Article Details

ANALISIS TERMALHIDROLIK SISTEM PEMBUANGAN PANAS RESIDU PASIF PADA MOLTEN SALT REACTOR MENGGUNAKAN FLUENT

Oleh   Siti Nurhasanah [20218023]
Kontributor / Dosen Pembimbing : Dr.Eng. Ir. Sidik Permana, S.Si., M.Eng.;
Jenis Koleksi : S2 - Tesis
Penerbit : Fisika
Fakultas : Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Subjek :
Kata Kunci : Molten Salt Reactor, Panas Residu, Bidal Pendingin Bayonet
Sumber :
Staf Input/Edit : Yati Rochayati  
File : 1 file
Tanggal Input : 22 Sep 2022

Keselamatan reaktor harus menjadi salah satu hal yang harus dipertimbangkan dengan baik ketika merancang sebuah sistem reaktor. Di antara semua masalah yang terkait dengan keselamatan, salah satu kuncinya adalah untuk memastikan bahwa panas residu dapat dihilangkan secara efisien. Penelitian ini bertujuan untuk melakukan studi terkait transfer panas yang terjadi di dalam Sistem Pembuangan Panas Sisa Molten Salt Reactor (MSR) yang didesain oleh Oak Ridge National Laboratory (ORNL), terutama dalam bagian pendingin bidal bayonet. Serta melihat pengaruh variasi diameter steam riser dan gas gap dalam kinerja perpindahan panas (heat transfer) yang terjadi di dalam bidal. Penelitian ini melihat geometri untuk bidal pendingin bayonet yang meliputi 3 elemen yaitu feed tube, dinding feed tube, steam riser, dinding steam riser, gas gap dan dinding bidal (6 Geometri) secara 2D menggunakan Workbench 18.2, yang di dalamnya meliputi analisis Computational Fluid Dynamics (CFD) menggunakan FLUENT. Dalam bidal pendingin bayonet, air pendingin/air umpan masuk melalui feed tube (aliran ke bawah), kemudian berbalik arah (aliran ke atas) melewati steam riser. Air di bidal pendingin menyerap panas dan menghasilkan uap. Geometri dibuat di dalam design modeler. Luas area geometri keseluruhan sebesar 57.873 m2 . Untuk setting operasi suhu air masuk dan suhu garam cair masing-masing 300 K dan 977 K. Ukuran meshing untuk geometri yang sudah dibuat sebesar 1,25 mm dengan nilai rata-rata parameter kualitas mesh untuk skewness 0,07, ortogonalitas 0,98 dan aspek rasio 1. Untuk monitor residual dicek menggunakan 7 kriteria dengan nilai default 0.001, kecuali untuk energi sebesar 10-6. Banyaknya iterasi hingga mencapai konvergensi, untuk setiap geometri berbeda-beda. Dalam penelitian, diameter steam riser yang divariasikan berukuran 3,6 mm – 8,1 mm sedangkan gas gap berukuran 2 mm – 8,31 mm. Ditinjau dari nilai domain di dalam steam riser, terlihat suhu yang mendekati dinding kiri ataupun kanan memiliki suhu yang lebih tinggi, hal ini dikarenakan jarak yang dekat dengan gas gap. Begitu pun suhu yang diamati di dalam output feed tube, bagian yang bersentuhan dengan steamriser. Jika dilihat distribusi suhu sepanjang feed tube dan steam riser, terjadi kenaikan suhu sejalan dengan arah aliran. Namun di dalam gas gap, suhunya lebih tidak stabil dibandingkan feed tube dan steamriser. Teramati suhu tertinggi di dalam gas gap sekitar 700 K. Dari tiga elemen perpindahan panas dalam bidal pendingin, dinding bidal memiliki peranan yang sangat penting. Dinding bidal dan celah udara yang berisi gas membuat perbedaan suhu yang tinggi antara garam cair di luar bidal dan air umpan yang masuk ke dalam bidal. Hal tersebut juga bisa mencegah adanya korosi saat garam cair menyentuh air umpan secara langsung dan memberikan ketahanan termal yang besar. Dari simulasi diperoleh hasil bahwa dengan adanya perbedaan suhu yang besar, perpindahan panas radiasi memainkan peran penting antara bidal dan tabung bayonet. Panas peluruhan yang dihasilkan dari garam cair di dalam tangki pembuangan diturunkan oleh aliran air yang ada di dalam bayonet. Bila dilihat dari perbandingan temperature di bagian outlet, dapat dilihat bila secara rata-rata suhu yang dihasilkan semakin kecil seiring dengan adanya pertambahan diameter steam riser. Dari hasil perhitungan diperoleh densitas campuran fluida di bagian outlet lebih besar dibanding inlet hal ini karena adanya peningkatan densitas steam/vapor yang masuk ke dalam steam riser. Jika dilihat dari lebar celah gas yang dibuat dari 2 mm – 8,31 mm terlihat bahwa laju perpindahan panas semakin kecil dengan adanya penambahan lebar celah.