Perpustakaan Digital ITB

Energi merupakan sumber daya yang penting bagi manusia. Seiring dengan meningkatnya populasi manusia, kebutuhan energi juga terus meningkat. Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) merupakan pembangkit listrik yang memanfaatkan reaksi nuklir untuk menghasilkan energi. Molten Salt Reactor atau MSR adalah salah satu jenis PLTN generasi ke IV, yaitu jenis PLTN yang memiliki sistem keamanan dan efisiensi yang telah ditingkatkan. MSR menggunakan garam cair sebagai bahan bakar dan pendinginnya, sehingga memiliki sifat unik dibandingkan dengan jenis reaktor lainnya. Sirkulasi alami merupakan fenomena dimana fluida yang memiliki perbedaan temperatur pada titik-titik tertentu, dapat mengalir secara alami, sehingga proses konveksi dapat terjadi. Perbedaan temperatur pada titik-titik tertentu menyebabkan adanya perbedaan massa jenis, sehingga memberikan gaya dorong termal yang menyebabkan fluida dapat mengalir. Sirkulasi alami merupakan faktor yang penting dalam memastikan keamanan reaktor pada saat terjadi kecelakaan seperti matinya pompa. Pada penelitian ini, dilakukan studi terkait aspek termalhidrolik, yaitu aspek yang mempelajari proses perpindahan dan distribusi panas, pada daerah pendingin sekunder MSR. Studi dilakukan secara simulasi menggunakan program simulasi komputasi dinamika fluida. Program yang digunakan adalah perangkat lunak opensource OpenFOAM yang menggunakan metode volume terbatas (finite volume method). Dilakukan simulasi proses sirkulasi alami, salah satu jenis keamanan inheren pada reaktor generasi IV, pada bagian pendingin sekunder. Digunakan tiga jenis garam cair yang berbeda pada penelitian ini untuk melihat perbedaan antara ketiga jenis garam cair tersebut. Garam cair yang digunakan adalah (rumus) (FLiNaK), (rumus)(FLiBe), dan (rumus) (FNaBe). Solver yang digunakan adalah buoyantSimpleFoam, solver steady-state aliran fluida turbulen buoyant dari aliran fluida yang termampatkan. Aproksimasi Boussinesq digunakan pada perhitungan perubahan massa jenis. Simulasi dilakukan dengan 7200 iterasi, dengan step sebesar 20 iterasi. Temperatur pemanas dan pendingin dibuat konstan, dengan nilainya masing-masing adalah sebesar 973 K dan 803 K. Temperatur awal fluida adalah sebesar 873 K. Temperatur sistem dievaluasi pada empat titik yang berbeda, titik tepat setelah keluar dari pemanas, sebelum masuk pendingin, tepat setelah keluar dari pendingin, dan sebelum masuk pemanas. Hasil simulasi menunjukkan sirkulasi alami dapat terjadi untuk kedua jenis garam cair. Nilai temperatur fluida setelah keluar dari pemanas meningkat, sedangkan nilai temperatur fluida setelah keluar dari pendingin menurun, membuktikan proses sirkulasi alami akibat perbedaan temperatur terjadi. Sistem FNaBe memiliki temperatur akhir yang paling tinggi, diikuti dengan FLiBe dan FLiNaK. FLiNaK mencapai temperatur saturasi pada temperatur sekitar 884 K. Terkait kecepatan aliran, hal yang sebaliknya berlaku, dengan FLiNaK memiliki kecepatan aliran yang paling tinggi, diikuti oleh FLiBe dan FNaBe. Perbedaan pada temperatur ini disebabkan oleh perbedaan pada kecepatan aliran. FNaBe memiliki kecepatan aliran yang paling rendah sehingga dapat mengambil panas lebih baik. Perbedaan kecepatan aliran ini disebabkan oleh perbedaan pada gaya pendorong termal, yang berasal dari perbedaan densitas antara daerah panas dengan daerah dingin. FLiNaK memiliki laju perubahan densitas terhadap temperatur yang paling besar, sehingga memiliki perbedaan densitas antara daerah dingin dan daerah panas yang besar, menyebabkan gaya pendorong termal yang lebih besar, dan akibatnya kecepatan aliran yang lebih cepat. Variasi pada temperatur sumber panas dan tinggi geometri juga mempengaruhi temperatur akhir dan kecepatan aliran pada ketiga sistem.