Post on 25-Mar-2019
PENENTUAN SECARA EKSPERI MENTAL FUNGSI RESPON FREKUENSICFRF) DARI REAKTOR SERBA GUNA G.A. SIWABESSY
Phan Lie Khioen. Arlinah Kusnowo
Pusal Penelilian Teknik Nuklir
ABSTRAK
Pengukuran FRF reaklor pada daya rendah. dapat membantupenentuan parameter kinetik dan umpan balik reaktivitasreaklor serla dalam menyelidiki kestabilan reaktor tentanggangguan kecil pa~a reaklivilas. Dalam makalah ini diterangkan hasil pengukuran FRF dari reaktor Serba Guna denganuji balang jatuh. Percobaan ini dilakukan pada daya rendahClanpa pengaruh umpan balik reaktivilas). oleh karena itu.pengukuran ditekankan pada kondisi daya nolo Perbandinganhasil perhitungan dan hasil percobaan tidak berbeda jauhpada frekuensi rendah.
ABSTRACT
The Experimental Delerminalion of Frequency ResponseFunction of G.A. Siwabessy Multi Purpose Reactor. Thefrequency response function measuremenls of a reactor atlow power. help in determining the kinetic parameters andreaclivily feedbacks of a reactor and ullimately in invesligating its slability with respect to small perturbation inreactivity. In this paper. we report the results offrequency response function measurements of Reaktor SerbaGuna G.A. Siwabessy by rod drop test. The test was conducted at low power Creactivity feedback effects absent).Therefore. the measurements pertain to zero power responsefunction of the reactor. The comparison in calculated andmeasured values is reasonably good in the lower frequencies.
I. PENDAHULUAN
Fungsi respon frekuensi CFRF) dar i reaktor nuklir
penting dalam mempelajari perilaku reaktor berhubungan
dengan fluktuasi kecil pada reaktivitas dan kestabilan
reaktor. FRF daya nol bergantung sepenuhnya pada parameter
neutron serempak dan neutron kasip. pada penambahan
daya/reaktivitas bergantung juga pada umpan balik reaktivi-
tas Ckoefisien daya dinamik) reaktor. Oleh karena itu.
308
309
pengukuran FRF reaktor pada daya rendah, dapal membanlu
penenluan parameler kinelik dan umpan balik reaktivilas
reaklor serla dalam menyelidiki keslabilan reaklor dengan
gannguan keci 1 pada reakli vi'las. Dalam makalah ini, me
nerangkan lenlang hasil pengukuran FRF reaklor Serba Guna
G.A. Siwabessy dengan uji balang jaluh. Percobaan ini di
lakukan pada daya rendah Clanpa pengaruh umpan balik reakli
vilas). Oleh karena ilu pengukuran dilekankan pada kondisi
daya nolo Perbandingan hasil perhilungan dan hasil peng
ukuran lidak berbeda jauh pada ~rekuensi rendah.
II. TEORI
Fungsi pindah reaklor dide~inisikan sebagai perban
dingan lrans~ormasi Laplace dari masukan. Fungsi pindah
daya nol (1) CZCs)) dapal dilurunkan dari persamaan kinetik
dinyalakan sebagai
Z( s) = [s l +
-1
1 s ~VC Aj + S)](1)
dengan s = variabel lrans~ormasi Laplace, l = umur neulron
serempak, ~j dan Aj masing-masing adalah ~raksi neulron
kasip dan konslanla peluruhan dari konsentrasi penghasil
neulron kasip Pada umumnya, s adalah bilangan kompleks.
Jika s = iw, yailu irnajiner murni. lalu ~ungsi pindah daya
nol dibalasi sebagai FRF karena ilu •
(2)
ZCs) seperli dinyalakan oleh persamaan (1) merupakan per
samaan inversi per jam Cinverse inhour). Oleh karena itu,
un'luk bilangan nyala s. ZCs) merupakan persamaan inversi per
Jam dan s melukiskan inversi peri ode reaktor.
Pengukuran FRF dengan melode balang jaluh pada dasarnya
sarna seperli pengukuran FPDN C~ungsi pindah daya nol) lahun
lalu. dala peluruhan daya dari balang jaluh diolah oleh
trans~ormasi Fourier.
ZC i w) =
dengan
PiPO-= Pi
310
Po - i w PC i w)i w PC i w)
(3)
PCiw) = S dt.' PCt.') expo (-j w t.')o
(4)
Pada dasarnya. ZCiw) fungsi kompleks, terdiri dari 2 bagian
yait.u bagian riil dan imaJiner.
PCiw) = P - i PR • I
dengan
PR = S dt' PCt') cos Cw to)o
PI = f dt' PCt') sin Cw t')o
Jika ZCiw) dinyatakan dalam batasan riil dan imajiner,
ZCiw)= Z+ iZR
I
lalu dapat. dit.unjukkan bahwa P[ -1
PP
]Z
1 0I= +R
P- P P+ P01 RI
P [ -1
PP
]Z
0 0I= +I
p- p p+ P01. RI
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
Cl0)
Jika ZCiw) dinyatakan dal am besaran IZCiw) I dan fase ¢Ciw)
yaitu
lalu
ZCiw) = !ZCiw) I expo {i ¢ Ciw)} (11)
dan
IZC i w) I ( 1/2= ZR + ZI)(12)
-1.¢Ciw) = tan CZ /Z)I R
Untuk PRF secara teoritis :
(13)
311
o .u/ /~[
w '"w ~.A.
]J + i + lJJ
A.+ W
2(1A~2
J+ W
ZC i w)
= J J(14)2 (,.;.(i.A.
[ (i j W /(i ]2[w A
+ l ]l A + w2
JJ+ 0 A~2
J .J+ W
JJ
III. PROSEDUR PERCOBAAN
Pengukuran uji batang jatuh dilakukan pada daya reaktor
100 kW, kedua detektor CJKTO CX821 dan JKTO CX811) diatur
pada posisi 908 mm dan 933 mm, dari posisi 2 buah detektor
tersebut dapat memberikan jumlah cacahan maksimum tanpa
men galami saturasi. Sistem pengambilan data yang digunakan
pada percobaan ini dapat dilihat pada gambar Cl), terdiri
dari Multi Channel Scaler CMCS) , Single Channel Scaler CSCS)
Per sonal Computer CPC) yang di1engk api dengan diskette dan
pencetak. SCS digunakan untuk memeriksa kebenaran operasi
MCS. MCS dilengkapi dengan kemampuan merekam data dalam orde
milidetik - beberapa detik dengan jumlah titik yang direkam
sebanyak 500 - 8000 Channel. Pada pengukuran selama dan se
sudah batang jatuh dipilih selang waktu 0,2 detik dengan
jumlah channel 2000. Posisi semua batang kendali 330 kurang
lebih 1 mm dan reaktor dibuat kritis. Pengambilan data oleh
MCS dimulai setelah perekaman data pada keadaan setimbang
(steady state) sebanyak kurang lebih 100 channel, lalu ba
tang dijatuhkan dan data peluruhan daya karena batang jatuh
direkam dalam MCS. Gra~ik Cl) menunjukkan hasil perekaman
data sebelum, selama dan setelah batang jatuh.
IV. ANALISIS DATA
Program komputer dibuat untuk menghitung fungsi trans
~ormasi Fourier. Dalam hal ini digunakan hukum Simpson untuk
integrasi numerik. Data peluruhan daya karena batang jatuh
yang ditunjukkan oleh gra~ik (1), dianalisis dengan menggu
nakan persamaan (6) dan (7). FRF (persamaan (11)) dievaluasi
dengan persamaan (9), (10), (12) dan (13).
JKT01(---- Cx821 J
JJ
R
S G
(MPR-30)
SINGLECAMBERRACHANNEL
MULTICHANNEL~SCALER
SCALER FLOPPY
PERSONALCOMPUTER
PRINTER
Gambar 1. Diagram balok sistem pengambilan data.
313
Untuk membandingkan hasil secara eksperimen dan teoritis.
persamaan (14) digunakan. Harga besaran dan fase FRF secara
eksperimental dan teoritis dapat dilihat pada tabel (1) dan
grafik (2) serta grafik (3).
Tabel 1 . Frequency Response Amplitudes and Phase Shifts forMPR-30
Theor y (DelayedExperiment (Rod -
Neutron Parameters)Drop Test)
NO.Frequency
AmplitudePhaseAmplitudePhase
( $) - 1 (deg. )( $) - 1(deg.)
1.
O.278xl 0-3281.9-89.4271.1-89.52.
0.5xlO-3156.8-88.9150.7-89.23.
0.1xlO-278.5-87.975.5-88.54.
0.2xlO-239.4-85.838.0-87.05.
0.5xlO-2 16.1-80.015.8-82.46.
0.1xlO-1 8.6-72.09.0-75.37.
O.125xl0-1 7.2-68,87,7-72.68.
O.187xl0-1 5.7-64.26,3-69.69.
O.167xl0-1 4.4-57,54,9-61,910.
0.5xlO-1 3,0-46,83,7-50.311.
0,1 2.2-39,42,8-42.012.
0.2 1,7-32,42.2-32.213.
0.5 1.3-21.21.9-23.314.
1.0 1.1 .-14.41.5-15. 5.0 1.0- 6.81.0-16. 10.0 1.0- 7.00.4-17.
20.0 0.98-10,3 --18.
50.0 0.92-22,3 --19.
100,0 0,78-38,8 --20.
125.0 0,71-45,2 --21.
200,0 0,53-58,1 --
Harga parameter neutron kasip digunakan dalam perhitungan
teoritis FRF dapat dilihat pada tabel (2).
Table 2.Delayed and Prompt Neutron Parameter of RSG (MPR-30)~ = 0.00765 ; A = 61.3 ~s
NO. 0/0 A(s-1)J
j
1.
0,038 0.01272.
0,213 0.03173.
0,188 0,1154.
0,407 0,3115.
o , 126 1,406.
0,026 3,87
291L...276
2228.141
:z:«:I:-<~ 1542.0071..J
855.872
169.137
o 0.203 0,404 0,606 0,807 1,008 1.2 0 9 1,411 1,612 1,813-----) waktu Cdetik)
Gambar 2.Daya reaktor vs waktu pada uji batang jatuh
10
o
-20
•....-<l
:( -40ct:LUa3o -60
-80
-90
0--0
315
- TEORI
000 EKS.PERIMEN
".'0
' •• 0••••• 0 0 _•••••••• ••0 ~
10 102
FREKUENSI (HZ)
Gambar 3.Besaran FRF vs Frekuensi
- TEORI
00 0 EKSPERIMEN
10 10 10 10 10 10 10
FREKUENS( (H Z)
10
Gambar 4.Fase FRF vs Frekuensi
316
Hasil FRF secara eksperimeI'ldaI'lt..eoritist..idakberbeda Jauh
pada rrekueI'lsi reI'ldah. Harga FRF secara eksper'imen pada
frekueI'lsitinggi tidak dapa t dianal isa karena keter batasan
memori komputer dalam menghadapi integrasi numerik.
V. KESIMPULAN
Dari analisis data diat.as dapat diambi1 kesimpulan
bahwa hasil FRF secara eksperimen dan teoritis sangat
mendekati dengan perkataan laiI'ltidak berbeda jauh pad a
frekuensi rendah. Sedangkan untuk frekueI'lsi tiI'lggi,harga
FRF secara eksperimen tidak dapat ditentukan karena ket.erba
tasaI'l komput..er dalam memproses analisa integrasi numerik
dari transformasi Fourier dengan metode SimpsoI'l.
UCAPAN TERIMA KASIH
Melalui makalah ini peI'lulismengucapkaI'l terima kasih ke
pada Bp. Bakri Arbie, Bp. Iman Kuntoro, Bp. Uju Jujurat.isbe
la, Bp. Amir Hamzah, Bp. Amil Mardha dan Ibu Lili SuparliI'la
serta Tim Operasi Reaktor G.A Siwabessy yaI'lgtelah membantu
penulis dalam melakukan pengambilan data percobaan bersama
expert. Mr. Om Pal Singh.
ACUAN
1. G.R. Keepi n, "Physics of Nucl ear Reactor Kineti kcs",
Addis Wesley Pub. Co. Inc .• 1965·
2. Om Pal Singh, Liliana, Arlinah Kusnowo, Uju Jujuratisbe
bella and Bakri Arbie, "The Experimental Det.erminat.ion of
Period Reactivity for Reaktor Serba Guna CMPR-30)",
IAEA-PPTN/04/018/03/10. 1988
TANYA JAWAB
1. Syarip
317
a. Basaimana cara mendapatkan srafik C2~ dan srafik (3) ~b. Apakah arti fisis dari fase pada srafik C3) ~
Jawaban
a. Caranya densan mentransformasi Lap~acekan funssi waktu
menjadi lunssi frekuensi
b. Secara teoritis srafik mu~ai menu~is pada frekuensi
10 Hz. karena frekuensi tinSSi FRF dipensaruhi o~eh
neutron s:rempak bukan neutron kasip. pada frekuensi
rendah. dipensaruhi o~eh neutron kasip.
2. Y. Sardjono
Pada P 100 kW teras tidak da~am kondisi core c~ear sebab
nesatip temperature koefisien sudah
fision product. Nohon komentar.
Jawaban
ada, demikian jusa
Pada pensukuran tersebut. diasumsikan bahwa efek koefisi-
en temperatur nesatip tidak berpensaruh. Ternyata dari
hasi~ eksperimen dan teoritis tidak berbeda. sehinssa
dapat disimpu~kan bahwa asumsi tersebut benar. ji.ka tidak
maka hasi.~ eksperimen yans dipero~eh sansat berbeda.