Efek Penambahan Protactinium-231 (Pa-231) pada Nilai Faktor Multiplikasi Efektif Reaktor PWR Berbahan Bakar ThN-U233N

Abstract

Kebutuhan energi listrik meningkat akibat pertambahan jumlah penduduk serta pertumbuhan ekonomi. Saat ini, pemenuhan kebutuhan energi listrik di Indonesia masih sangat mengandalkan sumber energi dari batubara, gas alam, dan minyak bumi. Energi nuklir dapat dimanfaatkan sebagai alternatif untuk mengantisipasi makin menipisnya ketersediaan batubara, gas alam, dan minyak bumi untuk pembangkit listrik. Pressurized water reactor (PWR) atau reaktor air bertekanan merupakan salah satu reaktor nuklir termal yang dapat dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN). Penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui persentase penambahan protactinium-231 yang paling optimum pada reaktor PWR berbahan bakar ThN-U233N. Penelitian dilakukan menggunakan kode OpenMC dengan data library ENDF/B.VIII.0. Penelitian dilakukan dengan menganalisis nilai faktor multiplikasi efektif (keff). Nilai keff antara kode OpenMC dan SRAC dilakukan proses benchmarking, kemudian dilanjutkan dengan melakukan konfigurasi teras homogen dan heterogen serta variasi penambahan Pa-231 dalam bahan bakar ThN-U233N. Benchmarking nilai keff dari kode OpenMC dan SRAC menunjukkan error maksimum sebesar 1,906% selama waktu burn-up. Konfigurasi teras homogen menghasilkan nilai yang optimum pada persentase pengayaan U-233 sebesar 3%. Konfigurasi teras heterogen yang optimum tercapai pada ring geometri F1 = F2 = F3 = 3 ring dengan persentase pengayaan U-233 pada F1 = 0,5%, F2 = 3%, dan F3 = 5,5%. Penambahan Pa-231 sebesar 1,5% menghasilkan nilai paling optimum yang mampu menurunkan nilai keff maksimum dari 1,27611 menjadi 1,09130. Nilai excess reactivity maksimum yang dihasilkan sebesar 8,37%.