Laporan Praktikum Dis 2 Marisa [PDF]

Citation preview

Laporan Praktikum Modul 2 “Distribusi Fluks” Topik Khusus Fisika Reaktor Dosen : Moch Nurul Subkhi, Dr. Diajukan untuk Memenuhi tugas dari mata kuliah Topik Khusus Fisika Reaktor Disusun Oleh



MARISA VARIASTUTI NIM.1167030043



BANDUNG 2019



A. Tujuan  Menentukan karakteristik sel pin bahan bakar menggunakan perhitungan Py  Melakukan perhitungan Burn-up pada sel bahan bakar  Melakukan perhitungan teras reaktor dengan CITATION B. Dasar Teori Reaktor nuklir merupakan suatu tempat yang didesain secara khusus sedemikian sehingga di dalamnya dapat terjadi reaksi pembelahan inti secara berantai [1]. Di dalam reaktor terjadi reaksi pembelahan inti, setelah bahan bakar fisil bereaksi dengan neutron termal. Setiap reaksi pembelahan akan menghasilkan neutron baru. Neutron ini dapat melanjutkan reaksi pembelahan dengan inti bahan fisil, sehingga reaksi inti berantai dapat terjadi [1,2]. Perbandingan antara neutron baru yang dihasilkan dari reaksi pembelahan dengan neutron sebelumnya disebut faktor pelipatan neutron (k_eff). Reaktor disebut kritis jika k_eff sama dengan 1, dan disebut subkritis jika k _eff lebih kecil dari 1. Sedangkan jika k_eff lebih besar dari 1 disebut super kritis. Pada kondisi kritis, reaksi berantai dapat terjadi terus dan dalam keadaan aman. Jika reaktor pada keadaan subkritis, maka reaktor segera padam dan jika reaktor pada keadaan super kritis maka jumlah neutron akan bertambah dengan cepat dan dapat menimbulkan kecelakaan [2]. Reaktor harus dijaga berada pada kondisi kritis selama reaktor beroperasi, yaitu nilai faktor pelipatan efektifnya adalah satu. Persamaan Difusi Multigrup Diperlukan cara yang tepat untuk mengetahui karakteristik dari populasi neutron. Di dalam teras Reaktor, neutron mengalami tumbukan sehingga terhambur dan berpindah dari satu tempat ke tempat lain dan pada akhirnya neutron akan terabsorpsi oleh inti atom atau neutron keluar dari reaktor. Persamaan difusi satu grup dilakukan berdasarkan dua asumsi yana sangat penting: 1. Diasumsikan bahwa Fluks angular tidak terlalu dipengaruhi variabel sudut, sehingga efek tranport tidak terlalu berperan dan aproksimasi difusi berlaku valid. 2. Diasumsikan bahwa seluruh neutron didalam teras reaktor memiliki energi yang sama (satu kecepatan atau grup) Perhitungan Burn-Up di dalam Sel Perhitungan untuk deplensi bahan bakar akan melibatkan beberapa jenis proses nuklir, diantaranya yaitu perhitungan untuk menyelesaikan terlebih dahulu persamaan difusi multi grup untuk mendapatkan fluks neutron. kemudian baru dapat menyelesaikan persamaan burn-up, yaitu proses pemecahan densitas inti sebagai fungsi waktu dan posisi. Persamaan kecepatan reaksi menggambarkan densitas jumlah inti. Andaikan NA (r,t) adalah densitas untuk nuklida jenis A , maka persamaan kecepatan secara umum dapat digambarkan dalam skema berikut: dengan persamaannya adalah:



 SRAC (Standard Thermal Reactor Analysis) Standard Thermal Reactor Analysis Code (SRAC) merupakan buah kerja keras para ilmuwan Japan Atomic Energy Research Institute (JAERI) sejak tahun 1978 untuk menyusun sebuah program perhitungan neutronik yang komprehensif.  Dikembangkan oleh Tsuchihashi et al di tahun 1980an, lalu dilanjutkan oleh Okumura et al di awal tahun90an, varian SRAC, beroperasi dalam sistem operasi UNIX, pertama kali dirilis di tahun 1996 dengan nama SRAC95.  Varian pertama ini sudah digunakan di kampus kita, sampai generasi SRAC terbaru muncul, masih dalam sistem operasi UNIX, SRAC2K3 dan SRAC2K6.  Program ini banyak digunakan untuk keperluan analisis neutronik di Jepang oleh berbagai pihak, mulai dari akademisi universitas, departemen penelitian, sampai analis perusahaan penyedia perangkat nuklir. SRAC2K6 adalah program komputasi neutronik deterministik yang komplit, karena dilengkapi oleh berbagai modul/routine yang disesuaikan dengan tujuan penggunaan program.  Maka, SRAC2K6 sangat layak untuk dinikmati, dipelajari, dikuasai, sebagai sarana utama analisis reaktor nuklir ataupun sebagai pelengkap referensi, atau bahkan sumber inspirasi untuk melahirkan program-program baru buatan anak bangsa.  Disarankan tetap membaca SRAC manualnya yang asli, karena semua informasi dibahas lengkap. Dan tentu saja, segala yang terpenting adalah latihan dan mencoba tanpa putus asa. Cara belajar pemrograman yang baik adalah belajar dari kegagalan ngerunning, maka jangan berhenti ketika input-an script SRAC2K6 anda selalu gagal. Kunci keberhasilannya ada pada diri anda yaitu coba, coba, coba dan coba lagi. Jika anda masih kurang beruntung diskusikan terhadap teman, asisten ataupun dosen. (byasisten SRAC yang tidak terlacak)



SRAC adalah kode yang dibuat JAEA khusus untuk analisis neutronik reaktor. Code ini sangat membantu perhitungan neutronik untuk siapa saja yang ingin mendesain sebuah reaktor. Dalam model multigrup difusi, parameter-parameter yang berpengaruh pada persamaan tersebut antara lain koefisien difusi, penampang lintang removal, penampang lintang fisi, spektrum fisi bergantung pada bahan. Selain itu, meskipun batang bahan bakar yang secara umum memiliki diameter 1 cm, namun pada praktiknya batang bahan bakar ini memiliki struktur yang kompleks baik dari segi komposisi maupun distribusi temperaturnya. Oleh karena itu, diperlukan mesh dimensi bahan bakar yang sangat kecil (< 0.5 mm). Selain itu, karena pada umumnya terdapat reaksi pada daerah resonansi yang relatif sempit, maka mesh energi pun relatif sempit sehingga total mesh yang harus disediakan dapat mencapai lebih dari 10 15. Jumlah mesh ini tentu sangat besar dan belum bisa terkejar dengan menggunakan super computer sekalipun. Secara umum, terdapat dua langkah utama yang dilakukan oleh SRAC. Pada langkah pertama dilakukan penghitungan spektrum multigrup sel dasar dari sebuah teras untuk mendapatkan tampang lintang grup colapsed dan terhomogenisasi. Sedangkan langkah kedua merupakan perhitungan tingkat teras penuh dengan menggunakan tampang lintang beberapa grup yang diberikan oleh penghitungan sel (langkah 1) untuk menghasilkan faktor Pelipatan efektif, distribusi daya, laju reaksi, dan burn up. C. Prosedur percobaan  Instalasi SRAC 1. Instal Srac code di PC 2. Pelajari template file : - SRACsmppl/Test.sh - SRAC/smpl/shr/pijburn.sh - SRAC/smpl/shr/CitXYZ.sh 3. Pergunakan buku anual Srac untuk memahami no.2 4. Baca dan kerjakanmodul 2A,2B, dan 2C D. Hasil Dan Pembahasan Sebelum menginstal SRAC harus instal cygwin 1. Install cygwin.exe, lalu next-next, terus pilih instal from directory kalo cygwin nya sudah terdownload. 2. Lalu next lagi, nanti ada 4 beberapa default yang dipilih untuk di install yaitu devel, shell, system dan x11. Cara installnya dengan cara, klik tulisan default pada layar hingga berubah ke install. 3. Lalu di next-next aja sampai finish (instalasi cygwin akan berlangsung sekitar 30menit sampai 1 jam) Setelah cygwin berhasil di install dengan baik, kita akan melanjutkan dengan install SRAC dan JENDL (nuclear database). 1. Letakkan file yang SRAC dan JENDL3.2 yang sudah di download di alamat C:\cygwin\home\(nama komputer anda), misalnya C:\cygwin\home\syarifah 2. Sebelumnya, hapus 4 file yang ada sebelumnya di folder syarifah. 3. Running shortcut ‘cygwin’ yang ada di deckstop komputer anda.



4. 5. 6. 7. 8.



ketik “ls” lalu enter. Nanti akan ada 2 file SRAC.tar dan SRACLIB-JDL32.tar ketik “tar -xvf SRAC.tar” lalu enter. ketik “cd SRAC” lalu enter. ketik “ls” lalu enter. ketik “./@PunchMe” lalu enter. Nanti akan muncul pilihan seperti di bawah ini:



9. Pilih “2” dan enter .  10.Pilih”8″ dan



enter,



enter. 



11.Choose “1” and enter, then “y” enter. 



12.Choose “3” and enter.



then



choose



“y”



13.Choose “1” and enter. Tunggu sampai di windows explorer C:\cygwin\home\syarifah\SRAC\tmp ada file UtilInst.outlist yang besarnya



17KB.  14.Choose “2” and enter. Tunggu sampai di windows explorer C:\cygwin\home\syarifah\SRAC\tmp ada file DataInst.outlist yang besarnya 1KB dan kintab.outlist yang besarnya



175KB.  15.Choose “3” and enter. Tunggu sampai di windows explorer C:\cygwin\home\syarifah\SRAC\tmp ada file ProgInst.outlist yang besarnya



135KB. 



16.Choose “q” and enter.  17.Ketik “cd ..” dan enter. Voila SRAC telah berhasil di install, selanjutnya kita akan lanjut menginstal SRACLIBJDL32. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.



Ketik “ls” dan enter. Nanti akan ada 3 file, yaitu SRAC, SRAC.tar, SRACJDL-32.tar Ketik “tar -xvf SRACLIB-JDL32.tar” dan enter. Ketik “cd SRACLIB-JDL32” enter Ketik “ls” enter Ketik “cd txtpds” enter Ketik “gunzip pfastj32.txt.Z” enter Ketik “gunzip pmcrsj32.txt.Z” enter Ketik “gunzip pthmlj32.txt.Z” enter



9. Ketik “cd ..” enter 10.Ketik “ls” enter 11.Ketik “./@PunchMe” enter 12.Pilih “2” enter, lalu



“y”



sampai



3



kali,



and



then



FINISH.  13.Lalu ketik “q” dan enter. Then “cd ..” dan SELESAI, FINISH. Untuk mengetest instalasi SRAC dan JENDL kita berhasil atau tidak, kita kan coba running program “test.sh” yang sudah tersedia di SRAC. Caranya: 1. Ketik “cd SRAC/smpl/shr” enter 2. Ketik “ls” enter 3. Ketik “./test.sh” enter. Kalau cursor aktif berarti program berjalan. Lihat outputnya di (kita buka windows explorer –> C:\cygwin\home\syarifah\SRAC\smpl\outp) kalau di dalam folder ini nanti ada file Test.SFT06, Test.SFT99, dll. Kita buka file Test.SFT06.XXXX dengan notepad++ atau Wordpad, kalau baris paling akhir ada tulisan ====END OFF SRAC CALCULATION====== berarti instalasi kita berhasil. SRAC adalah sebuah program yang digunakan menganalisis sistem reaktor berdasarkan library data yang sudah ada yang dikembangkan oleh JAERI Jepang. Pada saat saya mengerjakan tugas akhir, saya menggunakan library data SRACLIB-JDL32. Pada saat ini, yang saya ketahui library data sudah sampai versi SRACLIB-JDL34. Library tersebut diintegrasikan dengan 5 kode dasar untuk transportasi neutron dan perhitungan difusi, antara lain adalah PIJ berdasarkan metode probabilitas tumbukan yang berlaku untuk 16 jenis model kisi bahan bakar, kode transport SN ANISN (1D) dan TWOTRAN (2D), kode difusi TUD (1D) dan CITATION (multi-D). Sistem ini juga mencakup dua kode tambahan: ASMBURN untuk perhitungan burn-up assembly bahan bakar dan COREBN untuk perhitungan core burn-up  (burnup inti bahan bakar) multi dimensi[2]. Berikut ini skema proses perhitungan neutronik menggunakan SRAC[2].



Gambar 1. Skema perhitungan neutronik dengan SRAC Untuk melakukan perhitungan, diperlukan data-data awal sebagai input. Data awal tersebut antara lain mencakup dimensi bahan bakar, jari-jari bahan bakar, atomic density material bahan bakar, material cladding, dan bahan pendingin. Adapun gambaran umum input SRAC sebagai berikut.      



Setting library, grup energi, collapsing, Setting input umum SRAC, Setting input umum PIJ, Spesifikasi region dan geometri, Spesifikasi material, dan Spesifikasi burnup.



Dari hasil outputan yang dimunculkan dari inputan tersebut maka kita akan mendapatkan datadata dibawah ini:



E. Kesimpulan Dari praktikum yang telah dilakukan dapat diketahui bahwa pada pencarian solusi untuk memecahkan beberapa kasus dalam pembuatan Reaktor Nuklir metode analitik biasa jelas akan terasa sulit untuk mendapatkan beberapa nilai yang akan kita cari, maka itu, dengan menggunakan metode numerik yang biasa digunakan dalam komputer akan sangat dapat memudahkan kita untuk menentukan atau mencari solusi dari persoalan-persoalan yang cukup dianggap sulit, Maka dengan menggunakan Progran SRAC kita dapat menyelesaikannya. SRAC



merupakan kode yang dibuat JAEA khusus untuk analisis neutronik reaktor. Code ini sangat membantu perhitungan neutronik untuk siapa saja yang ingin mendesain sebuah reaktor. Dalam model multigrup difusi, parameter-parameter yang berpengaruh pada persamaan tersebut antara lain koefisien difusi, penampang lintang removal, penampang lintang fisi, spektrum fisi bergantung pada bahan.



DAFTAR PUSTAKA



[1] Duderstadt, James J dkk. 1975. Nuclear Reactor Analysis. John Wiles dan Sons [2] https://nuclearthinker.wordpress.com/2014/04/09/simulasi-analisis-neutronik-reaktor-nuklir-menggunakansrac-code-system/comment-page-1/ [3] https://www.scribd.com/document/193451080/PANDUAN-PENGGUNAAN-SRAC [4] https://docplayer.info/412411-Petunjuk-instalasi-srac.html