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

dokumen-dokumen yang mirip
Rancang Bangun Model Alat Uji Teras Reaktor Nuklir Small Modular Reactor (SMR) Dengan Fluida Pendingin H2O Untuk Kondisi Konveksi Paksa

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

STUDI ANALITIK POLA ALIRAN DAN DISTRIBUSI SUHU DINDING ELEMEN BAKAR SILINDER DI TERAS REAKTOR NUKLIR SMALL MODULAR REACTOR

SIMULASI KARAKTERISTIK ALIRAN DAN SUHU FLUIDA PENDINGIN (H 2 O) PADA TERAS REAKTOR NUKLIR SMR (SMALL MODULAR REACTOR)

Simposium Nasional Teknologi Terapan (SNTT) ISSN X STUDI LITERATUR PENGEMBANGAN NANOFLUIDA UNTUK APLIKASI PADA BIDANG TEKNIK DI INDONESIA

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang

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 III METODOLOGI PENELITIAN

Gambar 11 Sistem kalibrasi dengan satu sensor.

PERPINDAHAN PANAS PIPA KALOR SUDUT KEMIRINGAN

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

BAB III PERALATAN DAN PROSEDUR PENGUJIAN

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

Pemodelan Sistem Sirkulasi Alami pada Reaktor nuklir dengan Variasi Ketinggian Alat yang Berbeda

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang

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

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

PENGARUH SUDUT PUNTIR SUDU PADA SAVONIUS HORIZONTAL AXIS WATER TURBINE SEMICIRCULAR BLADE APLIKASI ALIRAN DALAM PIPA

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

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

PENGARUH BAHAN INSULASI TERHADAP PERPINDAHAN KALOR PADA TANGKI PENYIMPANAN AIR UNTUK SISTEM PEMANAS AIR BERBASIS SURYA

Bab IV Data Percobaan dan Analisis Data

KINERJA PIPA KALOR DENGAN STRUKTUR SUMBU FIBER CARBON dan STAINLESS STEEL MESH 100 dengan FLUIDA KERJA AIR

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 3, No. 2, (2014) ISSN: B-169

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

ANALISIS PERPINDAHAN PANAS PADA COOLER TANK FASSIP - 01

EKSPERIMEN AWAL ALIRAN SIRKULASI ALAMIAH PADA SIMULASI SISTEM KESELAMATAN PASIF

STUDI AWAL PEMANFAATAN THERMOELECTRIC MODULE SEBAGAI ALAT PEMANEN ENERGI

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

SIMULASI NUMERIK UJI EKSPERIMENTAL PROFIL ALIRAN SALURAN MULTI BELOKAN DENGAN VARIASI SUDU PENGARAH

VERIFIKASI ULANG ALAT PENUKAR KALOR KAPASITAS 1 kw DENGAN PROGRAM SHELL AND TUBE HEAT EXCHANGER DESIGN

KAJIAN EKSPERIMEN COOLING WATER DENGAN SISTEM FAN

Gambar 3.1. Plastik LDPE ukuran 5x5 cm

Karakteristik Perpindahan Panas dan Pressure Drop pada Alat Penukar Kalor tipe Pipa Ganda dengan aliran searah

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

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

BAB III PERANCANGAN, INSTALASI PERALATAN DAN PENGUJIAN

LAPORAN PENELITIAN HIBAH BERSAING

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

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

STUDI EKSPERIMENTAL PERPINDAHAN KALOR KONVEKSI PAKSA PADA NANOFLUIDA AIR-ZrO 2 DI DALAM SUB-BULUH VERTIKAL SEGIEMPAT. Ketut Kamajaya, Efrizon Umar

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

Karakteristik Perpindahan Panas pada Double Pipe Heat Exchanger, perbandingan aliran parallel dan counter flow

PENINGKATAN UNJUK KERJA KETEL TRADISIONAL MELALUI HEAT EXCHANGER

USULAN PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA JUDUL PROGRAM BIDANG KEGIATAN PKM-P

ANALISIS SUB-BULUH PADA MODEL REAKTOR SUSUNAN BAHAN BAKAR BUJURSANGKAR ATAU HEKSAGONAL

BAB III METODE PENELITIAN

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

MODEL AUTOMATA PENGOPERASIAN DAN PERSIAPAN UNTAI UJI TERMOHIDRAULIKA BETA

STUDI TEORITIK KARAKTERISTIK ALIRAN PENDINGIN DI SEKITAR TERAS REAKTOR TRIGA 2000 MENGGUNAKAN CFD. Mahasiswa Pascasarjana Institut Teknologi Bandung 2

RISET KECELAKAAN KEHILANGAN AIR PENDINGIN: KARAKTERISTIK TERMOHIDRAULIK

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

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

PERANCANGAN TANGKI PEMANAS AIR TENAGA SURYA KAPASITAS 60 LITER DAN INSULASI TERMALNYA

REAKTOR GRAFIT BERPENDINGIN GAS (GAS COOLED REACTOR)

Kaji Eksperimental Pengaruh Kecepatan Udara Masuk terhadap Distribusi Temperatur pada Lorong Udara Model dengan Panjang Lorong Udara Tetap

BAB III DESKRIPSI ALAT DAN PROSEDUR PENGUJIAN

BAB III METOLOGI PENELITIAN

BAB I PENDAHULUAN I.1.

IV. PENDEKATAN RANCANGAN

RANCANG BANGUN AUTOCLAVE MINI UNTUK UJI KOROSI

Pompa Air Energi Termal dengan Fluida Kerja Petroleum Eter. A. Prasetyadi, FA. Rusdi Sambada

ANALISIS DESAIN OPTIMUM MODEL PIEZOELEKTRIK PVDF UNTUK SUMBER PEMBANGKIT LISTRIK AIR HUJAN BERSKALA MINI

BAB IV METODE PENGUJIAN CIGARETTE SMOKE FILTER

ANALISIS KESELAMATAN KAPSUL FASILITAS IRADIASI PRTF

BAB III PERANCANGAN, INSTALASI PERALATAN DAN PENGUJIAN

3.2 Pembuatan Pipa Pipa aliran air dan coolant dari heater menuju pipa yang sebelumnya menggunakan pipa bahan polimer akan digantikan dengan menggunak

EFEKTIVITAS TATA LETAK SEA CHEST TERHADAP PENDINGINAN MOTOR INDUK KAPAL

STUDI PENGEMBANGAN DESAIN TERAS REAKTOR NUKLIR RISET 2 MWTH DENGAN ELEMEN BAKAR PLAT DI INDONESIA

PENENTUAN KORELASI EMPIRIS LOKAL PERPINDAHAN PANAS PADA BAGIAN SEKTOR ELLIPS MODEL SUNGKUP AP1000

BAB III METODE PENELITIAN

Pengaruh Penggunaan Baffle pada Shell-and-Tube Heat Exchanger

BAB I PENDAHULUAN BAB I PENDAHULUAN

BAB III METODE PENELITIAN

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

ANALISIS DISTRIBUSI TEMPERATUR PEMBAKAR LIMBAH RADIOAKTIF TIPE HK-2010

III. METODOLOGI PENELITIAN. terbuka, dengan penjelasannya sebagai berikut: Test section dirancang dengan ukuran penampang 400 mm x 400 mm, dengan

Gambar 5. Ekstraksi Biodiesel

STUDI EKSPERIMENTAL UNJUK KERJA RADIATOR PADA SUMBER ENERGI PANAS PADA RANCANG BANGUN SIMULASI ALAT PENGERING

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

PEMODELAN DAN SIMULASI PERPINDAHAN PANAS PADAKOLEKTOR SURYA PELAT DATAR

STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH VARIASI PITCH COILED TUBE TERHADAP NILAI HEAT TRANSFER DAN PRESSURE DROP PADA HELICAL HEAT EXCHANGER ALIRAN SATU FASA

Kampus Bina Widya Km 12,5 Simpang Baru Panam, Pekanbaru 28293, Indonesia 2 Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Bengkulu,

BAB III PERANCANGAN SISTEM

LAPORAN TUGAS AKHIR BAB II DASAR TEORI

III. METODELOGI PENELITIAN. Penelitian dilaksanakan pada Mei hingga Juli 2012, dan Maret 2013 di

STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH PERUBAHAN DEBIT ALIRAN PADA EFISIENSI TERMAL SOLAR WATER HEATER DENGAN PENAMBAHAN FINNED TUBE

Gambar 2.1 Sebuah modul termoelektrik yang dialiri arus DC. ( (2016). www. ferotec.com/technology/thermoelectric)

TUGAS AKHIR ANALISIS PENGARUH KECEPATAN ALIRAN FLUIDA TERHADAP EFEKTIFITAS PERPINDAHAN PANAS PADA HEAT EXCHANGER JENIS SHELL AND TUBE

BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG

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

Studi Simulasi dan Eksperimental Pengaruh Pemasangan Plat Bersudut Pada Punggung Sudu Terhadap Unjuk Kerja Kincir Angin Savonius

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. Perpindahan kalor (heat transfer) ialah ilmu untuk meramalkan

BAB I PENDAHULUAN. kebutuhan utama dalam sektor industri, energi, transportasi, serta dibidang

BAB IV METODE PENELITIAN

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi:

RANCANG BANGUN MODEL ALAT UJI TERAS REAKTOR NUKLIR SMALL MODULAR REACTOR (SMR) Erwin Dermawan 1,*, Ery Diniardi 2, Anwar Ilmar Ramadhan 3, Syawaluddin 4, Muhammad Arifangga 5 1,2 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Jakarta 3,4,5 Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Jakarta Jl. Cempaka Putih Tengah No.27 Jakarta 10510 *erwindermawan@yahoo.com ABSTRAK Kinerja perpindahan panas yang buruk akan berdampak buruk pada sistem reaktor yang selanjutnya dapat berdampak pada pelepasan zat radioaktif ke lingkungan sekitar sehingga dapat membahayakan keselamatan lingkungan dan makhluk hidup yang ada disekitar reaktor. Tujuan dari penelitian ini adalah membuat atau merancang bangun model alat uji pada teras reaktor nuklir dalam skala laboratorium dengan asumsi panas silinder berasal dari energi listrik sehingga tidak membahayakan lingkungan sekitar. Metode yang digunakan dalam penyelesaian rancang bangun model alat uji teras reaktor ialah studi literatur, membuat konsep perancangan alat uji dan selanjutnya merancang bangun. Setelah rancang bangun selesai maka tahap selanjutnya pengoperasian alat uji untuk mengetahui peformansi alat uji tersebut. Hasil perbandingan antara eksperimental dengan simulasi pada kondisi konveksi paksa dengan fluks panas 500000 W/m 2 pada kecepatan 0,3 m/s menghasilkan selisih temperatur fluida antara 0,00001 K sampai dengan 0,8 K. Pada konveksi alamiah hasil perbandingan antara eksperimental dengan simulasi pada fluks panas 500000 W/m 2 dengan kecepatan 0,3 m/s menghasilkan selisih antara 0,1 K sampai dengan 28 K. Semakin kecil selisih temperatur fluida antara eksperimental dengan simulasi, maka semakin baik performansi alat uji. Kata kunci : Rancang Bangun, Sub buluh, Alat uji, Eksperimental, CFD ABSTRACT Heat transfer performance poor will have a negative impact on the reactor system which in turn could affect the release of radioactive substances into the surrounding environment so as to endanger the safety of the environment and living things that exist around the reactor. The purpose of this research is to create or design a testing tool wake models in a nuclear reactor core in a laboratory scale assuming cylindrical heat derived from the electrical energy that does not harm the environment. The method used in the completion design of the reactor core model of test equipment is the study of literature, making the concept design and subsequent testing tool designing wake. Once the design is complete, the next stage of the operation of test equipment to determine the performance of the test equipment. The comparison between experimental simulation on the condition of forced convection heat flux 500000 W/m 2 at velocity flow of 0.3 m/s produces fluid temperature difference between 0.00001 K to 0.8 K. In natural convection comparison between experimental results with simulation the heat flux 500000 W/m2 at a speed of 0.3 m/s resulted in the difference between the 0.1 K to 28 K. The smaller the fluid temperature differences between the experimental simulations, the better the performance of the test equipment. Keywords: Design, Sub channel, test equipment, Experimental, CFD i

PENDAHULUAN Aspek termohidrolik adalah salah satu aspek terpenting dalam keselamatan rancang bangun dan pengoperasian reaktor penelitian dan reaktor daya [1]. Hal ini tentunya merupakan suatu tantangan dalam meningkatkan keselamatan rancang bangun susunan sub buluh diteras reaktor nuklir supaya tragedi ledakan reaktor nuklir difukushima jepang akibat panas berlebih di silinder pemanas tidak terulang lagi. Aspek termohidrolika merupakan salah satu aspek yang di ambil dari penelitian ini, yaitu dengan melihat fenomena perpindahan panas yang terjadi dari sub buluh atau silinder pemanas dengan fluida pendingin adalah air (H 2O) [2]. Untuk selanjutnya dilakukan perbandingan dari hasil pengujian dengan hasil dari software CFD (Computational Fluid Dynamic). Dalam tinjauan pustaka yang dijadikan sebagai acuan dalam penilitian ini, diantaranya ialah penelitian tentang Studi Literatur Desain dan Teknologi Nuklir Small Modullar Reactor (SMR) Jenis CAREM-25 yang dilakukan oleh Ery Diniardi, Anwar Ilmar Ramadhan dan Hasan Basri (2013). Energi baru dan terbarukan pada masa saat ini merupakan sebagai sumber energi yang diperlukan untuk mengatasi kekurangan pasokan listrik baik untuk rumah tangga dan industri. Untuk mengatasi kekurangan pasokan energi ini sesuai dengan PerPres No 5 tahun 2006 mengenai kebijakan energi nasional, dengan menambah keanekaragaman sumber energi selain energi fosil. Metode penelitian ini dilakukan secara studi pustaka dengan mengkaji sistem dan juga teknologi pada reaktor CAREM-25 [3]. Sehingga diperoleh hasil pengkajian secara baik untuk desain CAREM dan juga aspek termohidrolika reaktor yang sudah mempunyai sistem pendingin secara pasif dan sirkulasi alamiah. Agar dikemudian hari bangsa ini dapat membuat atau memodifikasi reaktor nuklir tipe berdaya rendah untuk masa yang akan datang. Dalam penelitian ini akan merancang bangun alat uji susunan sub buluh segi enam dengan tujuh silinder pemanas yang disusun vertikal didalam teras reaktor dengan cangkang luar berbentuk segi enam. Dengan mengasumsikan panas untuk silinder pemanas berasal dari energi listrik. Sehingga tidak membahayakan lingkungan sekitar. Mengetahui seberapa besar pengaruh kecepatan aliran fluida terhadap fluks panas pada silinder pemanas. Membandingkan hasil pengujian eksperimental dengan hasil simulasi untuk mengetahui performansi dari model alat uji. METODE PENELITIAN Metode yang digunakan dalam penyelesaian rancang bangun model alat uji teras reaktor pada susunan sub buluh segi enam ialah dengan menggunakan konsep desain yang sudah dibuat untuk selanjutnya di rancang bangun dan kemudian dilakukan pengoperasian untuk memastikan apakah alat uji berfungsi dengan baik atau tidak. Rancang bangun ini dilakukan dengan tahap-tahap sebagai berikut : a. Studi Literatur Dengan memahami konsep rancang bangun yang sudah dilakukan sebelumnya. Yang mana hanya metode rancang bangunnya saja yang diambil dan kemudian diterapkan kedalam rancang bangun model teras reaktor. Selain itu juga, mempelajari referensi lain yang dapat memberikan solusi pada studi rancang bangun ini. b. Konsep Perancangan Alat Uji Dalam rancang bangun diperlukan suatu konsep perancangan yang mana nantinya konsep tersebut dapat di realisasikan atau di aktualisasikan. c. Rancang Bangun Alat Uji Rancang Bangun alat uji ini dilakukan untuk merealisasikan suatu konsep desain yang sudah ada untuk mempermudah pengujian. d. Pengoperasian Alat Uji Alat Uji yang sudah dirancang bangun kemudian dioperasikan untuk mengetahui apakah alat uji tersebut berfungsi dengan baik atau sebaliknya. Metodelogi yang digunakan dalam rancang bangun model alat uji teras reaktor nuklir ini digambarkan dalam bentuk diagram alir (flowchart) yang sistematis seperti Gambar 1. berikut ini : ii

Gambar 1. Diagram Alir Penelitian HASIL DAN PEMBAHASAN Berdasarkan metodelogi penelitian yang dibuat, maka tahap pertama adalah menentukan model alat uji dengan mengambil pemodelan dari teras reaktor nuklir tipe Small Modullar Reactor (SMR). SMR yang akan dilakukan penelitian ini adalah tipe ipwr yaitu Integral Pressurized Water Reactor, dimana dilakukan kombinasi sistem primer dan sekunder menjadi satu sistem. Pemodelan Alat Uji Teras Reaktor Nuklir Didalam teras reaktor tipe Small Modullar Reactor (SMR) ini terdapat fuel rod, pada bagian tengah teras reaktor terdapat tujuh buah fuel rod yang akan menjadi model dalam rancang bangun alat uji. Berikut ini adalah Gambar 2. dari pemodelan alat uji. Gambar 2. Pemodelan alat uji Pembuatan model alat uji Seksi uji merupakan sebuah kotak berbahan kaca (seksi uji) dengan dimensi 30 x 30 x 100 cm yang mewadahi seksi uji utama yang berisi tujuh silinder vertikal. Seksi uji dilengkapi dengan sebuah pipa yang ditempatkan pada posisi ± 8 cm dari titik pusat pipa dengan seksi uji ujung atas. Pipa tersebut berfungsi sebagai saluran keluaran air dari dalam seksi uji, dengan menggunakan pipa berdiameter 0,5 inch. Penentuan dimensi dan pemilihan material kaca (dengan ketebalan 0,5 cm) pada rancang bangun seksi uji ini dimaksudkan agar dihasilkan seksi uji yang kuat dan cukup besar, sehingga dapat digunakan untuk melakukan eksperimen perpindahan panas konveksi berikut dengan berbagai variasi bentuk fluks panas. Sedangkan pada bagian bawah juga dilengkapi kaca dengan ketebalan 0,5 cm. Tujuan dari penggunaan kaca tersebut untuk ii

mempertahankan posisinya secara vertikal, mengingat kaca seksi uji sangat berat. mbar 4. Desain dudukan seksi uji utama (a). Tampak atas dan (b). Tampak depan Setelah desain dibuat, maka tahap selanjutnya merancang bangun sesuai dengan ukuran yang sudah diasumsikan. Gambar 5. Bentuk fisik (a). Tampak atas dan (b). tampak depan Gambar 3. seksi uji (a) Desain; (b) bentuk fisik Dudukan Seksi Uji Seksi uji utama ditempatkan pada sebuah dudukan yang terbuat dari bahan acrylic. Bahan acrylic tipe transparan yang digunakan dengan tebal 0,5 cm dipilih karena harganya terjangkau, selain itu acrylic mudah dibentuk dan dipotong. Pada bagian bawah dudukan diberi lubang berdiameter 3 cm sebagai tempat masuknya air pendingin dari tangki air-1 menuju ke seksi uji. Selain itu dudukan seksi uji di rekatkan pada sebuah plat persegi berbahan acrylic dengan dimensi ukuran 30 cm 30 cm. Tujuan dudukan seksi uji direkatkan dengan sebuah plat ialah supaya dudukan bisa dibongkar pasang untuk proses pembersihan setelah eksperimen. Dudukan seksi uji utama ditempatkan dibagian paling bawah didalam seksi uji. Dudukan seksi uji utama berfungsi sebagai penopang dari seksi uji utama. Distributor Pada bagian bawah seksi uji utama ditempatkan sebuah distributor yang terbuat dari acrylic yang membentuk seperti lambang asterisk (bintang). Pola penempatan lubang pada distributor mengikuti pola posisi silinder pemanas, sehingga diharapkan dapat memberikan aliran air yang merata ke dalam sub-buluh di dalam seksi uji utama dimana pemanas belum diaktifkan (kondisi dingin). Gambar 6. Desain distributor (a).tampak atas dan (b). tampak depan Setelah desain dibuat, maka tahap selanjutnya merancang bangun sesuai dengan ukuran yang sudah diasumsikan. Ga iii

Gambar 7. Bentuk fisik distributor (a). Tampak atas (b). tampak depan Seksi Uji Utama Seksi uji utama berfungsi sebagai penyekat aliran air bila pendinginan silinder pemanas (silinder uji) direncanakan berlangsung dalam modus konveksi paksa. Bahan seksi uji utama yang digunakan terbuat dari acrylic dengan tebal 0,5 cm. Pada bagian bawah dinding samping seksi uji utama terdapat 6 buah lubang (masing-masing berjumlah satu pada keenam sisi heksagonal) berdiameter 2 cm dengan jarak 6 cm dari bawah seksi uji utama. Lubang ini berfungsi sebagai tempat masuknya air pendingin ke dalam seksi uji utama bila pendinginan silinder pemanas (silinder uji) direncanakan berlangsung dalam modus konveksi alamiah. Seksi uji utama ditempatkan ditengah seksi uji, posisi seksi uji utama berada diatas dudukan seksi uji utama. Gambar 9. Bentuk fisik seksi uji utama (a). Tampak depan dan (b). tampak atas Penggantung Silinder Silinder pemanas digantungkan pada sebuah plat stainless steel berbentuk persegi dengan dimensi ukuran 34 cm 38 cm dengan tebal plat 0,3 cm yang membentang diatas kolom struktur seksi uji dan pada permukaan plat dilubangi tujuh buah lingkaran yang tersusun segi enam. Untuk penempatan tujuh unit silinder pemanas dengan susunan segi enam dan dua buah lubang untuk dua buah pipa untuk aliran air. Diameter lubang untuk silinder sebesar 1,9 cm dan diameter untuk lubang pipa sebesar 2,2 cm. Gambar 10. Penggantung silinder, (a). Desain, (b). bentuk fisik Gambar 8. Desain dari seksi Uji Utama (a).tampak depan (b). Tampak atas Setelah desain dibuat, maka tahap selanjutnya merancang bangun sesuai dengan ukuran yang sudah diasumsikan. Spacer Atas Selain menggunakan penggantung silinder, digunakan juga spacer pada bagian atas untuk menjaga supaya jarak antar silinder pemanas dapat membentuk sub-buluh dengan jarak celah yang seragam. Untuk spacer atas digunakan sebuah plat dari bahan acrylic dengan tebal 0,3 cm yang mempunyai tujuh lubang dengan susunan segi enam. Lubang-lubang pada plat ini mempunyai ukuran yang sesuai dengan diameter luar silinder pemanas yaitu 1,9 cm. iv

Gambar 11, Spacer atas, (a).desain, (b).bentuk fisik Silinder Pemanas Pada penelitian ini akan menggunakan tujuh unit silinder pemanas. Masing-masing silinder mempunyai ukuran yang sama yaitu berdiameter 1,95 cm dan panjang 65 cm. Setiap satu unit silinder mempunyai dua bagian yaitu bagian yang dipanaskan (bagian aktif) sepanjang 40 cm dan bagian yang tidak dipanaskan (bagian non aktif) sepanjang 25 cm. air yang terbuat dari bahan kaca dengan bentuk seperti kotak terbuka dengan dimensi ukuran 40 cm 40 cm 40 cm dan dengan tebal bahan 0,5 cm. Tangki air-1 ditempatkan lebih rendah dari seksi uji. Tangki air-2 ditempatkan sejajar dengan seksi uji. Desain penempatan tangki air- 1 lebih rendah dari tangki-2 dimaksudkan supaya air yang terdapat pada tangki air-2 dapat mengalir secara alamiah ketangki air-1 (tanpa bantuan pompa sentrifugal). Air dari tangki-1 dialirkan ke seksi uji dengan menggunakan sebuah pompa sentrifugal dengan debit maksimum 18. Namun, dalam eksperimen ini debit maksimum yang akan digunakan adalah 500. Sistem pemipaan mulai dari tangki air-1 sampai dengan seksi uji menggunakan pipa PVC dengan diameter 0,5 inch. Air yang digunakan dalam eksperimen ini adalah air yang diambil langsung dari dalam tanah. Gambar 12. Silinder pemanas (a) desain; (b) bentuk fisik Sistem Penyedia Air Untuk sistem penyedia air bagi seksi uji telah dirancang dan dibangun suatu sistem penyediaan air yang terdiri dari dua buah tangki Gambar 13. Sistem penyedia air Pompa Sentrifugal Pompa yang digunakan pada eksperimen adalah pompa SHIMIZU model PS- 128 BIT dengan debit air 10 sampai v

dengan 18 dan mempunyai tekan hisap maksimum 9 meter. Pompa yang digunakan dalam eksperimen ini bertujuan untuk mengalirkan air dari tangki air-1 ke seksi uji. Dengan adanya katup atau kran air maka debit air yang menuju seksi uji dapat di atur sesuai kebutuhan. Apabila debit air yang dibutuhkan kecil maka pipa bypass akan mengalirkan air kembali ketangki air-1. Apabila debit air yang dibutuhkan besar tutup katup atau kran air pada pipa bypass. Dan untuk membaca debit air yang menuju seksi uji dapat digunakan alat ukur yaitu flow meter. Berikut ini adalah gambar spesifikasi pompa yang digunakan : Gambar 14. Pompa Sentrifugal Regulator Tegangan Regulator voltage berfungsi untuk mengatur tegangan (voltase) dari 0 Volt sampai dengan 300 Volt secara manual. Berdasarkan data spesifikasi dari batang silinder, maksimum tegagangan yang digunakan sebesar 220 Volt. Alat ini digunakan untuk memainkan variasi panas fluks pada batang silinder. Dengan nilai tegangan yang diinginkan maka kuat arus didapat dengan menggunakan AVO meter. Apabila tegangan dan kuat arus sudah didapat, maka akan didapat daya. Daya dibagi dengan luas penampang silinder maka didapatlah nilai panas fluks. Gambar 15. Regulator tagangan Kontrol Panel Kontrol panel merupakan wadah atau tempat yang berbentuk persegi yang didalamnya terdapat rangkaian atau instalasi listrik untuk memenuhi kebutuhan energi listrik yang dibutuhkan. Jenis kabel yang digunakan ialah jenis kabel tembaga tunggal. Tipe kabel yang digunakan ialah 2 0,75 mm, artinya didalam kabel tersebut berisikan dua kawat tembaga yang masing-masing tembaga tersebut berdiameter 0,75 mm. Dan tipe 3 1,5 mm, kabel yang berisi tiga kawat tembaga yang masing-masing tembaga berdiameter 1,5 mm. q" =... (1) dimana q" = Heat Fluks [ ] P = daya [ watt ] = volt amper A = Luas Penampang silinder [ ] Berikut ini adalah gambar regulator tegangan yang digunakan pada penelitian ini: vi

Berikut ini merupakan Gambar model alat uji teras reaktor yang sudah selesai dibuat. Pelaksanaan uji coba model alat uji ini perlu dilakukan guna untuk mengetahui alat uji berfungsi sebelum dilakukannya pengujian eksperimental. Pelaksanaan uji coba dilakukan pada beban maksimal silinder pemanas yaitu 200 Volt dalam waktu satu jam. Setelah dalam waktu satu jam pelaksanaan uji coba tidak Gambar 16. Skema instalasi listrik mengalami gangguan atau tidak ditemukannya masalah pada alat uji, maka alat uji dinyatakan ok dan siap untuk melakukan pengujian eksperimental. Sebelum melakukan pengujian eksperimental alat uji didiamkan selama 1 24 jam untuk mengembalikan kondisi alat uji seperti awal semula sebelum melakukan uji coba. Berikut adalah gambar model alat uji teras reaktor nuklir yang sudah selesai dibuat : Gambar 17. (a). Desain model alat uji. (b). Bentuk fisik model alat uji Keterangan Gambar : 1. Tangki air 1. 7. Katup Aliran Konveksi Paksa. 2. Meja Alat Uji. 8. Seksi Uji. 3. Pompa Sentrifugal. 9. Pengatur Tegangan. 4. Katup Aliran Air. 10. Tangki Air 2. 5. Flow meter. 11. Kontrol Panel. 6. Katup Aliran Konveksi Alamiah. 12. Katup Aliran tangki air- 2. vii

Perbandingan Data Temperatur Hasil Pengujian Eksperimental dengan Hasil Simulasi untuk tipe Konveksi Paksa Hasil pengujian eksperimental tipe konveksi paksa didapat dari model alat uji teras reaktor pada susunan sub buluh segi enam dan untuk kemudian dibandingkan dengan hasil simulasi yang sudah didapat oleh peneliti sebelumnya. Apabila perbedaan nilai temperatur fluida dari pengujian eksperimental dengan simulasi memiliki selisih yang kecil, maka model alat uji yang sudah dibuat dapat berfungsi dengan baik. Akan tetapi, apabila perbedaan nilai temperatur fluida pada pengujian eksperimental dengan simulasi memiliki selisih nilai yang besar atau jauh, maka model alat uji yang dibuat tidak dapat berfungsi dengan baik. Berikut ini merupakan tabel hasil pengujian eksperimental tipe konveksi paksa untuk temperatur fluida dengan fluks panas 500000 W/m 2 pada kecepatan 0,3 m/s. Temperatur diambil berdasarkan jarak silinder pemanas yang aktif. Pada penelitian ini jarak silinder pemanas yang aktif ialah 40 cm, untuk memudahkan penelitian, jarak silinder pemanas dibagi menjadi empat bagian. Berikut merupakan tabel data hasil dari pengujian eksperimental tipe konveksi paksa. Tabel 1. Data pengujian Eksperimental tipe konveksi paksa untuk Temperatur fluida [K] dengan fluks panas 500000 W/m 2 pada kecepatan 0,3 m/s. Jarak [m] Hf=500000 [W/m 2 ] 0 300 0,1 302 0,2 306 0,3 310 0,4 314 Data temperatur simulasi didapat dari penelitian yang dilakukan sebelumnya. Dengan menggunakan software CFD (Computational Fluid Dynamic) yang terdiri dari Gambit dan Fluent. Berikut ini adalah tabel data simulasi tipe konveksi paksa. Tabel 2. Data Hasil Simulasi tipe konveksi paksa untuk Temperatur Fluida [K] dengan variasi fluks panas 500000 W/m 2 pada kecepatan 0,3 m/s. Dari tabel data temperatur fluida pada pengujian eksperimental dan simulasi diatas, maka dapat dibuat Grafik untuk mengetahui performansi dari model alat uji yang sudah dibuat. Temperatur [K] 316 314 312 310 308 306 304 302 300 298 Gambar 18. Jarak [m] Hf=500000 [W/m 2 ] 0 300.00067 0,1 302.11444 0,2 306.34192 0,3 310.56946 0,4 314.79694 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 Jarak [m] eksperimental simulasi Hubungan antara temperatur fluida terhadap jarak atau ketinggian dari batang silinder untuk melihat perbedaan dari pengujian eksperimental dengan simulasi dengan fluks panas 500000 W/m 2 pada kecepatan aliran fluida 0,3 m/s. Nilai temperatur fluida pada hasil eksperimental dengan hasil simulasi memiliki selisih antara 0,0001 sampai dengan 0,8 K, Hal ini dikarenakan adanya faktor - faktor yang menyebabkan turunnya peformansi atau kinerja pada alat uji. maka dapat disimpulkan bahwa model alat uji yang sudah dibuat memiliki performansi yang cukup baik. Kesimpulan Dari hasil proses Rancang Bangun model alat uji teras rektor nuklir dengan tujuh buah silinder pemanas dengan susunan sub buluh segi enam dan dari hasil Pengujian Eksperimental yang dilakukan dalam konveksi 9

paksa, memberikan kesimpulan sebagai berikut : 1. Pertimbangan pemilihan bahan dan toleransi ukuran dari ukuran desain kedalam bentuk fisik sangat mempengaruhi hasil pengujian eksperimental. 2. Semakin kecil selisih perbandingan antara temperatur fluida pada pengujian eksperimental dengan temperatur fluida pada simulasi, maka semakin baik performansi alat uji. 3. Apabila asumsi nilai variasi fluks panas sama atau tetap, maka variasi kecepatan mempengaruhi temperatur fluida. Semakin besar kecepatan aliran fluida di sub buluh maka semakin kecil temperatur fluida, hal ini disebabkan karena penyerapan panas semakin berkurang. Perpindahan panas yang dilakukan oleh fluida menjadi sedikit disebabkan oleh kecepatan fluida masuk di sub buluh semakin besar. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada Direktur Jenderal Pendidikan Tinggi Kementrian Riset, Teknologi dan DIKTI Republik Indonesia, yang telah memberikan dana hibah penelitian bersaing untuk mengembangkan penelitian mengenai reaktor nuklir CAREM-25 pada tahun 2015. DAFTAR PUSTAKA Bang, I. C., and Jeong, J. H., 2011, Nanotechnology for Advanced Nuclear Thermal-Hydraulic and Safety: Boiling and Condensation, Nuclear Engineering and Technology, Volume 43 No 3 Buongiorno, et. al, 2008, Alumina Nanoparticles Enhance the Flow Boiling Critical Heat Flux of Water at Low Pressure, Journal of Heat Transfer, Volume 130 Das, S.K., et al, 2007, Nanofluids Science and Technology, Jhon Wiley and Sons, Inc., United State of America Gimenez., M.O., 2011, CAREM Technical Aspects, Project and Licensing Status, Interregional Workhsop on Advanced Nuclear Reactor Technology, Vienna Li, C. H., Peterson, G.P., 2010, Experimental Studies of Natural Convection Heat Transfer Al 2O 3/DI Water Nanoparticle Suspensions (Nanofluids), Advances in Mechanical Engineering, Volume 2010, Hindawi Publishing Corporation Nazar, R., 1997, Kaji Teoritik Aspek Termohidrolik Reaktor Riset Pada Daya 2 MW, Tesis Program Magister, Institut Teknologi Bandung, Bandung Pandey, A.K., 2011, A Computational Fluid Dynamics Study of Fluid Flow and Heat Transfer in a Micro Channel, Tesis Program Magister, National Institute of Technology Rourkela, India Ramadhan, A.I, 2012, Analisis Perpindahan Panas Fluida Pendingin Nanofluida Di Teras Reaktor PWR (Pressurized Water Reactor) Dengan Computational Fluid Dynamics, Tesis Program Magister, Universitas Pancasila, Jakarta Umar, E., 2007, Studi Termohidrolik Pada Reaktor Nuklir-Penelitian Berbahan bakar Silinder, Disertasi Program Doktor, Institut Teknologi Bandung, Bandung Wang, X. Q., and Mujumdar, S. A., 2008, A Review On Nanofluids-Part II: Experiments and Applications, Brazilian Journal of Chemical Engineering, Volume 2008, Brazil Wong, K. V., and Leon, O.D., 2010, Applications of Nanofluids : Current and Future, Advances in Mechanical Engineering, Volume 2010, Hindawi Publishing Corporation Yuliasyari, F., 2007, Perpindahan Kalor Nanofluida Pada Sistem Pendingin Komponen Elektronik, Tesis Program Magister, Universitas Indonesia, Jakarta 10