Berbicara mengenai pembangkit Listrik, bahan bakar nuklir merupakan opsi yang dipertimbangkan di Indonesia karena kekayaan akan sumber dayanya yang cukup mumpuni. Â Akan tetapi, pengolahan limbah nuklir menjadi salah satu topik yang dipertimbangkan dalam pengembangannya. Salah satu teknologi yang dapat menjadi solusi untuk permasalahan ini adalah Accelerator Driven System (ADS) yang dapat melakukan transmutasi limbah nuklir sehingga aktivitas radioaktivitas serta waktu paro dari limbah nuklir dapat diturunkan. Selain mentransmutasi limbah nuklir, ADS juga memberikan surplus energi yang dapat digunakan untuk sistem pembangkit daya.
Saat dioperasikan, di dalam ADS akan terjadi reaksi inti sehingga dihasilkan panas pada komponen-komponen ADS. Panas ini tentunya harus dihilangkan sehingga kinerja tiap komponen ADS tetap terjaga. Pada tulisan ini akan dibahas cara untuk menghitung panas pada salah satu komponen ADS, yakni perangkat atau reaktor subkritik (subcritical core), untuk kemudian dibahas lebih lanjut saat melakukan pembuatan sistem pendingin pada ADS. Adapun panas yang dihitung lebih tepatnya adalah selisih suhu pada pusat kelongsong bahan bakar dan dinding luar kelongsong bahan bakar yang ada di reaktor subkritik.
Pertama-tama, dilakukan pembuatan konfigurasi teras reaktor subkritik atau penyusunan bahan bakar pada teras reaktor. Hal ini dilakukan dengan cara simulasi menggunakan aplikasi seperti MCNP atau OpenMC. Konfigurasi teras reaktor yang dibuat harus memiliki nilai k-ef kurang dari 1. K-ef sendiri merupakan faktor perlipatan neutron efektif. Setelah ditemukan konfigurasi teras reaktornya, maka dilakukan pencarian fluks pada setiap ring bahan bakar menggunakan fungsi aplikasi tersebut.
Kemudian, fluks yang dihasilkan akan digunakan untuk perhitungan daya. Selanjutnya, dari daya yang ditemukan maka dilakukan perhitungan selisih suhu pada pusat kelongsong bahan bakar dan dinding luar kelongsong bahan bakar. Besar suhu tersebut yang nantinya harus dipindahkan dari reaktor subkritik agar suhu tetap dalam batasan yang ditentukan. Selain itu, selisih suhu ini dapat digunakan untuk mengetahui berapa suhu pada pusat kelongsong bahan bakar di ring tertentu reaktor subkritik tersebut. Caranya adalah dengan menambahkan suhu air pendingin pada reaktor subkritik atau suhu dinding luar kelongsong dengan selisih suhu tersebut. Ditemukan pula hubungan variabel yang dihitung di atas adalah semakin tinggi nilai k-ef, semakin tinggi pula fluks dan daya, serta semakin tinggi pula suhu yang dihasilkan.
Contoh perhitungan yang dilakukan oleh penulis dimana telah dibuat konfigurasi teras reaktor subkritik dengan nilai k-ef 0,97 menggunakan bahan bakar uranium alam dan uranium diperkaya 8,5%. Kemudian, setelah melalui step-step yang dijelaskan sebelumnya, didapatkan hasil selisih suhu pada konfigurasi teras k-ef 0,97 di ring B adalah 54,7C. Sehingga, jika ingin mengetahui suhu pusat kelongsong bahan bakar di ring B maka tinggal menambahkan selisih suhu dengan suhu air pendingin. Misalnya suhu air pendingin reaktor subkritik tersebut 29C, maka suhu pusat bahan bakar ring B adalah 83,7C.
