PERFORMA NEUTRONIK BAHAN BAKAR LiF-BeF 2 -ThF 4 -UF 4 PADA SMALL MOBILE-MOLTEN SALT REACTOR
S.N. Rokhman, A.Widiharto, Kusnanto Jurusan Teknik Fisika, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada. Jl. Grafika No. 2 Yogyakarta 55281
Diterima editor  02 September 2011 Disetujuai untuk publikasi 03 Oktober 2011

## ABSTRAK
PERFORMA  NEUTRONIK  BAHAN  BAKAR  LIF-BeF 2 -ThF 4 -UF 4 PADA SMALL  MOBILE- MOLTEN  SALT  REACTOR . Telah dilakukan analisis terhadap performa neutronik bahan bakar garam lebur  LiF-BeF 2 -ThF 4 -UF 4 pada Small  Mobile-Molten  Salt Reactor (SM-MSR).  Penyesuaian  konfigurasi teras  dan  temperatur  operasi  harus  dilakukan  untuk  penggunaan  bahan  bakar  baru  tersebut  agar mencapai k eff >1  dan  CR  ( conversion  ratio )  >1  pada  fraksi  0,5% 233 U,  20% 232 Th,  28%  Li,  51,5%  Be. Setelah  didapat  nilai k eff § 1  dan CR § 1,  dilakukan  analisis  pengaruh  perubahan  Th  terhadap  Be  dan  Be terhadap Li yang terlihat dalam perubahan parameter k eff dan CR . Setelah itu fraksi 233 U divariasi antara 0,5–0,46% untuk memperoleh k eff >1 dan CR >1. Dalam perhitungan koefisien reaktifitas temperatur ( Į T ), temperatur  teras  dinaikkan  sebesar  +25K  dan  +50K.,  dan  untuk  koefisien  reaktifitas  void  ( Į V ),  densitas bahan bakar dikurangi hingga 90%. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa pengurangan Th terhadap Be menyebabkan  penurunan  nilai CR dan  naiknya k eff akibat  berkurangnya  material  fertil.    Sebaliknya penambahan Be terhadap Li mengakibatkan terjadi kenaikan nilai k eff dan menurunkan CR, akibat laju serapan Li lebih besar dari Be. Pada 5 (lima) fraksi 233 U dalam rentang 0,5–0,49%, hasil perhitungan k eff dan  CR  masing-masing  bervariasi  dalam  rentang  1,00001  -  1,00327  1,00016  -  1,00731.    Untuk  faktor puncak  daya  (PPF),  hasil  perhitungan  memberikan  nilai  dalam  rentang    2,4311  -2,4714.    Sedangkan untuk  parameter  keselamatan,  koefisien  reaktivitas  temperatur  ( Į T )  dan  reaktivitas  void    ( Į V )  masing- masing    bernilai  negatif  dalam  rentang  4,972×10 -5 -  5,909×10 -5 dan  2,596×10 -2 -  2,8287×10 -2 ǻ k / k /K. Dapat  disimpulkan  bahwa  teras  SM-MSR  memberikan  nilai  negatif  di  kedua  koefisien  reaktivitas tersebut untuk setiap fraksi,, sehingga  memenuhi kriteria keselamatan dan keselamatan melekat.
Kata kunci:  SM-MSR ( small mobile-molten salt reactor ),  bahan bakar LiF-BeF 2 -ThF 4 -UF 4 , keselamatan melekat, koefisien reaktivitas temperatur, koefisien reaktivitas void

## ABSTRACT
FUEL  NEUTRONIC  PERFORMANCE  OF  LIF-BEF 2 -THF 4 -UF 4 ON  A  SMALL  MOBILE MOLTEN  SALT  REACTOR. The analysis  of  neutronic  performance  has  been  carried  out  for  the molten  salt  fuel  LiF-BeF 2 -ThF 4 -UF 4 on  a  Small  Mobile-Molten  Salt  Reactor  (SM-SMR).  The  core configurations  and  operating  temperature  should  be  adjusted  in  using  the  new  fuel  in  order  to  get  the calculated k eff and CR (conversion ratio) are > 1 in the fraction of 0.5% 233 U, 20% 232 Th, 28% Li, 51.5% Be. After obtained that k eff and CR close to 1, then the analysis of changes in the Th to Be and Be to Li are  carried  out,  it  indicates  the  changes  of  k eff and  CR.    Then  the 233 U  fraction  is  varied  between  0.5– 0.46%  to  obtain  the  condition  k eff >1  and CR>1.  To  determine  the  temperature coefficient  of  reactivity ( Į T ),the  temperature  of  core  is  changed  about  +25K  dan  +50K.  To  determine  the  void  reactivity coefficient  ( Į V ),  fuel  density  is  reduced  to  90%.  The  result  shows  that  the  reduction  of  Th  causes  the decrease of CR and increase of k eff due to the number fertile material is less. The addition of Be to Li will make the k eff is increase  and the CR is decrease, because the macroscopic absorption cross section of Li is greater than Be. From the five 233 U composition in the ranges 0.5–0.46%, the calculated k eff and CR varies in the range of  1.00001 – 1.00327 and 1.00016 – 1.00731, respectively.  For power peaking factor (PPF),  the  calculation  results  give  the  value  in  the  range  of  2.4311  -2.4714.    However,  for  the  safety parameters,  the  negative  temperature  reactivity  coefficient  ( Į T )  and  negative  void  reactivity  CR  ( Į V )  in the  range  of  4.972×10 -5 –  5.909×10 -5 and  2.596×10 -2 -  2,8287×10 -2 ǻ k/k/K,  respectively.    It  can  be concluded  that  the  SM-MSR  core  has  negative  value  for  those  reactivity  for  all  fractions,  so  the  core fulfill the safety criteria and inherent safety.
Keywords: small  mobile  molten  salt  reactor  (SM-MSR), LiF-BeF 2 -ThF 4 -UF 4 fuel,  inherent  safety, temperature coefficient reactivity, void coefficient reactivity.

## PENDAHULUAN
Seiring  dengan  bertambahnya  penduduk  Indonesia  maka  akan  semakin  bertambah pula  kebutuhan  akan  listrik.  Dalam  rentang  tahun  1971-1980  pertambahan  penduduk Indonesia  mencapai  1,24,  sedangkan  pada  periode  1980-1990,  1990-1995,  1995-2000  dan 2000-2005  masing-masing  sebesar    1,22,  1,09,  1,05  dan  1,07  [1].  Berdasarkan  data penggunaan  listrik  tahun  2008,  penjualan  tenaga  listrik  terbesar  dipergunakan  untuk kebutuhan rumah tangga dan industri yang mencapai lebih dari 70% dari total tenaga listrik [2].
Karena  secara  umum  permasalah  pemenuhan  energi  dunia  dan  termasuk  Indonesia akan terbentur kepada hal-hal di bawah [3]:
1. Akan selalu bertambahnya jumlah penduduk dunia dan industri.
2. Ketersediaan bahan bakar fosil yang mulai berkurang dan pada saatnya akan habis.
3. Dampak  negatif  dari  penggunaan  fosil  terhadap  lingkungan  yang  memicu  kepada kerusakan lingkungan.
Oleh  karena  itu,  pembangkit  listrik  tenaga  nuklir  (PLTN)  sebagai  alternatif  energi yang ramah  lingkungan  memiliki potensi besar untuk  menggantikan PLT  dari bahan bakar fosil yang dipakai di Indonesia.
Riset  PLTN  Generasi-IV  sangat  pesat  dilakukan,  karena  sangat  menjanjikan  dari aspek keselamatannya dibanding reaktor Generasi-III. Salah satu aspek yang dikembangkan dalam riset Generasi-IV adalah jaminan pasokan bahan bakar ( fuel sustainability ).  Sehingga fokus  riset  Generasi-IV  tidak  saja  jenis  reaktor  pembangkit  energinya  tetapi  juga keberagaman material bahan bakar yang digunakan. Molten Salt Reactor (MSR) merupakan salah satu sistem reaktor Generasi-IV.
Reaktor SM-MSR ( Small Mobile-Molten Salt Reactor ) merupakan salah satu inovasi dari  pengembangan  desain  reaktor  MSR  yang  menggunakan  bahan  bakar  garam  lebur. Modifikasi  yang  dipakai  dalam  jenis  ini  adalah  berukuran  modular  sehingga  dapat dimanfaatkan pada daerah kecil atau negara kecil. Pada  konsep bahan bakar SM-MSR yang telah diteliti dalam makalah ini adalah penggunaan bahan bakar  LiF-BeF2-ThF4-UF4 yang merupakan  pengembagan  dari  bahan  bakar  LiF-BeF2-UF4,  yaitu  dengan  cara  menambah bahan fertile thorium-232 .
Tujuan  dari  perancangan  reaktor  ini  adalah  untuk  merancang  dan  mengembangkan reaktor  berdaya  kecil  yang  hemat  biaya,  aman  dan  cocok  untuk  negara  berkembang.  Dari beberapa  aspek  yang  ditargetkan  adalah  dapat  tampil  dengan  inovasi  yang  lebih menguntungkan  secara  operasional  maupun  ekonomi,    dioperasikan pada  daya  kecil,  dapat dimanfaatkan untuk kogenerasi nuklir, dan memiliki life-time yang makasimal.
Makalah  ini  menyajikan  penelitian  tentang  penentuan  komposisi  bahan  bakar  LiF- BeF2-ThF4-UF4  yang  optimal  dari  aspek  performa  neutronik.    Parameter  neutronik  yang diperhatikan adalah faktor perlipatan efektif (k eff ) dan conversion ratio .  Tujuan penelitian ini adalah  mendapatkan  komposisi  optimum  bahan  bakar  LiF-BeF2-ThF4-UF4  di  reaktor SMMSR yang memenuhi kriteria keselamatan dan keselamatan melekat ( inherent safety ). Penelitian  dilakukan  dengan  perangkat  analitis  SRAC  dengan  pustaka  data  nuklir JENDL-3.3.  Daya reaktor SMMSR yang dipilih adalah pada kelas daya kecil, yaitu kurang dari 300 MW th .

## METODOLOGI

## Penyesuaian Konfigurasi Teras
Secara  umum  konfigurasi  SM-MSR  di  dalam  penelitian  ini  hampir  sama  dengan penelitian sebelumnya oleh Casino [4].  Hasil penelitian Casino dipakai sebagai acuan dalam menyusun  konfigurasi  teras.    Perbedaan  yang  mendasar  dengan  teras  acuan  adalah dipakainya  thorium.    Penambahan  thorium  bertujuan  agar  reaktor  dapat  menjadi breeder reactor .  Oleh karena itu beberapa modifikasi dilakukan dengan mengubah diameter tengah blok  prisma  dan  menaikkan  temperatur  operasi  untuk  mendapatkan  CR  >  1  yang mengakibatkan bertambahnya temperatur titik lebur larutan garam.
Gambar 1- 2 dan Tabel 1 masing-masing menyatakan konfigurasi teras dan parameter desain teras acuan dan teras modifikasi.
Reflektor Bahan Bakar Reflektor Bahan Bakar
Gambar 1. Teras tampak atas (kiri), Teras tampak samping (kanan )
d: 11,5 cm d: 11,6 cm d: 11,7 cm d: 11,8 cm d: 11,9 cm d: 12 cm
Gambar 2. Pincell blok prisma bahan bakar
Tabel 1. Parameter reaktor SM-MSR untuk acuan [4] dan modifikasi
P" # " $ %& % # '% " (& ) # T % # " * +,-" . T % # " * $ ) /02 0(" * 0 Daya 240 MWt 240 MWt Temperatur inlet 800 K 1100 K Temperatur outlet 1000 K 1300 K Geometri teras Silinder Silinder Jari-jari aktif 150 cm 150 cm Tinggi teras aktif 480 cm 480 cm
Nomor : 266/AU1/P2MBI/05/2010

## Asumsi dan Metode Perhitungan
Dalam  penelitian  ini  diberikan  batasan  permasalahan  untuk  kemudahan  dalam penelitian. Adapun batasan-batasan tersebut adalah,
a. Teras  reaktor  efektif  dengan  diameter  3  meter  dan  tinggi  4,8  meter  dengan  daya termal 240 MW.
b. Tanpa adanya peracunan oleh burnable poison.
c. Analisis hanya pada kondisi awal BOL ( begining of life )
d. Perhitungan menggunakan software SRAC dengan data pustaka dari JENDL-3.3. Untuk  mempermudah  pencarian  fraksi  yang  tepat  pada  setiap  komposisi  yang berpatokan  pada  fraksi 233 U,  maka  dilakukan  penetilian  terhadap  perubahan  keff  dan  CR pada  setiap  komposisi  dengan  cara,  pertama  menjaga  fraksi 233 U  dan  Li  tetap  konstan  dan memvariasi penurunan fraksi 232 Th akibat penambahan fraksi Be. Kedua menjaga fraksi 233 U dan 232 Th  tetap  konstan  dan  memvariasi  penambahan  Be  dan  penurunan  fraksi  Li.  Hal  ini dilakukan untuk mengetahui kecenderunan apakah ada perbedaan selisih perubahan keff dan CR akibat fraksi 233 U yang berbeda.
Kekritisan merupakan salah satu hal terpenting dalam pengendalian reaktor dan dapat dikendalikan dari beberapa aspek, yaitu geometri teras, material teras. Reaktivitas ditentukan dengan persamaan (1).
eff eff k k 1 U (1)
Pada teras yang berbahan bakar garam lebur tidak diperlukan penggunaan bahan bakar yang mempunyai  reaktivitas  lebih  tinggi.    Hal  ini  dikarenakan  bahan  bakar  leburan  garam  yang bersifat  cair bisa  diinjeksikan  secara online  refueling ,  sehingga penggunaan  fraksi  fisil  dan fertil  digunakan  seperlunya,  yaitu    0  < ȡ < ȕ ,  di  samping  itu  juga  saat  operasi  pada  MSR tidak dipersyaratkan menggunakan batang kendali karena dapat mengurangi reaktivitas lebih. Conversion ratio atau biasa disebut dengan breeding ratio , perbedaannya adalah, conversion ratio merupakan  parameter  kemampuan  reaktor  untuk  menjadi  pembiak,  dengan  kata  lain laju hilangnya nuklida fisil lebih kecil dari produksi fertil menjadi nuklida fisil,
l sumsi fisi jumlah kon til l dari fer duksi fisi jumlah pro ratio conversion
dan jika CR>1 ini yang dinamakan breeding ratio.Dalam kalkulasinya digunakan persamaan (2) [8].
¦ 6 @ A B i , a i i , a core CR CR (2)
Distribusi  daya  pada  teras  reaktor  ada  2-dimensi  distribusi  daya,  secara  radial  dan aksial. Dan masing-masingnya memberikan kontribusi untuk menghitung daya teras secara keseluruhan, dirumuskan dengan persamaan (3) [13].
radial daya densitas rerata maksimum daya densitas aksial daya densitas rerata maksimum daya densitas
PPF total u (3)
Faktor  puncak  daya  juga  memberikan  kontribusi  terhadap  keselamatan  reaktor, semakin  rendah  nilainya  dan  semakin  datar  distribusi  daya  maka  semakin  aman  reaktor tersebut  dari  segi  keselamatan.    Hal  ini  dikarenakan  tidak  adanya  pemuncakan  daya  pada teras  yang  menyebabkan  pemanasan  yang  berlebih  yang  dapat  mengakibatnya  pendidihan
Nomor : 266/AU1/P2MBI/05/2010
bahan  bakar  (pada  reaktor  bertipe  MSR)  sehingga  menyebabkan  void  bahan  bakar  yang berdampak pada berkurangnya penghantaran panas.
Untuk  mengetahui  kemampuan  teras  terhadap  koefesien  rektivitas  temperatur, Į t maka setiap komposisi bahan bakar akan diuji dengan perbedaan temperatur operasi +25 K dan +50 K. Koefesien reaktivitas void dilakukan dengan mengurangi densitas bahan bakar, diasumsikan  menjadi  void.  Pada  penelitian  ini  akan  dilakukan  perubahan  densitas  bahan bakar sebesar 10% - 90%.
Secara  ringkas  langkah  di  atas  dapat  disajikan  dalam  diagram  alir  yang  tertera  di Gambar 3.
Mulai Studi Literatur SM-MSR Desain Teras Komposisi Bahan Bakar K > 1 dan CR > 1 eff D 7 < D V < Selesai Komposisi Bahan Bakar Desain Sel Bahan Bakar K  1 dan CR  1 Ya Tidak Ya Tidak Ya Tidak Gambar 3. Diagram alir perhitungan parameter keselmatan reaktor

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Penentuan Komposisi Awal
Untuk  mencari  jumlah  fraksi  bahan  bakar  yang  memiliki  karakteristik  k eff >  1  dan CR>1,  maka  dilakukan  efek  perubahan  komposisi  terhadap  perbahan  k eff dan  CR.  Hasil perhitungan  menunjukkan perubahan fraksi 233 U  akan  menyebabkan  meningkatnya k eff dan menurunnya CR secara signifikan.  Akan tetapi  lain halnya dengan perubahan fraksi 232 Th yang dapat mengakibatkan turunnya nilai k eff dan naiknya CR secara signifikan pula. Maka perubahan  kedua  fraksi  nuklida  ini  dikelompokkan  sebagai  perubah  signifikan  terhadap kedua paramater.
Sedangkan perubahan konsentrasi fraksi Be terhadap Li menyebabkan meningkatnya fraksi Be terhadap Li akan meningkatkan nilai k eff dan menurunkan CR tidak signifikan, hal ini dikarenakan tampang lintang serapan Be lebih rendah dibandingkan dengan Li.
Q R SUV R W UXV YZ [R \ ]V ^ R
Vol. 13 No.3 Oktoberi 2011, Hal. 173-185
Gambar  4  menjelaskan  ada  kecenderungan  perubahan  CR  dan  k eff terhadap pengurangan  1%  fraksi  Li  dan  penambahan  1%  fraksi  Be.  Data  diambil  pada    fraksi  tetap 232 Th 20% dan rentang fraksi 233 U 0,46 - 0,5%, dengan cara pembandingan nilai CR dan k eff dari kondisi pengkayaan sebelumnya ( ǻ enrich ).
Gambar 4. Perubahan CR dan k eff terhadap berubahan fraksi Be dan Li.
Penurunan selisih CR ( ǻ CR) pada pengkayaan yang lebih tinggi dan kenaikan selisih k eff ( ǻ k eff ) menggambarkan bahwa pada kondisi ini nambahan Be sangat berpengaruh pada penurunan CR sedangkan kenaikan ǻ k eff masih didominasi oleh lebih banyaknya fraksi 233 U. Gambar 5  menjelaskan kecenderungan perubahan k eff dan  CR  yang disebabkan karena 1% pengurangan Th dan 1% peningkatan Be. Data diambil pada fraksi Li konstan pada 28% dan rentang selisih perubahan 233 U 0,46 - 0,5% dengan cara pembandingan nilai CR dan k eff dari kondisi pengkayaan sebelumnya ( ǻ enrich ).
Gambar 5. Perubahan CR dan k eff terhadap berubahan fraksi Th dan Be.
Dari gambar 5 dapat disimpulkan bahwa, semakin rendah komposisi fraksi 233 U maka ǻ CR  dan ǻ k eff akan  lebih  tinggi.    Hal  ini  menunjukkan  bahwa  pengurangan  Th  dan penambahan  Be  pada  fraksi 233 U    yang  lebih  tinggi  akan  mengakibatkan  terjadinya perubahan ǻ CR    dan ǻ k eff yang  kecil  sehingga  kekritisan  maupun conversion  ratio lebih stabil.

## Komposisi Bahan Bakar pada Temperatur Operasi
Dalam  penelitian  ini  variasi  fraksi 233 U  adalah  dalam  rentang  0,5  -  0,46  %.  Dalam pencarian  komposisi  mula-mula  dengan  mengurangi  fraksi  Th  terhadap  Be.  Penambahan berylium dipilih karena titik leburnya lebih rendah dari Li sehingga bahan bakar mempunyai titik  lebur  lebih  rendah  pula  dan  tampang  lintang  serapan  Be  lebih  rendah  dibanding  Li.
Performa Neutronik Bahan Bakar ......... (S. N. Rokhman)
Setelah didapatkan CR dan k eff yang proposional untuk mendapatkan komposisi tepat pada CR>1  dan  k eff >1,  penyesuaian  fraksi  dilakukan  dengan  perubahan  fraksi  Be  terhadap  Li. Dari rentang tersebut didapatkan hasil perhitungan  seperti yang ditunjukkan dalam Tabel 2.
Tabel 2. Data kekritisan dan conversion ratio SM-MSR
Dari data di atas dapat dilihat bahwa pada fraksi 0,5 % dan 0,49 % hanya digunakan perubahan  Th  terhadap  Be,  namun  pada  fraksi  selanjutnya  perubahan  Th  terhadap  Be tidaklah  cukup  untuk  menjadikan  teras  reaktor  mencapai  angka  kekritisan  dan  menjadi reaktor  pembiak,  maka  untuk  mencapai  angka  yang  demikian  itu,  digunakanlah  peranan penambahan Be terdahap berkurangnya Th.

## Koefisien Reaktivitas Temperatur
Hasil perhitungan koefesien reaktivitas temperatur untuk seluruh komposisi bahan bakar  yang  dihitung  ditunjukkan  dalam  Tabel  3.  Secara  keseluruhan  komposisi  bahan bakar  menunjukkan  desain  reaktor  yang  memenuhi  kriteria  keselamatan,  yaitu  dengan berkurangnya  k eff terhadap  bertambahnya  temperatur  pada  saat  temperatur  operasi optimal.
Tabel 3. Nilai koefesien reaktivitas temperatur dari setiap komposisi.
Fraksi 233 U 0,5 % 0,49 % 0,48 % 0,47 % 0,46 % Į t k ǻ k/k/K) -4,972.10 -5 -5,742.10 -5 -5,909.10 -5
-5,855.10 -5 -5,882.10 -5
Menurunnya  k eff disebabkan  karena  peningkatan  tampang  lintang Ȉ a akibat  naiknya temperatur. sehingga terjadi peningkatan serapan neutron pada energi epitermal atau serapan resonansi.
Komposisi tertentu yang digunakan pada desain tertentu akan mencapai k eff >1 pada kondisi  temperatur  tertentu  pula.  Jika  dilihat  dari  diagram  di  atas,  pada  setiap  fraksi merupakan karakteristik kekritsan pada temperatur operasi dan akan turun kekritisannya jika temperatur  bertambah,  ini  berarti  bahwa  pada  reaktor  yang  akan  digunakan  untuk  operasi pada  temperatur  yang  lebih  tinggi  dan  tetap  menjadi  reaktor  pembiak,  maka  harus meninggikan fraksi bahan bakar fisil terhadap fertil.
T
l m nop m q orp su vm w xp y m Vol. 13 No.3 Oktoberi 2011, Hal. 173-185
Koefisien Reaktivitas Void ( Į V )
Void  dapat  terbentuk  akibat  pemanasan  bahan  bakar  maka  hingga  titik  didih  bahan bakar sehingga menyebabkan terjadinya gelembung pada bahan bakar Molten Salt Reactor , secara termohidrolik hal ini merupakan salah satu hal yang dihindari dikarenakan void yang timbul  pada  dinding  moderator  akan  mengurangi  transfer  panas.  Sehingga  timbulnya koefisien reaktivitas void mempunyai kaitan erat dengan koefisien reaktivitas temperatur.
Berdasarkan  karakteristik  reaktor,  perbandingan  antara  moderator  dan  bahan  bakar adalah  salah  satu  topik  yang  harus  diperhatikan,  karena  hal  ini  bersangkutan  dengan  salah satu  faktor  penunjang  keselamatan  reaktor.  Pembahasan  pada  setiap  jenis  reaktor  akan membentuk grafik yang identik dengan Gambar 6.
Gambar 6. Rasio moderator terhadap bahan bakar.
Titik  sumbu  X  sebelah  kiri  adalah  pada  kondisi  normal,  yaitu  bahan  bakar  tanpa void,  dan  titik  paling  kanan  adalah  bahan  bakar  sepenuhnya  menjadi  void.  Rasio  ini sering disebut dengan MFR ( moderator to fuel ratio ), MFR memberikan efek terhadap f ( utilization  factor )  dan p ( resonance  escape  probability )  karena  keduanya  merupakan termasuk dari enam faktor multiplikasi neutron maka akan mempengaruhi nilai k eff teras reaktor.
Naiknya  temperatur  bahan  bakar  hingga  titik  didih  bahan  bakar  menyebabkan densitas  bahan  bakar  turun.  Menurunnya  densitas  bahan  bakar  menyebabkan berkurangnya  energi  resonansi  neutron  masuk  ke  bahan  bakar  dan  kemudian  terserap. Nilai utilization  factor akan  terus  menurun  seiiring  dengan  meningkatnya  MFR,  hal  ini dikarenakan  menurunnya  nuklida  fisil  terhadap  seluruh  nuklida  yang  ada  pada  teras sehingga  reaksi  fisipun  menurun.  Sedangkan  nilai resonance  escape  probability akan meningkat  dikarenakan  peningkatan  lolosnya  neutron  termal  pada  saat  resonansi  pada saat  proses  termalisasi.  Peningkatan k eff terjadi  dikarenakan  turunnya utilization  factor dapat diatasi dengan dominannya peningkatan resonance escape probability , tahapan ini akan  mencapai  satu  titik  balik.  Zona  ini  dinamai  dengan under  moderated. Sedangkan setelahnya, turunnya utilization factor lebih dominan dari peningkatan resonance escape probability , zona ini dinamai dengan over moderated .
Sebagai  salah  satu  kriteria  keselamatan  reaktor  adalah  mempunyai  karakteristik koefisien  reaktivitas  void  ( Į V )  negatif  sehingga  timbulnya  void  akan  menurunkan k eff , sehingga  reaktor  berkarakteristik inherent  safety dalam  hal  koefesien  reaktivitas  void. Hasil perhitungan koefesien reaktivitas void ditunjukkan dalam Gambar 7 dan Tabel 4.
z{{ | }~ } }  ~  Nomor : 266/AU1/P2MBI/05/2010 Performa Neutronik Bahan Bakar ......... (S. N. Rokhman)
   Gambar 7. Reaktivitas void pada fraksi 233 U 0,5% (atas kiri), 0,49% (atas kanan), 0,48%
(tengah kiri), 0,47%  (tengah kanan) dan 0,46% (bawah).
Dari  kelima  grafik  menunjukkan  karakteristik  yang  sama,  sesaat  menunjukkan koefisien reaktivitas void positif dan akan turun setelahnya, pada fraksi 233 U 0,5 % dan 0.49 % pemuncakan  terdapat pada  saat  terbentuknya  void  sebesar  20%,  sedangkan  untuk  fraksi 0,48%,  0,47%  dan  0,46%  terjadi  pemuncakan  pada  10%  pembentukan  void.  Hal  ini menggambarkan  bahwa  semakin  tinggi  jumlah  nuklida  fisil  dalam  komposisi  maka  akan menggeser titik puncak k eff kekanan. Meningkatnya fraksi bahan bakar berarti meningkatkan jumlah  nuklida  fisil,  sehingga    menyebabkan  meningkatkan  jumlah  nuklida  fisil  dibanding dengan jumlah semua nuklida di dalam teras sehingga nilai utilization factor meningkat.
Tabel 4. Koefisien reaktivitas void setiap komposisi.
Fraksi 233 U 0,5 % 0,49 % 0,48 % 0,47 % 0,46 % Į V
( ǻ k/k/K)
-0,0259.10 -5 -0,02645.10 -5 -0,0269.10 -5 -0,02764.10 -5 -0,0282.10 -5
           Vol. 13 No.3 Oktoberi 2011, Hal. 173-185

## Analisis Faktor Puncak Daya (PPF)
Tabel 5 menunjukkan pembangkitan panas ke arah radial yang dihitung dari distribusi faktor puncak daya ( PPF) yang tertera pada Gambar 8 untuk tiap fraksi 233U.
Tabel 5. Pembangkitan panas maksimum ke arah radial (W/cc)
Gambar 8. Distribusi PPF radial untuk fraksi 233 U 0,5% (atas kiri), 0,49% (atas kanan), 0,48%  (tengah kiri), 0,47%  (tengah kanan) dan 0,46% (bawah).
Pada sebuah dimensi komponen teras reaktor dapat menyebabkan arus neutron yang bocor  dari  teras.  Untuk  mengurangi  neutron  yang  keluar  dari  sistem  teras  reaktor  maka digunakanlah lapisan reflektor yang berfungsi untuk merefleksikan neutron kembali ke teras.
Dari kelima desain, fraksi 0,5% dan 0,49% mempunyai puncak daya radialnya pada puncak  sebelum  reflektor,  sedangkan  untuk  fraksi  0,48%,  0,47%  dan  0,46%  mempunyai puncak  daya  radial  pada  pusat  teras  namun  puncak  sebelum  refleksi  juga  hampir  setinggi pemuncakan  daya  pusat  aksial  teras.  Reflektor  memberikan  nilai  lebih  dalam  hal  perataan distribusi  fluks  teras  dengan  cara  peningkatkan  populasi  neutron  pada  bagian  terluar reflektor, neutron tersebut dipantulkan walapun ada yang ditangkap.
Tabel  6  dan  Gambar  9  menunjukkan  pembangkitan  panas  ke  arah  aksial.  Nilai pembangkitan panas yang tertera di Tabel 6, seperti untuk ke arah radial, nilai pembangkitan panas maksimum ke arah aksial dihitung berdasarkan hasil perhitungan PPF pada Gambar 9.
Tabel 6. Pembangkitan panas maksimum ke arah aksial (W/cc)
  ¡¢  £ ¡¤¢ ¥¦ § ¨ ©¢ ª 
Vol. 13 No.3 Oktoberi 2011, Hal. 173-185
Gambar 9. Distribusi PPF ke arah aksial fraksi 233 U 0,5% (atas kiri, 0,49% (atas kanan), 0,48%  (tengah kiri), 0,47%  (tengah kanan) dan 0,46% (bawah).
Kelima  grafik  mencapai  titik  puncak  daya  pada  posisi  puncak  teras,  hal  ini dikarenakan  ukuran  silinder  pada  setiap  blok  prisma  tempat  larutan  garam  semakin  keatas semakin  mengecil,  sehingga  mendukung  peningkatan  kekritisan  teras  dan  temperatur  pada setiap zona. Secara umum karakteristik dari setiap fraksi pada distribusi radial maupun aksial tidak menunjukkan perbedaan bentuk, hal ini dikarenakan desain teras yang digunakan oleh kelima fraksi tersebut adalah sama.
Sedangkan  pembangkitan  panas  maksimum  di  Tabel  7  merupakan  pembangkitan panas yang terjadi di suatu posisi reaktor. Sedangkan Tabel 8 menunjukkan PPF total untuk tiap fraksi 233U yang merupakan perkalian PPF ke arah radial (Gambar 8) dan PPF ke arah aksial (Gambar 9)
Tabel 7. Pembangkitan panas maksimum di teras (W/cc)
Tabel 8. Harga puncak daya total  setiap komposisi
Untuk  mendapatkan  nilai  PPFtotal  yang  ideal  adalah  bilamana  dapat  membuat distribusi di dalam teras adalah rata secara radial dan aksial. Untuk mendapatkan hal tersebut salah  satunya  adalah  dengan  melapisi  bagian  luar  teras  dan  zona  dekat  pusat  radial  teras dengan  material  berbahan  reflektor.  Zona  dekat  pusat  radial  berfungsi  untuk  mendatarkan daya  yang  memuncak  pada  pusat  teras,  sedangkan  bagian  terluar  teras  berfungsi  untuk merefleksikan kemungkinan kebocoran neutron pada bagian terluar teras reaktor.

## KESIMPULAN
Pada  penggunaan  bahan  bakar 7 LiF-BeF 2 -ThF 4 -UF 4 sebagai  bahan  bakar  pada modifikasi 7 LiF-BeF 2 -UF 4 pada  SM-MSR  membutuhkan  modifikasi  ukuran  diameter silinder di dalam blog prisma sehingga mencapai tujuan penambahan ThF 4 sebagai bahan bakar  fertil  untuk pembiakan fertil  menjadi fisil.  Penambahan fraksi 233 U  sangat  sensitif untuk  kenaikan  k eff dan  penurunan  CR.  Dan  penambahan  fraksi 232 Th  sangat  sensitif untuk kenaikan CR dan penurunan k eff . Penambahan fraksi Be terhadap Li menyebabkan kenaikan k eff dan penurunan  CR  kurang  sensitif  yang bergantung pada  fraksi 233 U  dan 232 Th,  sehingga  dapat  digunakan  untuk  penyesuaian  semua  fraksi  agar  mencapai  k eff >1 dan  CR>1.  Merubah  fraksi  Be  terhadap  Li  pada  fraksi 233 U  yang  lebih  tinggi menyebabkan  mengecilnya  pengaruh  perubahan  CR  namun  perubahan  k eff lebih signifikan. Kelima komposisi dapat memenuhi syarat k eff >1 dan CR>1 (reaktor breeder) . Kestabilan nilai k eff dan CR didapat pada fraksi 0,5%  dan 0,49% 233 U dengan indikasi rentang antara k eff dan CR yang lebih lebar dari fraksi di bawahnya. Kelima komposisi memenuhi  syarat  keselamatan  neutronik  dari  segi  koefesien  reaktivitas  temperatur  dan void sehingga memenuhi prinsip keselamatan melekat.

## DAFTAR PUSTAKA
1. Badan  Pusat  Statistik.  Available  from  http:// www.bps.go.id/tab_sub/view.  php? tabel= 1&daftar =1&id_subyek=12&notab=1 · ¸¹¹º» » º ¼ ½ ¾ ¿ À Á Â ½ Ã ´ Ã ·
2. Laporan  Tahunan  2008  Annual  Report  PT.PLN  (Persero).  Available  from:URL: http://www.pln.co.id/dataweb/AR/ ¸ Ä ÅÆÇ ½ Ã Ã µ · È ¼ É · ¸ ¹¹ º »» º ¼ ½ ¾ ¿ À Á Â ½ Ã ´ Ã ·
3. Dr. Ir. Andang Widi Harto, M. T. Diktat Teknologi Reaktor Nuklir Maju . Diktat. Jurusan Teknik Fisika Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada; 2009.
4. William  A  Casino,  Kirk  Sorensen,  Christopher  A  Whitener.  A  small  mobile molten salt reactor (SM-MSR) for underdeveloped countries and remote locations. Nuclear Engineering Department the University of Tennessee; 2007.
5. Thomas J. Connolly. Foundation of nuclear engineering . John Wiley & Sons. New York, Santa Barbara, Chinchester, Brisbane, Toronto; 1978.
6. Alexander  Agung.  Diktat  analisis  reaktor  nuklir. Diktat.  Jurusan  Teknik  Fisika Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada; 2008.
7. James.J.Duderstadt  dan  Louis  J.Hamilton.  Nuclear  reactor  analysis.  John Wiley&Sons. United States of Amerika; 1976.
8. Zuyyina  Bimar’atash  Sholikhah.  Skripsi  Sarjana.  Jurusan  Teknik  Fisika. Universitas Gadjah Mada, Indonesia ; 2010.