PENGARUH RODA GILA PADAPENDINGINAN REAKTOR SERBA GUNA SIWABESSY-30. Utaja. Pusat Penelitian Nuklir Yogyakarta

(1)

PENGARUH RODA GILA PADAPENDINGINAN

REAKTOR SERBA GUNA SIWABESSY-30

Utaja

Pusat Penelitian Nuklir Yogyakarta

A B 5 T R A K

Setelah

shut

down,

suatu

reaktor

nuklir

masih

melepaskan

panas sisa.

Panas sisa ini harus dapat

dibuang

supaya

bahan bakar tetap

terjaga

keutuhannya.

Pembuangan

panas

sisa

pada

reaktor penelitian

RSG

- 30,

dilakukan

dengan

tetap

memberikan

aliaran air

pada

teras

reaktor

selama

40 detik

dari saat shut

down.

Proses

ini

dapat

dipenuhi,

karena

ada

roda gila yang dipasang

pada

poros

pompa. Telah dilakukan analisis, dan didapat hubungan antara

kemampuan pemindahan panas terhadap waktu. Dari hubungan ini

didapat

kesimpulan,

bahwa sistem p~pa

dan roda gila

mapu

memindahkan

panas

sisa

setelah

shut

down.

Penarikan

keimpulan

tersebut

dapat

dilakukan

dengan

membandingkan

grafik

pembuangan

panas

dan grafik

panas

sisa

terhadap

waktu.

Ditinjau dari segi pembuangan panas,

ternyata RSG

-30

cukup aman walau~un terjadi scram oleh

padamnya

aliran

listrik.

A B 5 T RAe T

The

nuclear

reactor releases residual heat after shut

down

process.

This

residual

heat

must

be

removed

to

keep the integration of the fuel element.

The rejection

of

the

residual heat process in RSG - 30, is done

by allowing

water

flow in the core,

during 40 second after

shut

down

process.

This

process

is fulfilled by installing the

fly

wheel at the pump shaft.

It was analysed,

and it was found

that there was a relation betwen

the heat rejection ability

and

time.

By this relation,

it can be concluded that

the

pump

and fly wheel system are able to reject

the

residual

heat after shut down process. This conclusion can be made by

comparing

the curve of the heat rejection and residual heat

versus

time.

From

heat rejection,

the RSG - 30

is

safe

enough

although

there

will be

scram

due

to

electrical

disturbance accident.

(2)

I PENDAHULUAN

Salah satuo cara yang ditempuh untuk membuang panas

sisa akibat scram pad a RSG - 30 ialah dengan memasang suatu

roda gila pada paras pompa atau motor pompa. Dengan adanya

roda gila ini, pompa masih akan berputar selama 40 detik

untuk mencapai 15% putaran awal, pada sa at listrik jala-jala

padam, sehingga tenaga listrik ke pompa terputus. Untuk mengetahui kemampuan pendinginan saat terjadi scram dengan

tenaga pompa terputus, diadakan analisis. Untuk ini

mula-mula disusun persamaan kesetimbangan moment, denganb

memperhatikan faktGr yang berpengaruh. Persamaan yang telafl

tersusun kemudian diselesaikan, dan dicari hubungan antara

waktu dan kecepatan put~r ..Kecepatan putar pompa, menentukan jumlah aliran air dalam

_,

rangkaiaOn primer. Jumlah aliran ini sangat menentukan perpindahan panas pada teras reaktor. Dengan demikian, apabila 'hubungan antara waktu dan kecepatan

putar pompa diketahui maka hubungan antara waktu dan

pemindahan panas akan dapat diketahui pula. Hubungan antara waktu dan jumlah panas sisa pada tersa telah diketahui. Dari

hubungan tersebut, akan dapat diketahui apakah sistim roda

gila yang terpasang cuckup mampu mengatasi masalah

prerpindahan-panas.

II. ANALISIS DAN PERHITUNGAN

II. 1 Mencari kecepatan putar sebagi fungsi waktu.

1 ) Momen kelembamam pad a roda gila dinyatakan dengan

M=Iti-=

I

dUJ

(3)

5

. ~

w

1

₂

3

4

I

2) Momen pada pompa untuk mengatasi geseran zat cair (air)

pada sistim.

M = torsi = or

i

3) Momen untuk mengatasi geseran mekanik pada poros.

M = k Ckonstan)

dengan M = momen, I = momen kelembaban,~= percepatan sudut

GV= kecepatan sudut.

Bila momen diatas disusun, maka berlaku keseimbangan dengan

persamaan

aCt)

I

-'+T+k=O

d

t

Dari teori pompa dapat dituliskan

To

T

=

(4)

sehingga persamaan menjadi

I

d(£J d

t

+

To :2

CU + k = o ( 1 )

Persamaan diatas diusahakan menjadi persamaan diferential lain yang dapat dipecahkan.

baru

Untuk ini diberikan perubahan

'Z.

5

=

(V

maka didapat

dCV

d

= 1 2

5ubstitusi kedalam persamaan (1) memberi

d 5 d

..!l.

2 To

+

----5

+

2 k

I

= 0

( 2)

dengan To = .momen awal pompa, ~= sudut tempuh poros

GOo = kecepatan sudut awal,

Persamaan d~ferential (2) mempunyai jawaban

5 -

to:2

(1 + -)

k

e

o

T

(3 )

Kecepatan putar sesaat dari pompa dapat diyatakan dengan:

~1(1

2

10

-CO

I

k

:2

k

+ -)

e

-

(4 )

€Qt) To To

Dari persamaan (4) ini dicoba dicari hubungan antara

W -

t at au .5:2-- t . Berdasarkan persamaan

(5)

maka dapat dituris d

.5l-=

Wo

dt

V

-2T k

I

We.•..

_k ( 1 + ~)

e

~ To I To dengan menuliskan k k -2 To 1 + --= ₌

q;

p; ~ = r To

I

Wo'"To

lv

p

e~W:

=

Wo

dt

q

Penyelesaian integral (5) memberikan 2

l

_Arc

tg

p rt-O t = e .

-

--1

tq,rvq

q

Arc tg

V~

-1J

(6 )

q

lD/uJo =

0,15,

T

0=

776Nm

UQr 152 rad/dtk, I = 80 kgm2, didapat harga Dari data MPR - 30 t = 40 detik,

q

=

0,1056,

p

=

1,1056,

r

=

8,4.10-4

Persamaan untuk menyatakan t - dapat dituliskan

t

=

48.21 t

1 .2566

- Arc

~g

V

Dan persamaan (4) dapat dituliskan

-4.

e-a•4.1oJ'l..-

(7 )

(U

V

-4

-- =

1 , 1 056 e-a•

4 • 1a J1- -

0,1 056

CUo

Dari kedua persamaan, dapat dinyatakan hubungan t- dan

v.xvo -

S2- Untuk menyatakan hubungan t- ~£Vo ' dapat dilakukan dengan substitusi. Tetapi hubungan ini lebih mudah

dinyatakan dalam grafik. Untuk membuat grafik t - ~/~ _o ' diperoleh dimasukkan harga pada persamaan (7) sehingga

(6)

harga t. Kemudian dengan harga -D-~'yang sama, dimasukkan ke

dalam persamaan (8) sehingga diperoleh harga

~~o

Pasangan harga t - to/GOO untuk setiap.J'L merupakan

grafik t - ~/~o • Grafik ini tertera pada gambar (2)

dihalaman berikut. Grafik t -

Q

/~o ini digunakan untuk mencari perpindahan panas pad a teras reaktor.

11.2 Mencari perpindahan panas sebagai fungsi waktu

Kecepatan putar poros pompa, akan mempengaruhi debit pompa, dan selanjutnya akan mempengaruhi pendinginan pada

teras. Dari teori pompa dapat ditulis

Q = h = , Nu • ?--deq Nu = 0,037 Re 0.8 Pr£ 0.43 (.Pr£ Prw

) 0.25

Re = -v

d eq

-y

Dan dapat ditulis

h

ho

= _(. Q

= (

)0.8

Dengan menganggap T tidak berubah, maka dapat ditulis

E

Eo

= ₍ _)0.8

_{(9 )}

dengan E =hT~A

E =

panasbahandariyanglepasbakar h

=_koefisienkonveksi_{perpindahanpanas}

T =

bedasuhu

Panas sisa akibat peluruhan sinar

1

dan ~ kan dengan

(7)

dinyata-P

-f

-

b

--- 0,004 e-4.4~.10

t

+

0,0017 e-3.4.10

t

Po ( 1 0 )

Dengan memperbandingkan harga pada persamaan (9) dan (10),

dapat diketahui bahwa harga IEIEo lebih besar dari harga

P/Po. lni berarti bahwa sistim pembuang panas (aliran air

oleh pengaruh roda gila) mampu membuang panas bahan bakar ke

dalam air di rangkaian primer.

I I 1.

KESIMPULAN DAN SARAN SARAN

Dari analisis dan perhitungan, dapat dibandingkan kemampuan pembuangan panas oleh pengaruh roda gila dan panas

peluruhan yang dihasilkan oleh bahan bakar. Ternyata oleh adariya roda gila pada poros pompa, panas peluruhan dalam bahan bakar mampu dibuang ke luar, setidak tidaknya untuk

waktu 40 detik dari saat terJadinya scram. Untuk analisis selanjutnya setelah 40 detik, diperlukan tinjauan pada

peristiwa perindahan panas konveksi alamo

ACUAN

1. B. NEKRASOV , "Hydraul ics", Peace Publ isher, Moscow.

2. BAT AN , "Kursus Teknologi Reaktor dan Pemanfaatan MPR-30 -••

BATAN, Jakarta.

3.

1.

STONG etc, ., Therma~ Analysis of Pressurized Water Reactor ",American Nuclear Sosiety, USA.

(8)

TANYA JAWAB

1. Syahbuddin

Apakah faktor gesekan pompa

&

motor sudah diperhitungkan dalam perumusan W/Wo

Jawaban :

Faktor gesekan pompa

&

motor sudah dimasukkan dalam persamaan : M = k

2. Syarip

Apakah formulasi dari panas sisa dari G(

& ~

memang benar-benar berlaku untuk RSG

?

apa alasan-alasan/asumsi-asumsinya, berhubung perkayaan dari PWR dengan'RSG jauh berbeda.

Jawaban :

Formulasi untuk P/Po diambil dari referensi untuk PWR

belum disesuaikan dengan RSG 30.

3.

Pada peT"'samaan (9) .diperoleh dengan anggapan .6T pada bahan bakar dianggap 0 (tidak ada perubahan) apakah sudah pernah dianalisis bagaimana persamaan (9) berubah jika

ada perubahan/kenaikkan suhu mendadak di bahan bakar, dan disertai scram, apakah roda gila masih kuat pengaruhnya

?

Jawaban :

Belum pernah dianalisa untuk kenaikkan suhu yang mendadak sebelum scram.

Belum dapat ditentukan apakah roda gila mampu untuk

(9)

4. Made Berata

Apakah aliran kecepatannya.

Jawaban :

air pada roda gila diperhitungkan

Va. Kecepatan aliran dinyatakan dalam persamaan

Q Qa = v Va = Ke Daftar Isi