Riset Karakteristik Radiasi pada Pelet Bahan Bakar

Riset Karakteristik Radiasi pada Pelet Bahan Bakar – Pelet bahan bakar merupakan keramik berbentuk silinder (diameter 8~10 mm, panjang kira-kira 10 mm) yang dibuat dari proses sinterisasi serbuk UO2 berdiameter sekitar 10 mm, dengan konsentrasi U-235 sekitar 3~4% untuk reaktor air ringan.

Selama pengoperasian reaktor terjadi reaksi fisi U-235 yang menghasilkan produk fisi dan panas di dalam pelet bahan bakar. Pengungkungan produk fisi di dalam batang bahan bakar ini, sangat penting dalam aspek keselamatan. Di dalam pelet bahan bakar, produk fisi terakumulasi dan terbentuk unsur ultra uranium akibat terserapnya neutron. Pelet bahan bakar ini, dalam kondisi radiasi tinggi mengalami perubahan-perubahan seperti pengerutan, pemuaian panas, akumulasi dan emisi produk fisi berbentuk gas dan penggembungan. Selain itu, seiring dengan berlangsungnya proses pembakaran, bentuk dan struktur pelet bahan bakar mengalami perubahan, sehingga memberikan efek pada karakteristik pembakaran.

1.PENGERUTAN

Pengerutan adalah fenomena kontraksi pada pelet bahan bakar akibat iradiasi neutron, di awal operasi yang fraksi bakarnya mencapai sekitar 10 MWd/kgU (kira-kira setara dengan iradiasi satu tahun di dalam reaktor nuklir). Dahulu, akibat pengerutan ini, terdapat masalah seperti pembentukan celah arah aksial, pecahnya kelongsong pada bagian celah di dalam batang bahan bakar (khususnya bahan bakar PWR) dan kenaikan suhu pembakaran akibat meningkatnya celah ke arah radial. Dewasa ini, dengan pemakaian pelet berkerapatan tinggi (kerapatan teoritis lebih dari 95%) dan perbaikan suhu sintering, serta pemakaian batang bahan bakar PWR model pre-pressurized, maka masalah yang berhubungan dengan pengerutan dapat diatasi.

2.PEMUAIAN TERMAL PELET DAN KERUSAKAN AKIBAT PCI

Karena UO2 memiliki konduktivitas panas yang kecil, maka pada saat operasi daya tinggi, suhu titik tengah pelet menjadi tinggi dan menyebabkan terjadinya pemuaian termal pelet. Hal ini mengakibatkan penyempitan celah ke arah radial dan terjadi interaksi mekanis antara pelet dan kelongsong (PCMI=Pellet Clad Mechanical Interaction), sehingga timbul tegangan (stress) pada kelongsong. Dalam lingkungan iradiasi dengan fraksi bakar (burn up) lebih dari 10 MWd/kgU dan kondisi produk fisi yang terakumulasi bersifat korosif, maka kenaikan daya batang bahan bakar akan menyebabkan PCMI yang kuat. Produk fisi korosif akan mengakibatkan brittle crack pada kelongsong, sehingga batang bahan bakar mengalami kerusakan PCI. Mekanisme kerusakan PCI ini dikenal sebagai Stress Corrssion Cracking (SCC). Produk fisi korosif yang mengakibatkan SCC diduga adalah unsur iodium. Selain SCC, mekanisme lain kerusakan PCI adalah proses perapuhan kelongsong akibat iradiasi, atau perubahan struktur kelongsong. Untuk mencegah kerusakan PCI, dilakukan inovasi bahan bakar (memperkecil batang bahan bakar, memperbaiki bentuk pelet seperti bentuk piring atau chanfer, dan menggunakan kelongsong dengan Zirconium Liner) dan inovasi prosedur pengoperasian reaktor nuklir (Pre-Conditioning Interim Operating Management Recommendation: PCIOMR). Melalui dua inovasi ini kerusakan bahan bakar akibat PCI ini secara prinsip dapat diatasi.

Baca :

Demikianlah info Riset Karakteristik Radiasi pada Pelet Bahan Bakar dari admin artikelind.com, semoga bermanfaat. [Ai]

Leave a Reply

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