinjau pengaruh racun xenon-135.
III. TAT A KERJA DAN PERCOBAAN
Kesetimbangan reaktivitas xenon akan dipero1eh sete1ah
kira-kira 48 jam dengan daya operasi tertentu dan penambahan
xenon untuk mencapai ni1ai maksimum (puncakJ didapat sete1ah
di1akukan pemadaman.
Untuk operasi daya teras yang kontinyu efek ekses reak
tivitas xenon harus didapat dan telah dipenuhi untuk kese
timbangan reaktivitas. Pengukuran reaktivitas xenon di1aku
kan pada daya-daya 4,7; 6,7; 8,7 dan 10,1 MW.
PENGUKURAN REAKTIVITAS XENON (5MW)02-08-1988 I 05-08-1988
••
u" ••• •
.. ..
Reaktivitas (san)1000 ...--.-.----------
900 .-
800 .-.
700 ,-
•.u
..
..... . . . . . . .. .
....
••
.....•.
•.
---- ----I
600 .--
500 .--
400 .-.
300 .--
"iii'
•.•... ...." II
.. •.
...•••••••••••••••••••••••••••••••• "y ••....•........ .....-....
.....•..
....
....
•II
..••
••..•..
••..
..... .....•
••
....
••••
['.:)
...J0)
200 LH.' .••
••
100 t- ..••
••
o r:: ..L L 1. -1 ..L ._L __ .L L ..1~_._._.L...__...__ J.~ J. -----
o 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
\tVak tu (jam)
Gambar 1. Kurva hasil pengukuran reaklivilas Xenon C5MW).
PENGUKLfRAN REAKTIVITAS XENON (7 MW)14-08-1988 / 19-08-19U8
Reaktivltas Csen)12 0 0 .---...._._---- ---.-- --.--..----'".- .-.---.-.'--.-.-.-..----.- -.-------.--- ..- --..~- ..--.-...-.....-----.- ---- ...-----. ---------.~ ...--- ..--.....-,..-
•
. ..
••• I;IW"""1.1 foIiI••••••• • Iii
• '<\. ••••• gWlilliIIQ. II••••• 1;1 •••.~ .• •. .•
200 f- ......••••• ~•• •• ••• •. .~.. ~.. ~
o \.£ -L ..._........L. __.__ ---- .. .J__._ .._.. .. L...... ._. -L ~~_~~~...J__ .._.._.._---'
() 60 80Wak tu (jam)
1000'- ..
aoo .- .
600 .-.
400 .---
20
•
40
·"u••.y. .••.•
••
•
•
~
•••"
.•• .
100 120 140
['.:>-J-J
Gambar 2.Kurva hasil pengukuran reaktivitas xenon 7 MW
PENGUKURAN REAKTIVITAS XENON (9 M\A')04 -09-1988/09 -0 9-1988
Reaktiviats (sen)1000 r-··---·-··--···· --------- ..•.---------.- --.--_ ......•..------ ..--- ..-.-.------.-----.---.-- ...- .- ------ ...--.•..----------.---- ...-----.---. --.----
I
I :
800 ~
600-
400 .-..... .. ... . . . . . Ii
•"
20Q - -•
u·...'"••• •.. •
... " .••• •• 8
"
! ~,o \oe-· L i. ._-1 ......l . L .L.... 2....L_ .. . .
o
•u
20 40 60 80 100Waktu (jam)
120 140 160
Gambar 3.Kurva hasil pengukuran reaktivitas xenon 9 MW
PENGUKURAN REAKTIVITAS XENON (10 MW)20-09-88 I 25-09-88
Reaktivltas (sen)1000
900 - .•
800IIII•
........••
700 - ....
600 .
500 ....
200 - ,~•....... ,. , .
100 .~ , .••
••o J'
o
••••• "_,, 1I•• 'i" "gill
...• M· •.• ~ •.• ···· .
• g~ - •..."•300 -" .......•................••
•. \ .
. '; .... , '\ ., "
". ... ·•.• Ii .
" .•• II •
••
_____ ._L .__ .L-......_. -.-L. . .....--L _
40 1201008060Waktu (jam)
20
••
••
400 .-
Gambar 4.Kurva hasil pengukuran reaklivilas xenon 10.7 MW
r'II\E'r I ['" ~111'"'11 JI f) I~III I F",r'"~ I'" -rl' f 1~rP\ C'" ,\r I-I'1'-)I\.1 Tr-n, A S Iir'" -:~ 'I 11....:1\. .•1P ro(; •••. \,' ,. "U . ~.~ ',t "\. I[:'.J u "'''' ~~ ,J~1~.J' .; \.= ~I••.•, m '\t ::. I .•"'\l' .•.•B Sj (;:1 Gi, i1b... :s IVlkl~\B E.sS'\w'"
n~)iEJl~tI: iv itaH (:fIj:}
18 _ .
..·r:f{~JI ......~( r 1\.1
I,l] l\r·I..'Ii' I' . "I
l,~i+~!H'l~;t",,:. "h ']..'. ' .~ "
... Ji' ... :!:i~..< .),1lJ "f.;" .iF ,"
,*,+1J !.l+ ,.1 . \"" (\)
~ . J' ']. t ' i '. ',,; .•.. ' ... , "
I ..... I;'(I "'J. )I.~ 1\8" .
... ' hi ]" ·r, .... . .... . . . .. 'I' ••- .• 'I .'j,' \1, ., .. : I ,." ''''C '': '1,;~ .,;, "'~" •. ',' .' '.
6 I III, ' .. , -I k ["I. . . .. 1 .• -. '" °l,' t·... I ' .r" ,.. '! ... , , .. r r -':"', :'{, .\.. I wL 'f1: f'C]
I t . to, ',~ .' .••
4 I' '.' . I\ 1. .. ~ "r:'....... 'l' ~:...',.. ,,!
tOOfi'" ' ,." 1 t· t· ' I .. " "..;I~,,:,:,I~I~~!~.~,~~L~: I 'li. 1(;'~!f q,':). I ~ ~~)~cj~J,I'1,>lHHf'-I" f 1~~~"ll'll I.. ,,',,'~. ,_ •.1J. , II! ,j"" r'· I
~"r <.. ' K .' '", " ( .. ' . "I . ,0. '
. ~ .J~,~I-: ",J.V :~i;i~ " ~fl" ... T"1~" .",,!' .. ' " ".•, j , ..• , '. ' '. '.(J ~ I >J ,., •.• r('"....... I .. 'w'
() _.._ _._ ' ,. "_d ''' ... I +r ....2()-.4~'" .. -.-. L __ I ..;':1'I,-~:,l LJ60 - .- _ ~'.·l·1" r=-J·
.... ~ Er" .- ..
80 .... n "HH:1)--100 ----
1II!IIIJJIII~IIIIIIUIIIIIIIYllljUlIUlljlllltllJUJIIUIlI!1III111J111
·1t .. 10,,7" M\IV
'16i
14 ,..
'1 ;2:
101
.•....
,., f .. ··
...... :t-;: .....
:5 M vV'
'7 MV\!
9 1MVV'
[\:Jeno
'120
\!'iJi;l h, t II (i iEl m )
Gambar 5.Kurva hasil pengukuran reaklivilas leras I (5, 7, 9 dan 10,7 MW)
281
Perjalanan
selel ah operasi
6.7 MW.
Pengukuran reaklivilas xenon melipuli liga fase
Fase I: lerbenluknya xenon selama reaklor beroperasi pada
daya linggi
Fase II : terbenluknya xenon setelah reaklor padam menuju
puncak reaklivilas Cdiukur pada daya nol)
Fase III : pel uruhan xenon selel ah reak lor padam Cdiukur
pada daya rendah).
reaktivitas xenon unluk daya nol
daya setimbang masing-masing unluk
di uk ur
4.7 dan
penguk uran.
digambarkan
daya yang diten lukan dengan
posisi BANK. posisi balang
seger a dibual grafik anlara
wak tu sampai keseli mbangan
Pe~syaralan yang harus dipenuhi
Selama ketiga fase tersebut, semua balang kendali diusaha
kan berada dalam konfigurasi BANK dan posisi balang kenda
li dicalal unluk penenluan reaklivilas unluk memulai pengukuran fase III
Operasi kenaikan daya lelah berhasil dilakukan.
Peralalan yang digunakan
Reaclivilyroeler dan line recorder
slop watch
Prosedur pelaksanaan
Pengukuran fase I
Selelah reaklor slabil pada
semua balang kendali dalam
kendali lersebut dicalal dan
posisi balang kendali versus
xenon tercapai
Pengukuran fase II
Selelah reaklor dipancung. mulai dilakukan
Posisi batang kendali dicalal dan langsung
pada grafik posisi batang kendali versus waklu
Pengukuran fase III
Tilik awal ditenlukan dengan bantuan kurva 6 BANK balang
kendali dan menggunakan sislem invers count rales. Selelah
mencapai penurunan reaklivitas. pengukuran dihenlikan.
282
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Selama pengukuran reak~or s~abil pada dayanya yang di
~unjukkan oleh JKT04. Pengaruh racun diama~i dengan perubah
an ba~ang penga~ur dan posisi 5 ba~ang kendali lainnya BANK.
Karakteris~ik BANK dicari berdasarkan slope reak~ivi~as
pada daerah linier (150-450 mm). Karena tingginya ~ingka~
irradiasi background setelah pemadaman pada pengukuran rase
II, reaktor dioperasikan pada daya rendah se~elah mencapai
puncak xenon, reaktor beroperasi dengan daya rendah sekitar-9 -91 x lOA - 4 x lOA.
Hasil eksperimen dapat diliha~ pada tabel-tabel dibawah ini.
Tabel 1. Nilai reaktivi~as xenon setimbang hasil pengukurandan perhitungan
Daya operasiLama operasiPengukuranPerhitungan
(MW)(jam)%$%$
4,7
64,53,264,263,023,956,7
512,683,502,993,918,7
732,783,633,053,9910,1
41,53,244,233,074,01
Tabel 2.Nilai reaktivitas puncak xenon hasil pengukuran danperhi~ungan
Daya operasiLama operasiPengukuranPerhi~ungan
CMW)Cjam)%$%$
4,7
64,56,668,635,397,056,7
517,9710,427,079,24
283
Pada tabel diatas dilihat bahwa reaktivitas puncak
xenon yang dapat diukur secara langsung adalah untuk daya
4.7 dan 6.7 MW, sedangkan untuk daya yang lebih tinggi di
hitung dengan ekstrapolasi polinomial deraJad 4 dalam
program statistik.
v. KESIMPULAN
- Ni1ai reak tivitas xenon seti mbang dan puncak xenon tidak
jauh berbeda dari hasil perhitungan
Untuk daya operasi 8,7 dan 10.1 MW. puncak xenon tidak
terukur sebab pada saat pengukuran fase II menuju puncak.
posisi baLang kendal i sudah mencapai keti nggi an maksi mum
dan kemudi an reak tor di subk ri tiskan dengan posisi batang
kendali sarna dengan posisi kritis awal.
ACUAN
1. JOHN R. LAMARSH. Introduction to Nuclear Theory.
Addison-Wesley Publishing Company. INC. 1966
2. PRAJOTO, Dasar-dasar Perhitungan Reaktor
PusaL Penelitian GAMA, BATAN, 1972
3. DR. MULLER/ DR. STROMICH, Evaluasi Report
Inter Atom, 1988.
TANYA JAWAB
1. Tji.ptono
Nemperhat i.kan has I.~ perhi. tunean yane di.saji.kan pada
erafi.k eambar 1. 2 meneapa ada peak-peak keel. ~ ?Jawaban
Pada erafi.k eambar 1, 2 ada peak-peak keel. ~, ha~ i.ni. di.
sebabkan. karena pada saat pen.euk1..J.Tandi. Lakukan, reaktor
men.eaLami. scram, sedanekan keseti.mban.ean xenon. be~1..J.ffiter
eapai. dan. pene1..i.k1..J.Tandi. Lanjutkan denean seeera men.ekri.ti.skan reaktor kemba~i..
284
2. Syarip
a. Hengapa reakt Cui tas xenon pada daya 5 HW ~ebih besar
dibanding pada daya 7 HWCgambar ! dan gambar 2J ?b. Saran : agar t idak t im.f>u~ kesan bahwa reakt ivi tas
xenon m.em.punyai po~a sepert i pada gambar ! dan 2 yai tut im.bu~ peak-peak keci ~. sebaiknya diberi penje~asan
pada gambar
.Jawaban
a. Reaktivitas xenon pada daya 5 HW ~ebih besar dibanding
pada daya 7·HW karena disebabkan bahwa yang ditam.pi~kan pada tabe~ ada~ah reakt ivi tas terukur pada saat
pen8'tLk?uran xenon. Reakt ivi tas terukur terseb?.1.t m.asihharus dikuranei reaktivitas ~ebih teras tersebut pada.saat dingin. bersih Ctanpa xenon.) dan. dip-ore.""si den.gan.
pen.ur'l!.nan rea.k?Livi Las akibat depresi bahan.. bakar ata'll
burn-up
b. Keteran..gan un.tuk eam.bar 1 dan eam.bar 2 peak-peak keciL
m.en..un.jukkan..bahwa pada saat pengukuran.. fase I berLan..g
sung. reaktor m.enga~am.i scram. pada saat operasi daya
set imbang.
Recommended