ev aluasi termohidrolika kondisi tunak teras …ansn.bapeten.go.id/files/43103/2400.pdf · primary...

7
Proseding Pertemuan don Presentasi /lmiah PPNY-BATAN, Yogyakarta /4- /5 Juli /999 BukuI 201 EV ALUASI TERMOHIDROLIKA KONDISI TUNAK TERAS RSG-GAS PADA OPERASI DAY A 15 MWt DENGAN 1 POM- P A PENDINGIN PRIMER Moh. Darwis Isnaini Stal BidangFisiko Reaktor, PPTRR (PRSG)-BATAN Y. Murayama JAER/ ABSTRAK EVALUASI TERMOHIDROLIKA KONDISI TUNAK TERAS RSG-GAS PADA OPERASI DAYA 15 MWt DENGAN 1 POMPA PENDINGIN PRIMER. Telah dilakukan perhitungan untuk mengevaluasi kemungkinan dioperasikannya RSG-GAS hanya den8an menggunakan pendinginan1 pompa primer sebagai pendingin dan 1 penukar panas. Dari perhitungan untuk kondisi tunak dengan menggunakan program Coolod-N untuk daya lebih 17,1 MWt (114%dari daya nominal 15 MWt) diperolehsuhu makismum pelat dan meat masing-masing sebesar 138,98 dan 154,67 DC serta batasminimum keselamatan terhadap ketidak- stabilan aliran sebesar 2,55 untuk kondisi daya lebih, dan 1,43 untuk kondisi antisipasi transien. Dibandingkan dengan SAR RSG makadisimpulkan bahwareaktorRSG dapat dioperasikan pada daya 15 MWt dengan menggunakan pendinginan 1 pompa, dengan selamat. ABSTRACT STEADY-STATE THERMAL HYDRAULIC EVALUATION UNDER 15 MWt AND ONE PRIMARY PUMP OPERATION.An evaluationto make sure the RSG-GAS (MPR-30) could be operated by only one primary pumpand oneheat exchanger operation was carried out. Thecalculationfor overpower of17.1 MWt (114% of nominalpower 15 MWt) on steady statecondition using Coolod-N code, wasfound that the maximum temperatures were 138.98and 154.67 DC for theplate and meat,respectively, and the minimum safety margins against the onset of flow instability were 2.55 and 1.43 for over power and anticipated transientcondition.respectively. Compared to SAR ofRSG, it can be concluded that theRSG can be safely operated at power of 15 MWt using 1 primarypump. PENDAHULUAN n SG-GAS adalah reaktor riset bertipe kolam, Rmenggunakan pendingin daD moderator air ringan daD mempunyai daya termal 30 MWt. Reaktor ini menggunakan bahan bakar U3Og-AI dengan pengkayaan 19,75 % yang dibuat dalam bentukpelat (MTR-type fuels). Pada teras kerjanya, RSG-GAS tersusun atas 40 elemen bakar dan 8 elemen kendali yangmasing-masing tersusun atas 21 dan 15 pelat bahan bakar. Akibat krisis ekonomi yangmelanda sebagian besar negara-negara di Asia sejak tahun 1997 termasuk Indonesia, telah memaksa untuk melakukan pengurangan anggaranyang dipakai, padahal dengan melemahnya nilai rupiah terhadap dollar AS maka biaya yang dipakai untuk pem- buatan elemen bakar, perawatan dan pengoperasian reaktor menjadi sangat besar. Oleh sebab itu perlu dilakukan beberapa penghematan antara lain pengurangan jumlah siklus operasi menjadi 3 siklus per taboo, menurunkan tingkat operasi daya menjadi 15 MWt. Lebih jauh, RSG-GAS ingin melakukan evaluasi yaitu jika memungkinkanuntuk mengu- rangikapasitas pendinginreaktor menjadi 50% nya dalamusahauntuk mengurangi bebanbeaya listrik yang dipakai untuk menjalankan sistem pendingin reaktor. Pada kondisi ini, diharapkanreaktor dapat dioperasikan pada tingkat daya 15 MWt dengan kondisi pendinginan masing-masing 1 buah pompa pendinginprimer, 1 buah pompa sekunderdaD 1 buah penukar panas dibandingkandengan kondisi saat ini yang masing-masing menggunakan 2 buah. Sebagaibahan perbandingan,Praptoriyadi, dkk[l] telah melakukan uji Benchmark tennohidrau- lika teras kerja RSG-GAS dalam keadaan tunakpada tingkat daya 34,2 MWt (daya lebih) .erhadap beberapa program yang dimiliki oleh PRSG antara lain, P ARET -ANL, HEATHYD, PL TEMP daD COOLOD-N dengan program yang dipakai oleh pemasok (INTERA TOM) yaitu COBRA III/I. Muh. Darwis Isnaini, dkk. ISSN 0216-3128

Upload: vudat

Post on 20-Feb-2018

213 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: EV ALUASI TERMOHIDROLIKA KONDISI TUNAK TERAS …ansn.bapeten.go.id/files/43103/2400.pdf · primary pump and one heat exchanger operation was carried out. The calculation for over

Proseding Pertemuan don Presentasi /lmiahPPNY-BATAN, Yogyakarta /4- /5 Juli /999 Buku I 201

EV ALUASI TERMOHIDROLIKA KONDISI TUNAK TERASRSG-GAS P ADA OPERASI DAY A 15 MWt DENGAN 1 POM-P A PENDINGIN PRIMER

Moh. Darwis IsnainiStal Bidang Fisiko Reaktor, PPTRR (PRSG)-BATAN

Y. MurayamaJAER/

ABSTRAKEVALUASI TERMOHIDROLIKA KONDISI TUNAK TERAS RSG-GAS PADA OPERASI DAYA 15MWt DENGAN 1 POMPA PENDINGIN PRIMER. Telah dilakukan perhitungan untuk mengevaluasikemungkinan dioperasikannya RSG-GAS hanya den8an menggunakan pendinginan 1 pompa primer sebagaipendingin dan 1 penukar panas. Dari perhitungan untuk kondisi tunak dengan menggunakan programCoolod-N untuk daya lebih 17,1 MWt (114% dari daya nominal 15 MWt) diperoleh suhu makismum pelatdan meat masing-masing sebesar 138,98 dan 154,67 DC serta batas minimum keselamatan terhadap ketidak-stabilan aliran sebesar 2,55 untuk kondisi daya lebih, dan 1,43 untuk kondisi antisipasi transien.Dibandingkan dengan SAR RSG maka disimpulkan bahwa reaktor RSG dapat dioperasikan pada daya 15MWt dengan menggunakan pendinginan 1 pompa, dengan selamat.

ABSTRACTSTEADY-STATE THERMAL HYDRAULIC EVALUATION UNDER 15 MWt AND ONE PRIMARYPUMP OPERATION. An evaluation to make sure the RSG-GAS (MPR-30) could be operated by only oneprimary pump and one heat exchanger operation was carried out. The calculation for over power of 17.1MWt (114% of nominal power 15 MWt) on steady state condition using Coolod-N code, wasfound that themaximum temperatures were 138.98 and 154.67 DC for the plate and meat, respectively, and the minimumsafety margins against the onset of flow instability were 2.55 and 1.43 for over power and anticipatedtransient condition. respectively. Compared to SAR of RSG, it can be concluded that the RSG can be safelyoperated at power of 15 MWt using 1 primary pump.

PENDAHULUAN

n SG-GAS adalah reaktor riset bertipe kolam,Rmenggunakan pendingin daD moderator airringan daD mempunyai daya termal 30 MWt.Reaktor ini menggunakan bahan bakar U3Og-AIdengan pengkayaan 19,75 % yang dibuat dalambentuk pelat (MTR-type fuels). Pada teras kerjanya,RSG-GAS tersusun atas 40 elemen bakar dan 8elemen kendali yang masing-masing tersusun atas 21dan 15 pelat bahan bakar.

Akibat krisis ekonomi yang melanda sebagianbesar negara-negara di Asia sejak tahun 1997termasuk Indonesia, telah memaksa untukmelakukan pengurangan anggaran yang dipakai,padahal dengan melemahnya nilai rupiah terhadapdollar AS maka biaya yang dipakai untuk pem-buatan elemen bakar, perawatan dan pengoperasianreaktor menjadi sangat besar. Oleh sebab itu perludilakukan beberapa penghematan antara lainpengurangan jumlah siklus operasi menjadi 3 siklus

per taboo, menurunkan tingkat operasi daya menjadi15 MWt. Lebih jauh, RSG-GAS ingin melakukanevaluasi yaitu jika memungkinkan untuk mengu-rangi kapasitas pendingin reaktor menjadi 50% nyadalam usaha untuk mengurangi beban beaya listrikyang dipakai untuk menjalankan sistem pendinginreaktor. Pada kondisi ini, diharapkan reaktor dapatdioperasikan pada tingkat daya 15 MWt dengankondisi pendinginan masing-masing 1 buah pompapendingin primer, 1 buah pompa sekunder daD 1buah penukar panas dibandingkan dengan kondisisaat ini yang masing-masing menggunakan 2 buah.

Sebagai bahan perbandingan, Praptoriyadi,dkk[l] telah melakukan uji Benchmark tennohidrau-lika teras kerja RSG-GAS dalam keadaan tunak padatingkat daya 34,2 MWt (daya lebih) .erhadapbeberapa program yang dimiliki oleh PRSG antaralain, P ARET -ANL, HEA THYD, PL TEMP daDCOOLOD-N dengan program yang dipakai olehpemasok (INTERA TOM) yaitu COBRA III/I.

Muh. Darwis Isnaini, dkk.ISSN 0216-3128

Page 2: EV ALUASI TERMOHIDROLIKA KONDISI TUNAK TERAS …ansn.bapeten.go.id/files/43103/2400.pdf · primary pump and one heat exchanger operation was carried out. The calculation for over

Proseding Pertemuan dan Presentasi I/miahPPNY-BATAN, Yogyakarta 14 -15 Juli 1999202 Buku 1

Sedangkan Arbie!3] telah melakukan studiuntuk mengkonversi bahan bakar RSG-GAS daTioksida menjadi silisida secara langsung. DanPutranta, dkk!4] telah melakukan analisis terrno-hidraulika teras RSG-GAS pada kondisi tunakmenggunakan bahan bakar silisida. Dari basilperhitungan untuk daya 30 MWt untuk bahan bakaroksida dan silisida, yang menggunakan semuaasumsi yang sarna, kecuali untuk prosentasepembangkitan panas di dalarn bahan bakar oksida93% sedangkan untuk bahan bakar silisida 100 %.

Pada makalah ini akan dilakukan suatuevaluasi tentang karakteristik terrnohidrolika terasRSG-GAS pada tingkat daya 15 MWt untuk operasimenggunakan I buah pompa pendingin primer.Perhitungan akan dilakukan untuk bahan bakar jenisoksida (U3Os-AIJ dengan densitas uranium didalarn meat 2,96 g/cm3 dan berrnuatan 250 g U-235per elemen bakar, pada kondisi tunak (steady-statecondition) untuk daya terbangkit di dalarn terassebesar 15 MWt dan 17,1 MWt (daya lebihnya).perhitungan ini dikerjakan dengan menggunakanprograrn komputer COOLOD-N. Dari basil evaluasiini akan terlihat karakteristik terrnohidrolika terasRSG-GAS jika dioperasikan dengan hanyamenggunakan 1 buah pompa pendingin primer.

40 elemen bakar dan 8 elemen kendali) ini dibagimenjadi 2 bagian yaitu 44,7143 elemen bakardisebut kanal rerata dan I elemen bakar disebutkanal terpanas. Y ang' dimaksu~ dengan kanal rerataadalah elemen bakar dengan lebar kanal nominal

(2,55 mm) yang mempunyai panas rerata yaitufaktor radial 1,00 dan faktor teknis ketidakrataanfluks panas sebesar 1,00. Sedangkan yang disebutkanal terpanas, adalah elemen bakar dengan lebarkanal minimum (2,40 mm) yang mana pacta kanalterpanas ini terdapat titik terpanas. Pacta modelkanal terpanas ini, faktor-faktor kanal terpanas yangdipakai adalah sebagai berikutll. 2. 4] :

-Faktor radial (FR) = 2,846;

-Faktor aksial (FA) merupakan fungsi kosinus,dengan FAmaks = 1,6 ;

-Faktor teknis dari ketidak-rataan fluks panas(Fq-) = 1,2

Untuk faktor teknis yang lain, pacta modelperhitungan ini digunakan data masukan antara lainsuhu pendingin masukan maksimum yang mungkinterjadi sebelum sistem proteksi reaktor memancungreaktor (yaitu 44,5 °C), fraksi laju alir teras liktifsebesar 77% [2, S] daD fraksi laju alir ke elemen bakar

(kanal) terpanas sebesar 89.7%[6] dari laju alir untukkanal nominal, untuk laju alir sistem primer masing-masin~ 400 kg/detik (50% laju alir minimum RSG-GAS[2) daD .1785 m3/jam [7]. Perhitungan dilakukanuntuk bahan bakar jenis oksida dengankonduktivitas panas (k) sebesar 13 W/m~, denganasumsi panas seluruhnya (100%) dibangkitkan dibahan bakar.

MODELPERHITUNGAN

Dari data disain yang termuat dalarn SAR [2],disebutkan bahwa daya nominal RSG-GAS adalah30 MWt dengan batasan disain dapat dioperasikandengan laju alir minimum untuk sistem primersebesar 800 kgidetik dan karena adanya fluktuasidaya maka reaktor masih dapat dioperasikan denganarnan pada daya lebihnya yang dibatasi 114% daridaya nominalnya atau sebesar 34,2 MWt. Untukmendapatkan laju alir minimum sebanyak 800 kg!detik, sistem pendingin primer harus disirkulasikandengan 2 buah pompa. Untuk itu kalau reaktor ingindioperasikan dengan daya hanya 15 MWt, secaralogika hanya dibutuhkan laju alir minimum se-banyak 50% dari laju alir minimum semula yaitu400 kg!detik dan itu berarti sarna dengan reaktordioperasikan hanya dengan 1 buah pompa pendinginprimer. Karena berkenaan dengan settingkeselarnatan operasi reaktor, maka perhitungan jugaharus dilakukan untuk daya lebihnya, yang jikamengarnbil batasan yang sarna 114 % adalahsebesar 17, I MWt.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Sebagai bahan perbandingan ditampilkanbasil perhitungan untuk daya lebih 114% (34,2MWt) dengan 1aju alir minimum 800 kgidetik(kondisi operasi 2 pompa) untuk kanal terpanassebagaimana tertera pada Tabell.

Dari Tabel I menunjukkan bahwa basilperhitungan dengan program COOLOD-Nmendapatkan basil yang hampir sarna dengan SAR,kecuali batasan suhu maksimum pe1at di dalam SARyang lebih tinggi, y3;itu 207 °C. Se1ain itu terlihatbahwa harga L\ T ONB berharga negatif, yangmenunjukkan sudah terjadi awal pendidihan titik(Onset of nucleate boilling) pada permukaan pelatclan hal ini diijinkan/ disebutkan di dalam SARmeskipun tidak secara kuantitatif. Dari keduanyadiperoleh batas keselamatan terhadap ketidak-stabilanaliran untuk kanal terpanas pada daya 34,2MWt yang hampir sarna yaitu == 2,67.

Mengacu pada perhitun~an yang telahdilakukan sebelumnya[l, 2, 3, J, maka model

perhitungan untuk RSG-GAS yang memiliki45,7143 elemen bakar efektif(teras RSG terdiri atas

Muh. Darwis Isnaini, dkk. ISSN 0216 -3128

Page 3: EV ALUASI TERMOHIDROLIKA KONDISI TUNAK TERAS …ansn.bapeten.go.id/files/43103/2400.pdf · primary pump and one heat exchanger operation was carried out. The calculation for over

Proseding Pertemuan don Presentasi IlmiahPPNY-BATAN, Yogyakarta 14 -15 Juli 1999 Buku I 203

Tabell. Hasilperhitungan termohidraulika teras RSG-GAS berbahan bakar oksida untuk laju alirminimum 800 kg/det.[1.2]

COOLOD-N SAR

Laju alir , kg/detik 800 800

Daya total reaktor, MWt 30,0

100

34,2

100

34,2

100Prosentase pembangkitan panas di dalambahan bakar, %

Kenaikan suhu pendingin, °C 42,88

226,727133,564

3,65

116,43

143,10

48,96

258,469152,263

3,66

116,45

147,83

44,46

258,5Fluks panas maks, W /cm2

Fluks panas rerata, W/cm2

Kecepatan pendingin, m/detik 3,50

116,9

145

Suhu saturasi, DC

Suhu maksimurn pelat, °C

Suhu maksimum "meat", °c 170,62

-12,73

0,226

179,21

-17,34

0,229

59,4

207

AToNB = TONB -Tpelat, °c

2~Ploss, kgf /cm 0,22

Parameter pelepasan gelembung, llminimwn 75,9

3,43*Batas keselamatan terhadap ketidakstabil-an aliran, S min

2,69* 267*,

* Dipergunakan 11c = 22, I cm' oK/I

Pada evaluasi tennohidrolika RSG denganoperasi 1 buah pompa ini juga dihitung masing-masing untuk daya nominal clan daya lebih 114%(17,1 MWt = 50% x 34,2 MWt) dengan

menggunakan laju alir 1 buah pompa pendinginprimer atau setara dengan 400 kg/detik (= 50% x

800 kg/detik) daD laju alir teras minimum 1 buahpompa pada teras X sebesar 1785 m3/jam [7] seperti

tertera pada Tabel 2.

Hasil evaluasi termohidrolika teras RSG-GAS pada kondisi tunak untuk pendinginan dengan.1 buah pompa primer terlihat pada Tabel3.

Tabel 2. Hasil pengukuran laju alir pendingin primer pada teras X

Banyaknyapompa

Pompa 2 Pompa

ldentitas JEOI

APOI

JEOI

APO2

JEOl

APO3

JEOI

APOl+O2

mOl

APO 1 +03

JEOl

APO2+03pompa

Laju alir

(m3/jam)1838:t 51 1855:!: 51 1785:t51 3269 :t 49 3269 .:t 49 3266 :t 44

Moh. Darwis Isnaini, dkk.ISSN 0216-3128

Page 4: EV ALUASI TERMOHIDROLIKA KONDISI TUNAK TERAS …ansn.bapeten.go.id/files/43103/2400.pdf · primary pump and one heat exchanger operation was carried out. The calculation for over

Proseding Pertemuan dan Pl'esentasi IlmiahPPNY-BATAN. Yogyakarta 14 -15 Juli 1999204 Buku I

Tabel3. Hasil evaluasi termohidraulika teras RSG-GAS berbahan bakar okS'ida dengan operasi 1 pumpapendingin primer pada kanal terpanas.

1785 m3fjamLaju alir 400 kg/detik (minimum)

Daya total reaktor, MWt 15,0

100

17,1

100

15,0

100

17,1---100Prosentase pembangkitan panas di dalam

bahan bakar, %

Kenaikan suhu pendingin, DC 42,88

113,363

66,802

1,82

119,89

135,37

149,13

-652,

0,067

80,9

3 24**,

48,96

129,234

76,132

1,83

119,89

138,98

154,67

-10,10

0,065

638,

2,55**

36,98

113,363

66,802

2,22

119,39

131,04

144,77

-207,

0,092

104,8

4.19**

42,21

129,234

76,132

2,22

119,37

135,45

151,14

-630,

0,091

86,03 44**,

Fluks panas maks, W/cm"2Fluks panas rerata, W/cm

Kecepatan pendingin, m/detik

Suhu saturasi, DC

Suhu maksirnum pelat, DC

Suhu maksimum "meat", DC

ilToNB = TONB -Tpelat, °c

I1Ploss, kgf /cm

Parameter pelepasan gelembung, Tlminirnurn

Hatas keselamatan terhadapketidakstabilan aliran, S min** Dipergunakan Tlc = 25,0 cm

laju alir minimum 800 kg/detik dan 400 kg/detik,baik pada daya nominal maupun pada dayalebihnya, maka diperoleh :

Jika dibandingkan antara Tabel I (untuk 2pompa) dengan Tabel 3 (untuk 1 pompa) yangdiperjelas dengan Gambar 1, masing-masing untuk

Suhu (0 C)

200

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0

15 25 40 45 50 55

Tinggi Kanal, z (cm)

0 5 10 20 30 35 60

Gambar 1. Grafik distribusi suhu pendingin, pelot don meat untuk laju alir 400 don 800 kg/del.

ISSN 0216 -3128Muh. Darwis Isnaini, dkk.

Page 5: EV ALUASI TERMOHIDROLIKA KONDISI TUNAK TERAS …ansn.bapeten.go.id/files/43103/2400.pdf · primary pump and one heat exchanger operation was carried out. The calculation for over

Proseding Pertemuan don Presentasi I/miahPPNY-BATAN. Yogyakarta 14 -15 Ju/i 1999 Buku I 205

.Keduanya mempunyai distribusi suhu pendinginyang sarna, hal ini dikarenakan meskipun lajualir pacta pendinginan dengan I pompaberkurang 50 % tetapi diikuti juga denganpengurangan daya 50 %. Dari persamaan Q =

m.cp.At dengan Q daD m masing-masingberk\;lrang 50% daD dengan Cp dianggap konstanmaka akan diperoleh At besarnya tetap sarna.

.Dengan menurunkan daya 50% maka flukspanasnya juga akan berkurang 50% , dernikianjuga dengan pengurangan laju alir menjadi 50%nya maka kecepatan pendingin juga berkurangmenjadi 50%. Meskipun begitu, hal ini tidaksecara otomatis menyebabkan hantaran panasdari pelat ke pendingin tetap sarna atauberkurang 50%. Sebagairnana terlihat pacta Tabel4 untuk laju alir 800 daD 400 kg/detik, denganmenggunakan contoh tebakan suhu pelat daDsuhu pendingin yang sarna, maka akan diperolehdata-data sifat pendingin yang sarna, sehinggadiperoleh pula bilangan Prandtl (Pr) yang sarna,sedangkan bilangan Reynold (di mana Re = p v

Dj~) yang memuat kecepatan pendinginbesarnya berkurang 50% sesuai denganpengurangan laju alir. Narnun karena bilangan

os 04Nusselt (yang mana Nu = 0,023 Re. Pr')

terlihat bahwa pangkat daTi bilangan Re kurangdaTi 1 (yaitu 0,8), hal ini akan menyebabkanpenurunan bilangan Nusslet kurang daTi 50%dengan kata lain Nu untuk laju alir 400 kg/detiklebih daTi 50% Nu untuk 800 kg/detik (NU400 =

57,44% x Nusoo) ,dernikian juga koefisienhantaran panasnya yang linier terhadap bilanganNusselt (h = Nu.k/De) juga bemilai lebih daTi 50

% (yakni 57,44 % x hsoo). Dengan menggunakanpersarnaan untuk menghitung suhu pelat (Tw -

Tc) = q"/ h, yakni jika harga koefisien hantaranpanas h makin besar maka akan diperoleh bedasuhu antara pelat daD pendingin yang semakinkecil, daD karena besarnya suhu pendingin sarnamaka diperoleh suhu pelat menjadi lebih kecil.

.Dengan suhu pelat menjadi lebih kecil, berakibatpacta AT ONB (perbedaan suhu yang menunjukkanadanya awal pendidihan titik pacta pelat)mempunyai harga yang lebih besar ke arahpositif, yang berarti untuk laju alir 400 kg/detikdaerah pelat yang terjadi pendidihan titik lebihpendek (54,2% panjang pelat) dibanding untuklaju alir 800 kg/detik (yaitu 65 % panjang pelat).

.Jika dilihat daTi harga batas keselarnatanterhadap ketidakstabilan aliran S = T)/T)c untuk

laju alir 400 kg/detik mempunyai harga yangsedikit lebih rendah, meskipun harga pararneter~

pelepasan gelembungnya (11) lebih besar, hat inidisebabkan harga 11c berbeda. Harga 11c didapatdari data eksperimen yang di dalarn SAR RSG [2]

ditunjukkan seperti pada' Garnbar 2. Untukoperasi RSG dengan dua pompa (laju alirminimum 800 kg/det) diperoleh kecepatanpendingin berkisar 3,7 m/detik, dari Garnbar 2diperoleh 11c = 22,1 cm2 °K/J [2). Sedangkan

.untuk operasi RSG dengan sebuah pompa (lajualir minimum 400 kg/det) hanya diperolehkecepatan sekitar 1,83 m/det, mengacu padaSAR RSG[2) artinya untuk operasi ini dimilikijangkauan laju alir sampai 75% x 1,83 m/det :;1,4 m/det. Dengan menggunakan graflk yangsarna (Garnbar 2), harga 11c maksimum yangmemenuhi untuk daerah jangkauan kecepatan 1,4-1,83 m/detik, ditentukan sebesar25,0 cm2 "KIJ.Sehingga untuk laju alir 400 kg/detik diperolehharga S minimum sebesar 3,24 clan 2,55 ataupenurunan 4,14 % clan 4,49 % masing-masinguntukdaya nominal clan daya lebihnya dari batasyang ditetapkan SAR untuk 2 pompa. Bataskeselarnatan minimum yang dapat dipakai untukantisipasi transien didefmisikan sebagaiperbandingan ~.l11c. Dengan konsekuensi 11. = 11c+ 1,884 x 5,7[2 diperoleh 1'1. = 35,74. Jadi 11.111c

diperoleh sebesar 1,43 atau 2,72 % lebih rendahdibanding yang disyaratkan oleh SAR untuk 2

pompayaitu 1,47.

.Selain itu, pada perpindahan panas dari meat ke

.pelat (kelongsong) tidak ada perubahan baik fisikataupun sifat bahan termasuk tidak ada pengaruhdari laju alir pending in, kecuali besarnya dayayang turun 50%, sehingga hal ini jugamengakibatkan penurunan pada perbedaan suhuantara meat dengan kelongsong (A~p) sebesar50 % juga, yaitu 31,38 °c untuk daya 34,2 MWtclan 15,69 °c untuk daya 17,1 MWt.

.Sedangkan untuk kondisi operasi dengan 1pompa, jika dibandingkan untuk 1aju alir 400kg/detik clan 1785 m3/jarn (§ 492 kg/detik)menunjukkan bahwa semua harga baik suhupendingin, suhu maksimum pelat, suhumaksimum meat, batas awal terjadinyapendidihan titik serta batas keselarnatan tarhadapketakstabilan aliran untuk laju alir 1785 m3/jarnlebih baik dibanding suhu yang sarna untuk lajualir 400 kg/detik. Hal ini merupakan konsekuensilogis untuk daya yang sarna tetapi laju alirnyalebih besar. Untuk kondisi laju alir 1785 m3/jarnini diperoleh batas keselarnatan terhadap ketidak-stabilan aliran (S minimum) untuk daya nominal

.clan daya lebih masing-masing4,19 clan 3,44.~

Page 6: EV ALUASI TERMOHIDROLIKA KONDISI TUNAK TERAS …ansn.bapeten.go.id/files/43103/2400.pdf · primary pump and one heat exchanger operation was carried out. The calculation for over

Proseding Pertemuan dan Presentasi /lmiahPPNY-BATAN, Yogyakarta /4 -/5 Ju/i /999206 Buku I

Tabel4. Perhitungan KoeflSien Hantaran Panas.

Laju alir 800 kg/det

3,66

34,2

258,469

140

70

105

949,27

0.665

4,596E-04

4,246

2,933

36285,412

157,184

2,179

74,14

400 kg/det

1,83

17,1

129,234

140

70

105

949,27

0.665

4,596E-04

4,246

2,933

18142,706

90,279

1,251

64,57

Kecepatan pendingin, v (mIdet)

Daya (MWt)

Fluks panas q" (W/cm1

Tebakan suhu pelat, Tw tC)

Tebakan suhu pendingin, T c ~C)

SUhu bulk = (T w + T c)/2 rC)

Densitas, p (kg/m3)

Konduktivitas tennal, k (W 1m °C)

Viskositas dinamis, J.l (kgim.det)

1785 m3/jam

2,22

171,

129,234

140

70

105

949,27

0..665

4,596E-04

4,246

2,933

22009,184

105,368

1,461

55,28

Panas spesifIk, cp (kJ/kg °C)

Bil. Prandtl, Pr = cp J.l /k

Bil. Reynold, Re = p v DJ~

Bil. Nusse.lt, Nu = 0,023 (Re)u.g {Pr)U.4

Koefisien hantaran panas, h = Nu. KID.

Beda suhu pelat, (Tw.Tc) = q"/h tC)

Pari basil evaluasi di atas menunjukkanbahwa pada operasi RSG dengan sebuah pompa,karakteristik termohidroliknya masih lebih baikdibanding operasi RSG dengan 2 buah pompa,dengan beberapa catatan yaitu ketidak-stabilan

a.!iran tidak terjadi se.!ama operasi tunak, ge.!embunguap akan terbentuk dipermukaan pe.!at bahan bakarpada kana.! terpanas (ha.! ini diijinkan di da.!amSAR), dan batas kese.!amatan sedikit berubah.

Muh. Darwis Isnaini, dkk. ISSN 0216 -3128

Page 7: EV ALUASI TERMOHIDROLIKA KONDISI TUNAK TERAS …ansn.bapeten.go.id/files/43103/2400.pdf · primary pump and one heat exchanger operation was carried out. The calculation for over

Proseding Pertemuan dan Presentasi //miahPPNY-BATAN. Yogyakarta /4 -/5 Ju/i /999 Buku I 207

KESIMPULAN Makalah pada Pertemuan daD Presentasi IlmiahPenelitian Dasar Iptek Nuklir, PPNY-BATAN,Yogyakarta, 26-28 Mei 1998.

6. GYSLER, "Cooling of the Outer Fuel Plates inthe Typical Working Core", Technical Report,No. KN43G-A-1150-2641400, Siemens, Ger-

.many, January 1992.7.

M.D. ISNAINI, K. PUTRANTA, D. SAPTO-AD!, A. SUFMA WAN, "Laporan Hasil Peng-ukuran Distribusi Laju Alir Teras X", RSG/EFT/94/03/TI0.0l/L, PRSG-BATAN, Nopem-ber 1994.

Dari basil evaluasi temlohidrolika teras RSG-GAS pacta kondisi tunak dengan pendinginan 1 buahpOnIpa prinIer pacta daya 15 ~VVt dengannIenggunakan program COOLOD-N diperolehbahwa:

I. Reaktor dapat dioperasikan (diijinkan) beroperasipacta daya 15 ~VVt dengan 1 buah pompa

pendingin prinIer.2.

Batas keselamatan RSG-GAS yang digunakanlebih besar daTi 2,55 yang menunjukkan bahwatidakterjadi ketidak-stabilan aliran.

3. Gelembung uap akan terbentuk pacta pemlukaan

pelat padakanal terpanas.

TANYAJAWAB

DAFTAR PUSTAKASuyamto-Mengapa dipilih 15 Mwt = 1/2 daya nominal.

-AToNB < > 0 apa maksudnya

-Perhitungan ini mestinya tidak dapat diacu untukwaktu/umur perangkat yang lain karena efisiensialat (pendingin sudah berbeda).

Darwis Isnaini~ Karena ada batasan desain. untuk operasi RSG

dengan 2 pompa adalah daya nominal 30 Mwt,secara logika (cara mudahnya) batasan operasidengan I pompa adalah daya 15 MWt.

-Maksudnya dari hasil perhitungan perludiperhatikan LlTONB, LlTONB < 0 artinya ter-jadi awal pendidihan titik. ATONB > 0 artinyatidak terjadi awal pendidihan titik.

-Perhitungan ini hanya di teras reaktor saja,belum menyangkut alat penukar panas, coolingtower, dsb. (atau sistem secara keseluruhan),sehingga masih tetap diacu untuk memberibatasan operasi reaktor.

1. G. PRAPTORIADI, H. HASTOWO, K.PUTRANTA, D. SAPTOADI, "Uji BenchmarkTennohidrolika Teras Kerja RSG-GAS DalamKeadaan Tunak", Prosiding Seminar KomputasiDalam Sains daD Teknologi Nuklir V, PPI-BAT AN, Jakarta, 24-25 Januari 1995.

2. Anonim, "Multipurpose Research Reactor G.A.Siwabessy, Safety Analysis Report Rev. 7",BAT AN, Jakarta, September 1989.

3. B. ARBIE, "Oxide to Silicide Fuel CoversionStudy For Multipurpose Reactor GA. Siwa-bessy", Disertasi Doktor, UGM, Yogyakarta,1996

4. K. PUTRANTA, M:D. ISNAINI, D.SAPTOADI, A. SUFMA WAN, "AnalisisTennohidraulika Teras RSG-GAS Pada KondisiTunak Menggunakan Bahan Bakar Silisida",Prosiding Laporan Peneltian PRSG Tahun1994/95, PRSG-BATAN, Jakarta, 1995.

5. M.D. ISNAINI, K. PUTRANTA, I. KUNTORO,A. SUFMAWAN, "Veriflkasi Harga Laju AlirTeras RSG-GAS Dengan Program Caudvap",

ISSN 0216 -3128 Muh. Darwis Isnaini, dkk.