Perpustakaan Digital ITB

Freeze plug merupakan salah satu sistem keselamatan pasif pada Molten Salt Reactor (MSR) yang berfungsi meleleh secara otomatis ketika terjadi kegagalan sehingga garam bahan bakar dapat mengalir menuju drain tank. Studi ini bertujuan untuk menganalisis karakteristik pelelehan freeze plug desain SWATH (Salt at Wall: Thermal ExcHanges) pada Molten Chloride Salt Fast Modular Reactor (MCSFMR), mengevaluasi akurasi model numerik, serta mengkaji pengaruh variasi jumlah plug dan rasio pitch-to-diameter (P/D) terhadap waktu pelelehan. Simulasi dilakukan menggunakan ANSYS Fluent dengan metode Finite Volume dan model perubahan fasa enthalpy-porosity. Validasi model dilakukan melalui tiga kasus acuan, yaitu pelelehan konduksi, pelelehan konveksi alami, dan close-contact melting. Setelah validasi, simulasi diterapkan pada freeze plug SWATH dengan konfigurasi 1-plug, 4-plug, dan 7-plug serta variasi rasio P/D sebesar 1,05; 1,5; dan 2,0. Hasil validasi menunjukkan model numerik mampu menghasilkan fenomena pelelehan dengan baik. Konfigurasi 1-plug memiliki waktu pelelehan tercepat sebesar 630 detik, sedangkan konfigurasi 4-plug dan 7-plug menghasilkan waktu pelelehan antara 1800–2310 detik. Analisis distribusi liquid fraction menunjukkan bahwa perpindahan panas didominasi oleh konduksi, sementara konveksi alami menyebabkan pola pelelehan yang asimetris. Variasi rasio P/D menghasilkan hubungan non-monoton terhadap waktu pelelehan, dengan nilai minimum diperoleh pada konfigurasi 4-plug P/D 1,5. Dibandingkan desain referensi untuk garam fluorida, waktu pelelehan yang lebih panjang pada penelitian ini dipengaruhi oleh sifat termofisika garam klorida, terutama kalor laten yang lebih tinggi.