PENENTUAN SECARA EKSPERI MENTAL FUNGSI RESPON FREKUENSICFRF) DARI REAKTOR SERBA GUNA G.A. SIWABESSY

Phan Lie Khioen. Arlinah Kusnowo

Pusal Penelilian Teknik Nuklir

ABSTRAK

Pengukuran FRF reaklor pada daya rendah. dapat membantupenentuan parameter kinetik dan umpan balik reaktivitasreaklor serla dalam menyelidiki kestabilan reaktor tentanggangguan kecil pa~a reaklivilas. Dalam makalah ini dite­rangkan hasil pengukuran FRF dari reaktor Serba Guna denganuji balang jatuh. Percobaan ini dilakukan pada daya rendahClanpa pengaruh umpan balik reaktivilas). oleh karena itu.pengukuran ditekankan pada kondisi daya nolo Perbandinganhasil perhitungan dan hasil percobaan tidak berbeda jauhpada frekuensi rendah.

ABSTRACT

The Experimental Delerminalion of Frequency ResponseFunction of G.A. Siwabessy Multi Purpose Reactor. Thefrequency response function measuremenls of a reactor atlow power. help in determining the kinetic parameters andreaclivily feedbacks of a reactor and ullimately in inves­ligating its slability with respect to small perturbation inreactivity. In this paper. we report the results offrequency response function measurements of Reaktor SerbaGuna G.A. Siwabessy by rod drop test. The test was conduc­ted at low power Creactivity feedback effects absent).Therefore. the measurements pertain to zero power responsefunction of the reactor. The comparison in calculated andmeasured values is reasonably good in the lower frequencies.

I. PENDAHULUAN

Fungsi respon frekuensi CFRF) dar i reaktor nuklir

penting dalam mempelajari perilaku reaktor berhubungan

dengan fluktuasi kecil pada reaktivitas dan kestabilan

reaktor. FRF daya nol bergantung sepenuhnya pada parameter

neutron serempak dan neutron kasip. pada penambahan

daya/reaktivitas bergantung juga pada umpan balik reaktivi-

tas Ckoefisien daya dinamik) reaktor. Oleh karena itu.

308

309

pengukuran FRF reaktor pada daya rendah, dapal membanlu

penenluan parameler kinelik dan umpan balik reaktivilas

reaklor serla dalam menyelidiki keslabilan reaklor dengan

gannguan keci 1 pada reakli vi'las. Dalam makalah ini, me­

nerangkan lenlang hasil pengukuran FRF reaklor Serba Guna

G.A. Siwabessy dengan uji balang jaluh. Percobaan ini di­

lakukan pada daya rendah Clanpa pengaruh umpan balik reakli­

vilas). Oleh karena ilu pengukuran dilekankan pada kondisi

daya nolo Perbandingan hasil perhilungan dan hasil peng­

ukuran lidak berbeda jauh pada ~rekuensi rendah.

II. TEORI

Fungsi pindah reaklor dide~inisikan sebagai perban­

dingan lrans~ormasi Laplace dari masukan. Fungsi pindah

daya nol (1) CZCs)) dapal dilurunkan dari persamaan kinetik

dinyalakan sebagai

Z( s) = [s l +

-1

1 s ~VC Aj + S)](1)

dengan s = variabel lrans~ormasi Laplace, l = umur neulron

serempak, ~j dan Aj masing-masing adalah ~raksi neulron

kasip dan konslanla peluruhan dari konsentrasi penghasil

neulron kasip Pada umumnya, s adalah bilangan kompleks.

Jika s = iw, yailu irnajiner murni. lalu ~ungsi pindah daya

nol dibalasi sebagai FRF karena ilu •

(2)

ZCs) seperli dinyalakan oleh persamaan (1) merupakan per­

samaan inversi per jam Cinverse inhour). Oleh karena itu,

un'luk bilangan nyala s. ZCs) merupakan persamaan inversi per

Jam dan s melukiskan inversi peri ode reaktor.

Pengukuran FRF dengan melode balang jaluh pada dasarnya

sarna seperli pengukuran FPDN C~ungsi pindah daya nol) lahun

lalu. dala peluruhan daya dari balang jaluh diolah oleh

trans~ormasi Fourier.

ZC i w) =

dengan

PiPO-= Pi

310

Po - i w PC i w)i w PC i w)

(3)

PCiw) = S dt.' PCt.') expo (-j w t.')o

(4)

Pada dasarnya. ZCiw) fungsi kompleks, terdiri dari 2 bagian

yait.u bagian riil dan imaJiner.

PCiw) = P - i PR • I

dengan

PR = S dt' PCt') cos Cw to)o

PI = f dt' PCt') sin Cw t')o

Jika ZCiw) dinyatakan dalam batasan riil dan imajiner,

ZCiw)= Z+ iZR

I

lalu dapat. dit.unjukkan bahwa P[ -1

PP

]Z

1 0I= +R

P- P P+ P01 RI

P [ -1

PP

]Z

0 0I= +I

p- p p+ P01. RI

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

Cl0)

Jika ZCiw) dinyatakan dal am besaran IZCiw) I dan fase ¢Ciw)

yaitu

lalu

ZCiw) = !ZCiw) I expo {i ¢ Ciw)} (11)

dan

IZC i w) I ( 1/2= ZR + ZI)(12)

-1.¢Ciw) = tan CZ /Z)I R

Untuk PRF secara teoritis :

(13)

311

o .u/ /~[

w '"w ~.A.

]J + i + lJJ

A.+ W

2(1A~2

J+ W

ZC i w)

= J J(14)2 (,.;.(i.A.

[ (i j W /(i ]2[w A

+ l ]l A + w2

JJ+ 0 A~2

J .J+ W

JJ

III. PROSEDUR PERCOBAAN

Pengukuran uji batang jatuh dilakukan pada daya reaktor

100 kW, kedua detektor CJKTO CX821 dan JKTO CX811) diatur

pada posisi 908 mm dan 933 mm, dari posisi 2 buah detektor

tersebut dapat memberikan jumlah cacahan maksimum tanpa

men galami saturasi. Sistem pengambilan data yang digunakan

pada percobaan ini dapat dilihat pada gambar Cl), terdiri

dari Multi Channel Scaler CMCS) , Single Channel Scaler CSCS)

Per sonal Computer CPC) yang di1engk api dengan diskette dan

pencetak. SCS digunakan untuk memeriksa kebenaran operasi

MCS. MCS dilengkapi dengan kemampuan merekam data dalam orde

milidetik - beberapa detik dengan jumlah titik yang direkam

sebanyak 500 - 8000 Channel. Pada pengukuran selama dan se­

sudah batang jatuh dipilih selang waktu 0,2 detik dengan

jumlah channel 2000. Posisi semua batang kendali 330 kurang

lebih 1 mm dan reaktor dibuat kritis. Pengambilan data oleh

MCS dimulai setelah perekaman data pada keadaan setimbang

(steady state) sebanyak kurang lebih 100 channel, lalu ba­

tang dijatuhkan dan data peluruhan daya karena batang jatuh

direkam dalam MCS. Gra~ik Cl) menunjukkan hasil perekaman

data sebelum, selama dan setelah batang jatuh.

IV. ANALISIS DATA

Program komputer dibuat untuk menghitung fungsi trans­

~ormasi Fourier. Dalam hal ini digunakan hukum Simpson untuk

integrasi numerik. Data peluruhan daya karena batang jatuh

yang ditunjukkan oleh gra~ik (1), dianalisis dengan menggu­

nakan persamaan (6) dan (7). FRF (persamaan (11)) dievaluasi

dengan persamaan (9), (10), (12) dan (13).

JKT01(---- Cx821 J

JJ

R

S G

(MPR-30)

SINGLECAMBERRACHANNEL

MULTICHANNEL~SCALER

SCALER FLOPPY

PERSONALCOMPUTER

PRINTER

Gambar 1. Diagram balok sistem pengambilan data.

313

Untuk membandingkan hasil secara eksperimen dan teoritis.

persamaan (14) digunakan. Harga besaran dan fase FRF secara

eksperimental dan teoritis dapat dilihat pada tabel (1) dan

grafik (2) serta grafik (3).

Tabel 1 . Frequency Response Amplitudes and Phase Shifts forMPR-30

Theor y (DelayedExperiment (Rod -

Neutron Parameters)Drop Test)

NO.Frequency

AmplitudePhaseAmplitudePhase

( $) - 1 (deg. )( $) - 1(deg.)

1.

O.278xl 0-3281.9-89.4271.1-89.52.

0.5xlO-3156.8-88.9150.7-89.23.

0.1xlO-278.5-87.975.5-88.54.

0.2xlO-239.4-85.838.0-87.05.

0.5xlO-2 16.1-80.015.8-82.46.

0.1xlO-1 8.6-72.09.0-75.37.

O.125xl0-1 7.2-68,87,7-72.68.

O.187xl0-1 5.7-64.26,3-69.69.

O.167xl0-1 4.4-57,54,9-61,910.

0.5xlO-1 3,0-46,83,7-50.311.

0,1 2.2-39,42,8-42.012.

0.2 1,7-32,42.2-32.213.

0.5 1.3-21.21.9-23.314.

1.0 1.1 .-14.41.5-15. 5.0 1.0- 6.81.0-16. 10.0 1.0- 7.00.4-17.

20.0 0.98-10,3 --18.

50.0 0.92-22,3 --19.

100,0 0,78-38,8 --20.

125.0 0,71-45,2 --21.

200,0 0,53-58,1 --

Harga parameter neutron kasip digunakan dalam perhitungan

teoritis FRF dapat dilihat pada tabel (2).

Table 2.Delayed and Prompt Neutron Parameter of RSG (MPR-30)~ = 0.00765 ; A = 61.3 ~s

NO. 0/0 A(s-1)J

j

1.

0,038 0.01272.

0,213 0.03173.

0,188 0,1154.

0,407 0,3115.

o , 126 1,406.

0,026 3,87

291L...276

2228.141

:z:«:I:-<~ 1542.0071..J

855.872

169.137

o 0.203 0,404 0,606 0,807 1,008 1.2 0 9 1,411 1,612 1,813-----) waktu Cdetik)

Gambar 2.Daya reaktor vs waktu pada uji batang jatuh

10

o

-20

•....-<l

:( -40ct:LUa3o -60

-80

-90

0--0

315

- TEORI

000 EKS.PERIMEN

".'0

' •• 0••••• 0 0 _•••••••• ••0 ~

10 102

FREKUENSI (HZ)

Gambar 3.Besaran FRF vs Frekuensi

- TEORI

00 0 EKSPERIMEN

10 10 10 10 10 10 10

FREKUENS( (H Z)

10

Gambar 4.Fase FRF vs Frekuensi

316

Hasil FRF secara eksperimeI'ldaI'lt..eoritist..idakberbeda Jauh

pada rrekueI'lsi reI'ldah. Harga FRF secara eksper'imen pada

frekueI'lsitinggi tidak dapa t dianal isa karena keter batasan

memori komputer dalam menghadapi integrasi numerik.

V. KESIMPULAN

Dari analisis data diat.as dapat diambi1 kesimpulan

bahwa hasil FRF secara eksperimen dan teoritis sangat

mendekati dengan perkataan laiI'ltidak berbeda jauh pad a

frekuensi rendah. Sedangkan untuk frekueI'lsi tiI'lggi,harga

FRF secara eksperimen tidak dapat ditentukan karena ket.erba­

tasaI'l komput..er dalam memproses analisa integrasi numerik

dari transformasi Fourier dengan metode SimpsoI'l.

UCAPAN TERIMA KASIH

Melalui makalah ini peI'lulismengucapkaI'l terima kasih ke­

pada Bp. Bakri Arbie, Bp. Iman Kuntoro, Bp. Uju Jujurat.isbe­

la, Bp. Amir Hamzah, Bp. Amil Mardha dan Ibu Lili SuparliI'la

serta Tim Operasi Reaktor G.A Siwabessy yaI'lgtelah membantu

penulis dalam melakukan pengambilan data percobaan bersama

expert. Mr. Om Pal Singh.

ACUAN

1. G.R. Keepi n, "Physics of Nucl ear Reactor Kineti kcs",

Addis Wesley Pub. Co. Inc .• 1965·

2. Om Pal Singh, Liliana, Arlinah Kusnowo, Uju Jujuratisbe­

bella and Bakri Arbie, "The Experimental Det.erminat.ion of

Period Reactivity for Reaktor Serba Guna CMPR-30)",

IAEA-PPTN/04/018/03/10. 1988

TANYA JAWAB

1. Syarip

317

a. Basaimana cara mendapatkan srafik C2~ dan srafik (3) ~b. Apakah arti fisis dari fase pada srafik C3) ~

Jawaban

a. Caranya densan mentransformasi Lap~acekan funssi waktu

menjadi lunssi frekuensi

b. Secara teoritis srafik mu~ai menu~is pada frekuensi

10 Hz. karena frekuensi tinSSi FRF dipensaruhi o~eh

neutron s:rempak bukan neutron kasip. pada frekuensi

rendah. dipensaruhi o~eh neutron kasip.

2. Y. Sardjono

Pada P 100 kW teras tidak da~am kondisi core c~ear sebab

nesatip temperature koefisien sudah

fision product. Nohon komentar.

Jawaban

ada, demikian jusa

Pada pensukuran tersebut. diasumsikan bahwa efek koefisi-

en temperatur nesatip tidak berpensaruh. Ternyata dari

hasi~ eksperimen dan teoritis tidak berbeda. sehinssa

dapat disimpu~kan bahwa asumsi tersebut benar. ji.ka tidak

maka hasi.~ eksperimen yans dipero~eh sansat berbeda.