Perpustakaan Digital ITB

Pada zaman modern ini, kebutuhan energi semakin bertambah, isu lingkungan yang diakibatkan dari industri energi juga semakin bertambah. Oleh karena itu, salah satu alternatif sumber energi long term adalah energi nuklir. Namun seperti yang telah diketahui, telah banyak terjadi kecelakaan reaktor nuklir seperti pada kejadian reaktor Chernobyl, Three Miles Island, dan Fukushima. Pada kejadian tersebut terjadi adanya kecelakaan pada inti/core reaktor. Pada kecelakaan inti reaktor, khususnya pelelehan inti reaktor, terdapat banyak fenomena unik mekanika fluida di dalamnya. Salah satu fenomena yang terjadi adalah proses stratifikasi komponen cairan logam dari lelehan inti reaktor. Lalu pada situasi lain pada suatu Boiling Water Reactor (BWR), dapat diamati suatu fenomena aliran bubble yang dihasilkan oleh panas hasil reaksi fisi bahan bakar nuklir yang mendidihkan air di sekitarnya. Pada studi ini akan dibahas mengenai proses stratifikasi dan bubble rising dari dua fluida yang tidak bercampur dan tak termampatkan menggunakan simulasi. Dalam pensimulasian metode yang digunakan adalah metode berbasis partikel yang memiliki keunggulan dibandingkan metode mesh dalam mensimulasikan kondisi free surface dan beban komputasi yang lebih ringan. Metode partikel yang digunakan dalam simulasi ini adalah metode Finite Volume Particle (FVP). Dalam menganalisis suatu reaktor yang kompleks, dilakukan langkah awal dengan simulasi sederhana menggunakan fluida sehari-hari untuk meneliti efek parameter fluida. Simulasi proses stratifikasi dilakukan dengan menggunakan tiga jenis fluida, yaitu air, minyak goreng, dan oli pelumas yang dikombinasikan menjadi tiga variasi. Lalu pada simulasi bubble rising dilakukan tiga jenis variasi, yaitu diameter bubble, lebar tube, dan densitas bubble. Hasil simulasi stratifikasi yang diperoleh akan dibandingkan dengan hasil eksperimen yang diperoleh dari referensi. Dari hasil simulasi yang diperoleh, dapat diketahui adanya pola yang sama dengan hasil eksperimen. Data simulasi juga diolah untuk mendapatkan rasio penetrasi antar fluida di tiap variasi serta panjang penetrasi fluida air terhadap minyak goreng dan oli pelumas. Hasil menunjukkan bahwa besarnya perbedaan massa jenis fluida mempengaruhi proses stratifikasi fluida. Sedangkan pada simulasi bubble rising akan dibandingkan dengan teori. Dari ketiga variasi pada simulasi bubble rising, setiap variasi mempengaruhi kecepatan bubble menuju permukaan.