STUDI AWAL PENDINGINAN PADA BATANG PEMANAS BERTEMPERATUR TINGGI MENGGUNAKAN BAGIAN UJI QUEEN-II



dokumen-dokumen yang mirip
STUDI AWAL PENDINGINAN PADA BATANG PEMANAS BERTEMPERATUR TINGGI MENGGUNAKAN BAGIAN UJI QUEEN-II

PENGAMATAN PERPINDAHAN PANAS PENDIDIHAN SELAMA PROSES PENDINGINAN PADA BATANG PEMANAS BERTEMPERATUR TINGGI

ANALISIS VISUAL PENDINGINAN ALIRAN DUA FASA MENGGUNAKAN KAMERA KECEPATAN TINGGI ABSTRAK ABSTRACT

STUDI EKSPERIMENTAL PERPINDAHAN KALOR DI CELAH SEMPIT ANULUS SELAMA BOTTOM FLOODING BERDASARKAN VARIASI TEMPERATUR AWAL BATANG PANAS

ANALISIS PERPINDAHAN PANAS PENDIDIHAN PADA EKSPERIMEN REFLOODING MENGGUNAKAN BAGIAN UJI QUEEN

PENENTUAN PREDIKSI WAKTU EKSPERIMEN PERPINDAHAN KALOR PENDIDIHAN MENGGUNAKAN BUNDEL UJI QUEEN-1

Analisis Karakteristik Rewetting Dalam Celah Sempit Vertikal Untuk Kasus Bilateral Heating Berdasarkan Perubahan Temperatur Awal Plat

STUDI PERPINDAHAN PANAS SELAMA REWETTING PADA SIMULASI PENDINGINAN PASCA LOCA*

DISTRIBUSI TEMPERATUR SAAT PEMANASAN DAN PENDINGINAN PER- MUKAAN SEMI-SPHERE HeaTING-03 BERDASARKAN TEMPERATUR AWAL

KARAKTERISTIK REWETTING DALAM CELAH SEMPIT VERTIKAL UNTUK KASUS BILATERAL HEATING

G bifenomena PERPINDAHAN PANAS PENDIDIHAN BERDASARKAN PERISTIWA LOCA DAN KECELAKAAN PARAH

ANALISIS KARAKTERISTIKA FRAKSI VOID PADA KONDISI RE-FLOODING POST LOCA MENGGUNAKAN RELAP5

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang

TEKNIK PERBAIKAN SAMBUNGAN TERMOKOPEL TEMPERATUR TINGGI PADA HEATING-01

Analisis Eksperimental Fluks Kalor pada Celah Sempit Anulus Berdasarkan Variasi Suhu Air Pendingin Menggunakan Bagian Uji HeaTiNG-01

RISET KECELAKAAN KEHILANGAN AIR PENDINGIN: KARAKTERISTIK TERMOHIDRAULIK

PERHITUNGAN FLUKS KALOR UNTUK KURVA DIDIH SELAMA EKSPERIMEN QUENCHING MENGGUNAKAN SILINDER BERONGGA DIPANASKAN

STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH TEMPERATUR TERHADAP PERPINDAHAN PANAS DI CELAH ANULUS VERTIKAL

PENELITIAN EKSPERIMENTAL PERPINDAHAN PANAS PADA CELAH SEMPIT ANULUS: KONSTRUKSI DAN PENGUJIAN ALAT

KONSTRUKSI DAN PENGUJIAN PERALATAN EKSPERIMEN PERPINDAHAN PANAS PADA CELAH SEMPIT ANULUS

Fakultas Teknik Universitas Ibn Khaldun Bogor Jl. KH. Soleh Iskandar KM.2 Bogor 16162

EKSPERIMEN AWAL ALIRAN SIRKULASI ALAMIAH PADA SIMULASI SISTEM KESELAMATAN PASIF

ANALISIS PERPINDAHAN PANAS PADA COOLER TANK FASSIP - 01

Diterima editor 12 Mei 2012 Disetujui untuk publikasi 04 Juni 2012

SIMULASI EKSPERIMENTAL KECELAKAAN PARAH PADA PEMAHAMAN ASPEK MANAJEMEN KECELAKAAN

MODEL AUTOMATA PENGOPERASIAN DAN PERSIAPAN UNTAI UJI TERMOHIDRAULIKA BETA

BAB I PENDAHULUAN I. 1. Latar Belakang

EFEK PERUBAHAN KETINGGIAN COOLER TERHADAP KECEPATAN ALIRAN AIR PADA SIMULASI SISTEM PASIF

Gambar 11 Sistem kalibrasi dengan satu sensor.

STUDI EKSPERIMENTAL DISTRIBUSI TEMPERATUR TRANSIEN PADA SEMI SPHERE SAAT PENDINGINAN. Amirruddin 1, Mulya Juarsa 2

EFEK VARIASI TEMPERATUR PELAT PADA CELAH SEMPIT REKTANGULAR TERHADAP BILANGAN REYNOLDS

STUDI PERPINDAHAN PANAS SELAMA REWETTING PADA SIlVIULASI PENDINGINAN PASCA LOCA

STUDI KARAKTERISTIK ALIRAN PADA TUJUH SILINDER VERTIKAL DENGAN SUSUNAN HEKSAGONAL DALAM REAKTOR NUKLIR MENGGUNAKAN PAKET PROGRAM FLUENT

STUDI PERPINDAHAN PANAS KONVEKSI PADA SUSUNAN SILINDER VERTIKAL DALAM REAKTOR NUKLIR ATAU PENUKAR PANAS MENGGUNAKAN PROGAM CFD

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang

KARAKTERISTIK PENDIDIHAN DALAM CELAH SEMPIT REKTANGULAR VERTIKAL DENGAN VARIASI TEMPERATUR AWAL PLAT

ANALISIS FLUKS KALOR PADA CELAH SEMPIT ANULUS DENGAN VARIASI TEMPERATUR AWAL MENGGUNAKAN BAGIAN UJI HeaTiNG-01

PENELITIAN KECELAKAAN KEHILANGAN PENDINGIN DI KAKI DINGIN REAKTOR PADA UNTAI UJI TERMOHIDROLIKA REAKTOR

PENGARUH DAYA TERHADAP UNJUK KERJA PIN BAHAN BAKAR NUKLIR TIPE PWR PADA KONDISI STEADY STATE

L untuk 4 ss o i PROSIDING SEMINAR. kalor dapat. didih. (boiling. diklasifikasikan. saturasi (1) menjadi dua. benda yaitu. diperlihatkan (2) dengan,

EFEK BATASAN COUNTER CURRENT FLOW PADA PERPINDAHAN PANAS PENDIDIHAN DALAM CELAH SEMPIT

PENGUJIAN IRADIASI KELONGSONG PIN PRTF DENGAN LAJU ALIR SEKUNDER 750 l/jam. Sutrisno, Saleh Hartaman, Asnul Sufmawan, Pardi dan Sapto Prayogo

BAB I PENDAHULUAN. Gambar 1.1 Skema pressurized water reactor ( September 2015)

KARAKTERISASI PERUBAHAN TEKANAN DAN TEMPERATUR PADA UNTAI UJI BETA (UUB) BERDASARKAN VARIASI DEBIT ALIRAN

PROSIDING SEMINAR PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLIR. Pusat Teknologi Akselerator don Proses Bahan Yogyakarta, 28 Agustus 2008

MENGGUNAKAN PERANGKAT LUNAK LABVIEW. Kussigit Santosa, Sudarno, Dedy Haryanto

PENGARUH LAJU ALIRAN PADA PERPINDAHAN KALOR PENDIDIHAN DI VERTICAL RECTANGULAR NARROW GAP

STUDI EKSPERIMENTAL KOEFISIEN PERPINDAHAN KALOR MODEL WATER HEATER KAPASITAS 10 LITER DENGAN INJEKSI GELEMBUNG UDARA

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Fenomena Transport Heat Exchanger Sistem Untai

ANALISA FLUKS KALOR KRITIS PADA PERUBAHAN SUHU PELAT DAN LAJU ALIRAN AIR PENDINGIN UNTUK KASUS PEMANASAN-GANDA DI CELAH SEMPIT REKTANGULAR

REAKTOR AIR DIDIH (BOILING WATER REACTOR, BWR)

REAKTOR PEMBIAK CEPAT

BAB I. PENDAHULUAN Latar Belakang

RISET KECELAKAAN KEHILANGAN AIR PENDINGIN: KARAKTERISTIK BAHAN BAKAR

Prosiding Seminar Nasional ke-9 Teknologi dan Keselamatan PLTN Serta Fasilitas Nuklir Jakarta, 20 Agustus 2003 ISSN:

REACTOR SAFETY SYSTEMS AND SAFETY CLASSIFICATION

SIMULASI KECELAKAAN KEHILANGAN PENDINGIN DI KAKI PANAS REAKTOR PADA UNTAI UJI TERMOHIDROLIKA REAKTOR

INTEGRASI UNTAI UJI BETA (UUB) DENGAN BAGIAN UJI HeaTING-01 PADA BAGIAN MEKANIK

PERHITUNGAN LAJU ALIR PENDINGIN AIR SISI PRIMER PADA UNTAI UJI BETA UNTUK EKSPERIMEN SISTEM PASIF

PEMODELAN TERMOHIDROLIKA SUB-KANAL ELEMEN BAKAR AP-1000 MENGGUNAKAN RELAP5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Pengaruh Penggunaan Baffle pada Shell-and-Tube Heat Exchanger

PENINGKATAN EFISIENSI SISTEM PEMANAS AIR KAMAR MANDI MENGGUNAKAN INJEKSI GELEMBUNG UDARA

Kata kunci: analisis transient aliran, SSSR, aliran sirkulasi alam, loop primer, kondisi normal.

ANALISIS KEHILANGAN ALIRAN PENDINGIN PRIMER RSG-GAS MODA SATU JALUR

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

BAB I PENDAHULUAN I.1.

LAMPIRAN I PERATURAN KEPALA BADAN PENGAWAS TENAGA NUKLIR NOMOR 3 TAHUN 2011 TENTANG KETENTUAN KESELAMATAN DESAIN REAKTOR DAYA

BAB IV EVALUASI PROTOTIPE DAN PENGUJIAN PROTOTIPE

RANCANG BANGUN MODEL ALAT UJI TERAS REAKTOR NUKLIR SMALL MODULAR REACTOR (SMR)

KARAKTERISTIKA PERPINDAHAN PANAS TABUNG COOLER PADA FASILITAS SIMULASI SISTEM PASIF MENGGUNAKAN ANSYS

Website : jurnal.ftumj.ac.id/index.php/semnastek

ANALISIS KECELAKAAN KEHILANGAN PENDINGIN SEKUNDER REAKTOR TIPE PIUS MENGGUNAKAN RELAP5/MOD2. Ign. Djoko Irianto*

Analisis Perpindahan Panas Pada Cooler Tank FASSIP - 01

REAKTOR PENDINGIN GAS MAJU

ANALISIS DESAIN ECCS TERHADAP FREKUENSI KERUSAKAN TERAS PADA PWR

ANALISIS LAJU ALIRAN AIR DI COOLER PADA HEAT SINK SYSTEM UNTAI UJI FASSIP

Simulasi Efek Ukuran dan Lokasi Kebocoran Pipa Pendingin Reaktor Nuklir Menggunakan Fasilitas Eksperimen UUTR.Mod-l

Sistem Kontrol Temperatur Air pada Proses Pemanasan dan Pendinginan dengan Pompa sebagai Pengoptimal

MODUL 2 ANALISIS KESELAMATAN PLTN

PENGUJIAN KOLEKTOR SURYA PLAT DATAR UNTUK PEMANAS AIR LAUT DENGAN MEMBANDINGKAN PERFORMANSI KACA SATU DENGAN KACA BERLAPIS KETEBALAN 5MM SKRIPSI

Multiple Droplets Studi Eksperimental tentang Pengaruh Konduktivitas Material terhadap Fenomena Multiple droplets

Studi Numerik Pengaruh Gap Ratio terhadap Karakteristik Aliran dan Perpindahan Panas pada Susunan Setengah Tube Heat Exchanger dalam Enclosure

I. PENDAHULUAN. Mesin pengering merupakan salah satu unit yang dimiliki oleh Pabrik Kopi

EVALUASI KESELAMATAN REAKTOR AIR MENDIDIH (BWR) DALAM PENGAWASAN REAKTOR DAYA

BAB III METODOLOGI PENELITIAN. jalan Kolam No. 1 / jalan Gedung PBSI Telp , Universitas Medan

Pengaruh Tebal Isolasi Termal Terhadap Efektivitas Plate Heat Exchanger

METODOLOGI PENELITIAN. Waktu dan Tempat Penelitian. Alat dan Bahan Penelitian. Prosedur Penelitian

WATER TO WATER HEAT EXCHANGER BENCH BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Tujuan Pengujian

RANCANG BANGUN TEMPORARY AIR CONDITIONER BERBASIS PENYIMPANAN ENERGI TERMAL ES

RISET PROSES PELELEHAN TERAS SAAT KECELAKAAN PARAH

PENGUJIAN THERMOELECTRIC GENERATOR (TEG) DENGAN SUMBER KALOR ELECTRIC HEATER 60 VOLT MENGGUNAKAN AIR PENDINGIN PADA TEMPERATUR LINGKUNGAN

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

ANALISIS POMPA PENDINGIN REAKTOR TRIP PADA REAKTOR TRIGA-2000 MENGGUNAKAN RELAP/SCDAPSIM/MOD3.4. A. R. Antariksawan *)

ABSTRAK ABSTRACT KATA PENGANTAR

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 3, No. 2, (2014) ISSN: ( Print) B-192

UJI 'BENCHMARK' TERMOHIDRAULIKA TERAS KERJA RSG GAS DALAM KEADAAN TUNAK

PENGARUH PENAMBAHAN ALIRAN DARI BAWAH KE ATAS (BOTTOM-UP) TERHADAP KARAKTERISTIK PENDINGINAN TERAS REAKTOR TRIGA 2000 BANDUNG

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi:

Mulya Juarsa, dkk. ISSN 0216-3128 /95 STUDI AWAL PENDINGINAN PADA BATANG PEMANAS BERTEMPERATUR TINGGI MENGGUNAKAN BAGIAN UJI QUEEN-II Mulya Juarsa, Puradwi tw. Pusat Teknologi Reaktor dan Keselamatan Nuklir - BATAN ABSTRAK STUDI AWAL PADA PENDINGINAN BATANG PEMANAS BERTEMPERATUR TINGGI MENGG UNAKAN BAGIAN UJI QUEEN-II. Pengamatan untuk memahami pendinginan pada peristiwa pasca LOCA merupakan langkah awal untuk menganalisis perpindahan panas pendidihan. Rewetting yang timbul pada pendinginan batang pemanas bertemperatur tinggi merupakan fenomena yang juga timbul pada proses penggenangan kembali teras reaktor setelah LOCA, dimana temperatur pembungkus bahan bakar masih bertemperatur tinggi. Bagian uji QUEEN-II telah dikonstruksi dan diuji untuk penelitian perpindahan panas pendidihan transien pada eksperimen pendinginan pasca LOCA. Pengujian dilakukan dengan memanaskan batang pemanas hingga mencapai temperatur hampir 90{f'C, kemudian didinginkan baik secara radiasi maupun didinginkan dengan air bertemperatur 85 C. Fenomena rewetting yang terjadi pada proses pendinginan dengan air diindikasikan dengan timbulnya rejim didih film yang memperlambat laju aliran pendinginan. Kecepatan rata-rata rewetting yang diperoleh adalah 9,68 mmldetik pada laju aliran air 15,76 mmldetik. Kata kunci: temperatur, rewetting, pendinginan. ABSTRACT PRELIMINARY STUDY ON HIGH TEMPERATURE HEATED ROD COOLING USING QUEEN-II TEST SECTION. An Observation to understand cooling process in Post-LOCA event is a preliminary step to analyze boiling heat transfer. Rewetting which appears during cooling on high temperature heated rod is a phenomenon which also appears in rejlooding process on reactor core after LOCA, where cladding fuel temperature is still high. The QUEEN-II test section was constructed and tested for research on transient boiling heat transfer on cooling experiment during Post-LOCA. Testing has been done by heated-up the rod until 90ffC, and then cooling down by radiation and also by water with temperature of 8SOC. Rewetting phenomena which occurs on cooling process by water is indicated by film boiling regime which slows down the water jlow rate. Rewetting average velocity is 9.68 mmlsfor water jlow rate of 15.67 mmls. Key Words: temperature, rewetting. cooling. PENDAHULUAN Dalam Tenaga pengoperasian Nuklir (PL TN) dimungkinkan Pembangkit terjadinya Listrik kecelakan berdasarkan prediksi yang ditentukan selama rancangan desainnya. Salah satunya adalah kecelakaan kehilangan air pendingin (Loss-Of Coo/ant Accident, LOCA) yang merupakan jenis peristiwa kecelakaan yang dipostulasikan dan menjadi dasar desain (Desain Basic Accident, DBA) pada sistem keselamatan PL TN. Saat terjadinya LOCA, di mana teras kekurangan air akibat bocornya salah satu dan atau kedua pipa pendingin primer pada reaktornya akan mengakibatkan naiknya temperatur permukaan kelongsong bahan bakar yang diakibatkan oleh panas peluruhan yang masih tinggi, meskipun reaktor telah mengalami shutdown, sehingga sistem pendingin teras darurat (emergency core cooling sistem. ECCS) akan bekerja secara otomatisp);--proses (Ian terjadi kebocoran hingga terendamnya kelongsong bahan bakar merupakan peristiwa Post-LOCA (pasca LOCA) yang terdiri dari tahapan pengosongan (b/owdown), pengisian kembali (refi/i) dan penggenangan kembali (ref/adding). Peristiwa melelehnya teras jika ref/adding gagal mendinginkan teras termasuk kategori kecelakaan parah yang dapat dianggap bagian akhir Post-LOCA. Pad a reaktor air tekan (Pressurized Water Reactor, PWR), proses pendinginan bahan bakar di dalam teras dilakukan dengan menggenangi teras dari bagian bawahnya (bottom ref/adding) dengan mengoperasikan pompa ECCS. Fenomena yang

196 ISSN 0216-3128 Mulya Juarsa, dkk. muncul selama periode pendinginan salah satunya adalah terlihatnya fluktuasi temperatur cladding pada bahan bakar yang timbul mulai awal penggenangan hingga tenggelamnya seluruh bahan bakar oleh air, dimana temperatur maksimal cladding akan mencapai 930 C[2], seperti yang diperlihatkan pada Gambar I berdasarkan kelayakan analisisnya. Pemahaman Post-LDCA seperti disebut di atas telah dilakukan sejak tahun 2003 hingga tahun 2005 oleh penulis melalui penelitian tentang fenomena rewetting selama quenching13 4] untuk menghitung kecepatan rewetting dengan menggunakan bagian uji QUEEN-I[4J Meskipun capaian temperatur maksimal pada batang pemamanas hanya 600 C. Hasil penelitian menggunakan bagian uji QUEEN-I menunjukkan dan membuktikan adanya pembagian rejim pendidihan selama pendinginan berlangsung. Sedangkan, eksperimen menggunakan bagian uji QUEEN-II (alat eksperimen baru) pada tahun 2006 dengan kondisi temperatur batang pemanas mencapai hampir 900 C memiliki keadaan yang cukup berbeda. Sehingga, pernjelasan terkait hasil pengamatan pada fenomena rewetting yang timbul menjadi bahan diskusi yang menarik. pemanas. Pada bagian di mana terjadi kontak antara air dan permukaan kelongsong disebut sebagai batas basah (quenching front) atau rewetting, titik ini membatasi daerah kering dan daerah basah. Dengan kata lain "rewetting" dapat pula diartikan bahwa permukaan kelongsong untuk pertama kalinya terbasahi kembali setelah sebelumnya kering akibat LOCA. Sedangkan istilah, quenching dapat berarti lebih umum, yaitu terjadinya pendinginan secara cepat oleh tluida pada dinding yang awalnya bertemperatur tinggi, dan lebih sering disebut peristiwa penenggelaman mendadak benda panas dalam suatu media pendingin. Pendingin yang dimaksud adalah penurunan panas pada batang pemanas oleh media pendingin dengan beda temperatur yang lebih rendah. Pendinginan disertai proses pendidihan apabila temperatur batang pemanas memiliki temperatur di atas temperatur saturasi air. Proses pendinginan terjadi dengan mekanisme perpindahan panas pendidihan yang dimulai dari rejim didih film kemudian rejim didih transisi di mana temperatur minimum didih film (minimum film boiling) tercapai, kemudian pendidihan berakhir pada rejim didih inti sesaat setelah harga maksimum dari tluks kalor tercapai. Proses reflooding dideskripsikan pada Gambar 2 yang menunjukkan aliran dan rejim perpindahan panas yang diamati termasuk fenomena rewetting. Arah aliran pada Gambar 2 adalah menuju ke atas secara konveksi paksa. Rejim pendidihan dari bagian bawah tersusun sebagai berikut: didih inti, didih transisi dan didih film. Tq = Tmfb, merupakan temperatur batas basah atau temperatur didih film minimum yang memisahkan rejim didih transisi dan rejim didih film. ~ 4akt\J't[delil1 Gambar 1. Perubahan temperatur kelongsong bahan bakar pasca LOCA.121 TEORI Selama quenching pacta temperatur permukaan suatu batang pemanas yang bertemperatur tinggi (di atas temperatur saturasi air pendinginnya), batang pemanas tidak akan serta merta dapat ditenggelamkan dan dibasahi oleh air pendingin, dikarenakan ketika air akan menyentuh permukaan batang pemanas, penguapan terjadi sehingga permukaannya tetap kering. Selanjutnya, peristiwa kontaknya air dengan permukaan terjadi secara berulang, sembari batang pemanas mengalami penurunan temperatur dan pada saat tertentu air akhirnya dapat membasahi permukaan batang Gambar 2. Proses rejlooding dari bawah.151

Mulya Juarsa, dkk. ISSN 0216-3128 /97 Berbeda dengan pendidihan kolam (pool boiling) rejim perpindahan panas pada pendidihan aliran (flow boiling) ditentukan oleh berbagai variabel: laju alir massa, jenis fluida, geometri sistem, fluks panas dan distribusi aliran[6]. Beberapa studi eksperimental terkait rewetting yang timbul pada penggenangan dari bawah (bottom ref/ooding) diperlihatkan pada Tabel I. KONSTRUKSI II BAGIAN UJI QUEEN Pada bagian ui QUEEN-II, selain rongga silindemya diharuskan tidak terisi oleh pemanas atau material lain dan dengan pencapaian temperatur awal yang tinggi (800 C-900 C), juga titik-titik pengukuran temperatur (termokopel) diperbanyak menjadi 8 titik yang dipasang secara vertikal sepanjang batang pemanas, mengingat untuk bagian uji QUEEN-I hanya 2 titik pengukuran saja. Hal ini akan lebih menajamkan analisis pada perhitungan kecepatan rewetting yang akan menjadi parameter acuan pada analisis perpindahan panas pendidihannya. Konstruksi bagian uji QUEEN-II disajikan pada Gambar 3a dan diagram untai ui BETA termodifikasi diperlihatkan pada Gambar 3b. Tabel Tempera1ur Geomelri Bumea Duffey Bankoff Piggot Tuzla Lee Ne1i Peneliti et & et Chen al. & Beberapa et al. Duffey Port1ouse Porthouse 0,1 0,56 0,036 0,045 peman 700 300 bagian IntErval I. aliran 1,45 3,5 550 4,0 450 $00 10.5 panas rewetting kecepatan studi eksperimental terkait IntEr\r'8llaju Qpm) (mmldetik) 400 51,2-0,006 O,g 1,5 (197$) 25 2$-100 160 al. a-(1991) I. (19$2) -5-0,55 50-3,6 95-6,1 33-6,0 (19$5) - 1700 650 $00 600 air -0,94 - no 2,1 1,2 3,6(1975) (1973) 350 (0 C) - 600 Rod Annulus Tube bundle nangan dari bawah (bottom rejlooding)17i. rewetting yang timbul pada pengge- Panjang Gambar 3a. Bagian uji QUEEN-II dan susunan 8 titik termokopel.

198 ISSN 0216-3128 Mulya Juarsa, dkk. a UEEN-II GAMBAR. nlagramallr lint AI II II RETA. TS rjuefn.ii Rev-01 ~!rain (MIEt) KONCENSER t t Gambar 3b. Diagram Alir Untai Uji BETA (modifikasi 1). METODE PENELITIAN Penelitan awal untuk memahami karakteristik temperatur transien selama pendingan pada batang pemanas bertemperatur tinggi (T=850 C) dilakukan dalam beberapa tahap. Tahapan tersebut dilakukan agar setiap tahapan penelitian dapat memberikan gambaran yang jelas tentang perpindahan panas radiasi dan konveksi. Tahapan metode penelitiannya, adalah : I. Melakukan karakterisasi pemanasan batang pemanas hingga mencapai temperatur tinggi (850 C), berdasarkan data tegangan, daya dan temperatur batang pemanas. 2. Melakukan pengamatan proses pendingan batang pemanas bertemperatur tinggi (850 C) tanpa air (pendinginan radiasi mum i). Pendinginan radiasi yang diamati berdasarkan dua kasus, yaitu keadaan pertama tanpa tabung kuarsa dan keadan kedua dengan tabung kuarsa. Catatan, eksperimen yang akan dilakukan untuk kasus pendinginan dengan tabung kuarsa. 3. Melakukan pengamatan proses pendingan batang pemanas bertemperatur tinggi (850 C) dengan menggunakan air bertemperatur lebih dari 85 C pada laju aliran tertentu. Pengamatan dititik beratkan pada kemampuan mekanik dan termal dari bagian uji QUEEN-II dan mengamati fenomana rewetting yang timbul selama pendinginan dengan air. HASIL DAN PEMBAHASAN Uji Pemanasan Radiasi (Keadaan Tunak) Pada tahap pertama dilakukan dengan menaikkan tegangan tahap demi setahap, hingga tegangan maksimalnya. Uji pemanasan secara radiasi ini dilakukan tanpa menggunakan tabung gelas kuarsa, sehingga panas yang muncul dari open coil heater pada daya maksimalnya langsung memanaskan batang pemanas. Dari Gambar 4, diperlihatkan proses pemanasan batang pemanas hingga mencapai temperatur tertinggi (pembacaan termokopel sebesar 850 C). Gambar 5a dan 5b secara berturut-turut menjelaskan karakterisasi pemanasan pada parameter terukur seperti daya versus tegangan dan temperatur versus posisi TC. Pemanasan (Gambar 6a) dilakukan dengan menaikkan daya tegangan slide regulator voltage, setiap 5 menit sebesar 20 volt. Kurva pada Gambar 5a menunjukkan interpolasi polynomial orde-2, dengan membandingkan hitungan teoritis: P(V) = ~ R (I)

Mulya Juarsa, dkk. ISSN 0216-3128 /99 dimana daya, P(V) dan tegangan, Vadalah variabel. Sedangkan resistansi kawat, R merupakan nilai konstan. Kurva hasil perhitungan dan pengukuran menunjukkan hampir tidak adanya perbedaan. Oalam hal ini, pengukuran tegangan dan arus menggunakan alat multitester digital adalah sebagai berikut: Vmax Irna.r = 220 Volt = 51 Ampere Hasil pengujian menunjukkan daya pada tegangan maksimal 220 Volt antara perhitungan dan pengukuran adalah Pllkllr = 10,43 kw dan Philllnl( = 10,76 kw. Gambar 5b, memperlihatkan posisi termokopel versus temperatur yang memperjelas kondisi pemanasan di dalam pemanas semi-silinder kerarnik. Aliran panas secara alamiah akan mengalir dari arah bawah ke atas, dan ini dibuktikan (melalui pengamatan visualisasi) adanya poja panas pada bagian atas keramik. Kurva pada Gambar 5b menunjukkan perbedaan temperatur dari arah bawah ke atas, terlihat bahwa temperatur di bawah lebih dingin dari tujuh pembacaan temperatur lainnya. Pada posisi 200 mm hingga 600 mm, pembacaan temperatur menunjukkan besar temperatur yang hampir sarna (rentang 800 C-900 0C). Pada bagian atas, pembacaan temperatur mengindikasikan adanya drop temperatur. Hal tersebut dapat diakibatkan oleh posisi termokopel yang dekat dengan keluaran aliran udara panas. Keadaan yang menarik dari Gambar 5b adalah distribusi panas membentuk poja sinusoidal dan akan diperjelas pada bahasan selanjutnya. Saat pemanasan Pendinginan Radias! Keedaan heater bagian dalam Gambar 4. Kondisi pemanasan pada bagian uji QUEEN-II. Kurva. Daya vs Tegangan Kurva. Posisi TC vs Temperatur KUlva Karakterisasi Pemanasan K""a DtSfnhuSl TrrnP"OII,r pada po."."v"rflkal i)- Terroerau TC.I~- ~<> T~-"r=;~--- " o o 50 100 150 200 Tcgangan Rcgulalor, V I\'olt) (a) 250 -I'".100 +----+ o 100 200 ;'"'~:.::' h~ 300 400 500 eco 700 TC Tcmpcratur. l"("q (b) Gambar 5. Kurva karakteristik pemanasan.

II 200 ISSN 0216-3128 Mulya Juarsa, dkk. Basil Pendinginan Radiasi (Tanpa Air) Gambar 6a dan 6b secara berturut-turut menunjukkan temperatur transien pendinginan secara radiasi tanpa melalui tabung kuarsa dan melalui tabung kuarsa. Pada Gambar 6a, selang waktu 0 detik hingga 1200 detik temperatur tertinggi turun sebesar 700 C. Sedangkan pada Gambar 6b, pada selang yang sarna, temperatur tertinggi turun hanya 650 C. Kedua gambar tersebut (Gambar 6) menjelaskan pengaruh tabung kuarsa yang telah menahan laju aliran panas, meskipun hanya sedikit. Pada interval temperatur 200 C hingga 1000 C, kapasitas panas tabung kuarsa cenderung meningkat[8j Namun, kenaikan ini dianggap linier dan dengan gradien temperatur yang tidak tajam kenaikannya. Meskipun timbul perbedaan besamya penurunan temperatur pada kedua kasus di atas, perbedaan tersebut dapat dianggap tidak akan mempengaruhi laju aliran pendinginan saat menggunakan air. Perbedaan tersebut tidak akan berpengaruh begitu air mulai mengalir dari arah bawah yang secara bertahap menggenangi batang pemanas. Basil pendinginan dengan temperatur air 85 C Pendinginan secara bottom reflooding dengan air bertemperatur 85 C dilakukan sesaat setelah temperatur awal batang pemanas dicapai. Oalam penelitian awal ini, temperatur tertinggi yang tercapai adalah 876 C. Kurva yang diperlihatkan pada Gambar 7 mengulas kembali kurva pada Gambar 5b, dimana distribusi temperatur searah posisi vertikal termokopel menunjukkan bentuk sinusoidal. Bentuk sinusoidal dimungkinkan tercapai karena adanya aliran konveksi udara yang masuk melalui bagian bawah semi-silinder keramik heater dan keluar pada bagian atasnya (Iihat Gambar 8). Proses ini merupakan sifat alamiah yang telah dikenal secara umum, bahwa udara akan akan bergerak ke arah daerah panas. Pada Gambar 7, jelas terlihat adanya perbedaan temperatur di bagian bawah (TC8), bagian tengah (TC2- TC7) dan bagian atas (TCI). Bagian bawah temperatur TC paling rendah, ini diakibatkan TC8 berada pada daerah semburan aliran udara yang berasal dari udara lingkungan bertemperatur rendah dan fluks kalor yang kurang rapat dibandingkan pada bagian tengah. Bagian tengah memperjelas adanya kerapatan fluks kalor yang tinggi (memuncak pada TC3 dan TC4) selama proses pemanasan yang terkumpul pada bagian tengah, namun dorongan aliran konveksi udara membentuk kurva sinusoidal yang lonjong ke arah atas. Bagian atas, temperatur jauh lebih rendah dari bagian tengah, namun masih lebih tinggi dibandingkan dari bagian bawah. Oistribusi temperatur sinusoidal yang terbentuk dapat dikatakan cukup mewakili keadaan fluks kalor pada reaktor nuklir. Kurva. 0 ~~j :ro fro 1000 :ro 1m 700 400 600 0 TC... Kuva,..., Ulm 1000 ~ lenpetaurl1ul1'lien Ibrlr rt:m Pen:in14nm TID1fX'T~ TCNo.1 No.3 No2 1m (\) TCNo.4 No.3 No.2 ~ ::s I-< 0..400 ~ S 1OOO1:ro14OO16OO11m~ 10001:ro14OO16OO1~= fro TCNo.4 No.6 No.5 No.5 rulia;iiumr>a 1-<~6OO I~ TCNo.? 0 TdJungKumia No.8 ra:&r,; t-.. U:ro 700 0 (\)300 \\i1ktu, f-< (b) E:a1gan t [d::ti k] tabung kuarsa Gambar 6. Kurva pendinginan radiasi tanpa air untuk To = 850 C. Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BAT AN

Mulya Juarsa, dkk. ISSN 0216-3128 201 0 g 800,..., S 400 500 'ti) E t-< p..., 0.. 600 200 Q) "6 'ti) Q) a 100 300 a "'-1-100 700 (jjl=700mm; T,=474"C ~60omm' Kurva. (jj " Dislribusi Temperalur TC Rod '" L=500 mm' T =873"C (jj pada posisi verlikal., -e- Temperatur Awal TC. T L=400mm; T,=876"C I (jj o / L=300mm' T=848"C (jj. '" / L=200 mm; T, =798 C (jj (jj/ T=789"C L=O mm; T =26SoC L=IOO mm' ' T I =708"C " (jj 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Temperatur A wai TC, T o rq Gambar 7. Kurva distribusi temperatur awal batang pemanas pada posisis vertikai. Gambar 8. Pola airan udara selama pemanasan. Presiding PPI - PDlPTN 2007 Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BAT AN

202 ISSN 0216-3128 Mulya Juarsa, dkk. 1000 900 800 Proses bottom pendinginan ref/ooding Kurva. T-vs-t Parameter: T.. =85'C 700 600 500 400 300 Tmd =875'C --TC NO.1 -- TC NO.2 TC NO.3 -- TC No.4 mmmm TC NO.5 --TC NO.6 --TC NO.7 -.--- TC NO.8 200 100 o... o 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 Waktu, t [detik] Gambar 9. Kurva pendinginan pada Tair = 85 C. Selama proses pendinginan dengan air, femonena pendidihan yang muneul sangat menarik. Gambar 9 menjelaskan kurva pola penurunan temperatur seeara transien, jika diperhatikan pada salah satu garis (misal TC4), nampak adanya beberapa sloop penurunan temperatur. Sloop tersebut diawali oleh radiasi dari detik ke-6 hingga detik ke-56. Kemudian sloop rewetting, dari detik ke-56 sampai detik ke-64, sloop ini dikatakan sebagai area rejim didih film, kemudian disusul pada sloop ketiga, area didih transisi dan didih inti, dari detik ke-64 hingga detik ke-160. Keadaan ini sangat berbeda dengan riset terdahulu dengan menggunakan bagian uji QUEEN-l pada temperatur awal 600 C. Terbentuknya rejim didih film, didih transisi dan didih inti jelas terlihat selama eksperimen berlangsung. Kurva pada Gambar 9 menunjukkan temperatur transien selama proses pendinginan bottom reflooding pada temperatur awal batang pemanas 876 C. Rewetting terjadi secara berturutturut dari arah bawah ke atas dan terjadi pada temperatur yang berbeda sepanjang arah vertikal batang pemanas. Rewetting pada TC8, terjadi pada detik ke-38 dan pada temperatur 250 C. Pada TC I, rewetting terjadi pada temperatur 385 C di detik ke 100. Keeepatan rata-rata rewetting dapat dihitung berdasarkan waktu ketika rewetting terjadi pada TC8 dan TC1, diperoleh nilai keeepatan rata-rata rewetting adalah 9,68 mm/detik. Jika dibandingkan dengan laju aliran air pada operasi dingin (tanpa pemanasan batang pemanas), yaitu 15,67 mm/detik, dengan keeepatan aliran selama proses pendinginan, maka terjadi hambatan akibat timbulnya didih film. Temperatur MFB terjadi pada selang temperatur 250 C - 700 DC. KESIMPULAN Telah diperoleh hasil studi awal proses pendinginan batang pemanas bertemperatur tinggi (876 C) pada bagian uji QUEEN-II yang telah desain pada tahun 2004 dan dikonstruksi pada tahun 2005. Selama tahun 2006, fokus kegiatan adalah memahami karakteristik temperatur transien selama pendinginan. Adapun kesimpulan hasil penelitian awal ini adalah : - Tereapainya temperatur pemanasan hingga hampir meneapai 900 C (realistik, 876 C). - Pemahaman penurunan temperatur transien seeara radiasi (tanpa air pendingin) untuk temperatur awal 850 C, baik yang melalui tabung kuarsa maupun tanpa tabung kuarsa. Hasil ini membuktikan bahwa desain dan konstruksi QUEEN-II mampu beroperasi sesuai dengan yang direneanakan. Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BAT AN Yogyakarta, 10 Juri 2007

Mulya Juarsa, dkk. ISSN 0216-3128 203 Pemahaman penurunan temperatur transien selama pendinginan dengan air bertemperatur 85 C pada temperatur awal 876 0c. Konstruksi tabung kuarsa terbukti mampu mengalami proses pendinginan yang ekstrim. Kecepatan rata-rata rewetting adalah 9,68 mmldetik pada laju aliran air 15,67 mmldetik (1,562 Ipm). Meskipun memiliki geometri yang berbeda, penelitian No.1, No.2 dan No.1 0 (Tabel I.) hasilnya mendekati hasil pengamatan pada eksperimen ini. - Rejim pendidihan yang teramati adalah rejim didih film, didih transisi dan didih inti. Dengan diperolehnya data dan validasi kemampuan bagian uji QUEEN-II pada eksperimen awal ini, maka penelitian dengan variasi laju aliran dan variasi temperatur awal batang pemanas dapat dilakukan pada tahun-tahun berikutnya. UCAP AN TERIMAKASIH Ucapan terimakasih yang tak terhingga, disampaikan kepada Dr. Ir. Anhar Riza Antariksawan yang telah membimbing penulis selama melakukan desain hingga pengujian bagian uji QUEEN-II. Kepada rekan-rekan sub bidang termohidrolika BOFa PTRKN saya mengucapkan beribu terimakasih atas bantuan dan dukungannya. Presentasi I1miah Teknologi Keselamatan Nuklir VI, Serpong 2001. 4. MUL YA JUARSA dkk, Studi Eksperimental Rejim Pendidihan Selama Proses Quenching pada Bundel Pemanas "QUEEN", Prosiding Seminar ke-ix Teknologi dan Keselamatan PL TN serta Fasilitas Nuklir, Jakarta, 2003. 5. CARBAJO, J.1., A Study On The Rewetting Temperature, Nuclear Engineering and Design, Vol, 84 page 21-52, 1984. 6. N.E. TODREAS and M.S. KAZIMI, Nue/ear Sistem I: Thermal Hydraulic Fundamentals, Hemisphere Publishing, 1st ed., 1990. 7. AX. SAXENA et al., Experimental Studies on Rewetting of Hot Vertical Annular Channel, Nuclear Engineering and Design, V 01. 208, page 283-303, 2001. 8. http://www.quartz.comlge Quartz-Heat Capacity Chart.htm TANYAJAWAB TumpaI P. - Apa kelebihan uji Queen-II untuk pendingin batang pemanas temperatur tinggi? DAFT AR PUST AKA 1. 1M. BROUGHTON et ai., A Scenario on The Three Mile Island Unit 2 Accident, Nuclear Technology, Vol. 87, No.1, 1989. 2. AGENCY OF NATURAL RESOURCES AND ENERGY, MITI-JAPAN, "Hopes to Make Safe More Secured" How the Saftty of NPP is Secured in Policy Terms, Serial Publication of NPP Safety Demonstration /Analysis, Tokyo Japan, 200 I. 3. KHAIRUL HANDONO dkk., Eksperimental Rejlooding Pada Untai Uji BETA: Karakterisasi dan Eksperimen Awal, Prosiding MuIya Juarsa - Kelebihan Queen-ll (dibanding Queen - I) mampu untuk eksperimen pada T = 900 "e, geometri batang pemanas tube yang tidak berisi komponen lain, sehingga sesllai dengall allalisis PO pada si/inder. Anung Pujiyanto - Pada suhu berapa mendidih pada proses ini. Mulya Juarsa - Pada proses pelldillgillall temperatllr air melldidih pada temperatur sekitar 99 "e. Pustek Akselerator dan Proses Bahan BATAN