laporan 1 Eksperimen Fisika 2

8/10/2019 laporan 1 Eksperimen Fisika 2

1/7


2/7

TEORI DASAR

Konsep dasar dari sebuah reaktor adalah reaksi fisi dari sebuah material misalnya

Uranium. Ketika sebuah inti ditembakkan oleh sebuah neutron dengan persentase tertentu inti

akan mengalami pembelahan (fisi). Salah satu contoh reaksi fisi dari Uranium adalah sebagai

berikut:

Salah satu contoh proses pembelahan (reaksi fisi) dari Uranium seperti ditunjukkan pada Gambar

berikut:

Gambar 1: Reaksi Fisi

Energi yang dihasilkan dari reaksi fisi, neutron dan produksi fisi semua berperan penting

dalam reaktor nuklir (Lewis, 2008). Neutron yang dihasilkan dapat digunakan untuk menginduksi

reaksi fisi lebih jauh lagi sehingga mendorong terjadinya reaksi fisi berantai. Reaksi berantai

yang terjadi dalam reaksi fisi harus dibuat lebih terkendali. Usaha ini dapat dilakukan di dalam

sebuah reaktor nuklir. Reaksi berantai terkendali dapat diusahakan berlangsung di dalam reaktor

yang terjamin keamanannya dan energi yang dihasilkan dapat dimanfaatkan untuk keperluan

yang lebih berguna, misalnya untuk penelitian dan untuk membangkitkan listrik.


3/7

Gambar 2: Reaksi Fisi yang berantai

Reaksi fisi yang terjadi di dalam reaktor mengakibatkan dihasilkan/hilangnya neutron

dalam jumlah tertentu (Zweifel, 1973). Secara umum perubahan jumlah neutron akibat reaksi fisi

dapat dirumuskan k-efektif atau sering disebut dengan faktor multiplikasi. Faktor multiplikasi

menggambarkan tingkat kestabilan reaksi fisi di dalam teras reaktor, dimana keadaan stabil

(kritis) dicapai jika nilai k-efektif = 1. Gambar 3 menunjukkan tiga jenis keadaan teras reaktor

berdasarkan faktor multiplikasinya.

Gambar 3: Faktor Multiplikasi

Berdasarkan gambar 3, nilai faktor multiplikasi ada tiga jenis keadaan teras reaktor, yaitu:

(a) k > 1 , disebut keadaan superkritis, dimana populasi neutron terus bertambah

(b) k = 1 , disebut keadaan kritis, dimana populasi neutron tidak berubah (konstan)

(c) k < 1 , disebut keadaan subkritis, dimana populasi neutron terus berkurang

Reaksi fisi yang terjadi di dalam reaktor harus dikendalikan agar perubahan jumlahneutron dibatasi sehingga hanya satu neutron saja yang akan diserap untuk pembelahan inti

berikutnya. Dengan mekanisme ini, diperoleh reaksi berantai terkendali yang energi yang

dihasilkannya dapat dimanfaatkan untuk keperluan yang berguna.

METODE EKSPERIMEN

- Alat dan Bahan

1.

Laptop berbasis Linux atau windows dengan menggunakan Cygwin

2. g++, gcc atau fortran sebagai bahasa pemrograman


4/7

3. Software SRAC.tar dan SRACLIB-JDL32.tar

4. Software Exel.

- Prosedur Percobaan

1. Menghitung Enrichment U-235 dari mulai 2% sampai 6%

2.

Data hasil perhitungan tersebut masukkan ke dalam software SRAC untuk masing-

masing presentasenya.

3. Jalankan programnya dengan perintah ./ pada Cygwin

4. Setelah berhasil menjalankan programnya, masukkan data k infpada tiap presentase

ke dalam Microsoft Excel

5. Membuat grafik perbandingan enrichment U-235

DATA DAN PEMBAHASAN

Pada Eksperimen Analisis neutronik reaktor termal PWR, dilakukan beberapa kali

percobaan menggunakan Uranium dengan presentase yang berbeda-beda. Konsep dasar

eksferimen ini adalah reaksi fisi, reaksi fisi ini akan terjadi ketika material fisil ketika di tembak

oleh sebuah neutron dengan energi tertentu. Neutron yang dihasilkan dapat digunakan untuk

menginduksi reaksi fisi lebih jauh lagi sehingga mendorong terjadinya reaksi fisi berantai. Reaksifisi yang terjadi akan mengakibatkan dihasilkan/hilangnya neutron dalam jumlah tertentu. Dalam

percobaan ini dilakukan dengan lima kali variasi presentase U-235, yaitu dari 2% sampai 6%.

Sebelum melakukan simulasi, terlebih dahulu harus menghitung jumlah atom persatuan volume

dari U-235 yang bersifat fisil dan U-238 yang bersifat fertil, setelah di dapatkan nilai tersebut

dapat memulai simulasi SRAC.

Tabel 1: Enrichment U-235

U-235 U-238 NU-235 NU-238 NO-2 NU-235 SRAC NU-238 SRAC NO-2 SRAC

0.02 0.98 4.953E+20 2.3964E+22 4.892E+22 4.9530E-04 2.3964E-02 4.8918E-02

0.03 0.97 7.429E+20 2.3716E+22 4.892E+22 7.4285E-04 2.3716E-02 4.8918E-02

0.04 0.96 9.903E+20 2.3469E+22 4.892E+22 9.9035E-04 2.3469E-02 4.8918E-02

0.05 0.95 1.238E+21 2.3221E+22 4.892E+22 1.2378E-03 2.3221E-02 4.8918E-02

0.06 0.94 1.485E+21 2.2974E+22 4.892E+22 1.4851E-03 2.2974E-02 4.8918E-02

Berdasarkan tabel di atas, apabila presentase U-235 kita naikkan, maka nilai NU-235

juga akan mengalami kenaikan dan nilai NU-238 mengalami penurunan, sedangkan nilai


5/7

NO-2 tetap konstan. Kemudian nilai-nilai ini kita masukkan kedalam simulasi SRAC

untuk mendapatkan nilai k inf.

Berikut adalah gambar ketika sedang me-running tiap presentase U-235:

Gambar 4: ketika me-running U-235 2%





Setelah proses running selesai, nanti akan menghasilkan tiga output untuk setiap

presentase U-235, salah satu output berisi nilai k inf. Untuk setiap presentase, semakin

lama waktu pembelahan maka nilai k inf atau faktor multiplikasi cenderung menurun, hal

ini berarti populasi dari neutron semakin berkurang. Faktor mutiplikasi ini secara fisis

bergantung pada ukuran dan fraksi volume bahan, dalam percobaan ini karena faktor


6/7

multiplikasi menurun berarti terjadi penyusutan bahan bakar sehingga jumlah neutron

yang ada mengalami penurunan. Hal ini dapat dilihat dalam tabel 2 berikut:

Tabel 2: NilaiK Inf pada tiap tahun

Tahun

Nilai K Inf

2% 3% 4% 5% 6%

1 1.187878 1.292394 1.353039 1.393049 1.421736

2 1.15008 1.251352 1.313804 1.356408 1.387653

3 1.13104 1.231337 1.29516 1.339275 1.371775

4 1.111114 1.210988 1.27631 1.32211 1.356119

5 1.091883 1.191189 1.257777 1.305107 1.340555

6 1.073725 1.17229 1.239889 1.288545 1.325284

7 1.056604 1.154322 1.222732 1.272538 1.310427

8 1.04039 1.137198 1.206279 1.257098 1.29602

9 1.024961 1.120805 1.190462 1.242195 1.282058

10 1.010227 1.10504 1.175201 1.227775 1.268511

11 0.996126 1.089818 1.160421 1.213786 1.255342

12 0.982619 1.075074 1.146058 1.200171 1.242511

Setelah didapat hasil seperti ini, dibuat grafiknya dengan memplot tahun sebagai sumbu x dan

nilai k inf sebagai sumbu y. Berikut adalah grafik perbandingan enrichment U-235

Grafik 1: Perbandingan Enrichment

KESIMPULAN

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

0 2 4 6 8 10 12 14

ki

nf

tahun

Perbandingan Enrichment U-235


7/7

Adapun kesimpulan dari eksperimen ini ialah Hasil yang didapat dari eksperimen

menganalisis pengaruh pengayaan (enrichment) U-235 ini adalah semakin ditambahkan

pengayaan persentase U-235 K-infinite yang didapat semakin besar dan semakin lama waktu

yang dibutuhkan K-infinite semakin kecil. Hal ini dikarenakan penambahan pengayaan

persentaseU-235 yang berpengaruh terhadap massa relatif atom uranium.

DAFTAR PUSTAKA

- Agung S J, Hermawan.2003.studi desain neutronik reaktor berumur panjang

berbahan bakar UO2. FMIPA IPB (skipsi).

- Ramdani, R.,Subkhi, M.N., Suud, Z. 2012. Studi Desain Reaktor Termal

Pressurized Water.

-

Pressurized Water Ractor (PWR), COE-INES, TIT-ITB-BATAN

- Duderstadt, James J dkk. 1975.Nuclear Reactor Analysis. John wiles dan sons

- Subkhi, M.N., Suud, Z. (2005) Design Study of Small Long-life Thorium-Uranium

Fueled.

laporan 1 Eksperimen Fisika 2

Documents

Transcript of laporan 1 Eksperimen Fisika 2