KALIBRASI BATANG KENDALI

A. Tujuan Percobaan :1. Melakukan kalibrasi batang kendali reaktor KARTINI, yaitu menentukan reaktivitas batang kendali dengan jalan membuat grafik reaktivitas suatu batang kendali terhadap kedudukannya (grafik versus h ) dan membuat grafik h versus h.2. Menghitung reaktivitas total ketiga elemen batang kendali di dalam reaktor.3. Menghitung reaktivitas lebih teras reaktor.B. Dasar Teori.Di dalam teras reaktor KARTINI terdapat tiga buah batang kendali, yaitu sebuah batang kompensasi (ditempatkan di ring C9), sebuah batang pengatur (di ring E1) dan sebuah batang pengaman (di ring C5). Batang kendali tersebut pada dasarnya berisi bahan-bahan yang sangat kuat menyerap netron, dalam hal ini dipakai atom-atom boron (= 3837 barn). Reaksi penyerapan antara boron dan netron dapat ditulis sbb:

Batang-batang kendali tersebut dimasukkan ke dalam teras reaktor melalui pipa-pipa pengarah batang kendali. Pipa-pipa pengarah tersebut dari pipa aluminum yang telah dianodisasi. Besarnya kekuatan batang kendali di dalam teras reaktor antara lain ditentukan oleh letak/posisi batang kendali di dalam teras serta besar level daya reaktor yang dibangkitkan dan ukuran teras reaktor, tampang lintang serapan, temperatur dan lain-lain.Menurut persamaan per-jam (inhor-equation), nilai reaktivitas sebagai fungsi periode reaktor adalah :

(1)Satuan reaktivitas bermacam-macam yaitu :a. dalam persen (%)b. dalam dollar ($)c. dalam per-jam.Pada umumnya kita memperhitungkan harga dalam satuan $ (dollar) Harga reaktivitas dalam satuan dollar adalah :

(2)dengan ketentuan T adalah periode reaktorl adalah umur generasi netron.Periode reaktor didefinisikan sebagai selang waktu yang diperlukan untuk menaikkan daya reaktor sebesar e kalinya (e = 2,71828). Secara matematik dapat dituliskan sbb:

(3)dengan ketentuan T adalah periode reaktorP(t) dan P(0) masing masing adalah daya reaktor sesudah t detik dan daya reaktor pada saat awal.Di dalam praktikum ditentukan P(t)/P0) sebesar 1,5 ataau 2 kemudian diukur waktu yang diperlukan untuk peningkatan daya tersebut.Berdasarkan pada praktek pengukuran ini, periode reaktor dapat dihitung berdasarkan pada persamaan

(4)dengan ketentuant adalah waktu yang diperlukan untuk menaikkan daya reaktor 1,5x atau 2x.Besaran l menyatakan umur generasi netron yang didefinisikan sebagai umur netron sejak dilahirkan dari proses pembelahan sampai dengan diserap oleh nuklida di dalam material bahan bakar atau bocor keluar dari reaktor. Harga l untuk reaktor KARTINI menurut dokumentasi General Atomik sebesar :l = 3,8999999. 10-5 detik.eff adalah fraksi netron kasip dari U-235. Besarnya eff untuk reaktor KARTINI yang dikategorikan reaktor termal adalah:eff = 6,999999 10-3eff adalah gabungan 6 kelompok netron kasip yang terjadi di reaktor nuklir. Masing-masing kelompok netron kasip dan umur paronya dinyatakan dengan besaran i dan i dengan ketentuan, i adalah isotop penghasil netron kasip kelompok i sedangkan i adalah tetapan peluruhan isotop penghasil netron kasip kelompok i. Pada tabel (1) dapat dilihat nilai umur paro dan tetapan peluruhan kelompok nuklida penghasil netron kasip dari U-235.Grup( i )umur paro (detik)tetapan peluruhan (i)= i / eff

155,720,01240,033

222,720,03050,219

36,220,11150,196

42,30,3010,395

50,611,1380,115

60,233,010,042

Tabel 1. Data kelompok nuklida penghasil netron kasip dari hasil pembelahan U-235Apabila reaktor kritis pada daya P0 , kemudian salah satu batang kendali dinaikkan sehingga terjadi keadaan sedikit super kritis, maka kenaikan daya reaktor sebagai fungsi waktu seperti terlihat pada gambar 1.Dari gambar 1.dapat diterangkan bahwa daerah 1, adalah daerah dimana reaktor dioperasikan pada daya tetap P0, sedangkan daerah II adalah daerah perpindahan naik yaitu kejadian ketika batang kendali dinaikkan sebesar h . tampak bahwa pada keadaan ini terjadi percepatan perubahan daya pada saat kenaikan batang kendali sebesar h. Pada keadaan ini tidak diperbolehkan mengukur periode T atau waktu 1,5 kali atau 2 kalinya. Pada daerah III tampak bahwa daya reaktor naik dengan periode mendekati stabil. Pada daerah ini dilakukan pengukuran besar periode T atau waktu 1,5 kalinya atau waktu 2 kalinya. Daerah IV adalah daerah dimana reaktor naik mendekati daya asimtotnya, yaitu nilai daya yang baru setelah batang kendali dinaikkan sebesar h dan telah terjadi kesetimbangan reaktivitas di teras.DayaP1

P0 daerah I daerah II daerah III daerah IVwaktu (t)Gambar 1. Kenaikan daya reaktor sebagai fungsi waktu (t) akibat ditariknya batang kendali keluarteras sebesar h.Pada percobaan dilakukan pengukuran waktu 1,5 kali atau 2 kali, yaitu waktu antara daya mula-mula P0 sampai waktu ketika menunjukkan daya 1,5 P0 atau 2 P0. Pengukuran nilai waktu ini lebih praktis apabila dibandingkan dengan pengukuran secara langsung periode reaktor TNilai yang sesuai dengan waktu 1,5 kali atau 2 kali dapat dicari dengan menggunakan persamaan 2 atau dengan menggunakan tabel reaktivitas sebagai fungsi waktu 1,5 kali atau 2 kali yang tersedia. Apabila diketahui besarnya kenaikan posisi batang kendali (h) yang mengakibatkan timbulnya , dapat dibuat grafik reaktivitas versus posisi kenaikan batang kendali yang disebut sebagai kurva integral dan kurva versus h disebut sebagai kurva diferensial. Kurva integral dan kurva diferensial dapat dilihat pada gambar 2 dan 3.

100%

80%

20% I II IIIh1 h2 h3 posisi batang kendali (h)Gambar 2. Kurva integral reaktivitas batang kendali.h

I II III h1 h2 h3posisi kenaikan batang kendali (h)Gambar 3. Kurva diferensial reaktivitas batang kendaliDari kurva integral batang kendali dapat diketahui besarnya reaktivitas batang kendali, yaitu reaktivitas pada kedudukan batang kendali maksimum. Daerah linear batang kendali terletak pada daerah II yaitu pada interval prosentase reaktivitas 20%