KEGIATAN PROGRAM VSOP-94 Sudarmono

Daftar IsiLatar BelakangDeskripsi Reaktor Temperatur TinggiAbstrak, Rekam Jejak VSOPPendahuluanSusunan ProgramDeskripsi Input Manual

LATAR BELAKANGTemperatur bahan bakar merupakan salah satu parameter keselamatan pada pengoperasian reaktor nuklir. Besarnya temperatur bahan bakar sangat ditentukan oleh fluks panas lokal, dimana pembangkitan fluks panas yang tinggi akan mengakibatkan perubahan kesetimbangan panas yang pada akhirnya akan merusak struktur bahan bakar reaktor. Untuk memperoleh informasi jaminan keselamatan reaktor pada kriteria aman, maka telah dilakukan penentuan distribusi temperatur bahan bakar reaktor RGTT. Analisis dilakukan dengan menggunakan program thermal-flow. Pemodelan program dilakukan dengan cara membagi teras reaktor masing masing ke arah radial dan aksial. Normalisasi penurunan laju masa aliran pendingin utama dan daya reaktor pada fase awal setelah kecelakaan kehilangan aliran pendingin telah diperhitungkan.

DESKRISI REAKTOR TEMPERATUR TINGGIGambar . Geometri partikel bahan bakar TRISO dan pebble

Gambar. Desain konseptual bahan bakar TRISO

Gambar Desain konseptual bahan bakar bola

Gambar. Desain konseptual teras RGTT200K

0150 156 169 227.5 250 Radius(cm)12481188112810931054.2 993 9430

- 71.5- 86.5-134.5-168.5-193.5-246.5-272.5-324.5-445.0

AbstrakV.S.O.P (Very Superior Old Program) adalah sistem codes yang digunakan untuk simulasi parameter-parameter fisika reaktor dan siklus bahan bakar.Di tulis dalam bahasa fortran 77 Membutuhkan sistem penyimpan: 17 M-BytesWaktu execute Job pertama 13 detik, Job kedua 4 menit 38 detik, ketiga 1 detik, ke empat 3 menit 36 detik, job kelima 30 detik, job ke enam 30 menit 17 detik, job ke tujuh 23 menit 14 detik, job ke delapan 17 menit 46 detik, job kesembilan 19 menit 12 detik, job ke sepuluh 1 menit 03 detik, job kesebelas 3 detik dan job ke duabelas 1 jam 38 menit 36 detik.

Rekam Jejak Pengembangan VSOPCikal bakal VSOP adalah code MAFIA-II yang dikembangkan oleh L. Massimo.Kontribusi untuk HWR dan HTR dilakukan oleh T.Babac, J. Darvas dan V.Maly.Pada proyek HTR-DRAGON European dilakukan pengembangan aspek neutronik, manajemen bahan bakar dan evaluasi ekonomiPengembangan tersebut mengawali edisi code VSOP yang lengkap dan diedit pertama kalinya pada tahun 1980.Grup INTERATOM-SIEMENS memberikan kontribusi penting dengan menambahkan inherent accident control (kendali kecelakaan inheren) dan lisensi codes.

PENDAHULUAN (1)VSOP adalah sistem code komputer yang telah proven dan terkait bersama (linked together), yang digunakan untuk simulasi numerik untuk mengetahui kinerja fisika reaktor nuklir.Dapat diaplikasikan langsung untuk pembangkit daya modular atau utilisasi panas langsung.Code secara luas digunakan untuk pengembangan HTR berbahan bakar spherical (bola), khususnya untuk fitur spesifik jenis reaktor ini.Perhitungan terdiri dari: pemrosesan tampang lintang, desain reaktor dan bahan bakar, evaluasi spektrum neutron, perhitungan difusi 2 atau 3 dimensi, fraksi bakar, penggantian bahan bakar, kendali, dan termohidrolika kondisi tunak dan transien (hanya untuk reaktor HTR peeble bed).Code komputer VSOP memungkinkan untuk menghitung waktu hidup reaktor sejak start-up melalui fase running hingga siklus setimbang.

PENDAHULUAN (2)Perhitungan ulang pada fitur fisika yang berbeda, akan menjamin konsistensi efek umpan balik selama periode fraksi bakar yang berbeda, pergantian bahan bakar, dan perubahan power rating yang dapat didefinisikan secara opsional (pilihan). Kecelakaan transien dapat diikuti dengan pengulangan evaluasi kritikalitas. Karakteristika sejarah hidup reaktor disediakan untuk perhitungan fungsi peluruhan daya individual bahan bakar. Evaluasi biaya siklus bahan bakar sepanjang waktu hidup reaktor (reactor life time) dibuat dengan present worth method.Reprosesing dan penutupan siklus bahan bakar dapat diikuti melalui konsistensi kendali fuel mass flow, termasuk waktu penyimpanan sementara untuk peluruhan isotop.Untuk memenuhi kebutuhan penggunaan VSOP seperti konsep smaller reactors, riset fitur keselamatan inheren, kecelakaan transien, peningkatan akurasi hasil, adaptasi ke new FORTRAN compilers dan kemudahan penggunaan program, maka program ini telah banyak berubah dibandingkan edisi pertama (1980). Full sizes VSOP terdiri dari 60000 statemen FORTRAN membutuhkan kapasitas penyimpanan sebesar 17 M-Bytes.

FITUR BARU VSOP94Variabel dimensi: jumlah isotop, layers, batces, energy group, spectrum zones, storage boxes dan perioda pada perhitungan biaya.Perhitungan difusi 2-dimensional finite mesh, arah r-zPerhitungan difusi 3-dimensional finite mesh, arah x-y-zSimulasi eksperimen pola aliran pebbles untuk mengikuti fraksi bakar.Umpan balik kebocoran pada zona spektrumNew Libraries out dari ENDF/B-IV, -V dan JEF-1Fission yields dari ENDF/B-IV, -V Dilengkapi dengan faktor perisai diri (selfshielding) bergantung pada energi dan ruang.Perhitungan temperatur kesetimbangan atau transien seluruh reaktor, dan untuk umpan balik neutronikEvaluasi panas peluruhan untuk individual fuel batches pada posisi lokal, menurut sejarah bahan bakar dan shuffling.Konduktivitas termal efektif dari bed peebles sebagai fungsi temperatur dan paparan fluks neutron cepatPenyiapan data umur hidup reaktor untuk evaluasi joint eksternal.Simplifikasi/penyederhanaan input

ORGANISASI PROGRAM (1)Dibandingkan dengan versi lama, VSOP 94 lebih memadai dalam adaptasi penggunaan komputasi dan kompiler baru. Pada basic library dan code pada Gambar basic program, terdapat:epitermal library menghasilkan 68 struktur grup yang diperoleh dari dari code GAM-1, thermal yang berisi 30 grup struktur THERMOS. Library set dibuat dari ENDF/-B-IV,-V dan JEF-1. Tampang lintang resonansi resolved dan unresolved yang digenerasi oleh code ZUT-DGL dan ENDF/B-IV,-V. Matrks hamburan grafit didasarkan pada spektrum Young phonon di dalam grafit.Code tambahan DATA-2 menyiapkan data input desain geometri elemen bakar. Code BIRGIT menyiapkan geometri desain reaktor 2 dimensi. Menerima pola aliran pada bahan bakar bola melalui reaktor yang diperoleh secara eksperimental, dan dibuat untuk menggenerasi pola aliran pada finite elemen batches secara bertahap. Menyiapkan pola mesh untuk perhitungan difusi 3 dimensi, dan dilengkapi dengan transformasi antara dua pola tampang lintang makroskopik dan untuk fluks neutron. Juga dilengkapi dengan transformasi perhitungan termohidrolika. Geometri desain 3 dimensi disiapkan dengan bantuan code TRIGIT.

ORGANISASI PROGRAM (2)Perhitungan spektrum dihitung menggunakan GAM-1 dan THERMOS dengan jumlah zone spektrum tak terbatas.Perhitungan difusi diselesaikan dengan CITATION dalam versi 2 dimensi dan 3 dimensi.Burnup dan pergantian bahan bakar diselesaikan dengan pengembangan code FEVER, untuk jumlah batches yang tak terhingga.Hingga 45 produk fisi dimasukkan sebagai jumlah standard dan dapat ditambah secara optional.Menghilangkan tampang lintang ke dalam batas grup energi.Dapat dilakukan untuk seluruh 184 nuklida dari source library seperti ditunjukkan pada detail burnup ORIGEN.Code THERMIX digunakan untuk evaluasi termohidrolika pada kondisi statis dan time dependent (transient)Temperatur region bahan bakar dan moderator dikembalikan ke zone spektrum untuk perhitungan neutronik teras reaktor.

ORGANISASI PROGRAM (3)KPD digunakan untuk mengevaluasi biaya siklus bahan bakar pada setiap managementt bahan bakar. Berdasarkan present worth method. Untuk riset parameter biaya data relevan dari umur reaktor ditransmisikan (diteruskan) ke unit data.Status reaktor yang sama dapat digunakan untuk restart selanjutnya. Penyiapan data reaktor disiapkanuntuk tujuan evaluasi di luar kapabilitas VSOP. Sejarah iradiasi keseluruhan dari berbagai batches disiapkan untuk perhitungan fungsi peluruhan daya menggunakan subrutin LIFE yang diperlukan untuk mengetahui pemanasan reaktor pada saat terjadi kecelakaan.Subdivision VSOP dibagi menjadi 7 rantai CH1-CH7, ini merupakan struktur lama yang dipertahankan untuk mencetak waktu komputasi dalam running time.Fasilitas restart internal telah disiapkan untuk code THERMOS dan CITATION, setelah tercapai kovergensi pada first run fluks neutron disiapkan sebagai vektor untuk mengulang run pada time step selanjutnya. Dengan cara ini penurunan efisiensi waktu komputasi dapat dikurangi, yang bergantung pada perubahan konsentrasi isotopik pada seluruh interval burnup, waktu komputasi berkurang dengan faktor antara 0,2 hingga 0,02 kalinya.

LIBRARIES

1. GAM-library (68 groups) given in ASCII GAM.LIB2. THERMALIZATION-library (96 groups) given in ASCII THERMA.LIB3. Th-232 Resonance data (formatted) TH-232.RES4. U-238 Resonance data (formatted) U-238.RES

1. General organization VSOP0.FOR 2. Input VSOP1.FOR 3. Organization of spectrum calculation 1 VSOP2.FOR 4. Organization of spectrum calculation 2 VSOP3.FOR 5. Neutron spectrum 1 VSOP4.FOR 6. Neutron spectrum 2 VSOP5.FOR 7. Burnup 1 VSOP61.FOR 8. Burnup 2 VSOP62.FOR 9. Fuel management, fuel cycle costs 1 VSOP71.FOR 10.Fuel management, fuel cycle costs 2 VSOP72.FOR 11.Fuel management, fuel cycle costs 3 VSOP73.FOR 12.Thermal hydraulics 1 KONVEK1.FOR 13.Thermal hydraulics 2 KONVEK2.FOR 14.Thermal hydraulics 3 THERMIX1.FOR V.S.O.P. - source programs

15. Thermal hydraulics 4 THERMIX2.FOR16. Thermal hydraulics 5 THERMIX3.FOR17. Thermal hydraulics 6 THERMIX4.FOR18. Decay heat DECHEAT.FOR19. Diffusion calculation 1 CIT1.FOR 20. Diffusion calculation 2 CIT2.FOR 21. Diffusion calculation 3 CIT3.FOR 22. Diffusion calculation 4 CIT4.FOR 23. Diffusion calculation 5 CIT5.FOR24. Coupling between thermal hydraulics and neutronics TIK.FOR25. Dummy subroutines for VAX DUMMY.FOR

26. Fuel elements and input materials DATA2.FOR 27. Resonance absorption cross sections 1 ZUT1.FOR 28. Resonance absorption cross sections 2 ZUT2.FOR 29. Reactor geometry, 2-dim BIRGIT.FOR 30. Reactor geometry, 3-dim TRIGIT.FOR 31. Converting program (ASCII -> BINARY) for lib GAM.LIB CONGAM.FOR 32 Converting program (ASCII -> BINARY) for lib THERMA.LIB CONTHERMA.FOR PRE-CODES

32 Compiling fuel life history data for decay heat LIFE.FOR evaluation 33 Compiling fuel life history data for entire isotropic PRIOR.FOR burnup follow with ORIGEN-JUL-II code 34 Printout of 3-dimensional distribution of power, ATLAS.FOR burnup, nuclide densities, etc...POST-CODES

35.-Input of five jobs required for the installation of TESTCASE.IBM the libraries. -Input of the follow of a 100 MW - pebble bed reactor -Input of restart cases with detailed research, starting from the equilibrium cycle36. Command file for compile and link steps VSOP.COM37. Command file for installation of the libraries in binary TESTVMS.COM and test cases.38. Data to prepare UNIT 30 for the resonance absorption ZUT1.DAT X-sections39. Data to calculate resonance integrals ZUT2.DAT40. Data to calculate resonance integrals DATA1.DAT41. Data for fuel element design DATA2.DAT

42 Data to prepare a 30 group THERMOS-lib BIRGIT1.DAT43 Data to create the volume matrix BIRGIT2.DAT44 Data for geometric reactor design BIRGIT3.DAT45 Data to restart OTTO case with 2-D. Thermal BIRGIT4.DAT hydraulics (steady state) 46 Data to restart: Time dependent thermal hydraulics BIRGIT5.DAT loss of coolant accident (LOCA)47 Data to prepare a 30 group THERMOS-lib VSOP1.DAT48 Data for startup core and equilibrium cycle of the VSOP2.DAT 100 MW OTTO - pebble bed reactor49 Data to restart OTTO case with 2-D. Thermal VSOP3.DAT hydraulics (steady state) 50 Data to restart: Calculation of temperature VSOP4.DAT coefficients 51 Data to restart: Lib. for LIFE (life history of the VSOP5.DAT fuel elements)52 Data to restart: Time dependent thermal hydraulics VSOP6.DAT loss of coolant accident (LOCA)53 Data to compile fuel life history for decay power LIFE1.DAT evaluation

VSOP Physics Simulation

VSOP The Basic Program

Gambar Flow Sceme Thermix

Link ke run data

Input parameter design of pebble-bed reactor for VSOP

No. Parameter Nilai1. Daya reaktor, MWth 2002. Temperatur He (gas Helium) masuk (bagian atas teras), C 628.13. Temperatur He (gas Helium) keluar (bagian bawah teras, C 9504. Tekanan sistem, MPa 55. Laju aliran massa gas He (top to down), kg/sec 1206. Diameter teras silinder, m 37. Tinggi teras silinder aktif, m 9.43Data yang dapat digunakan untuk perhitungan RGTT200K

Tabel 1. Spesifikasi teknis bahan bakar partikel berlapis RGTT200KTIPE KERNEL UO2Enrichment, % (U-235) 10Radius kernel, cm 0.025Densitas kernel, gr/cc 10.40LAPISAN TRISO Diameter dari dalam kernel ke luar (cm)/tebal (cm) Densitas (gr/cc)Lapisan penyangga karbon berpori (buffer) 0.0345/ 0.0095 1.05Lapisan dalam piro karbon (IPyC) 0.0385/ 0.0040 1.90Lapisan Silikon Karbida (SiC) 0.0420/ 0.0035 3.18Lapisan luar piro karbon (OPyC) 0.0460/ 0.0040 1.90PEBBLE-BEDDiameter bola pebble, cm 6.00Diameter zona aktif bahan bakar, cm 5.00Tebal matriks grafit outer shell, cm 0.50Densitas matrik grafit outer shell, gr/cc 1.75

Skematik bahan bakar partikel berlapis TRISO untuk RGTT200K

Link ke Manual input