16 ISSN 0216 - 3128 Anis Rohanda, dkk.

VERIFIKASI HASIL PERHITUNGAN ORIGEN-ARP TER­HADAP ORIGEN2.1 PADA KASUS INVENTORI 3 SIKLUSOPERASI PWR 1000 MWE

Anis Rohanda dan Amir Hamzah

Pusat Teknologi dan Keselamatan Reaktor Nuklir (PTKRN) - BATAN

Kawasan PUSPlPTEK Gd. No. 80 Serpong, Tangerang Selatan 15310

e-mail: anisJohanda@batan.go.id

ABSTRAK

VERIFIKASI HASIL PERHITUNGAN ORIGEN-ARP TERHADAP ORIGEN2.I PADA KASUS

INVENTORI 3 SIKLUS OPERASI PWR 1000 MWe. Reaksi inti yang terjadi dalam teras reaktormenghasilkan sejumlah energi dan nuklida radioaktif Kumpulan dari nuklida radioaktif, atau disebut jugasebagai 'inventori', mempunyai beberapa karakteristik yang sangat penting untuk diketahui seperti : massa,sifat dan aktivitas inventori. Sehingga perlu dilakukan perhitungan inventori pada teras reaktor. Dewasa ini,perhitungan inventori dapat dilakukan dengan menggunakan kode komputer (code) ORIGEN-ARP yangmerupakan pengembangan dari ORlGEN2.1. Penelitian ini bertujuan untuk memverifikasi hasil perhitunganinventori ORIGEN-ARP terhadap ORlGEN2.1 dalam hal karakteristik massa (gram), jumlah nuklida, danradioaktivitas (Curie) pada kasus analisis inventori 3 siklus teras PLTN berdaya 1000 MWe. Hasil penelitianini juga bermanfaat sebagai data dukung manajemen bahan bakar dan keselamatan operasi reaktor. Hasilverifikasi dengan code ORIGEN-ARP menunjukkan bahwa setelah mengalami 3 siklus operasi, massa bahanfisil penyusun teras menunjukkan hasil yang sama pada unsur hidrogen, oksigen, zirkonium dan niobiumsedangkan pada kategori bahanfisil U-235 menunjukkan perbedaan sebesar 10,92%. Hasil verifikasi lainnyayaitu jumlah nuklida inventori yang dihasilkan lebih banyak daripada hasil analisis dengan codeORlGEN2.1. Tidak ada perbedaan signifikan pada jumlah inventori yang dihasilkan untuk kategori produkaktivasi antara ORIGEN-ARP dengan ORlGEN2.1. Pada verifikasi aktivitas inventori didapati perbedaanrata-rata sebesar 14,50% (kasus irradiasi) dan 31,52% (kasus pemadaman).

Kata kunci : verifikasi, ORIGEN-ARP, inventori, PWR

ABSTRACT

VERIFICATION OF ORIGEN-ARP CALCULATION RESULT TO ORIGEN2.I IN CASE OF 3

CYCLES PERIODE OF PWR 1000 MWe INVENTORY. Nuclear reaclion in Ihe reaClOrcore produces anumber of energies and radionuclides. The accl/ll/ula/ion of radionuclides, or called by 'inventory', hasseveral attribU/es that are very important to know, such as : mass, characlerislics and activity. Hence, il isneeded to perform inventory calculation in the reactor core. Nowadays, inventory calculations can beperformed using ORIGEN-ARP compU/er code which is developed from ORlGEN2.1. This study has theobjective to verify inventory calculation by ORIGEN-ARP 10 ORlGEN2.1 in terms of the characteristics ofthe mass (g), amount, category and radioactivity (Curie) in case of inventory analysis of PWR /000 MWenuclear power reactor during three periode operating cycles. The results are also useful in supporting fuelmanagement data and reactor operasional safety. The verification results showed non fissile mass has thesame result in some nuclides such as hydrogen, oxygen, zirconium and niobium but in fissile mass categoryhas the deviation about /O.92%. The other results indicates that the number of nuclide inventory producedusing ORIGEN-ARP more than anaysis results using ORlGEN2.1 code. There are no significant differencesin activation product category. For radioactivity verification, the average deviation about 14.50%(irradiation case) and 31.52% (decay case).

Key words: verification, ORIGEN-ARP, inventory, PWR

PENDAHULUAN

n eaksi inti yang terjadi dalam teras reaktor nuklirftmenghasilkan sejumlah energi dan unsur-unsurradioaktif. Unsur-unsur hasil reaksi inti tersebut

meliputi produk tisi (fission product), aktinida &anak luruhnya (actinide & daughters) dan juga hasil

aktivasi (activation product). Kumpulan dari unsur­unsur hasil reaksi inti ini disebut dengan 'inventori'dan akan terus terbentuk selama reaktor beroperasi

dan terakumulasi pada perangkat bahan bakarnuklir[l]. Inventori memiliki beberapa karakteristikyang penting untuk diketahui, diantaranya : massa,jenis, sifat dan aktivitas. Perhitungan karakteristik

Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah - Penelitian Dasar Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir 2014Pusat Sains dan Teknologi Akselerator - SATAN

Yogyakarta,10-11juni2014

Anis Rohandadkk. ISSN 0216 - 3128 17

inventori sangat diperlukan sebagai data pendukungdalam manajemen bahan bakar dan keselamatanoperasi reaktor.

Sejak tahun 1991, perhitungan karakteristikinventori dalam teras reaktor umumnya dilakukandengan menggunakan kode komputer (code)ORIGEN2. I[2]. Namun sejak tahun 2006 mulaidikenal code lain yang sejenis, yaitu ORIGEN­Automatic Rapid Processing atau dikenal dengansebutan ORIGEN-ARP. ORIGEN-ARP terdapatdalam paket program (modul) SCALE5.1 bersama­

sarna dengan prorram yang lain seperti : Javapeno,KENO, SAS4, dB 3]. ORIGEN-ARP mulai digunakansecara luas sebagai tool altematif untuk menganalisisinventori hasil reaksi inti. Perhitungan inventori, baikdengan menggunakan ORIGEN2.l ataupunORIGEN-ARP, menghasilkan inventori dalambentuk prod uk fisi, aktinida & anak luruhnya danjuga hasil aktivasi. Peneliti dari Korea AtomicEnergy Research Institute (KAERI) telahmenggunakan mengkomparasikan hasil perhitunganinventori ORlGEN-ARP dengan ORIGEN2.l untukmanajemen bahan bakar bekas dan untukmempelajari karakteristik isotop bahan bakar yang diirradiasi dalam teras reaktor[4,5], Sementara itu,Rohanda, A., (2012) menggunakan ORIGEN2.1untuk analisis radioaktivitas pada teras dan sistempendingin primer PLTN PWR Tipe API000[6J.

ORlGEN2.l memiliki beberapa keterbatasan,diantaranya data library (pustaka) yang digunakansudah cukup lama, kurang lengkap dan tidak relevanbila diterapkan pada kasus PL TN terkini dan jugakurang user friendly karena berbasis 'DOS'.Beberapa keterbatasan ini dapat diatasi denganmenggunakan ORIGEN-ARP. Penelitian inibertujuan untuk memverifikasi hasil perhitunganinventori ORIGEN-ARP terhadap ORlGEN2.1dalam hal karakteristik massa (gram), jumlahnuklida, dan radioaktivitas (Curie) pada studi kasusanalisis inventori 3 siklus teras PL TN berdaya 1000

MWe yang berbasis pada AP 1000, yaitu reaktor dayajenis PWR produksi Westinghouse (ASP]. Hasilpenelitian ini juga bermanfaat untuk memperkayawawasan dan pengetahuan tentang analisis inventoriyang terbentuk dalam teras reaktor dayajenis PWR.

DASAR TEORI

ORIGEN-ARP versi 5.1 terdapat dalam modulSCALE5.l dikembangkan oleh Oak Ridge NationalLaboratory (ORNL). ORIGEN-ARP merupakan versiterkini dari ORIGEN yang telah digunakan secaraluas untuk menghitung dan menganalisis inventori,peluruhan dan deplesi bahan bakar bekas denganmenggunakan tampang lintang menurut kasus yangtelah disediakan (problem-dependent crosssectionsi3]. Code ini dibangun dengan bahasa C++yang menerapkan sistem komputasi kompleks yang

mengkaitkan (couple) antara perhitungan transportfisika reaktor dengan fraksi bakar sehingga mampumenyelesaikan problem transmutasi neutron danpersamaan peluruhan sehingga terdefinisikankonsentrasi nuklida gayut waktu. Secara umum,perhitungan inventori didasarkan pada basis Ikelompok deplesi dan peluruhan radioaktif yangdirumuskan dalam persamaan sebagai berikut[S] :

dengan :

X; : rapat atom dari nuklida iN : jumlah nuklidalij : fraksi peluruhan radioaktif oleh nuklida lain j

yang menuju formasi spesies iA.i : konstanta peluruhan radioaktif

cP : fluks neutron rerata posisi dan energih : fraksi serapan neutron oleh nuklida lain yangmenuju formasi spesies i

Uk : tampang lintang serapan neutron nuklida k padaspektrum rerata

ri : laju perpindahan kontinu nuklida idari sistemFi : laju umpan kontinu dari nuklida iPersamaan di atas sebagai dasar untuk menyusunkode komputer penghitung inventori sepertiORIGEN2,1 dan ORlGEN-ARP yang mampu me­nentukan proses penumpukan, proses dan peluruhanmaterial radioaktif.

Pustaka tampang lintang yang digunakan padaORIGEN-ARP dibangkitkan dengan modul 'ARP'dengan algoritma interpolasi untuk rentangproperties bahan bakar dan kondisi operasi tertentu.Interpolasi dari tampang lintang bahan bakar berbasisUranium dimungkinkan dapat dilakukan pada tingkatfraksi bakar, pengkayaan dan densitas air yangbervariasi. ORIGEN-ARP telah dilengkapi denganlibrary beberapa jenis reaktor daya seperti PWR,BWR, CANDU, MAGNOX, VVER, AGR danMOX, ORlGEN-ARP mampu memfasilitasi file datamasukan yang dipersiapkan pengguna dengantampilan grafis berbasis windows berupa toolbars,forms, bantuan online dan gambar (plotting) yanginteraktif.

TATA KERJA

Penelitian ini dilakukan dalam 2 langkah utama

sebagai berikut :

1. Penyiapan data masukan (input)ORIGEN-ARP

Beberapa data masukan penting yangdiperlukan adalah data komposisi massa penyusun

Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImiah - Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir 2014Pusat Sains dan Teknologi Akselerator - BATAN

Yogyakarta,lO-11juni2014

/8 ISSN0216- 3128 Anis Rohanda, dkk.

teras homogen PLTN PWR berdaya 1000 MWe,meliputi massa total bahan bakar, massa totalkelongsong (cladding) dan massa total air pendingin.Disamping data-data tersebut, ORIGEN-ARP masihmemerlukan data masukan yang lain, seperti satuan(unit), jenis perangkat bahan bakar, grup energi yangdigunakan, data 3 siklus operasi dll. Keseluruhanparameter data masukan ORIGEN-ARP disamakandengan data masukan pada ORIGEN2. I yang telahdiketahui sebelumnya berdasarkan penelitianRohanda (2012) sebagai data yang akan diveri­fikasi[6].Keseluruhan data masukan ini ditabulasikandalam Tabel 1.

Tabell. Data masukan ORIGEN-ARP[7J.

No. Data masukan Keterangan

1.

Unit gram

2.

Jenis perangkatwl7 x 17bahan bakar

• Uranium = 8,45 xKomposisi teras

107g

3.

• Densitas moderator =homogen 0,67 glcc

• Pengkavaan = 3,39%4.

Grup energi22 grup Strakerneutron

3.

Grup energiIS Grup ORIGEN2gamma

4.Data siklus • operasi = 12.492jam

operasi• oadam = 17 hari

2. Analisis & verifikasi basil massa,jumlab dan radioaktivitas nuklida

Setelah input dipersiapkan dengan benar makaaplikasi ORIGEN-ARP dijalankan hingga diperolehfile data keluaran (output) berekstensi '*.out'. Datakeluaran yang akan dianalisis meliputi massa (gram),

jumlah dan radioaktivitas nuklida (curie) 3 siklusteras PLTN PWR I000 yang terdapat pada bagian'nuclide/element concentrations (grams)' dan'nuclide radioactivity (curies)'. Hasil keluaran inikemudian diolah dan dianalisis dengan menggunakanMS. Office Excel kemudian diverifikasikan hasilnyadengan data analisis inventori hasil ORIGEN2. I.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Verifikasi hasil perhitungan inventori terasPLTN PWR 1000 MWe selama 3 siklus operasidilakukan menggunakan code ORIGEN-ARPterhadap hasil perhitungan ORIGEN2.1. Verifikasihasil perhitungan meliputi parameter massa inventori(gram), jumlah nuklida dan aktivitas nuklida yangdihasilkan (Curie). Berdasarkan hasil keluaran(output) ORIGEN-ARP, inventori terdiri dari unsurringan (light elements), aktinida (actinides) danproduk fisi (fission products), sedangkan pada datakeluaran ORIGEN2.1 disebutkan dengan namaproduk aktivasi (activation products), aktinida dananak luruhnya (actinides & daughters), dan produkfisi (fission products). Hasil verifikasi massainventori penyusun teras ditunjukkan pada Tabel 2.

Pemodelan teras homogen AP I000 terdiri daribahan fisil (U02) dan bahan non fisil seperti airpendingin dan material kelongsong. Tabel 2 di atasmenunjukkan perubahan massa penyusun teras hasilperhitungan ORIGEN-ARP dan ORIGEN2.l selama3 siklus operasi reaktor pada akhir operasi dan akhirpemadaman tiap siklusnya. Secara umum, hasilperhitungan massa penyusun teras dengan kategoribahan non fisil seperti pada : Hidrogen (H), Oksigen(0), Zirkonium (Zr), dan Niobium (Nb) antaraORIGEN-ARP dan ORIGEN2.1 menunjukkan hasilyang sarna pada setiap siklus operasi. Sedangkanhasil perhitungan massa penyusun teras pada kategoribahan fisil U-235 menunjukkan adanya perbedaansebesar 10,92%.

Tabel2. Verifikasi hasil perhitungan massa inventori 3 siklus teras PLTN PWR 1000 MWe.

NO. NUKLIDAMASSA MASSAAKHIR!graml

AWAJ..

SIKlUS KE-1 SIKlUS KE-2SIKLUSKE-3

!gram)

AKHIROPERASIAKHIRPEMADAMANAKHIROPERASIAKHIRPEMADAMANAKHIROPERASIAKHIRPEMADAMAN

ORIGEN-ARP

ORIGEN2.1ORIGEN-ARPORIGEN2.1ORIGEN·ARPORIGEN2.1ORIGEN-ARPORIGEN2.1ORIGEN-ARPORIGEN2.1ORIGEN-ARPORIGEN2.1

...

1u-m2,870,6961.33E+061.20E+061.33Et061.20E+065.26E+054.92Et055.26E+054.92E+051.74Et051.76Et051.74E+051.76Et05

2

U·23881,727,9428.05E+078.03E+078.05Et078.03Et077.90E+077.89Et077.90E+077.89Et077.74Et077.72Et077.74E+077. nEt07-. - .~ ..--~ .... - .. ----,. -- ._-_._-

3H1,469,8581.47E+061.47E+061.47Et061.47Et061.47E+061.47E+061.47E+061.47Et061.47E+061.47E+061.47E+061.47E+06-' - .---- -.------- -----.-- -- .--- -_.---

4023,063,9452.31Et072.31E t072.31Et072.31Et072.31E+072.31Et072.31E+072.31Et072.31Et072.31Et072.31E+072.31Et07--,-

.--------..--.-,---~--_.------"-'-'-,.--".-- ..-----,-_.-,'--_'.--_._._----------.------5

Zr19,089,1781.93E+071.93Et071.93Et071.93Et071.94E+071.95Et071.94Et071.95Et071.96Et071.96Et071.96Et071.96Et07--- -----.--,.-----_ ..

6Nb191,3161.94Et051.94Et051.94Et051.94Et051.92Et051.91Et051.92Et051.91Et051.91Et051.86Et051.90Et051.86Et05

..• ------•...-.- ..-..--.-.---_..._ .... --~ ..----.--.-.----- ..-.--..--- •.---------._---------

7So193,2681.38Et051.10Et051.38Et051.10Et051.40Et05l.JOEt051.40Et051.10Et051.41Et051.10Et051.41Et051.10Et05

Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah - Penelitian Dasar Ilmu pengetahuan dan Teknologi Nuklir 2014Pusat Sains dan TeknologiAkselerator - BATAN

Yogyakarta,10-11juni 2014

Anis Rohanda dkk. 1SSN 0216 - 3128 19

Verifikasi selanjutnya adalah jumlahradionuklida yang dihasilkan yang memiliki massa,baik itu sebagai produk aktivasi, aktinida & anakluruhnya maupun produk fisi. Hasil verifikasiperhitungan jumlah nuklida yang dihasilkanditunjukkan pada Tabel 3 sedangkan perbandingannuklida kategori produk aktivasi dan aktinida & anakluruh yang dihasilkan ditunjukkan pada Tabel 4.

Tabel 3. Verifikasi hasil perhitungan jumlahnuklida yang dihasilkan PL TN PWR1000 MWe.

NO. JENIS NUKLIDA JUMLAH NUKLIDA

ORIGEN-ARP

ORIGEN 2.1

1

Activation Product 12II(Light element) 2

Actinide&Daughter 107

3

Fission Product 8780I

Secara umum, jumlah nuklida yang dihasilkanselama 3 siklus operasi API000 pada perhitunganOR1GEN-ARP lebih banyak (Iebih lengkap) daripadaOR1GEN2.1 seperti yang ditunjukkan pada Tabel 3.Tabel 3 dan Tabel 4 memberikan informasi bahwa

terdapat sedikit perbedaan jumlah nuklida yangdihasilkan pada kategori produk aktivasi dan aktinida& anak luruhnya. Perbedaan jumlah nuklida padakategori produk aktivasi hanya 1 nuklida yaitu padaSn-116, sedangkan pada kategori aktinida & anakluruh ada 3 nuklida yaitu Np-237, Pu-238 dan Am­243. Lain halnya dengan jumlah nuklida yangdihasilkan pada kategori produk fisi yang didapatiperbedaan hingga 10 nuklida. Hal ini memberikandugaan bahwa library tam pang lintang reaksi danskema reaksi untuk kategori produk aktivasi padaOR1GEN-ARP sarna dengan ORIGEN2.1.,sedangkan pada kategori produk fisi mulai terdapatperbedaan library yang signifikan.

Tabel 4. Perbandingan nuklida jenis produkaktivasi dan aktinida & anak luruh

yang dihasilkan PL TN PWR 1000MWe.

JL'HS Actintion Product (Lieht [lement) AClinide & D,uehler

2\"0.

ORIGEi'i-ARPORIGL'i2.lORIGEN-ARPORIGL'i2.l

1

H-t H-tU·235U-235

2

0-16 0·16U-236U-236

3

0·18 0-18U-238U-238

4

Zr-90 Zr-90~p-237

5

Zr-91 Zr-91Pu·238...

.. .. --... -6 Zr-92 Zr-92Pu-239Pu-239

7

Zr·94 Zr·94Pu·240Pu-240

8

Zr-96 Zr-96Pu-241Pu-24 I9

~b-93 Nb-93Pu-242Pu-242

to

Sn·116 Am-243.---.-- ~~._~ ---~.-

1150-118 50-118

I·········

..··········1· .......I· ..................

12Sn·120 50-120

TOTAL

12 nuklidaII nuklida10 nuklida7 ouklida

Verifikasi hasil perhitungan aktivitas inventoriteras PLTN PWR 1000 MWe dalam satuan Curie

ditunjukkan pada Tabel 5. Secara umum, perbedaanhasil perhitungan bervariasi dengan perbedaan rata­rata sebesar 14,50% (kasus irradiasi) dan 31,52%(kasus pemadaman) dengan perbedaan terkecil0,41 % didapati pada nuklida Rb (kasus irradiasi) dan2,94% pada nuklida Sr (kasus pemadaman). Hasilriset C.J. Park (2013) menunjukkan hasil perbedaansebesar 4,98% pada akhir irradiasi bahan bakar bekasreaktor riset HANARO, sedangkan pada pemadaman

(pendinBinan) hingga 100 hari perbedaannya sebesar29,56% 5]. Pada Tabel 5 terlihat bahwa perbedaanterbesar pad a nuklida Y sebesar 61,02% (kasusirradiasi) dan nuklida Pd sebesar 407,73% (kasuspemadaman).

TabelS. Verifikasi hasil perhitungan aktivitas inventori PLTN PWR 1000 MWe.

AKTMTAS SlklUS KE-1 (CURIE)

JENtS

NUKLIDAAKHIR lRAD[A51P~aa"AKHIR PEMADAMANPerbedaan

ORlGEN·ARP

OfUGEN2.11"1ORIGEN-ARPORIGEN2J.1"1

y

L12E+052.s.6E·OS61.02S..s.t.E·031.38E+~36_16

2R

1.01£+0;1.26£+07-.20.33

3.1.:E .•.064.73E+0633.65

5N8

--

1.62E+071.96E+0717.313.85£+065.~E+0634.10

~IN

--957£+(1.1

6.E9E~42.S':8.35E.0.045.32E.o:56.~

<0:

5N1.57(+061.29£+0621.9-'8.38E+056.ClE-{)539.37

58

4.95E+(I.19.30£+0'45.s.:3.50£.{\l.7.11£+0.:50.76

HF

2.06£+052.13[+053.011.43£+~!.73E~17.19

U

1.81£+0;2.02E..0910.37].02E·(l71.21£+0715.~90 NP1.76E-+C91.97£+0910.231.19[+071.32£+0710.29~ PU

1.97[+072.37E+0716.937.77[·069.31£·0616.60

AM

4.60E·06597E·0621.935.61E·037.51E...o325.3':

AS

4.15E+073.81E·07e.n1.51E·02~.15E·a2"19.77VI

5E1.05E.o5l.lJ:£.OS6.9-=4.5-'E·002.62E.o1S2.63•.. u 8R2.08£+081.43E.·OB14.4!.5.36£·011.15E·0257.21:> 0 ••4.34£·084,37E-+080.696.ooE·056.28E-o.054.490 R86.11£+056.13£·08Q.~14.93[.1)':-7.:3E«33.01"

0.. 5R8.81E·039.03E-+082."07.95E·077.73E·072.9~Z 0 Y..

1.26£+091.24£·091.131.06£·081.10E·OE3.7':

inZR9.39£+089.82£..os4.:01.33E...os1AIE·Q.S5.87

VI u:N81.38E.()91.45E·095.231.58£·081.67E·084.86

MO

8.43E+088.98E+086.102.34[·062.44[+063.86AKTMTAS SlKlUS KE-l (CURIE.

AKHIRIRADIASI

PerbMaanAKHIR PEMADAMANPerbedaan

ORIGEN-ARP ORlGEN2.1

I")ORlG£N-ARP ORIGEN2.1(%)

TC9.42E+081.01£+096.;.42.27£+062..35£+063.32

RU

3.71E.084.22E+0812.111.30£+081.46£+0810.83

RH

4.61E+035.28E+O!12.721.30£+081.35£+083.85

PD..3.43£+07

6.14E..o74:.144.27£.018.41£.00407.73

AG

:.67£+Q76.89£+0732.181.01£+061.51E·0633.2~IN

1.47£"073.~7£+07~:::--.

4,07£+039.&.:E+0358.59VI

HJ1.2SE-o-Qg1.~1E+08 3.28E+O~7.19£·055U4•.. U 583,':1E·083.5SE+OS.:..~8.82E·05155£~43.19:> 0 IE.!.57.~+O37.83E+OS:U31.14£+071.22E+076.790 --iiiE:o:g'-0:I1,11£·09 4,.182.54E..•072.69E+075,76

"-'EE.61E+OS8.75E+081.&42.52£+072.65E+015.09

Z 7.35£+087.70E+QS':'53

-1.2<::[+07

1.56E+0720.930 C5in

eA9.32E...o89.17E+08..."7.03£.077.39E+074.90VI u:

LA9,29E·og9.74£·0.8'.037.1'5E+077.79E+07'.4.1

CE

7.07E·087.53£+086.092.~£-+CS1.18£+086_11

PR

6.O-:E+086.:5E+086.301.64£+081.76£·086.89

ND

1.35E·08].46f+GS7.92~.07E·072.21£+076.24

PM

1_25[+081.35£.Q87.311.73£+071.63E·076.27

5M

3.49f+074.40£+0720.6lo!I.17E+{)':'1.12£.0518.05

EU

1.23£+071.58£+0719.384.17£+066.05E+0621.24

Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah - Penelitian Dasar Ilmu pengetahuan dan Teknologi Nuklir 2014Pusat Sains dan Teknologi Akselerator - BATAN

Yogyakarta, 10-11 Juni 2014

20 ISSN0216-3128 Anis Rohanda,dkk.

Hal menarik lainnya adalah pada kategoriaktinida dan anak luruhnya yang terdiri dari nuklidaU, Np, Pu clanAm, secara urnurn memiliki perbedaandibawah 20% sedangkan pada kategori yang lainperbedaannya bervariasi. Parameter yang berperanpenting pada perhitungan aktivitas adalah waktu para(T!6) dan jalur atau skema peluruhan, baik sebagainuklida induk ataupun anak luruhnya. ORIGEN-ARPmenggunakan data waktu paro yang lebih baru (tahun2006) daripada ORIGEN2.I (tahun I991pJ.Perbedaan nilai waktu paro, terutama nuklida denganwaktu paro panjang, menyebabkan perbedaan totalaktivitas yang dihasilkan. Nuklida dengan waktu paropanjang atau sangat panjang, memberikan kontribusisignifikan terhadap nilai aktivitas yang dihasilkanbaik sebagai nuklida induk ataupun nuklida anakluruhnya. Nuklida dengan umur paro pendek ataukurang dari waktu pemadaman tiap siklus (17 hari)bisa dianggap sudah hilang dan tidak memilikikontribusi signifikan terhadap aktivitas yangdihasilkan. Beberapa isotop dari nuklida pada Tabel5 di atas ada yang memiliki waktu paro yang sangatpanjang (long lived radioisotope), bahkan memilikiT!6 lebih dari 10.000 tahun, di antaranya yaitu : Zr­93 (T!6 : 1,53 x 106 tahun), Nb-92 (T!6 : 3,60 x 107

tahun), Nb-94 (T!6 : 2,0 x 104 tahun), In-115 (T!6 :4,4 x 1014 tahun), Sn-126 (T!6 : 1,0 x 105 tahun), Hf­174 (T!6 : 2,0 x 1015 tahun), Hf-182 (T!6 : 9,0 x 106tahun) dari kategori produk aktivasi. Dari kategoriaktinida yang memiliki T!6 lebih dari 10.000 tahunyaitu : U-233, U-234, U-235, U-236, U-238, Np-236,Np-237, Pu-239, Pu-241, Pu-242, Pu-244 sedangkandari kategori produk fisi : Se-79, Kr-81, Rb-87, Zr­93, Tc-97, Tc-99, 1-129, Pd-107, Sn-126, Te-123, Te­130, 1-129, Cs-134, Cs-135, La-138, Nd-144, Sm­146, Sm-147 dan Sm-148.

KESIMPULAN

Oari hasil verifikasi dan pembahasannya dapatdisimpulkan sebagai berikut :1. Hasil verifikasi dengan ORIGEN-ARP

menunjukkan bahwa setelah mengalami 3 siklusoperasi, massa bahan fisil penyusun terasmenunjukkan hasil yang sarna pada unsurhidrogen, oksigen, zirkonium dan niobiumsedangkan pada kategori bahan fisil U-235menunjukkan perbedaan sebesar 10,92%.

2. Hasil verifikasi dengan ORIGEN-ARPmenunjukkan bahwa jumlah nuklida inventoriyang dihasilkan dalam teras PLTN PWR 1000MWe untuk 3 siklus operasi lebih lengkapdaripada hasil analisis dengan code ORIGEN2.1.

3. Tidak ada perbedaan signifikan pada jumlahinventori yang dihasilkan untuk kategori produkaktivasi antara ORIGEN-ARP denganORIGEN2.1.

4. Perbedaan hasil keluaran ORIGEN-ARP denganORIGEN2.1 pada parameter radioaktivitasinventori bervariasi dengan perbedaan rata-ratasebesar 14,50% (kasus irradiasi) dan 31,52%(kasus pemadaman).

DAFTAR PUST AKA

I. Kelber, C., The Radiological Source Term ofNue/ear Power Reactors, Nuclear Safety,Volume 27, No.1, January-March, 1986.

2. RSIC, ORIGEN 2.1 Isotope Generation andDepletion Code - Matrix Exponential Method,Computer Code Collection CCC-371, August 1,1991.

3. Gauld, I.C., Bowman, S.M., Horwedel, J.E.,ORIGEN-ARP: Automatic Rapid Processing forSpent Fuel Depletion, Decay and Source TermAnalysis, ORNLITM-2005/39, Revision 5.1, Vol.I, Book 2, Sect. 01, November, 2006.

4. Cho, O.K., Choi, J.W., Lee, J.Y., Choi, H.J.,Kim, S.K., Comparison of ORIGEN-2 andORIGEN-ARP for Spent Fuel Management,Korea Atomic Energy Research Institute, 2011.

5. Park, C.J., Park, J.H., Moon, J.S., Song, K.C.,Depletion Calculation of the Irradiated DryProcess Fuel Using ORIGEN-ARP, KoreaAtomic Energy Research Institute, 2010.

6. Rohanda, A., Analisis Radioaktivitas pada Terasdan Sistem Pendingin Primer PLTN PWR TipeAP 1000, Tesis Magister Fisika ITB Bandung,2012.

7. US-NRC, Advanced Passive 1000 DesignControl Document, Westinghouse ElectricCompany LLC, January, 2006.

8. Available from: www.nrc.gov/reactors/new-reactors/design-cert/avI000.html, Oiakses : 10Juni 2013.

9. Croff, A.G., ORlGEN2 : a Versatile CompllterCode for Calculating The Nue/ide Compositionsand Characteristic of Nue/ear Material, NuclearTechnology Vol. 62, September, 1983.

TANYAJAWAB

Daddy S.

Selain sisi minus dari ORIGEN 2.1, apakah adasisi positip dari penggunaan ORIGEN 2.1?Apa yang menyebabkan perbedaan hasilperhitungan antara ORIGEN 2.1 denganORIGEN ARP?

Prosiding Pertemuan dan Presentasi I1miah- Penelitian Dasar I1mupengetahuan dan Teknologi Nuklir 2014Pusat Sains dan TeknologiAkselerator - BATAN

Yogyakarta,10-11juni2014

Anis Rohandadkk. ISSN 0216 - 3128 21

Anis Rohanda

- ORlGEN2.1 sangat baik diterapkan pada reaktorthermallreaktor riset. Sedangkan ORiGEN-ARPhanya dapat untuk reaktor daya/PLTN yang telahdisediakan.

Perbedaan hasil disebabkan :

• Perbedaan library, library ORIGEN-ARP(2006) sedangkan ORIGEN2.1 (1991)

• Perbedaan skema reaksi fisi dan jalurpeluruhan

• Perbedaan data tampang lintang dan waktllparo

Syarip

- Mengapa dipilih 3 siklus?

- Berapa jumlah un sur hasiI pengukuran (untuk 3siklus) dari PL TN AP-IOOO tersebut?

Anis Rohanda

- Pemodelan pergeseran BBN dan pengkayaantinggi ke rendah hingga dikeluarkan sulitdilakukan, sehingga siklus operasi dimodelkansetiap jenis BBN berada dalam teras selama 3siklus operasi.

- Kami tidak memiliki data hasil pengukuranataupun data pada dokumen kendali (SAR) AP1000 IIl1tllkjllmlah nllklidanya.

Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah - Penelitian Dasar Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir 2014Pusat Sains dan Teknologi Akselerator - BATAN

Yogyakarta, 10-11 Juni 2014