Emisi Gas Produk Fisi dan Swelling

Emisi Gas Produk Fisi dan Swelling – Seiring dengan meningkatnya fraksi bakar, produk fisi akan terakumulasi di dalam pelet. Secara garis besar produk fisi ini dibedakan menjadi gas mulia (noble gas), zat volatil, dan zat padat. Gas mulia produk fisi yaitu xenon, kripton dan lainnya, setelah terbentuk di dalam pelet, akan bergerak sambil membentuk gelembung gas dan dapat mengakibatkan terjadinya penggembungan pelet.

Emisi Gas Produk Fisi dan Swelling

Emisi Gas Produk Fisi dan Swelling

Apabila gas tersebut keluar dari pelet, maka akan terjadi penurunan konduktivitas panas celah yang akan membuat naiknya suhu bahan bakar. Hal ini sangat mempengaruhi karakteristik bahan bakar. Produk fisi yang bersifat volatil adalah iodium, cesium dan lain-lain. Diantara zat-zat tersebut banyak terdapat senyawa reaktif dan mudah bergerak pada suhu tinggi hingga mencapai bagian bersuhu rendah, seperti celah dan lainnya. Salah satu contoh adalah iodium, yang diketahui bersifat korosif dan mempunyai kemampuan menimbulkan SCC.Produk fisi zat padat adalah zirkonium, molibdenum, unsur tanah jarang, rutenium, tecnisium, rodhium, paladium, dan lainnya. Senyawa oksida dari unsur tanah jarang dan zirkonium akan membentuk larutan padat dengan UO2, sedangkan logam mulia seperti molibdenum, rutenium dan lainnya akan membentuk paduan logam dan akan terdeposisi sebagai butiran logam berwarna putih. Produk fisi zat padat tersebut, karena terhenti di dalam pelet, maka akan mengakibatkan penggembungan pelet. Hubungan antara fraksi bakar dan penggembungan yang pada intinya adalah penurunan densitas, ditunjukkan pada Gambar 1. Laju penggembungan per fraksi bakar diperkirakan sekitar 0,03~0,07 %/MWd/kgU (untuk UO2adalah 1020f/cc = 33 MWd/kgU), sehingga untuk fraksi bakar pada saat ini yang nilainya 30~40MWd/kgU, laju penggembungannya kecil.

Apabila gas produk fisi (khususnya gas mulia) yang keluar dari pelet terlalu banyak, maka tekanan dalam batang bahan bakar akan meningkat. Khususnya, untuk batang bahan bakar yang tidak bertekanan, konduktivitas panas celah akan menurun, sehingga mengakibatkan naiknya suhu bahan bakar. Selain itu, akibat kenaikan suhu ini, produk fisi gas akan semakin banyak teremisi, sehingga timbul efek balik terhadap naiknya suhu bahan bakar yang disebut efek balik termal. Kenaikan suhu bahan bakar seperti ini akan memberikan pengaruh yang besar terhadap karakteristik bahan bakar seperti pemuaian termal pelet dan terjadinya PCMI akibat pemuaian tersebut. Selain itu, tekanan dalam batang bahan bakar telah ditetapkan agar tidak melebihi tekanan luar saat pengoperasian reaktor nuklir. Pengendalian emisi gas produk fisi pada fraksi bakar tinggi sangat penting dari aspek keselamatan. Hubungan antara laju emisi gas produk fisi dengan fraksi bakar pada batang bahan bakar BWR dan PWR, masing-masing ditunjukkan pada Gambar 2 dan 3. Laju emisi gas produk fisi pada batang bahan bakar BWR untuk fraksi bakar lebih dari 20 MWd/kgU menunjukkan nilai yang berfluktuasi antara 1~20%. Sedangkan pada PWR, untuk fraksi bakar sampai dengan 40 MWd/kgU nilainya kecil yaitu di bawah 0,5%, untuk 60 MWd/kgU pun kurang dari 3%. Perbedaan ini disebabkan karena tekanan awal helium pada batang bahan bakar BWR adalah 0,1~0,3 MPa, sedangkan pada PWR sekitar 3MPa, sehingga penurunan konduktivitas panas celah akibat emisi gas produk fisi akibat pembakaran kecil. Namun demikian, pada rentang fraksi bakar 30~40 MWd/kgU yang banyak digunakan dewasa ini, belum pernah dilaporkan adanya pengaruh yang signifikan terhadap keselamatan batang bahan bakar yang disebabkan oleh emisi gas produk fisi. Untuk menekan emisi gas produk fisi pada fraksi bakar tinggi, dilakukan pengembangan pelet dengan butiran berdiameter besar.

Gas mulia produk fisi yang terakumulasi di dalam pelet akan mengakibatkan penggembungan pelet. Namun demikian penggembungan akibat gas produk fisi ini sangat bergantung pada fraksi bakar, suhu iradiasi, external constrain force, dan lainnya. Pada fraksi bakar bahan bakar yang hingga saat ini dipergunakan tidak akan terjadi masalah penggembungan akibat gas produk fisi.

Pengembangan kode komputer (computer code) analisis karakteristik bahan bakar telah memungkinkan estimasi kuantitatif karakteristik bahan bakar selama pengoperasian. Sebagai contoh dari kode ini adalah FEMAXI-3, FEMAXI-4 yang menggunakan metode elemen hingga (FEM) yang telah banyak digunakan untuk melakukan estimasi laju emisi gas produk fisi.

Baca :

Demikianlah info Emisi Gas Produk Fisi dan Swelling dari admin artikelind.com, semoga bermanfaat. [Ai]

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *