MODEL PERHITUNGAN DISTRIBUSI SUHU SEPANJANG PELAT ELEMEN BAKAR (PEB) U 3 Si 2 Al PADA PENGURANGAN TEBAL DAN WAKTU PEMANASAN

dokumen-dokumen yang mirip
MODEL DISTRIBUSI TEMPERATUR SEPANJANG PELAT ELEMEN BAKAR U 3 O 8 Al PADA PENGURANGAN TEBAL DAN WAKTU

PEMBUATAN PELAT ELEMEN BAKAR MINI U-7Mo/Al

PEMBUATAN SAMPEL INTI ELEMEN BAKAR U 3 Si 2 -Al

Konduksi Mantap 2-D. Shinta Rosalia Dewi

PEMUNGUTAN SERBUK U 3 Si 2 DARI GAGALAN PRODUKSI PEB DISPERSI BERISI U 3 Si 2 -Al SECARA ELEKTROLISIS MENGGUNAKAN ELEKTRODA TEMBAGA

PABRIKASI FOIL URANIUM DENGAN TEKNIK PEROLAN

PENGARUH DENSITAS URANIUM DALAM PELAT ELEMEN BAKAR U-7Mo/Al-Si MENGGUNAKAN KELONGSONG AlMgSi1 TERHADAP HASIL PROSES PENGEROLAN

Pemodelan Distribusi Suhu pada Tanur Carbolite STF 15/180/301 dengan Metode Elemen Hingga

Pengaruh Tebal Isolasi Termal Terhadap Efektivitas Plate Heat Exchanger

PENGARUH KONSENTRASI ELEKTROLIT, TEGANGAN DAN WAKTU TERHADAP KADAR URANIUM PADA ELEKTROLISIS PEB U 3 Si 2 -Al

PEMBUATAN PELAT ELEMEN BAKAR (PEB) U-10Zr/Al UNTUK BAHAN BAKAR REAKTOR RISET

SOLUSI ANALITIK DAN SOLUSI NUMERIK KONDUKSI PANAS PADA ARAH RADIAL DARI PEMBANGKIT ENERGI BERBENTUK SILINDER

REAKSI TERMOKIMIA PADUAN AlFeNi DENGAN BAHAN BAKAR U 3 Si 2

BAB II LANDASAN TEORI

PENGARUH FABRIKASI PELAT ELEMEN BAKAR U-7Mo/Al DENGAN VARIASI DENSITAS URANIUM TERHADAP PEMBENTUKAN PORI DI DALAM MEAT DAN TEBAL KELONGSONG

PENETAPAN PARAMETER PROSES PEMBUATAN BAHAN BAKAR UO 2 SERBUK HALUS YANG MEMENUHI SPESIFIKASI BAHAN BAKAR TIPE PHWR

SIMULASI PERPINDAHAN PANAS GEOMETRI FIN DATAR PADA HEAT EXCHANGER DENGAN ANSYS FLUENT

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN

STUDI TENTANG KEKERASANCLADDING PEB U3Sh-AL TMU RENDAH - TINGGI PRA IRADIASI

SIMULASI ALIRAN PANAS PADA SILINDER YANG BERGERAK. Rico D.P. Siahaan, Santo, Vito A. Putra, M. F. Yusuf, Irwan A Dharmawan

PENYELESAIAN MODEL DISTRIBUSI SUHU BUMI DI SEKITAR SUMUR PANAS BUMI DENGAN METODE KOEFISIEN TAK TENTU. Jl. Prof. H. Soedarto, S.H.

PENGEMBANGAN PROGRAM PERHITUNGAN KOEFISIEN DIFUSI MATERIAL DALAM REKAYASA PERMUKAAN

KARAKTERISASI INGOT PADUAN U-7Mo-Zr HASIL PROSES PELEBURAN MENGGUNAKAN TUNGKU BUSUR LISTRIK

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

ABSTRACT. i Universitas Kristen Maranatha

KARAKTERISASI PADUAN AlFeNiMg HASIL PELEBURAN DENGAN ARC FURNACE TERHADAP KEKERASAN

ANALISIS SIFAT TERMAL PADUAN AlFeNi SEBAGAI KELONGSONG BAHAN BAKAR REAKTOR RISET

Supardjo (1) dan Boybul (1) 1. Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir - BATAN Kawasan Puspiptek, Serpong, Tangerang

DINAMIKA PROSES PENGUKURAN TEMPERATUR (Siti Diyar Kholisoh)

PEMODELAN SISTEM TUNGKU AUTOCLAVE ME-24

FENOMENA PERPINDAHAN. LUQMAN BUCHORI, ST, MT JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNDIP

PEMUNCUTAN U3Si2 OARI CACALAN PROOUKSI PEB OISPERSI BERISI U3Si2 - AI MENCCUNAKAN TEKNIK ELEKTROLISIS

SIMULASI PROSES EVAPORASI BLACK LIQUOR DALAM FALLING FILM EVAPORATOR DENGAN ADANYA ALIRAN UDARA

PERHITUNGAN KEBUTUHAN COOLING TOWER PADA RANCANG BANGUN UNTAI UJI SISTEM KENDALI REAKTOR RISET

SISTEM PEMANFAATAN ENERGI SURYA UNTUK PEMANAS AIR DENGAN MENGGUNAKAN KOLEKTOR PALUNGAN. Fatmawati, Maksi Ginting, Walfred Tambunan

PENENTUAN FRAKSI BAKAR PELAT ELEMEN BAKAR UJI DENGAN ORIGEN2. Kadarusmanto, Purwadi, Endang Susilowati

PENGARUH POROSITAS MEAT BAHAN BAKAR TER- HADAP KAPASITAS PANAS PELAT ELEMEN BAKAR U 3 Si 2 -Al

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Panas berpindah dari objek yang bersuhu lebih tinggi ke objek lain yang bersuhu lebih rendah Driving force perbedaan suhu Laju perpindahan = Driving

PENGARUH PROSES QUENCHING TERHADAP LAJU KOROSI BAHAN BAKAR PADUAN UZr

PEMODELAN SISTEM KONVERSI ENERGI RGTT200K UNTUK MEMPEROLEH KINERJA YANG OPTIMUM ABSTRAK

Pengaruh ketebalan terhadap akurasi persamaan Rosenthal untuk model analitik distribusi suhu proses pengelasan Djarot B. Darmadi

PENGHEMAT BAHAN BAKAR PADA KOMPOR GAS RUMAH TANGGA

PENYIAPAN LARUTAN URANIL NITRAT UNTUK PROSES KONVERSI KIMIA MELALUI EVAPORASI

Heat Transfer Nur Istianah-THP-FTP-UB-2016

KEUNGGULAN SIFAT METALURGI DAN LAJU KOROSI PADUAN AlMgSi UNTUK KELONGSONG BAHAN BAKAR U 3 Si 2 -Al DENSITAS 4,8 gu/cm 3

SIMULASI PROSES EVAPORASI BLACK LIQUOR DALAM FALLING FILM EVAPORATOR (FFE) DENGAN ADANYA ALIRAN UDARA DITINJAU DARI PENGARUH ARAH ALIRAN UDARA

PENENTUAN RASIO O/U SERBUK SIMULASI BAHAN BAKAR DUPIC SECARA GRAVIMETRI

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

MODIFIKASI MESIN PEMBANGKIT UAP UNTUK SUMBER ENERGI PENGUKUSAN DAN PENGERINGAN PRODUK PANGAN

P I N D A H P A N A S PENDAHULUAN

Simulasi Perpindahan Panas pada Lapisan Tengah Pelat Menggunakan Metode Elemen Hingga

PERMODELAN PERPINDAHAN MASSA PADA PROSES PENGERINGAN LIMBAH PADAT INDUSTRI TAPIOKA DI DALAM TRAY DRYER

Aplikasi Persamaan Bessel Orde Nol Pada Persamaan Panas Dua dimensi

Pengaruh Penggunaan Baffle pada Shell-and-Tube Heat Exchanger

MENGEFISIENSIKAN PENGGUNAAN ENERGI LISTRIK : STUDI KASUS PADA MODEL ALIRAN PANAS PADA WATER COOKER (PEMANAS AIR ELEKTRIK)

Simulasi Konduktivitas Panas pada Balok dengan Metode Beda Hingga The Simulation of Thermal Conductivity on Shaped Beam with Finite Difference Method

ANALISA PENGARUH VARIASI LAJU ALIRAN UDARA TERHADAP EFEKTIVITAS HEAT EXCHANGER MEMANFAATKAN ENERGI PANAS LPG

PENGARUH WAKTU SINTER TERHADAP DENSITAS PELET UO 2 DARI BERBAGAI UKURAN SERBUK

Pembekuan. Shinta Rosalia Dewi

Konduksi Mantap Satu Dimensi (lanjutan) Shinta Rosalia Dewi

ANALISIS KOMPOSISI BAHAN DAN SIFAT TERMAL PADUAN AlMgSi-1 TANPA BORON HASIL SINTESIS UNTUK KELONGSONG ELEMEN BAKAR REAKTOR RISET

ANALISIS DAN SIMULASI DISTRIBUSI TEMPERATUR RUANGAN BERDASARKAN BENTUK ATAP MENGGUNAKAN FINITE DIFFERENCE METHOD BERBASIS PYTHON

PERPINDAHAN PANAS DAN MASSA

PEMBUATAN ALAT UKUR KONDUKTIVITAS PANAS BAHAN PADAT UNTUK MEDIA PRAKTEK PEMBELAJARAN KEILMUAN FISIKA

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

ANALSIS TERMAL PADUAN AlMgSi UNTUK KELONGSONG BAHAN BAKAR U 3 Si 2 -Al DENSITAS TINGGI

BAB III PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA PENELITIAN

PEMBUATAN FOIL TARGET DENGAN TINGKAT PENGKAYAAN URANIUM RENDAH

PENGARUH TEMPERATUR, WAKTU OKSIDASI DAN KONSENTRASI ZrO 2 TERHADAP DENSITAS, LUAS PERMUKAAN DAN RASIO O/U HASIL REDUKSI (U 3 O 8 +ZrO 2 )

OPTIMALISASI PENDINGINAN BAHAN BAKAR NUKLIR BEKAS REAKTOR SERBAGUNA SIWABESSY DI KOLAM PENYIMPANAN SEMENTARA

ANALISIS POLA DIFRAKSI PADA INGOT PADUAN Zr-1%Sn1%Nb-0,1%Fe DAN Zr- 1%Sn-1%Nb-0,1%Fe-0,5%Mo

ANALISIS SIFAT TERMAL TERHADAP UNJUK KERJA PIN BAHAN BAKAR NUKLIR TIPE PWR PADA KONDISI TUNAK

PENINGKATAN KUALITAS PENGERINGAN IKAN DENGAN SISTEM TRAY DRYING

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

PEMBUATAN DAN PENGUJIAN ALAT UNTUK MENENTUKAN KONDUKTIVITAS PLAT SENG, MULTIROOF DAN ASBES

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

TEKNOLOGI PEMANAS AIR MENGGUNAKAN KOLEKTOR TIPE TRAPEZOIDAL BERPENUTUP DUA LAPIS

APLIKASI METODE CELLULAR AUTOMATA UNTUK MENENTUKAN DISTRIBUSI TEMPERATUR KONDISI TUNAK

Aplikasi Cairan Pelumas Pada Pengeboran Pelat ASTM A1011 Menggunakan Mata Bor HSS

1. BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang

Pengaruh Karakteristik Logam Dalam Elemen Pemanas Terhadap Waktu Pengeringan Kayu

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

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

RANCANG BANGUN TEMPORARY AIR CONDITIONER BERBASIS PENYIMPANAN ENERGI TERMAL ES

Analisa Teoritis Berat Jenis dan Panas Spesifik Gas Pembakaran Pada Ketel Uap Mini Model Horizontal Di Tinjau Dari Susunan Pipa (Tubes)

PENGENDALI TEMPERATUR FLUIDA PADA HEAT EXCHANGER DENGAN MENGGUNAKAN JARINGAN SARAF TIRUAN PREDIKTIF

KARAKTERISASI SIFAT TERMAL DAN MIKROS- TRUKTUR PELAT ELEMEN BAKAR (PEB) U 3 SI 2 -AL DENSITAS 4,8 GU/CM 3 DENGAN PADUAN ALMGSI SEBAGAI KELONGSONG

Gambar 3.1. Plastik LDPE ukuran 5x5 cm

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

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

Satuan Operasi dan Proses TIP FTP UB

Pengaruh Karakteristik Logam Dalam Elemen Pemanas Terhadap Waktu Pengeringan Kayu

Pengaruh Temperatur Heat-Treatment terhadap Kekerasan dan Struktur Mikro Paduan Al-Fe-Ni

Perpindahan Panas. Perpindahan Panas Secara Konduksi MODUL PERKULIAHAN. Fakultas Program Studi Tatap Muka Kode MK Disusun Oleh 02

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 3, No. 1, (2014) ISSN: ( Print) B-91

BAB III METODE PERANCANGAN

PEMBUATAN INTI ELEMEN BAKAR DAN PELAT ELEMEN BAKAR U-7MO/AL-SI DENGAN TINGKAT MUAT 3,6 G U/CM 3

SOLUSI ANALITIK MASALAH KONDUKSI PANAS PADA TABUNG

DAUR ULANG KERTAS PEMBUNGKUS ROKOK SEBAGAI BAHAN BAKAR BRIKET DALAM MENJAGA KESEHATAN

Transkripsi:

Model Perhitungan Distribusi Suhu Sepanjang Pelat Elemen Bakar (PEB) U 3si 2 Al Pada Pengurangan Tebal Dan Waktu Pemanasan (Ghaib Widodo, Moch. Setyadji) MODEL PERHITUNGAN DISTRIBUSI SUHU SEPANJANG PELAT ELEMEN BAKAR (PEB) U 3 Si 2 Al PADA PENGURANGAN TEBAL DAN WAKTU PEMANASAN Ghaib Widodo (1), Moch. Setyadji (2) 1.Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir BATAN, Kawasan PUSPIPTEK, Serpong 15314 e-mail : ghaibwidodo@yahoo.com 2.Pusat Teknologi Akselelator dan Proses Bahan BATAN Jl. Babarsari,Kotak Pos 6101YKBB, Yogyakarta 55281 e-mail : mochsetyadji@yahoo.com (Diterima 1-8-2011, disetujui 29-9 -2011) ABSTRAK MODEL PERHITUNGAN DISTRIBUSI SUHU SEPANJANG PELAT ELEMEN BAKAR (PEB) U 3 Si 2 Al PADA PENGURANGAN TEBAL DAN WAKTU. Telah dilakukan penghitungan distribusi suhu terhadap PEB U 3 Si 2 -Al pada setiap pengurangan tebal dan waktu sampai proses perolan panas selesai menggunakan model matematika hukum fourier. Selama proses perlakukan perolan panas berlangsung panas pada pelat tersebut akan ditransfer keseluruh pelat yang diawali berturut-turut dari ketebalan pelat 8,3 mm, 7,0 mm, 5,6 mm, 2,6 mm and 1,65 mm. Diharapkan dengan adanya rekayasa perhitungan menggunakan transfer panas, namun tetap dalam koridor/kaidah chemical engineering tools, memungkinkan secara dini suhu pada setiap posisi pelat proses perolan panas kelak dapat diketahui. Suhu yang terdistribusi secara homogen dapat membantu dalam mempelajari perilaku serbuk U 3 Si 2 dalam PEB. Data yang dipakai suhu awal proses perolan pelat 40 o C suhu pemanasan pelat dalam tungku 415 o C selama + 30 menit. Hasil perhitungan distribusi suhu pada parameter pengurangan tebal inti elemen bakar (IEB) dan waktu untuk PEB U 3 Si 2 Al hampir merata sepanjang pelat. Suhu pada tiap pengurangan ketebalan dan waktu selisih angka hampir sama. Kata Kunci: distribusi suhu, PEB U 3 Si 2 Al, IEB (inti elemen bakar), tebal pelat ABSTRACT MODEL OF CALCULATION TEMPERATURE DISTRIBUTION ALONG FUEL ELEMENT PLATE (FEP) U 3 Si 2 -Al AT DECREASING THICKNESS AND INCREASING TIME. The calculation on temperature of fuel element plate (FEP) U 3 Si 2 Al at every change of position and time until the completion of hot rolling process by using Fourier law mathematical model had been done. During hot rolling process, heat will be transferred throughout the plate beginning respectively from the plate thickness of 8.3 mm, 7.0 mm, 5.6 mm, 2.6 mm and 1.65 mm. It was expected that the engineered calculation by using heat 93

J. Tek. Bhn. Nukl. Vol. 7 No. 2 Juni 2011: 74-156 transfer mathematical model, yet complying with the rules of chemical engineering tools, the temperature at any position during hot rolling process could be predicted in advance. Whether or not the predicted temperature was distributed homogenously maight be a help in studying the behavior of U 3 Si 2 powder in the FEP. The calculation used initial given temparature at 40 o C and the furnace temperature was considered steady at 415 o C for + 30 minutes. The result showed that the temperature distribution was practically homogenous along the plate length with decreasing thickness of fuel element core (FEC). The temperature at decreasing thickness and increasing time intervals indicated similar difference value. Free Terms: temperature distribution, FEP U 3 Si 2 Al, FEC (fuel element core), plate thickness I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Bahan bakar tipe pelat elemen bakar (PEB) yang diproduksi oleh PT. Batan Teknologi mempunyai spesifikasi 700 mm x 65 mm x 1,65 mm [1]. Pelat elemen bakar (PEB) itu berasal dari proses produksi komposit inti elemen bakar (IEB), komposit IEB untuk menjadi PEB senantiasa dan selalu melewati 5 tahapan kegiatan fabrikasi, yaitu [1-3] : (1) perolan PEB, (2) pelurusan PEB, (3) pemotongan dimensi, (4) Pemolesan, (5) pencucian kimia/pickling. Perolan Panas Komposit IEB U 3 Si 2 Al PEB U 3 Si 2 Al Gambar 1. Komposit IEB dikenai perolan panas menjadi PEB [1-3] Makalah ini hanya ditinjau proses fabrikasinya saja, khususnya proses perolan komposit inti elemen bakar (IEB) hingga diperoleh lembaran pelat elemen bakar (PEB). Proses fabrikasi tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut [1-3] : setelah komposit dilas, segenap komposit dimasukkan ke dalam tungku sirkulasi udara dengan suhu pemanasan sekitar 415 o C selama + 30 menit, cukup membuat komposit mencapai suhu platisnya. Bersamaan dengan 94

Model Perhitungan Distribusi Suhu Sepanjang Pelat Elemen Bakar (PEB) U 3si 2 Al Pada Pengurangan Tebal Dan Waktu Pemanasan (Ghaib Widodo, Moch. Setyadji) pemanasan komposit, mesin rol juga dioperasikan dan permukaan rol dipanaskan pada suhu + 40 o C. Laju putar rol diatur sekitar 20 putaran per menit. Komposit dirol panas dalam 4 6 tahapan menjadi PEB. Sebagai contoh 4 tahapan rol adalah sebagai berikut : diawali tebal 8,3 mm, 7,0 mm, 5,6 mm, 2,6 mm dan 1,65 mm. Keberhasilan setiap langkah rol selalu dicek dengan menggunakan kaliper pengukur tebal capaian. Pelat elemen bakar hasil rol seluruhnya dikenai uji blister (secara visual) untuk mengetahui keberadaan rongga dalam pelat hasil rol yang disebabkan oleh adanya udara terjebak. Pelat yang lolos uji blister kemudian dikenai cek posisi meat nya dengan menggunakan tayangan sinar X. Perbaikan posisi sekaligus digunakan untuk menyusutkan tebal pelat lebih jauh hingga makin mendekati tebal akhir. Pada Gambar 1., dapat dilihat gambaran komposit IEB setelah dilakukan perolan panas sampai diperoleh lembaran, pemotongan sampai diperoleh PEB. Model matematika distribusi suhu pada pelat ini bertujuan untuk mengetahui distribusi suhu setiap titik ketebalan IEB hingga sepanjang pelat elemen bakar selama proses perolan panas yang dimulai dari ketebalan awal/tertentu yaitu 8,25 mm hingga menyusut ketebalannya sampai diperoleh pelat elemen yang memenuhi syarat sebagai bahan bakar sebesar 1,65 mm. 1.2. Teori Penghitungan Dalam proses produksi PEB secara sekilas telah dijelaskan pada pendahuluan, agar proses perolan panas dapat berlangsung lebih baik dan efisien, maka perlu diketahui hubungan antara waktu perolan panas dengan suhu PEB pada ketebalan tertentu. Pelat elemen bakar dapat dianalogikan sebagai pelat datar (bentuk slab) dan akan dicari distribusi suhu di dalam pelat sebagai fungsi pengurangan tebal dan waktu. Untuk perpindahan panas secara konduksi, pendekatan yang sering dipakai adalah hukum Fourier : q = - k.a. dt/dx (1) dengan : q : jumlah panas yang ditransfer tiap satuan waktu, kal detik -1 k : konduktivitas panas, W m -1 K -1 = kal cm -1 detik -1 o C -1 A : luas bidang transfer, m 2 T : suhu, o K x : tebal, cm 95

J. Tek. Bhn. Nukl. Vol. 7 No. 2 Juni 2011: 74-156 Untuk memanaskan massa seberat m g massa dengan kenaikan suhu sebesar, diperlukan panas tiap satuan waktu sebesar : q = m.c. / (2) dengan : q : jumlah panas yang ditransfer tiap satuan waktu, kal detik -1 m : massa zat yang dipanaskan, g c : kapasitas panas, kal g -1 C -1 T : Suhu, o K t : waktu, detik Persamaan matematis untuk transfer panas, disusun berdasarkan neraca panas pada elemen volum PEB adalah sebagai berikut : Panas yang masuk panas yang keluar = panas yang terakumulasi Apabila diketahui ketebalan pelat adalah L, yang terletak antara x = 0 dan x = L, suhu awal T 1, maka suatu saat suhu kedua permukaan diubah menjadi T o. Sifat-sifat bahan dianggap konstan terhadap suhu, maka neraca panas pada elemen volume setebal dan seluas A, seperti dilukiskan pada Gambar 2., yang memperlihatkan potongan komposit IEB yang ditinjau dan mempermudah dalam pejabaran rumus [5] X = 0 X = L Tmaks. T1 T1 IEB MEAT U3Si2 - Al T0 T0 Kelongsong X X + Δ X L Gambar 2. Potongan Inti Elemen Bakar IEB) [5] Dari persamaan (1) dan (2) dapat ditulis, menjadi persamaan (3) berikut : 96

Model Perhitungan Distribusi Suhu Sepanjang Pelat Elemen Bakar (PEB) U 3si 2 Al Pada Pengurangan Tebal Dan Waktu Pemanasan (Ghaib Widodo, Moch. Setyadji) { ( ) } { ( ) } ( ) (3) Dengan m =.A., kemudian dibagi dengan k.a., maka diperoleh persamaan sebagai berikut : ( ) ( ) ( ) ( ) (4) Jika mendekati 0, maka diperoleh ( ) ( ) (5) ( ) (6) Initial condition : T (x,0) = T 0 Boundary conditions : T (x, ) = T 1, T(0,t) = T 1, dan T(L, t) = T 1 Persamaan deferensial (PD) di atas dapat diselesaikan secara analitik maupun numerik [4-9]. Persamaan akhir yang diperoleh adalah (7) menjadi (8) berikut : ( ) ( ( ) ( ) ) (7) ( ) ( ) ( ( ) ( ) ) (8) Data percobaan desain yang dimasukkan dalam perhitungan ini dimulai dari tebal IEB (komposit) : 8,25 mm; 6,60 mm; 4,95 mm; 3,30; dan diakhiri ke tebal 1,65 sesuai tebal PEB yang memenuhi spesifikasi sebagai bahan bakar, sementara data di- lapangan/fabrikasi yang dikehendaki FEPI/Fuel Element Production Installation (PT. Batan Teknologi) tebal awal 8,30 mm; 7,0 mm; 97

J. Tek. Bhn. Nukl. Vol. 7 No. 2 Juni 2011: 74-156 5,60 mm; 2,60 mm, tebal akhir yang diperoleh sama 1,65 mm [1-3 ]. Dan disajikan dalam Tabel 1. dan Tabel 2 (Lampiran) Untuk melihat perilakuan distribusi suhu sepanjang PEB U 3 Si 2 Al pada pengurangan tebal dan waktu dilakukan hingga 17 (tujuh belas) titik interval percobaan tetap (pengurangan tebal) yaitu 0,4175 mm. Dengan kondisi ini diharapkan hasil lebih lengkap dan baikdengan beberapa asumsi seperti dijelaskan pada metodologi sehingga distribusi suhu sepanjang PEB U 3 Si 2 Al pada pengurangan tebal dan waktu, perhitungannya menjadi lebih jelas dan sederhana. II. TATA KERJA Perhitungan distribusi sepanjang PEB dilakukan menggunakan formula (8) dan memasukan data fisik U 3 Si 2 Al dapat diselesaikan menggunakan program numerik (program Matlab). Temperatur pelat bahan bakar dihitung dengan beberapa asumsi bahwa (1) panas yang hilang (penurunan suhu) selama pemindahan komposit IEB dari tungku ke mesin rol dianggap nol karena terlalu cepat, (2) panas yang hilang (penurunan suhu) selama perolan pada silinder rol dianggap nol karena silinder rol dilumasi dengan minyak pelumas, (3) panas yang timbul dalam meat bahan bakar adalah konstan sepanjang arah radial dan mempertimbangkan satu dimensi konduksi panas yang sama. Gambar 2. adalah skema potongan komposit IEB yang ditinjau dari percobaan guna menunjukkan model perhitungan pelat bahan bakar distribusi suhu. III. HASIL DAN PEMBAHASAN Data fisik U 3 Si 2 Densitas (ρ) ---- (RHO) = 8,4 g/cm 3 Konduktivitas (Ak), k = 15 W/m K = 15 kj/jam m K = 15,1000J/(3600 det 100 cm K) = 4,1666 J/(cm det K) Kapasitas panas (AC), c = 1048 kj/kg K (untuk 53 % berat U) (298 900 o K) = 169,4 + 2,43 x 10-3 T 3,519 x 10 6 T -2 Tebal PEB U 3 Si 2 Al (AL) = 1,65 mm = 0,165 cm Suhu awal (T 0 ) = 415 o C = 688 K Suhu akhir (T 1 ) = 40 o C = 313 K 98

Suhu perolan panas, o C Model Perhitungan Distribusi Suhu Sepanjang Pelat Elemen Bakar (PEB) U 3si 2 Al Pada Pengurangan Tebal Dan Waktu Pemanasan (Ghaib Widodo, Moch. Setyadji) 700 650 600 550 500 450 400 350 300 0 500 1000 1500 2000 10 8 6 4 2 0 Gambar 3. Korelasi antara pengurangan tebal terhadap suhu rol panas dan waktu pemanasan data Model Matematika Dengan catatan dalam perhitungan tersebut diambil jumlah interval panjang PEB U 3 Si 2 Al (N) = 17 dan jumlah interval waktu (SUMDT) = 6 dengan interval (DT) selama 30 menit = 1800 detik. Hasil perhitungan menggunakan rumus/persamaan (8) dengan suhu perolan (NMAX) = 17 ditujukan dalam print out berikut. Pada Gambar 5 ditampilkan hubungan antara pengurangan tebal (x) pada perolan komposit IEB terhadap waktu proses perolan panas. Dalam Gambar 4 dan Tabel 1 (Lampiran) dapat dijelaskan bahwa secara praktis pada saat awal suhu 313 K (40 o C) komposit IEB dipanaskan hingga suhu 688 K (415 o C) yang dikeluarkan dari tungku pemanas (furnace), kemudian dilakukan pengukuran suhu dan praktis masih merata sepanjang fisik komposit IEB (PEB U 3 Si 2 Al) dan dianggap masih dalam waktu 0 detik. Diketahui pula bahwa pada suhu 688 K tersebut merupakan suhu plastis komposit IEB, sehingga dengan mudah terhadap komposit IEB dapat dilakukan perolan panas. Saat 0 detik (awal) hingga 360 detik mulai dilakukan perolan panas dan di sini mulai terjadi pengurangan tebal. Suhu perolan komposit IEB sudah mulai menurun dari 688 K menjadi 615,14 K dan pengurang ketebalan yang 99

Suhu Perolan Panas, oc J. Tek. Bhn. Nukl. Vol. 7 No. 2 Juni 2011: 74-156 semula 8,25 mm berkurang 0,825 mm menjadi 7,425 mm. Secara terus menerus baik suhu maupun pengurangan ketebalan hasilnya hampir sama, sehingga akhir dari proses perolan panas komposit IEB hingga menjadi lembaran pelat elemen bakar (PEB) suhu sepanjang PEB tersebut berakhir 449,96 K atau 176,96 o C dan tebal akhir IEB menjadi PEB yang diperoleh dalam perhitungan ternyata sesuai dengan tebal praktek lapangan adalah 1,65 mm selama waktu 1800 detik (30 menit) dan suhu PEB telah menurun menjadi 313 K. Terlihat pada Gambar 3. ketebalan awal 8,25 mm selama waktu 0 detik seterusnya hingga 1800 detik (30 menit) dengan suhu awal dam akhir seluruhnya 313 o C. Dengan demikian, hal ini memberikan informasi yang dapat dipakai sebagai gambaran bahwa dalam desain model menggunakan interval pengurangan yang konstan (0,4175 mm) artinya pendekatan model matematika ini tidak menyalahi aturan pengurangan tebal yang dilaksanakan dalam praktek pembuatan PEB yang telah berlangsung sejak 1988 (sesuai desain pabrik pembuatnya dari Nukem GmBH. Jerman) yaitu tebal akhir PEB 1,65 mm Secara visual hasil perhitungan menggunakan model matematika (solusi matlab) ini dapat diperlihatkan pula pada Gambar 4 dan Gambar 5 (Tabel 2) untuk masing-masing korelasi pengurangan tebal IEB dan waktu terhadap suhu selama proses perolan panas. 750 700 650 600 550 500 450 400 350 300 250 0 360 720 1080 1440 1800 Waktu Pemanasan IEB, detik Sebelum (0 det) dan Sesudah 1800 det) Perolan Panas Pertama 360 det Gambar 4. Korelasi antara waktu pemanasan IEB terhadap suhu perolan panas 100

Suhu Perolan Panas, oc Model Perhitungan Distribusi Suhu Sepanjang Pelat Elemen Bakar (PEB) U 3si 2 Al Pada Pengurangan Tebal Dan Waktu Pemanasan (Ghaib Widodo, Moch. Setyadji) 750 650 550 450 350 250 5 4 3 2 1 Pengurangan Tebal IEB, mm Angka 1 posisi tebal IEB 8,25 mm sebelum perolan panas Angka 2 tebal IEB 6,6 mm setelah perolan panas pertama Gambar 5. Korelasi antara pengurangan tebal IEB terhadap suhu perolan panas 700 650 600 550 500 450 400 350 300 0 500 1000 1500 2000 10 8 6 4 2 0 Gambar 6. Korelasi antara pengurangan tebal terhadap suhu rol panas dan waktu pemanasan data Praktek di Lapangan Gambar 6 dan Tabel 3 menunjukkan korelasi pengurangan tebal komposit IEB, waktu pemanasan IEB terhadap suhu saat perolan panas 101

Suhu Perolan Panas, oc J. Tek. Bhn. Nukl. Vol. 7 No. 2 Juni 2011: 74-156 berlangsung (Lampiran perhitungan menggunakan Mathlab dan hasil run-nya). Peristiwa ini merupakan proses fabrikasi praktek lapangan yang dimulai proses perolan panas komposit IEB dari ketebaan awal 8,3 mm berkurang menjadi 7,0 mm seterusnya hingga tebal berakhir 1,65 mm (sebagai PEB) yang dilaksanakan di PT. Batan Teknologi BATAN, Serpong. Apabila Gambar 6 dan Tabel 3 ini dibandingkan dengan Gambar 3 Dan Tabel 1 yang merupakan desain pengurangan ketebalan komposit IEB yang dimodelkan, terlihat antara Gambar 3 dengan Gambar 6 tersebut ada sedikit perbedaan yaitu terletak pada interval pengurang tebal komposit IEB yang tidak konstan (lihat Tabel 3) yang dilaksankan di lapangan. Hal tersebut mengakibatkan suhu pada setiap pengurangan tebal komposit IEB yang terjadi pada Gambar 3 menaik kemudian menurun, sementara Gambar 6 menaik terus. Namun beda suhu yang terjadu dengan bertambahnya waktu keduanya (Gambar 3 dan Gambar 6) tidak jauh. 750 700 650 600 550 500 450 400 350 300 250 0 360 720 1080 1440 1800 Waktu Pemanasan IEB, detik Sebelum (0 det) dan Sesudah (1800 det) Perolan Panas Perolan Panas Pertama 360 det Perolan Panas Kedua 720 det Gambar 7. Korelasi antara waktu pemanasan IEB terhadap suhu perolan panas. Begitu pula hasil perhitungan menggunakan model matematika (solusi matlab) juga diperlihatkan pada Gambar 7 dan Gambar 8 (Tabel 4) melengkapi penjelasan selanjutnya, karena untuk masing-masing korelasi pengurangan tebal IEB dan waktu terhadap suhu selama proses perolan panas hasilnyapun hampir sama dengan seperti yang diperlihatkan pada Gambar 4 dan Gambar 5 Hanya saja terjadi sedikit perbedaan pada masing-masing Gambar tersebut yaitu terletak pada ketebalan awal yang berbeda (8,3 mm dengan 8,25 mm), 102

Suhu Perolan Panas, oc Model Perhitungan Distribusi Suhu Sepanjang Pelat Elemen Bakar (PEB) U 3si 2 Al Pada Pengurangan Tebal Dan Waktu Pemanasan (Ghaib Widodo, Moch. Setyadji) pengurangan tebal IEB saat perolan panas yang satu konstan (desain) praktek di lapangan tidak konstan. 750 700 650 600 550 500 450 400 350 300 250 5 4 3 Pengurangan Tebal IEB, mm 2 1 Angka 1 posisi tebal IEB 8,3 mm sebelum perolan panas Angka 2 tebal IEB berkurang menjadi 7 mm setelah perolan panas Gambar 8. Korelasi antara penguranga tebal IEB terhadap suhu perolan panas. IV. KESIMPULAN Dari hasil penghitungan distribusi suhu sepanjang PEB U 3 Si 2 -Al pada pengurangan tebal dan waktu pemanasan menggunakan rumus (8) dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Hasil perhitungan distribusi suhu pada parameter pengurangan tebal dan waktu untuk PEB U 3 Si 2 - Al hampir merata sepanjang pelat, rerata suhu pada tiap pengurangan tebal komposit IEB dan waktu yaitu 0 sama (313 o C), tidak menunjukkan perbedaan berarti. 2. Hubungan fungsional antara pengurangan ketebalan tidak berlaku terhadap suhu ketebalan/panjang PEB, karena ketebalan relatif tipis/kecil yaitu 1,65 mm dibandingkan dengan panjangnya PEB U 3 Si 2 Al sampai 700 mm. 3. Rumus transfer panas yang dipakai dalam perhitungan dapat pakai untuk memprediksikan perilaku suhu pada setiap posisi pengurangan tebal IEB hingga menjadi PEB, walaupun ada sedikit perbedaan (suhu, 103

J. Tek. Bhn. Nukl. Vol. 7 No. 2 Juni 2011: 74-156 pengurangan ketebalan) namun tidak berarti karena sangat kecil dan ketebalan akhir menjasi PEB sama yaitu 1,65 mm. SARAN Dalam penyelesaian perhitungan menggunakan model matematika banyak asumsi-asumsi hingga masih ada sedikit banyak kekurangan, sehingga hasilnya masih jauh dari baik, maka saran dan inputan sangat penulis harapan. Ke depan berharap penulisan metode yang sama menggunakan model matematika ini dapat diselsaikan lebih sempurna. V. DAFTAR PUSTAKA 1. Nukem, GmBH (1983). Basic and Detail Engineering Process Element Fabrication Plant for BATAN. 4 (VT-2.0080). Nukem, Hanau. 2. Supardjo, (1995). Teknologi Bahan Bakar Reaktor Riset. Diklat Teknologi Industri Bahan Bakar Nuklir, Pusat Elemen Bakar Nuklir Pusdiklat BATAN, Serpong. 3. Cahn, R.W. Haasen, P. and Kramer, E.J.(1994). Meterials Science and Technology. 10 A, Germany. 4. Widodo, G. dan Wardiyati, S. (2011). Model Distribusi Sepanjang Pelat Eleman Bakar U 3 O 8 Al Pada Pengurangan Tebal dan Waktu, Buletin Triwulan Daur Bahan Bakar, URANIA, PTBN BATAN, 17 (1), 18 24. 5. Singh, S.N. (1971). Temperature Distribution Over Infinite Plate, Departement of Mathematics. Banaras Hindu University, Varanasi. 6. Sun Pei. (2003).Conduction Heat Transfer, Experiment 13, The Ohio state University, Chemical Engineering 630, E-mail sump @ Checal Engineering Ohio-State-edu. 7. Levicky, R. (2005). Select Application of the International Energy Balance to Heat Conduction. E-mail RL 268 @ Columbia-edu. 8. Luyben (1993). Process Modeling Simlation, and Control for Chemical Enginers. Part one Mathematical of Chemical Engineering System, International student Edition, McGraw-Hill Kogakusha, Tokyo 9. Hanan, N.A. and Smith, R.S. (1998). Analysis of the Effect of Transverse Powern Distribution in an Involute Fuel Plate With and Without Oxide Film Formation. argonne, Illinois 60439 4815, Reduced Enrichment for Test Reactor Conferene, Sao Paulo, Brazil. 104

Model Perhitungan Distribusi Suhu Sepanjang Pelat Elemen Bakar (PEB) U 3si 2 Al Pada Pengurangan Tebal Dan Waktu Pemanasan (Ghaib Widodo, Moch. Setyadji) LAMPIRAN Tabel 1. Hasil Run menggunakan Metoda MatLab. Distribusi Suhu Sepanjang PEB U 3 Si 2 Al Untuk Model Desain Interval Pengurangan Tebal (x), mm Suhu/T, o K Panjang Waktu Perolan, det 0 360 720 1080 1440 1800 0 8,2500 313 688 688 688 688 313 1 7,8375 313 646,20 684,37 685,14 635,81 313 2 7,4250 313 615,14 676,65 678,78 596,10 313 3 7,0125 313 591,81 666,27 669,88 566,08 313 4 6,6000 313 573,69 654,39 659,27 543,14 313 5 6,1875 313 558,87 641,88 647,71 525,10 313 6 5,7750 313 546,23 629,21 635,66 510,53 313 7 5,3625 313 534,95 616,76 623,50 498,29 313 8 4,9500 313 524,61 604,54 611,44 487,70 313 9 4,5375 313 515,11 592,70 599,59 478,39 313 10 4,1250 313 506,29 581,28 588,01 470,08 313 11 3,7125 313 497,95 570,17 576,76 462,57 313 12 3,3000 313 490,09 559,53 565,88 455,64 313 13 2,8875 313 482,64 549,29 555,39 449,24 313 14 2,4750 313 475,50 539,46 545,30 443,19 313 15 2,0625 313 468,71 530,04 535,60 437,51 313 16 1,6500 313 449,96 504,01 508,79 422,12 313 Tabel 2 Hasil Run Perhitungan menggunakan Metoda MatLab. Distribusi Suhu Sepanjang PEB U 3 Si 2 Al untuk Desain Interval Panjang Tebal PEB (x), mm Desain Pengurang an Tebal IEB, mm Suhu/T, o K Waktu rol, det 0 360 720 1080 1440 1800 1 8,25 0 313 688 688 688 688 313 2 6,60 1,155 313 573,69 654,39 659,27 543,14 313 3 4,95 1,320 313 524,61 604,54 611,44 487,70 313 4 3,30 1,485 313 490,09 559,53 565,88 455,64 313 5 1,65 1,650 313 449,96 504,01 508,79 422,12 313 105

J. Tek. Bhn. Nukl. Vol. 7 No. 2 Juni 2011: 74-156 Tabel 3. Hasil Run menggunakan Metoda MatLab. Distribusi Suhu Sepanjang PEB U 3 Si 2 Al untuk praktek di lapangan/fabrikasi di PT. Batan Teknologi Interval Pengurangan Tebal (x), mm Suhu/T, o K Panjang Waktu Perolan, det 0 360 720 1080 1440 1800 0 8,3000 313 688 688 688 688 313 1 7,9750 313 578,12 667,85 685,23 687,68 313 2 7,6500 313 522,59 635,63 675,46 685,57 313 3 7,3250 313 490,15 606,63 661,33 680,83 313 4 7,0000 313 468,69 582,74 646,10 673,93 313 5 6,6500 313 453,50 563,15 631,25 665,71 313 6 6,4000 313 441,96 546,97 617,42 656,80 313 7 6,0500 313 432,79 533,40 604,74 647,61 313 8 5,6000 313 425,35 521,84 593,12 638,38 313 9 4,8500 313 419,17 511,84 582,48 629,24 313 10 4,1000 313 413,87 503,04 572,68 620,27 313 11 3,3500 313 409,22 495,17 563,61 611,53 313 12 2,6000 313 405,10 488,07 555,15 603,01 313 13 2,3625 313 401,40 481,58 547,20 594,73 313 14 2,1250 313 398,04 475,60 539,70 586,67 313 15 1,8875 313 394,97 470,05 532,58 578,83 313 16 1,6500 313 392,13 464,86 525,80 571,22 313 Tabel 4. Hasil Run perhitungan menggunakan metoda MatLab. Distribusi Suhu Sepanjang PEB U 3 Si 2 Al untuk praktek di lapangan Interval Panjang Tebal PEB (x), mm Pengurangan Tebal IEB, mm Waktu rol, det Suhu/T, o K Praktek 0 360 720 1080 1440 1800 1 8,30 0,000 313 688 688 688 688 313 2 7,00 1,300 313 468,69 582,74 646,10 673,93 313 3 5,60 1,400 313 425,35 521,84 593,12 638,38 313 4 2,60 3,000 313 405,10 488,07 555,15 603,01 313 5 1,65 0,950 313 392,13 464,86 525,80 571,22 313 106