Perpustakaan Digital ITB

Salah satu mekanisme pendinginan sungkup secara pasif yang diaplikasikan pada model sungkup reaktor daya PWR generasi baru, seperti AP1000, adalah pendinginan dengan semburan air yang jatuh akibat gaya gravitasi dan membentuk film di permukaan luar dinding sungkup. Karena kinerjanya yang sangat penting bagi aspek keselamatan, karakteristik pendinginan dengan water film tersebut perlu dikaji, baik melalui kajian eksperimental maupun kajian teoritik. Penelitian ini difokuskan pada kajian teoritik tentang pengaruh laju alir massa air dan tingkat fluks panas pada dinding sungkup AP1000 terhadap beberapa karakteristik pendinginan dengan water film yang bersifat laminer dan highly subcooled. Adapun paket program yang digunakan adalah FLUENT 6.3. Pelaksanaan penelitian ini terdiri dari 3 tahap, yaitu pemodelan fisik dengan program GAMBIT, pemodelan numerik dengan FLUENT, serta simulasi numerik. Model sungkup yang dibuat bersifat axisimetrik dengan skala 1:40. Adapun model multifase yang digunakan pada FLUENT adalah Volume of Fluid (VOF) model dengan melibatkan pengaruh gaya gravitasi. Simulasi numerik dijalankan untuk kondisi sistem steady-state dan fluks panas konstan dengan variasi bilangan Reynolds (Re) film pada rentang 400-1600 dan tingkat daya pemanas maksimal hingga 35 kW. Hasil simulasi numerik menunjukkan bahwa ketebalan film berbanding lurus dengan laju alir massanya dan berbanding terbalik dengan tingkat fluks panas pada dinding sungkup. Pada kondisi fluks panas konstan, temperatur film dan dinding sungkup mengalami peningkatan secara gradual sejak dari puncak sungkup hingga ke bagian dasar sungkup. Temperatur film dan dinding sungkup akan semakin tinggi jika laju alir massa film-nya diperkecil. Untuk aliran film yang laminer, koefisien perpindahan panas dari dinding sungkup ke film berbanding terbalik dengan laju alir massa film karena dengan semakin tebalnya film akan meningkatkan tahanan termal yang ada. Di sisi lain, koefisien perpindahan panas justru sebanding dengan tingkat daya pemanas pada dinding sungkup karena dengan semakin tingginya tingkat fluks panas maka ketebalan film akan berkurang sehingga tahanan termalnya juga akan berkurang. Korelasi perpindahan panas rata-rata dari dinding sungkup ke bulk film yang diusulkan melalui penelitian ini adalah: h = 1,28Re-0,19. Pada prinsipnya, untuk aliran film yang bersifat laminer, dapat dipilih laju alir massa film yang minimum dalam rangka pertimbangan ekonomis serta untuk meningkatkan koefisien perpindahan panasnya. Namun demikian, pengaruh fluks panas terhadap penipisan tebal film dan terjadinya fenomena breakdown pada film tetap harus dipertimbangkan.