RIZKI BUDI RAHAYU M0213082

EVALUASI TINGKAT KESELAMATAN HIGH TEMPERATURE
REACTOR 10 MW DITINJAU DARI NILAI SHUTDOWN MARGIN

Rizki Budi Rahayu1, Riyatun1, Azizul Khakim2
Prodi Fisika, FMIPA, Universitas Sebelas Maret, Surakarta
2
Bidang PRND, PPSTPIBN, Badan Pengawas Tenaga Nuklir, Jakarta
e-mail: rizkibudirahayu007@gmail.com
1

ABSTRAK
Telah dilakukan simulasi HTR-10 dengan metode berbasis Monte Carlo
menggunakan perangkat lunak kode MVP. Tujuan simulasi ini untuk menentukan
nilai shutdown margin dari variasi batang kendali serta melakukan kajian status
keamanan HTR-10 jika ditinjau dari nilai shutdown marginnya. HTR-10
merupakan jenis reaktor yang berbahan bakar pebble dengan lapisan TRISO.
Bahan bakar HTR-10 adalah uranium oksida (UO2). Pengayaan 235U di dalam
UO2 sebesar 17%. Moderator dan reflektor bermaterial grafit. Pendingin HTR-10
bermaterial gas helium. Batang kendali HTR-10 bermaterial boron karbida dengan
tinggi 258,764 cm dan berdiameter 13 cm. Simulasi dilakukan menggunakan
variasi batang kendali dengan posisi fully up dan fully down untuk dikaji nilai

nya. Dari nilai
kemudian dapat dihitung nilai reaktivitas dan shutdown
margin. Hasil penelitian menunjukkan nilai SDM sebesar 4,24 % ∆k/k.
Kata kunci : HTR-10, kode MVP, reaktivitas, shutdown margin
ABSTRACT
Neutronic simulation of HTR-10 has been performed with Monte Carlo based
method of MVP Code. The purpose of this simulation is to determine the shutdown
margin value from control rod variation and to assess about safety state of HTR10 if in term of shutdown margin value. HTR-10 is fueled with pebble with TRISO
layer. Pebble bed of HTR-10 is a Uranium oxide (UO 2). Enrichment of 235U in
the UO2 fuel is 17%. Graphit isi a material of Moderator and reflector. Helium
gas is a material coolant of HTR-10. Control rod HTR-10 have a Boron Carbide
material, control rod height is 258.764 cm dan diameter is 13 cm. simulation are
performed using fully up and fully down control rod variation to assess
value. From
value, and then can be calculation of reactivity and
shutdown margin value. From the result can be observed that SDM value about
4.24 % ∆k/k.
Keyword : HTR-10, MVP Code, reactivity, shutdown margin

1


2

PENDAHULUAN

(INET),

Technology

Meningkatnya

permintaan

University,

China.

Tsinghua

Suhu


rerata

akan energi yang bersih dan efisien

helium inlet dan outlet adalah 250oC

di dunia sangat tinggi. Implementasi

dan 700oC. HTR – 10 mempunyai

teknologi baru yang dapat digunakan

diameter teras 1,8 m dan ketinggian

adalah pembangkit listrik tenaga

rata-rata teras adalah 1,97 m yang

nuklir (PLTN). Salah satu tujuan


berisi

penerapan PLTN untuk mengurangi

Bahan bakar HTR-10 berbentuk

pengoperasian

pemeliharaan

pebble yang di dalamnya berisi

mengimbangi

lapisan TRISO.

guna

dan


membantu
dunia[2].

ekonomi

Untuk

sekitar

dapat

pebbles[5].

27.000

Salah satu komponen utama

mencapai salah satu tujuan tersebut


HTR-10

adalah dengan memanfaatkan energi

Batang

dari reaktor nuklir. Salah satu jenis

mengendalikan reaksi fisi di dalam

reaktor yang dapat dimanfaatkan

reaktor. HTR-10 mempunyai 10

energinya adalah High Temperature

batang kendali, dimana masing-

(HTR).


adalah
kendali

batang
berfungsi

kendali.
untuk

HTR

masing batang kendali terdiri dari

diklasifikasikan oleh International

lima segmen cincin B4C (Boron

Reactor

Atomic


Energy

Agency

(IAEA)

carbide). Batang kendali terletak

sebagai

reaktor

generasi

ke-IV.

diantara bagian sisi dalam dan luar

Reaktor Gen IV ini tidak hanya


stainless

memiliki keselamatan pasif tetapi

diameter bagian dalam dan luar

juga

cincin adalah 6 cm dan 10,5 cm [3].

mempunyai

keselamatan

inheren[1].

steel

reflektor.


Ukuran

HTR-10 didesain dengan tingkat

High Temperature Reactor

keselamatan yang tinggi.

reaktor

Ketika dalam kondisi darurat,

berpendingin gas helium. Salah satu

reaktor harus dipadamkan dengan

jenis HTR adalah HTR-10 yang

cara menjatuhkan batang kendali ke


dioperasikan dengan daya 10 MW.

dalam teras. Untuk mengetahui jarak

Pengoperasian HTR – 10 pertama

dari

kali di Intitute of Nuclear Energy

subkritis sebagai batas ketika batang

(HTR)

merupakan

jenis

kondisi

kritis

ke

kondisi

3

kendali dijatuhkan, maka diperlukan

METODE PENELITIAN

nilai shutdown margin. Shutdown

Metode

margin (SDM) dapat didefinisikan

penelitian ini adalah metode simulasi

sebagai

pengurangan

HTR-10

reaktivitas

total

antara

batang

kendali

kode

yang

digunakan

menggunakan

MVP.

Parameter

pada

software

HTR-10

dengan reaktivitas lebih. Nilai SDM

mengacu pada penelitian Terry et al.

akan

(2006) seperti yang ditunjukkan pada

bervariasi

untuk

tiap-tiap

reaktor. Nilai batas minimum SDM

tabel 1.

reaktor riset sekitar 0,5 %

Tabel 1. Parameter HTR-10

.

Nilai SDM yang diperoleh dari
penelitian ini, harus lebih besar sama
dengan nilai minimum desain yang
yang ditetapkan (SDM
[6]

.

Penentuan

0,5 %

nilai

SDM

dilakukan saat posisi batang kendali
fully up dan fully down.

Dalam pengkajian neutronik,
pemanfaatan

simulasi

komputer

mutlak diperlukan. Tersedia cukup
banyak kode neutronik, diantaranya
kode MCNP, kode MORSE, kode
MVP, dan sebagainya. Kode MVP
merupakan metode berbasis Monte
Carlo, yang didasarkan pada model
energi

kontinu.

Kode

MVP

dikembangkan oleh Japan Atomic
Energy Research

Institute,

yang

dapat digunakan untuk menganalisis
gerakan suatu partikel, baik neutron,
foton, dan lain-lain[4].

Tahap

pertama

adalah

pembuatan geometri reaktor dan
input material penyusun HTR-10.
Geometri HTR-10 berbentuk silinder
yang terdiri dari beberapa komponen,
diantaranya reflektor. top cavity,
teras reaktor, pendingin, dummy
moderator,

batang

kendali

dan

carbon bricks. Geometri HTR-10

untuk batang kendali fully down dan
fully

up

dapat

ditampilkan

4

menggunakan CGVIEW seperti yang
terlihat pada Gambar 1 dan 2.

(a)

(a)

(b)
Gambar 2. Geometri HTR-10 dengan
posisi batang kendali fully up,
(a) Bidang XZ (b) Bidang XY
Berdasarkan

Gambar

1,

(b)

nomor (1) merupakan lapisan boron

Gambar 1. Geometri HTR-10 dengan

karbida (B4C) yang mengelilingi

posisi batang kendali fully down,

reflektor, nomor (2) adalah reflektor,

(a) Bidang XZ (b) Bidang XY

nomor (3) adalah top cavity, nomor
(4) adalah teras berisi pebble bahan
bakar, nomor (5) adalah batang
kendali, nomor (6) adalah pendingin
gas helium, nomor 7 adalah dummy
moderator, nomor (8) adalah carbon

5

bricks, nomor (9) adalah void, dan

Posisi

nomor (10 a, b, c) adalah iradiator.

Kendali

Tahap
running

selanjutnya

adalah

program. Hasil running

menunjukkan nilai

Batang

Fully down

0,950984

Fully up

1,060020

saat batang

Kemampuan

suatu

reaktor

kendali fully up dan fully down. Dari

untuk menuju sistem pemadaman

nilai

dapat diketahui melalui parameter

yang diperoleh, dapat

dilakukan

perhitungan

nilai

reaktivitas dan perhitungan SDM.

SDM. Nilai SDM dari batang kendali
fully up dan fully down diperoleh

nilai sebesar 4,24 % ∆k/k. Nilai yang
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil

simulasi

running

dengan variasi batang kendali fully

diperoleh

dari

melebihi

batas

hasil

kalkulasi

minimum

yang

ditetapkan.

up dan fully down adalah nilai

yang ditampilkan pada tabel 2. Tabel
2 terlihat bahwa

KESIMPULAN
Berdasarkan penelitian yang

saat batang

kendali fully down berada pada

telah

dilakukan,

kondisi subkritis yang mana kondisi

disimpulkan

bahwa

maka
dari

dapat
nilai

sistem

yang telah diperoleh, maka hasil

Sedangkan,

kalkulasi nilai SDM HTR-10 dari

ketika posisi batang kendali fully up,

variasi batang kendali fully up dan

kondisi reaktor adalah superkritis

fully down sebesar 4,24 % ∆k/k.

sehingga

Status

tersebut

menuju

pemadaman

ke

reaktor.

reaktivitasnya

bernilai

keamanan

HTR-10

jika

positif. Agar reaktor berada pada

ditinjau dari nilai shutdown margin,

kondisi kritis dan dapat melakukan

dapat dikatakan aman untuk sistem

reaksi fisi, maka perlu dilakukan

pemadaman reaktor. Hal tersebut

penambahan

dikarenakan

material,

misalnya

nilai

SDM

yang

penambahan material di dalam teras.

diperoleh melebihi batas minimum

Tabel 2.

nilai SDM yang ditetapkan. Akan

batang kendali fully

down dan fully up

tetapi dari segi sistem shutdown
reaktornya, belum dapat dikatakan

6

aman

jika

pemadaman
kondisi

reaktor

darurat.

dikarenakan
salah

menuju

satu

saat
Hal

hanya
dari

sistem
terjadi
tersebut

menggunakan
tiga

Physics of Fuel Cycles and
Advanced Nuclear
systems,
April, 25-29, 2004.

sistem

pemadaman reaktor yaitu batang
kendali.

DAFTAR PUSTAKA
[1] Abdullah, A. G., & Su’ud, Z.,
Analisis kecelakaan reaktor
akibat
kegagalan
sistem
pembuangan panas pada reaktor
nuklir generasi IV, Jurnal
Pendidikan Fisika Indonesia , 8,
106-114, 2012.
[2] Hugo, J. V., & Gertman, D. I., A
method to select human –
system interfaces for Nuclear
power plant,. Journal Nuclear
Engineering and technology, 48,
87-97, 2015.
[3] IAEA, The high temperature gas
cooled reactor test module core
physics
benchmarks, IAEA
Publication, 2003.
[4] JAERI, MVP/GMVP II : General
purpose monte carlo codes for
neutron and photon transport
calculations
based
on
continuous
energy
and
multigroup methods, Tokyo:
Japan Atomic Energy Research
Institute, 2005.
[5] Nagaya, Y., Okumura, k., Mori,
T., & Nakazato, W., Analysis of
the HTR-10 initial core with a
Monte Carlo code MVP, Journal

[6] Sutondo, T., & Yulianti, N.,
Analisis batas reaktivitas sampel
eksperimen pada reaktor kartini.
Prosiding PPI – PDIPTN Pustek
Akselerator dan Proses Bahan,
Juli, 380-385, 2006.