MODUL 1

Analisis Keselamatan PLTN Andik Yumantoro, Irfan Dia Muhsin, Niken Sekar Asih

10212100, 10212070, 10212099, 10212041

Program Studi Fisika, Institut Teknologi Bandung, Indonesia

Email: andik.yumantoro@students.itb.ac.id

Asisten : Anna Fitriana / 10211046

Tanggal Praktikum: 5 Maret 2015

Abstrak

Kecelakaan pada PLTN sudah banyak terjadi. Tercatat ada puluhan bahkan ratusan kasus kecelakaan yang sudah terjadi. Kasus terbesar merupakan kasus Chernobyl pada tahun 1986. Biasanya ada tiga faktor utama penyebab kecelakaan di PLTN. Yan pertama adalah reaktivitas positif yang mengakibatkan kenaikan daya pada reaktor. Yang kedua adalah kegagalan sistem thermal hidrolik utama saat PLTN dalam kondisi shutdown. Yang ketiga adalah masalah pembuangan panas sisa (decay heat) yang tidak berjalan lancar. Pada percobaan ini akan dilakukan simulasi sederhana menggunakan komputer untuk melihat salah satu kecelakaan pada PLTN yang disebabkan karena efek Xenon yang menyebabkan perubahan daya secara drastis. Dari percobaan didapatkan hasil bahwa efek Xenon memberikan perubahan yang mendadak pada daya PLTN dan dapat menyebabkan kecelakaan pada PLTN. Kata Kunci: Chernobyl, Decay heat, PLTN, Reaktivitas positif,Xenon.

I. Pendahuluan Praktikum kali ini bertujuan untuk

memahami tentang keselamatan PLTN. Dalam

hal ini mempelajari osilasi Xenon dengan

mensimulasikann konsentrasi I dan Xe dengan

menggunakan Microsoft excel.

Biasanya ada tiga faktor umum penyebab

kecelakaan pada reaktor nuklir. Pertama, karena

reaktivitas positif, maka reaktor akan

mengalami kenaikan daya secara cepat. Yang

kedua yaitu kegagalan sistem thermal hidrolik

utama saat PLTN mati (misal pompa mati,

sistem pendingin bocor, dll). Yang ketiga yaitu

karena masalah pembuangan panas sisa.

Salah satu penyebab kecelakaan yang dikategorikan sebagai reaktivitas positif disebut sebagai neutron poison. Neutron poison merupakan suatu zat yang memiliki penampang lintang penyerapan neutron yang besar. Pada reaktor nuklir, penyerapan neutron biasanya tidak dikehendaki. Namun pada beberapa kasus biasanya neutron poison sengaja dimasukkan pada reaktor untuk mengurangi reaktivitas dari reaktor.

Pada kasus Chernobyl, terdapat neutron poison, unsur Xenon (Xe). PLTN Chernobyl merupakan PLTN thermal. Kelebihan reaktor jenis ini adalah

penampang lintang yang besar untuk reaksi fisi terhadap nilainya di energi tinggi. Tipe reaktor ini disebut RMBK High Power Channel-type Reactor yang memiliki diagram seperti di Gambar 1.

Gambar 1. Skema reactor Chernobyl.

Pada kasus Chernoby, Xenon yang memiliki penampang lintang penyerapan neutron yang besar, menyerap neutron dan menyebabkan perubahan daya secara drastis. Unsur Xenon dihasilkan menurut skema peluruhan fisi Uranium sampai dihasilka Xenon pada Gambar 2.

Gambar 2. Peluruhan menghasilkan xenon.

II. Metode Percobaan Pada modul ini, praktikum

menggunakan Microsoft excel. Reaktivitas

pada reactor di hitung dengan menggunakan

persamaan-persamaan yang di sediakan dan

dengan konstanta-konstanta yang di

sediakan. Persamaan persaman yang di

gunakan adalah

+1 = + ( ) +1 = + ( +

)

= ()

= ( ) = ( )

= 99.9

+1 = + (

)

+1 = + (

)

+1 = + (

)

III. Data dan Pengolahan

Grafik 1. Grafik I-t tanpa variasi fluks.

Grafik 2. Grafik I-t variasi fluks dari 100%-0%.

Grafik 3. I-t dengan variasi fluks dari 100%-5%.

Grafik 4. I-t dengan variasi fluks dari 100%-

25%.

Grafik 5. I-t dengan fluks dari 100% ke 50%.

Grafik 6. Xe-t tanpa variasi fluks.

Grafik 7. Xe-t dengan fluks berubah dari 100%-

0%.

Grafik 8. Xe-t dengan fluks dari 100%-5%.

Grafik 9. Xe-t dengan fluks berubah dari 100%

ke 50%.

Grafik 10. Grafik Xe-t dengan perubahan fluks

100% ke 25%.

Grafik 11. vs t

Grafik 12. Grafik ( + ) vs t.

Grafik 13. Grafik . vs t dengan perubahan fluks dari 100% ke 0%.

Grafik 14. Grafik ( + ) vs t dengan fluks yang berubah dari 100% ke 0%.

Grafik 15. Grafik vs t dengan fluks yang berubah dari 100% ke 5%.

Grafik 16. Grafik ( + ) vs t dengan fluks yang berubah dari 100% ke 5%.

Grafik 17. Grafik vs t dengan fluks yang berubah dari 100% ke 50%.

Grafik 18. Grafik ( + ) vs t dengan fluks yang berubah dari 100% ke 50%.

Grafik 19. Grafik vs t dengan fluks yang berubah dari 100% ke 25%.

Grafik 20. Grafik ( + ) vs t dengan fluks yang berubah dari 100% ke 25%.

Grafik 21. Grafik P dengan flux 0%.

Grafik 22. Grafik P dengan fluks 5%.

Grafik 23. Grafik P dengan fluks 25%.

Grafik 24. Grafik P fluks 50%.

Grafik 25. Grafik Tco fluks 50%.

Grafik 26. Grafik Tco fluks 25%.

Grafik 27. Grafik Tco fluks 5%.

Grafik 28. Grafik Tco tanpa perubahan fluks.

IV. Analisis Dari simulasi yang kami lakukan,efek osilasi xenon terjadi pada fluks netron yang rendah. Distribusi energy yang tidak merata pada inti meneybabkan laju fisi tidak konstan dan hal ini meneybabkan iodine menigkta dan xenon berkurang. pada daerah dengan fluks tinggi, kehilangan Xenon menyebabkan fluks meningkat lebih jauh dan pada daerah dengan fluks rendah, kehilangan Xenon menyebabkan fluks berkurang lebih jauh. segera setalah nilai Iodine meningkat, peluruhan Iodine manjadi Xenon menyebabkan efek sebaliknya dari efek-efek awal. Terakhir, pengulangan ini menyebabkan osilasi Xenon.

Dari simulasi yang sudah dilakukan, tampak ketidakstabilan daya yang besar dalam waktu yang singkat terjadi pada fluks neutron rendah. Hal ini disebabkan karena pada fluks neutron rendah berarti hampir semua neutron yang ada diserap oleh Xenon. Penyerapan neutron ini menyebabkan perubahan daya yang drastis pada reaktor.

Kecelakaan reaktor nuklir dapat terjadi

karena osilasi daya karena efek Xenon. Hal ini dikarenakan dengan adanya Xenon yang menyerap neutron dan menyebabkan osilasi daya akan membuat daya meningkat dengan cepat dan berkurang dengan cepat. Hal ini dapat menyebabkan kerusakan perangkat di reaktor dan menyebabkan kecelakaan.

Pada fast reactor efek Xenon dapat diminimalisasi, karena penampang lintang Xenon untuk penyerapan neutron thermal dan fast neutron sangat berbeda jauh. Namun efek yang sama dapat dihasilkan oleh unsur selain Xenon, karena penampang lintang penyerapan fast neutron yang lebih besar dari Xenon.

V. Simpulan Dari simulasi yang di

lakukan di dapatkasn bahwa efek

xenon berperan dalam perubahan

daya pada reactor dengan fluks

netron yang kecil.

VI. Pustaka [1] James J. Duderstadt, Louis J.

Hamilton.1976 Nuclear Reactor Analysis.

John Wiley& Sons.Newyork,United States