## DESAIN TERAS DAN BAHAN BAKAR PLTN JENIS PEBBLE BED MODULAR REACTOR (PBMR) DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM SRAC
Sungkowo Wahyu Santoso 1) , Andang Widiharto 1) , Yohannes Sardjono 2)
1) Jurusan Teknik Fisika Fakultas Teknik - Universitas Gadjah Mada
2) Pusat Sains dan Teknologi Akselerator – BATAN Email : andangwh@yahoo.com
Diterima editor 5 Mei 2014 Disetujui untuk publikasi 12 Juni 2014

## ABSTRAK
DESAIN  TERAS DAN  BAHAN BAKAR PLTN JENIS PEBBLE BED MODULAR REACTOR  (PBMR) DENGAN  MENGGUNAKAN  PROGRAM  SRAC .  Analisis  desain  down  scale  teras  dan  bahan  bakar PBMR-HTR dengan menggunakan program SRAC bertujuan mengetahui pengaruh variasi pengayaan U 235 , burnable  poison  ,  laju  aliran  pendingin  dan  suhu  pendingin  masuk  terhadap  kekritisan  teras  serta  aspek- aspek  keselamatan  reaktor  nuklir  dengan  parameter  nilai  keff  dan  koefisien  reaktivitas  suhu  bahan  bakar, moderator  dan  pendingin.  Teras  PBMR-HTR  berbentuk  silinder  finite  dengan  lubang  ditengahnya  yang berisi 334.000 bahan bakar pebble bed. Bahan bakar berupa UO 2 , moderator grafit dan pendingin helium. Model  desain  down  scale  dilakukan  pada  ½  teras  yang  mewakili  keseluruhan  teras.  Penelitian  dilakukan dengan  memvariasikan  pengayaan  bahan  bakar  sebesar  8%,  8,5%,  9%,  9,5%  dan  10%  sementara  variasi konsentrasi  burnable  poison  sebesar  5  ppm,  7  ppm,  9  ppm,  11  ppm,  dan  15  ppm.  Variasi  laju  aliran pendingin sebesar 60%, 80%, 100%, 120%, dan 140% sementara variasi suhu masukan pendingin sebesar 673,15K; 723,15K;773,15K;823,15K dan 873,15K. Pada penelitian ini keff pada BOL tanpa Gd 2 O 3 sebesar 1.026213 dan EOL sebesar 0.995865  dengan excess reactivity sebesar 2,5 % dengan pengkayaan U 235 9%. Sementara  keff  pada  BOL  dengan  menggunakan    Gd 2 O 3 sebesar  1.0069680  dan  EOL  sebesar 0.9961928 dengan excess reactivity sebesar 0.69 % dengan konsentrasi Gd 2 O 3 7 ppm. Koefisien reaktivitas suhu bahan bakar,moderator dan pendingin berturut-turut sebesar -9,074583E-05 /K, -2,971833E-05 /K dan 1,120700E- 05 /K. Koefisien reaktivitas bernilai negatif menunjukkan karakteristik keselamatan melekat (inhernt safety) telah  terpenuhi.  Peningkatan  suhu  masukan  dan  penurunan  laju  aliran  pendingin  berkontribusi  menurunkan nilai keff teras sehingga koefisien reaktivitas bernilai negatif.
Kata Kunci : PBMR-HTR, kritikalitas, reaktivitas, down Scale, burnable poison

## ABSTRACT
CORE  AND  FUEL  DESIGN  FOR  PEBBLE  BED  MODULAR  REACTOR  (PBMR)  USING  SRAC COMPUTER  CODE . Core  and  fuel  down  scale  analysis  on  PBMR-HTR  using  SRAC  program  aims  to identify the influence of U 235 enrichment, burnable poison, coolant flow rate and coolant temperature entered to criticality core and safety  aspects of nuclear reactor with the parameters are multiplication factor (keff) and  fuel  temperature  coefficient, moderator temperature  coefficient and  coolant temperature  coefficient. Core PBMR-HTR finite cylindrical with a hole in the middle which contains 334,000 pebble fuel bed. That consist of UO 2 fuel, graphite moderator and helium coolant. Down scale the design model performed on the half  core represent  the  whole core. The  study  was  conducted by varying  the fuel  enrichment of  8%; 8.5%; 9%; 9.5% and 10%,  while variation burnable  poison enrichment at  5 ppm, 7 ppm, 9 ppm, 11 ppm and 15 ppm. The  variation  of coolant flow  rate of 60%,  80%,  100%,  120% and 140% from  its  original  value  at 17.118 kg/s while the variation of coolant temperature input at 673.15 K; 723.15 K; 773.15 K; 823.15 K and 873.15 K. In this research, value of keff without Gd 2 O 3 are 1.026213 (BOL) and 1.004173 (EOL) with excess reactivity  of  2.55%  with  9%  U 235 enrichment.  While  keff  on  BOL  by  using  7  ppm  Gd 2 O 3 of  1.006968  and 1.004198  for  EOL  with  excess  reactivity  of  0.69%.  Fuel  temperature  reactivity  coefficient,  moderator  and coolant  in  a  row  for  - 8.597317E-05/K;  -2.595284E-05 /K and 1.1496E-06/K .  Temperature reactivity coefficient is negative. This indicates inherent safety characteristic have been met. Increasing the input  temperature  and  coolant  flow  rate  reduction  lowers  the  value  of  keff  core,  and  it  will  contribute to negative reactivity coefficient.
Keyword : PBMR-HTR, criticality, reactivity,  down scale, burnable poison

## PENDAHULUAN
Kebutuhan listrik Indonesia berbanding lurus dengan jumlah populasi rakyat Indonesia. Beban daya  puncak  dan  daya  terpasang  di  setiap  wilayah  Indonenesia  berbeda-beda  seperti  di  Jawa  dapat dibangun  pembangkit  maksimum  daya  1000  MWe,  Sumatera  300  MWe,  Kalimantan  100  MWe, Sulawesi,  Nusa  Tenggara  Timur  (NTT)  75  MWe,  Maluku  dan  Papua  50  MWe.  Untuk  itu  perlu dilakukan  desain  pembangkit  listrik  yang  sesuai  dengan  kapasitas  beban  sesuai  dengan  wilayahnya masing-masing  seperti  di  Papua  50  MWe.  Listrik  di  Indonesia  saat  ini  masih  mengandalkan  bahan bakar  fosil  seperti  minyak  (20  %),  batu  bara  (35%)    dan  gas  (30%)    selebihnya  energi  baru  dan terbarukan(17%) dimana energi nuklir termasuk didalamnya.  Berdasarkan Keputusan Menteri ESDM No.  2682K/21/MEM/2008  bahwa  pemerintah  menargetkan  dapat  memeberikan  listrik  ke    seluruh rumah  tangga,  desa  serta  memenuhi  kebutuhan  industri  [1,2,3].  PLTN  merupakan  salah    satu  opsi untuk  mendorong  program  pemerintah  di  bidang  energi  yang  tertuang  dalam  keputusan  menteri ESDM.  PLTN jenis PBMR-HTR dapat dijadikan opsi dalam pemilihan teknologi PLTN yang cocok untuk  Indonesia.  Suhu  operasi  yang  tinggi  sekitar 1000 0 ܥ memberikan  nilai  tambah  bagi  reaktor dalam diversivikasi energi yakni reaktor nuklir selain sebagai pembangkit listrik juga dapat digunakan untuk  kepentingan  lain  seperti  proses  desalinasi,  proses  gasifikasi  dan  pencairan  batu  bara  sehingga mempunyai nilai ekonomi yang kompetitif dengan pembangkit listrik nonnuklir yang ada. Oleh karena itu, desain tentang PBMR-HTR sangat perlu dilakukan. Desain PBMR-HTR telah dilakukan dengan mendesain  PBMR-HTR dengan bahan bakar berbentuk bola ( ܷܱ 2 ) bermoderator dan bahan struktur berupa  grafit  serta  pendingin berupa  gas helium. Daya keluaran pada  PBMR-HTR  sebesar  50 MWe dengan efisiensi siklus sebesar 41% pada kondisi Begining Of Life (BOL) sampai dengan End Of Life (EOL) yang dapat dijadikan acuan awal dalam mendesain bahan bakar dan teras reaktor jenis PBMR- HTR  serta  sebagai  salah  satu  rujukan  bagi  pengembangan  dan  pembangunan    reaktor  nuklir  di Indonesia.

## TEORI

## Pebble Bed Modular Reactor (PBMR)
Pebble Bed Modular  Reactor (PBMR)  merupakan reaktor  salah satu jenis reaktor  suhu  tinggi dengan bahan bakar berbentuk bola berukuran sebesar bola tenis yang disebut pebble bed . Sementara itu,  pendingin  dari  reaktor  PBMR  berupa  gas  dengan  moderator  sekaligus  sebagai  material  struktur berupa  grapit.  Bahan  bakar  PBMR  berupa pebble  bed mempunyai  susunan  fuel  kernel  berisi ܷܱ 2 sebagai  bahan  bakar,  lapisan  pirolitik  karbon  densitas  rendah ( Carbon  Buffer )  merupakan  lapisan terdalam yang melapisi fuel kernel dengan densitas rendah serta berpori, lapisan karbon pirolitik dalam dengan desitas tinggi ( Inner Pyrolitic Carbida /IPyC) berfungsi mengungkung tekanan gas fisi, lapisan silikon  karbida( SiC )  berfungsi  sebagai  pengungkung  produk  fisi  sebagai  penghalang  mekanik  dan penghalang    kimia  karena  suhu  dekomposisinya  sangat  tinggi  yaitu  sekitar 2100 0 C ,  lapisan  karbon pirolitik luar  densitas  tinggi ( Outer Pyrolitic  Carbida /OPyC)  berfungsi sebagai  penghalang  mekanik bahan bakar, lapisan shell matrik C . Lapisan ini berfungsi sebagai material struktur dan moderator[4]. Gambaran  bahan  bakar    grafit  tipe pebbel dapat  ditunjukkan  oleh  Gambar    1  dan  gambar  skematis sistem reaktor PBMR  dapat ditunjukkan oleh Gambar 2.
Gambar 2. Skematis sistem Pebble Bed Modular Reactor (PBMR) [6]
Tabel 1.  Karakteristik  PBMR[4,7,8,9] Parameter Parameter Teras Reaktor : 350 cm Tebal reflektor bawah 2,61 m Diameter teras 852 cm Tebal daerah reflektor samping 6/13/22,5/19/14,5 Tinggi rata-rata teras 80.000 MWD/T Densitas grafit reflektor atas 1,53 g/cm 3 Burnup rata-rata Multiple pass(x10) Densitas grafit reflektor bawah 1,54 g/cm 3 Refuelling strategy 8,13% ( 235 U) Densitas grafit reflektor samping 1,7/1,17/1,7/1,48/1,7 Pengayaan bahan bakar 874 hari Jumlah batang kendali ( control rod ) 18 Waktu radiasi rata-rata bahan bakar 2 Daya termal 121 MWt Nomor  zona  bahan bakar 428 Daya net electrical 50 MWe Moderation  to  fuel ratio ( U C N N / ) 334.000 Efisiensi PBMR 41 % Jumlah  bahan  bakar bola ( pebble ) 0/50/100 Maksimum reaktivitas lebih[10] 1,3  % Persen  bahan  bakar  di tengah/ mixed / zona bahan bakar 1,35 m Tebal reflektor bawah 2,61 m Tebal reflektor atas 1,35 m Tebal reflektor atas 1,35 m

## Down Scale Pebbel Bed Modular Reactor
Down  scale mengandung  pengertian  memperkecil  daya  keluaran  reaktor  tanpa  mengubah dimensi reaktor. Desain down Scale dengan daya keluaran  50 MWe dapat diproyeksikan di Indonesia bagian  timur  dan  daerah-daerah  yang  belum    terjangkau  oleh  jaringan  listrik  yang  ada  saat  ini. Karakteristik neutronik dan burn up berubah secara signifikan seiring dengan penurunan daya reaktor dan dimensi reactor tapi secara praktis karakteristik neutronik dan burn up tidak berubah ketika daya dikurangi  sementara  dimensi  teras  tetap.  Mekanisme  lain  dalam  memperkecil  daya  keluaran  adalah modularisasi  yang  artinya membangun  banyak  unit  berdaya  kecil  yang  identik  pada  satu  lokasi daripada membangun satu unit berdaya besar[11,12,13,14].

## Analisis Neutronik Pebble Bed Modular Reactor
Paket  Program  SRAC  merupakan  paket  program    komputer  ( computer  code )  untuk    analisis neutronik secara deterministik untuk memperkirakan karakteristik reaktor, aspek keselamatan reaktor, strategi siklus bahan bakar,  dan aspek-aspek lain[3.]

## Teori Difusi Neutron
Ada  dua  metode  menyelesaikan  pemodelan  fisis  dari  fenomena  fisika  reaktor  yaitu  Metode Difusi  dan  ABH.  Metode  difusi  berdasarkan  asumsi  bahwa  teori  difusi  valid  baik  di  bahan  bakar maupun di moderator. Selain itu,  densitas perlambatan neutron bernilai nol sehingga sumber neutron hanya ada di moderator dan densitas perlambatan termal di moderator konstan dan tidak gayut waktu serta densitas neutron nol sepanjang batas masing-masing sel satuan yang berisi fuel lump . Persamaan matematis dapat ditunjukkan oleh persamaan (1). Sementara Metode ABH berdasarkan teori transport neutron atau lebih dikenal dengan metode tumbukan ABH. Asumsi yang dipakai pada metode ABH adalah arus neutron nol pada batas sel, sumber perlambatan neutron bersifat seragam di moderator dan nol di bahan bakar [7].
െ׏ . D g ׏Ԅ g + σ Rg Ԅ g = X g k eff ෍ v g Ԣ σ fg Ԣ g Ԣ Ԅ g Ԣ + ෍ σ sg Ԣ g Ԅ g Ԣ g Ԣ =1 (1)

## Kritikalitas dan Reaktivitas
Kekritisan suatu reaktor dapat ditunjukkan oleh suatu faktor multiplikasi k yang  didefinisikan sebagai  perbandingan  antara  jumlah  reaksi  fisi  pada  suatu  generasi  dengan  jumlah  reaksi  fisi  pada generasi sebelumnya. Reaktivitas didefiniskan sebagai fraksi perubahan kritikalitas dari kondisi kritis menjadi  superkritis  atau  subkritis.  Pengaruh  temperatur  teras  terhadap  faktor  multiplikasi  ditunjukan oleh koefisien reaktivitas temperatur ( temperature coefficient of reactivity ), yang dirumuskan sebagai berikut :
Ƚ T = 1 k μ k μ T (2)

## Pengaruh Variasi Laju Aliran Pendingin dan Suhu Pendingin Masukan Terhadap Kekritisan Teras
Laju aliran pendingin yang mengalir dalam teras dapat berubah-ubah disebabkan oleh beberapa faktor  di  antaranya  gangguan  pada  jalur  kalang  yang  dilalui  oleh  pendingin,  gangguan  pengambilan panas  oleh  sistem  sekunder    dan  kegagalan  sistem  pemompaan. Kegagalan ini dapat  mengakibatkan kenaikan  atau  penurunan  temepratur  pendingin  yang  masuk  dalam  teras  sehingga  akan  mengubah distribusi temperatur bahan bakar  dan  moderator.  Perubahan distribusi  suhu ini akan  mengakibatkan perubahan kekritisan teras reaktor [2].

## Aspek Keselamatan Pebble Bed Modular Reactor
Beberapa konsep keselamatan yang dimiliki oleh PBMR berdasarkan karakteristik sifat inhern safety antara lain  bahan bakar berupa keramik coated-particle teruji mampu mengungkung produk fisi selama  operasi  maupun  dalam  kondisi  kecelakaan,  pendingin inert pase  tunggal  (helium)  sehingga tidak ada batasan transfer panas terkait perubahan fase, kombinasi densitas daya rendah, teras reaktor dan kapasitas panas yang besar, konduktifitas termal yang tinggi dan margin suhu bahan bakar besar mengakibatkan perubahan respon dengan cepat  pada saat kehilangan sistem shutdown normal tanpa aksi dari sistem proteksi reaktor, margin suhu bahan bakar dan koefisien reaktivitas suhu negatif cukup untuk mengkompensasi penambahan reaktivitas tak terduga.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Kekritisan dan Umur Teras
Berdasarkan Gambar 3 nilai keff teras pada saat Beginning Of Life (BOL) tanpa Gd 2 O 3 sebesar 1,  026213  dan  ketika  menggunakan  Gd 2 O 3 sebesar  1,006968.  Pada  kondisi End  Of  Life (EOL)  keff teras  tanpa  Gd 2 O 3 sebesar  1,004173  dan  1,004198  ketika  menggunakan  Gd 2 O 3 . Kondisi  EOL ditentukan dengan batasan keff tepat kritis (keff = 1) ditambah 70% dari fraksi neutron kasip ( KDUJDNHII GLWDPEDKȕ . Kondisi EOL terjadi pada hari ke 2634 tanpa menggunakan Gd 2 O 3 dan  ketika  menggunakan  Gd 2 O 3 EOL terjadi pada hari  ke  2658. Penggunaan burnable poison dapat menurunkan  keff  sehingga excess  reactivity menjadi  lebih  kecil  dibandingkan  tanpa  menggunakan burnable poison pada saat teras tidak menggunakan burnable poison excess reactivity (BOL) sebesar 2,55 % sementara pada saat menggunakan burnable poison excess reactivity (BOL) sebesar 0,69 %.
Gambar 3. Perubahan keff teras dengan dan tanpa Gd 2 O 3

## Pengaruh Pengayaan Bahan Bakar Terhadap Nilai keff
Perubahaan  pengayaan bahan  bakar  dapat  mempengaruhi  perubahan  kritikalitas  (keff)  teras. Semakin tinggi pengayaan bahan bakar maka nilai keff akan semakin tinggi begitu juga dengan excess reactivity teras.  Pada  penelitian  ini  dilakukan  variasi  pengayaan  sebesar  8  %;  8,5%;  9%; 9,5%  dan 10%. Nilai keff teras pada kondisi Begining of Life (BOL) sangat dipengaruhi oleh  racun dapat bakar atau  burnable  poison  Gd2O3.  bahan  ini  mempunyai  sifat  sangat  kuat  menyerap  neutron  dan  setelah menyerap neutron sifatnya berubah menjadi inti lain dan menjadi lemah bahkan tidak dapat menyerap neutron lagi. Oleh karena itu Gd2O3 sangat pentinga dalam pengendalain reaktor kususnya disaat awal operasi  atau  BOL.  Selain  itu  juga  dapat  memperpanjang  umur  teras  reaktor  sehingga  dalam keekonomian operasi reaktor menjadi lebih ekonomis. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 4 dimana operasi reaktor tanpa Gd2O3 di saat awal operasi tekanan (depresi) keff teras tidak sekuat seperti  pada  gambar  5  yang  pola  operasinya  menggunakan  Gd2O3.  Demikian  juga  gambar  4  lama operasi  reaktor  tanpa  Gd2O3 tidak  sepanjang operasi  yang ditampilakn  pada  gambar  5  yang  dengan memakai Gd2O3.
0,9600 0,9700 0,9800 0,9900 1,0000 1,0100 1,0200 1,0300 1,0400 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 k ef f Waktu (hari) Tanpa Gd2O3
Dengan Gd2O3
Gambar 4. Nilai keff terhadap waktu dengan variasi pengayaan U 235 tanpa Gd 2 O 3
Gambar 5. Nilai keff terhadap  waktu dengan variasi pengayaan U 235 dengan 7 ppm  Gd 2 O 3
Pemilihan  pengayaan optimum  didasarkan requirement  excess  reactivity yaitu  maksimum excess  reactivity sebesar  1,3  %  (BOL)  dan  pertimbangan  biaya.  Pada  pengayaan  bahan  bakar 9% ditambah  7  ppm burnable  poison excess  reactivity sebesar  0,69%  (BOL) dengan burn  up rata-rata
0,9200 0,9400 0,9600 0,9800 1,0000 1,0200 1,0400 1,0600 1,0800 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 k e ff Waktu (hari) 0,94000 0,96000 0,98000 1,00000 1,02000 1,04000 1,06000 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 k ef f
Waktu (hari)
sebesar  21836,90 MWD/T  sehingga  dipilih  pengayaan 9%.  Selain  itu,  peningkatan  pengayaan akan menyebabkan penambahan reaktivitas lebih dan biaya pengayaan yang cukup besar.

## Pengaruh Suhu Masukan Pendingin Terhadap Kekritisan Teras
Perubahan suhu  pendingin masuk  yang  masuk  ke  teras  dapat  diakibatkan  oleh  proses  transfer panas yang terjadi  pada sistem primer dan sekunder. Kegagalan transfer panas dari sistem primer ke sistem  sekunder  akan  mempengaruhi distribusi  suhu  dalam  teras  yang  berdampak  pada  berubahnya nilai keff teras. Gambar 6 menunjukkan nilai keff teras akibat perubahan suhu masukkan pendingin ke dalam teras dimana  keff teras semakin rendah sehingga koefisien reaktivitas suhu teras juga negatif.
Gambar 6. Variasi suhu masukan pendingin dengan  Gd 2 O 3

## Pengaruh Laju Aliran Pendingin Terhadap Kekritisan Teras
Perubahan laju  aliran pendingin  akan  mempengaruhi  proses  transfer  panas    pada bahan bakar dan juga moderator. Perubahan tersebut diakibatkan oleh kegagalan pompa primer dalam mengalirkan pendingin ke dalam teras. Kegagalan tersebut mengakibatkan proses transfer panas dari sistem primer ke sistem skunder menjadi terganggu. Gambar 7 menunujukkan nilai keff teras dalam rentang waktu tertentu akibat perubahan laju aliran pendingin yang masuk ke dalam teras.
0,95000 0,96000 0,97000 0,98000 0,99000 1,00000 1,01000 1,02000 1,03000 1,04000 1,05000 0 2000 4000 6000 K e ff Waktu (hari) Tin=673.15K Tin=723.15K
Tin=773.15K
Tin=823.15K
Tin=873.15K
Gambar 7. Nilai  keff terhadap waktu akibat variasi laju aliran pendingin( ݉ሶ ) dengan Gd 2 O 3
Berdasarkan  Gambar  7 menunjukkan  penurunan  laju  aliran  pendingin  mengakibatkan peningkatan nilai keff teras. Penurunan laju aliran pendingin mengakibatkan proses transfer panas akan semakin    lambat  sehingga  suhu  bahan  bakar  akan  meningkat  yang  pada  akhirnya  akan  menurunkan nilai keff.

## Reaktivitas Suhu Bahan Bakar
Berdasarkan hasil perhitungan  menggunakan program SRAC nilai keff teras akibat perubahan suhu bahan bakar ditunjukkan dalam Tabel 2.
Tabel 2. Koefisien reaktivitas suhu bahan bakar dengan 7 ppm Gd 2 O 3 ¨7. keff(BOL) Į Tf (BOL) Keff(EOL) Į Tf (EOL) -150 1,021006 -8,718960E-05 1,004416 -4,339093E-05 -75 1,013824 -8,496587E-05 1,00431 -6,185387E-05 0 1,006968 - 1,004198 - 75 1,000253 -8,624613E-05 1,004144 -4,921280E-05 150 0,9937005 -8,549107E-05 1,003990 -6,885707E-05 Į Tf Rata-rata(BOL) =-8,597317E-05 Rata-rata(EOL) = - 1,263333E-06
Tabel 2 dan Gambar 8 menunjukan hasil koefisien reaktivitas suhu bahan bakar dengan 7 ppm Gd 2 O 3 memberikan  hasil  koefisien  reaktivitas  suhu  bahan  bakar  sebesar  -8,597317E-05  /K  pada kondisi BOL dan - 1,263333E-06/K pada kondisi EOL.
0,96000 0,97000 0,98000 0,99000 1,00000 1,01000 1,02000 1,03000 1,04000 0 1000 2000 3000 4000
5000 6000 k e ff Waktu (hari) 60%mdot 80%mdot 100%mdot 120%mdot
140%mdot
Gambar 8. Pengaruh perubahan suhu bahan bakar terhadap keff teras tanpa Gd 2 O 3

## Reaktivitas Suhu Moderator
Koefisien  reaktivitas suhu  akibat  perubahan  suhu  moderator  dihitung  dengan  mengubah  suhu moderator  saja  sementara  parameter  lain  tetap.  Moderator  grafit  dipilih  berdasarkan  pertimbangan termal maupun neutronik. Grafit merupakan material yang stabil pada suhu operasi yang tinggi. Selain itu, moderator berupa grafit efektif untuk memoderasi neutron dalam teras.
Tabel 3. Koefisien reaktivitas suhu moderator dengan 7 ppm Gd 2 O 3 ¨7. Keff(BOL) Į Tm (BOL) K -1
Keff(EOL)
Į Tm (EOL) K -1 -150 1,011303 -2,560773E-05 1,004482 -2,346667E-06 -75 1,009150 -2,621947E-05 1,004290 -2,133333E-06 0 1,006968 - 1,004198 - 75 1,004699 -2,562187E-05 1,004058 -9,600000E-06 150 1,002374 -2,636227E-05 1,003948 -1,213333E-06 Į Tm Rata-rata(BOL) = -2,595284E-05 Rata-rata(EOL) = -1,663333E-06 0,9900 0,9950 1,0000 1,0050 1,0100 1,0150 1,0200 1,0250 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 k ef f Perubahan suhu bahan bakar (K) BOL EOL
Gambar 9. Pengaruh perubahan suhu moderator terhadap keff teras dengan  Gd 2 O 3
Perhitungan  koefisien  reaktivitas akibat  perubahan  suhu  moderator  untuk  konsentrasi  Gd 2 O 3 sebesar 7 ppm menghasilkan nilai koefisen reaktivitas suhu moderator sebesar -2.971833E-05 /K pada kondisi BOL dan  -2.610917E-05 /K pada kondisi EOL sebagaimana terlihat pada Gambar 9.

## Reaktivitas Suhu Pendingin
Helium  merupakan  gas  inert  yang  sangat  efektif  untuk  pendingin.  Pertimbangan  penggunaan gas helium adalah bahwa tidak ada nilai batasan suhu yang dapat mengubah  fase helium. Parameter yang berubah adalah suhu pendingin dengan densitas pendingin tetap.
Tabel 4.  Koefisien reaktivitas suhu pendingin dengan 7 ppm Gd 2 O 3 ¨7. keff(BOL) Į Tc BOL) K -1
keff(EOL)
Į Tc (EOL) K -1 -150 1,005096 1,183333E-05 1,003936 1,293333E-06 -75 1,006066 1,110400E-05 1,004010 1,600000E-06 0 1,006968 - 1,004198 - 75 1,007755 1,141600E-05 1,004234 1,386667E-06 150 1,008474 1,047467E-05 1,004272 9,466667E-07 Į Tc Rata-rata(BOL) = 1,120700E-05
Rata-rata(EOL) = 1,306667E-06 1,0010 1,0020 1,0030 1,0040 1,0050 1,0060 1,0070 1,0080 1,0090 1,0100 1,0110 1,0120 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 K e ff Perubahan suhu  moderator (K) BOL EOL
Gambar 10.  Pengaruh perubahan suhu pendingin terhadap keff teras dengan Gd 2 O 3
Berdasarkan tabel 4 dan Gambar 10  didapat koefisien reaktivitas suhu akibat perubahan suhu pendingin  dengan racun  dapat  bakar  memberikan  hasil  koefisien  reaktivitas suhu  pendingin  sebesar 1,120700E-05  /K  pada  kondisi  BOL  dan 1,306667E-06 /K  pada  kondisi  EOL.  Untuk  kebutuhan keselamatan  teras  reaktor  yang  dipentingkan  adalah  koefisien  reaktivitas  total  dan  harganya  adalah negatif maka dari segi inherent safety tetap aman.

## KESIMPULAN DAN SARAN
Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahawa umur teras dapat mencapai ~2658 hari dengan keff pada BOL dengan racun dapat bakar ( burnable poison ) 7 ppm Gd 2 O 3 sebesar 1.00698 dan keff pada EOL sebesar 1,004198. Racun dapat bakar ( burnable poison ) berfungsi untuk mengkompensasi excess reactivity . Excess reactivity tanpa  menggunakan  racun  dapat  bakar  ( burnable poison ) sebesar 2,55% sementara ketika menggunakan racun dapat bakar ( burnable poison ) sebesar  0,69%. Koefisien reaktivitas suhu  bahan  bakar,  moderator,  pendingin dan  total  pada  saat  BOL sebagai  berikut: - 8,597317 pcm/K,  -2,595284 pcm/K,  1,1207 pcm/K  dan  -10,0430; pcm/K.  Sedangkan  untuk  EOL adalah sebagai berikut: -0,1 pcm/K 26333 pcm/K , -0,166333 pcm/K 0,130667 pcm/K dan -0,1620 pcm/K. Koefisien  reaktivitas  suhu EDKDQEDNDUĮ Tf GDQPRGHUDWRUĮ Tm )  bernilai  negatif  menunjuk bahwa  karakteristik  keselamatan  melekat  ( inhernt  safety )  untuk  desain  pada  penelitian  ini  telah terpenuhi  meskipun  koefisien  reaktivitas  suhu pendingin Į Tc ) bernilai  positif.  Penurunan  laju  aliran pendingin  dari  kondisi  normal  (17,1188  kg/s)  mengakibatkan  penurunan  nilai  keff  teras  dan peningkatan suhu masukan laju aliran pendingin mengakibatkan peningkatan nilai keff teras sehingga memberikan nilai koefisien reaktivitas negatif

## SARAN
Perlu  dilakukan  analisis down  scale baik  analisis  neutronik  maupun  termohidrolik  dengan menggunakan program komputasi lain seperti MCNP-ORIGEN, VSOP, SCALE, HELIOS/MASTER untuk  analisis  neutronik.  Sementara  analisis  termohidrolik  dapat  digunakan  program  komputasi THERMIX,  ORECA,  REDTOP,  RELAP5,  FLUENT, dan  lain-lain.  Peningkatan burn  up penting dilakukan agar bahan bakar yang ada dalam teras reaktor pembakarannya optimal. Selain itu, Variasi geometri bahan bakar maupun racun dapat bakar( burnable poision ) dalam analisis down scale penting
1,0035 1,0040 1,0045 1,0050 1,0055 1,0060 1,0065 1,0070 1,0075 1,0080 1,0085 1,0090 -200 -150 -100
-50 0 50 100 150 200 k ef f Perubahan  suhu pendingin (K) BOL EOL
(Masa berlaku Akreditasi s/d April 2015)
dilakukan  untuk  mengetahui pengaruhnya  terhadap  kekritisan  teras  reaktor.  Perhitungan  ekonomi dalam  analisis down  scale akan  memberikan  pertimbangan  pengambilan  kebijakan  pembangunan PLTN dengan jenis reaktor yang tepat terutama untuk Indonesia.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Kami ucapkan terima kasih kepada PTRKN BATAN yang sudah share beberapa computer code terakit  analisis  teras  bahan  bahkar  PLTN  baik  SRAC,  MCNP  dan  beberapa  computer  code  laiinya. Kami ucapkan terima kasih pada Ir. Tagor Malem Sembiring dan  Prof. Ir. Yohannes Sardjono yang telah banyak membantu menjalankan program komputer hingga familier.

## DAFTAR PUSTAKA
1. Sardjono,  Yohanes. Desain down  scale teras  dan  bahan  bakar  PLTN  PBMR  - HTR  dengan menggunakan program MCNP. Diktat, PTAPB, Yogyakarta; 2009.
2. Adinugroho,  Aries.  Analisis  neutronik  teras  HTR  tipe  pebble  bed  berpendingin 7 LiF+BeF 2 dengan menggunakan  bahan  bakar  uranium  oksida.  Skripsi,  Jurusan  Teknik  Fisika,  Fakultas  Teknik, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta; 2005.
3. W. Bernnat, W. Feltes. Models for reactor physics calculations for HTR pebble bed modular reactors. Nuclear Engineering and Design. 2003;222: 331–347
4. Daryani, Winda. analisis desain teras dan bahan bakar PLTN pebble bed modular reactor (PBMR) 100 MWe  dengan  menggunakan  program  MCNP5.  Sripsi,  Jurusan  Fisika  MIPA,Universitas  Negeri Yogyakarta,Yogyakarta;2009.
5. Agustina,  Mega.  optimasi  geometri  teras  reaktor  dan  komposisi  bahan  bakar  berberntuk  bola  pada desain  High  Temperature  Fast  Reactor  (HTFR).  Skripsi,    Jurusan  Teknik  Fisika,  Fakultas  Teknik, Universitas Gadjah Mada,Yogyakarta; 2010.
6. Leotlela,  Mosebtesi.  Gaseous  fission  product  from  pebble  bed  modular  reactor’s  triso  coated  fuel praticle  during  the  HFR-K5  fuel  irradiation  test.    Tesis,  Faculty  of  Science,  University  of  the Witwatersrand, Johannesburg; 2010.
7. Mariana, Pitri. Analisis desain teras dan bahan bakar PLTN pebble bed modular reactor (PBMR) 50 MWe  dengan  menggunakan  program  MCNP5.  Skripsi,  Jurusan  Fisika,  Fakultas  MIPA,  Universitas Negeri Yogyakarta, Yogyakarta; 2009.
8. Peng  Hong,  Liem.  Fuel  burn-up  characteristics  of    small  high  temperature  reactor.  Center  for Multipurpose  Reactor  (PRSG),  National  Atomic  Energy  Agency  (Batan),  Puspiptek  Complex, Serpong; 1997.
9. Wirawan  ,  Ayi.  Desain  PLTN  tipe  Pebble  Bed  Modular  Reactor  (PBMR)  150  MWth  menggunakan program MCNP5 (Monte Carlo N-Particle). Skripsi, Jurusan Teknik Fisika, UGM, Yogyakarta; 2010
10. Alexander  Agung.  Diktat  Analisis  Reaktor  Nuklir.  Diktat,  Jurusan  Teknik  Fisika,  Fakultas  Teknik, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta; 2008.
11. Keisuke  ,  OKUMURA,  Teruhiko  KUGO,  Kunio  KANEKO  dan    Keichiro  TSUCHIHASHI.  SRAC (Ver. 2002) The Comprehensive Neutronics Calculation Code System. JAERI, Jepang; 2002.
12. IAEA. Innovative  small  and  medium  sized  reactors:  Design  features,  safety  approaches  and  R&D trends. Dokumen  teknis, IAEA, Viena; 2005.
13. Steve Thomas. The Pebble Bed Modular Reactor: An obituary. Energy Polic. (2011; 39: 2431–2440.
14. Andrew  C.  Kadak,  Marc  V.  Berte.  Advanced  modularity  design  for  the  MIT  pebble  bed  reactor. Nuclear Engineering and Design. 2006; 236: 502–509.