ANALISIS KUALITATIF TERJADINYA FRAKSI VOID PADA REAKTOR TRIGA 2000 BANDUNG.

ANALISIS KUALITATIF TERJADINYA FRAKSI VOID PADA REAKTOR TRIGA 2000 BANDUNG

Itjeu Karliana^1] dan Tjipta Suhaemi^2],

1]Pusat Teknologi Reaktor dan Keselamatan Nuklir (PTRKN) Badan Tenaga Atom Nasional (BATAN)

2]Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Prof. DR. Hamka, Jakarta

ABSTRAK

ANALISIS KUALITATIF TERJADINYA FRAKSI VOID PADA REAKTOR TRIGA 2000 BANDUNG.

Telah dilakukan analisis secara kualitatif terhadap terjadinya fraksi void pada reaktor TRIGA 2000 Bandung. Analisis dilakukan dengan melakukan kajian teoritis fenomena void., kajian kinerja sistem pendingin, pengukuran temperatur bahan bakar dan temperatur pendingin dan pengamatan operasi reaktor secara visual. Reaktor TRIGA-2000 merupakan reaktor TRIGA Mark II yang semula berdaya 1000 kW kemudian ditingkatkan dayanya menjadi 2000 kW. Dari pengamatan diperoleh fenomena bila reaktor dioperasikan pada daya 1000 kW mulai terlihat adanya gelembung-gelembung, dan gelembung ini semakin banyak pada daya yang lebih besar. Ada beberapa kemungkinan penyebab terjadinya gelembung-gelembung, antara lain pendidihan (boiling), radiolisis air, kebocoran pada pompa, dan kavitasi. Dari analisis diperoleh kemungkinan penyebab terjadinya void adalah dari pendidihan inti, dan dari sisi keselamatan dapat disimpulkan pengoperasian reaktor masih dalam batas keselamatan yang diperkenankan..

Kata kunci : pendingin, void, reaktor 1. PENDAHULUAN

Reaktor TRIGA 2000 Bandung merupakan reaktor penelitian jenis TRIGA Mark II yang semula didesain dengan daya 250 kW, kemudian ditingkatkan dayanya dari 250 kW menjadi 1000 kW pada tahun 1971, dan dari 1000 kW menjadi 2000 kW pada tahun 2000. Program peningkatan (upgrading) reaktor TRIGA ini dimaksudkan untuk meningkatkan keselamatan operasi reaktor, memenuhi kebutuhan daya yang lebih besar, dan meningkatkan pendayagunaan reaktor.

Untuk peningkatan daya dari 1000 kW ke 2000 kW telah dilakukan perubahan maupun pergantian komponen-komponen maupun penambahan sistem reaktor. Adapun tujuan dari peningkatan daya reaktor TRIGA tersebut adalah untuk meningkatkan keselamatan dan lingkungan.^[1]

Aspek keselamatan tentunya menjadi perhatian utama dalam pengoperasian reaktor maupun program peningkatan daya reaktor.

Keselamatan ini meliputi keselamatan nuklir, keselamatan radiasi, dan keselamatan non- radiasi. Keselamatan reaktor TRIGA 2000 perlu dianalisis dan ditelaah aspek keselamatannya. Analisis Keselamatan yang meliputi aspek neutronik, termohidraulika, dll, harus diikuti terus menerus agar mampu dan dapat digunakan untuk menilai dan

mengevaluasi keselamatan desain reaktor dan memverifikasi reaktor yang telah dioperasikan.

Dalam penelitian ini dilakukan kajian dan analisis secara kualitatif terjadinya fenomena void di dalam sistem pendingin reaktor. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisis penyebab terjadinya gelembung pada teras reaktor TRIGA 2000, dan mengevaluasi aspek keselamatan akibat terjadinya gelembung tersebut. Hal ini dilatarbelakangi adanya temuan dari pengamatan pada bulan Juni 2002 tentang terjadinya gelembung-gelembung pada permukaan kolam reaktor saat reaktor beroperasi pada daya 1800 kW. Timbul pertanyaan apa yang menjadi penyebab timbulnya gelembung, apakah dari bahan bakar, sistem pendingin, atau dari sistem lainnya. Dari kasus tersebut diperkirakan telah terjadi pendidihan air pendingin sehingga menimbulkan gelembung.

Metoda yang dilakukan adalah pengamatan secara visual terhadap tangki reaktor dan air pendingin dengan kondisi reaktor dioperasikan dengan berbagai variasi daya, serta dilakukan pengukuran temperatur elemen bahan bakar dan temperatur pendingin masuk maupun ke luar teras reaktor untuk berbagai variasi daya pada bulan Maret 2005 dan diulang kembali pada bulan Desember 2007. Analisis dan kajian terjadinya

gelembung pada reaktor TRIGA 2000 dilakukan secara komprehensif melalui kajian pustaka, dan membandingkan hasil pengukuran temperatur bahan bakar dan temperatur air pendingin dengan data yang ada di LAK (Laporan Analisis Keselamatan) Reaktor TRIGA 2000.

2. TEORI.

Salah satu sistem yang berperan penting dalam beroperasinya reaktor adalah sistem pendingin, sistem ini berfungsi untuk memindahkan panas yang dihasilkan dalam teras reaktor. Panas yang terbentuk di dalam teras dipindahkan ke fluida pendingin yang mengalir secara konveksi alam. Sistem pendingin reaktor TRIGA 2000 Bandung meliputi sistem pendingin primer, sistem

pendingin sekunder, sistem pendingin darurat, sistem instrumentasi, dan sistem bantu lainnya. Gambar 1 menunjukkan irisan vertikal reaktor Triga-2000 Bandung dan Gambar 2 menunjukkan diagram alir sistem pendingin primer.

Dalam reaktor, panas dibangkitkan dalam bahan bakar dan harus dihantarkan ke dalam pendingin. Tabel 1 menampilkan spesifikasi teknik untuk batas operasi, peringatan dini dan batas scram. Peringatan dini merupakan petunjuk kepada para operator pada keadaan dimana batas sistem keselamatan hampir tercapai. Pada saat tanda peringatan muncul, para operator segera bersiaga dan segera melakukan tindakan yang diperlukan untuk mencegah terjadinya keadaan yang lebih buruk.

Gambar 1. Irisan Vertikal Reaktor Triga 2000 Bandung ^[2]

Gambar 2. Sistem Pendingin Primer ^{[2] )}

Jurnal mekanikal Teknik Mesin S1- FTUP

Vol. 5, No. 1 Januari 2009 22

Panas yang dibangkitkan dalam bahan bakar harus dihantarkan ke dalam pendingin.

Fluks panas yang sangat tinggi bisa menyebabkan perubahan fase pendingin.

Perubahan fase pendingin dapat bersifat sebagai penguapan biasa dimana bahan pendingin dalam keadaan cair berubah menjadi uap. Perubahan fase dapat pula bersifat sebagai proses pendidihan dimana uap terbentuk dari fase cair yang kontinu.^[3]

Secara teoritis timbulnya gelembung- gelembung dalam teras reaktor salah satunya mungkin disebabkan oleh proses pendidihan (boiling). Mekanisme pendidihan terdiri dari didih nukleat (nucleat boiling), didih konveksi (convection boiling) dan didih film (film boiling).

Ada dua geometris pendidihan yaitu didih kolam (pool boiling) dan didih alir (flow boiling).

Didih kolam adalah didih yang terjadi pada permukaan pemanasan di dalam kolam cairan.

Didih alir terjadi bila zat cair mengalir melalui saluran atau di atas permukaan yang berada

pada temperatur yang lebih tinggi dari temperatur jenuh zat cair. Aliran tersebut merupakan campuran dua fase daripada zat cair dan uapnya.^[4,5]

Aliran dua fasa dapat mempunyai beberapa bentuk. Bentuk pertama yaitu aliran gelembung dimana terdapat gelembung- gelembung uap yang bergerak bebas ke atas saluran. Bentuk kedua yaitu aliran sumbat dimana gelembung-gelembung uap bergabung membentuk semacam sumbat yang mengisi sebagian dari luas penampang saluran dan bergerak ke atas. Bentuk ketiga yaitu aliran annular dimana uap merupakan fase kontinu yang memuat butir-butir cairan halus yang bergerak ke atas dan meninggalkan lapisan cairan lewat jenuh annular pada dinding saluran. Bentuk keempat yaitu aliran kabut dimana uap merupakan fase kontinu dan cairannya terdispersi dalam butiran-butiran halus.

21

Tabel 1. Spesifikasi Teknis Operasi Reaktor Triga-2000 ^[2]

No. Parameter Operasi Satuan Batas Operasi

Peringatan Dini

Batas Scram

1. Daya Tertinggi kW 2000 2100 2200

2. Periode minimum Detik 7 7 3

3. Persen daya % 100 105 110

4. Temperatur bahan bakar maksimum

0C 650 Tidak ada 750

5. Pendingin primer : a. Level air tangki (di

bawah permukaan normal)

Cm 5 20 50

b. Laju alir Gpm ≥ 600 600 Tidak ada

c. Temperatur masuk tangki reaktor

0C ≤ 40 Tidak ada Tidak ada d. Temperatur keluar

tangki reaktor

0C ≤ 49 Tidak ada 49

e. Temperatur ATR ⁰C ≤ 49 49 Tidak ada

3. METODOLOGI.

1. Menelaah kinerja sistem pendingin dan sistem terkait dengan teras reaktor TRIGA 2000.

2. Melakukan kajian teoritis dan kajian pustaka tentang fenomena pendidihan pada reaktor nuklir.

3. Melakukan pengamatan secara visual terhadap kondisi reaktor dan air pendingin dengan dioperasikannya reaktor TRIGA 2000 dengan berbagai variasi daya.

4. Pengukuran temperatur bahan bakar, temperatur pendingin masuk maupun yang keluar dari teras teras reaktor. Reaktor TRIGA dioperasikan dengan daya meningkat, dari 0 kW hingga 2000 kW,

yaitu suhu saat daya reaktor 1000 kW, 1500 kW, dan 2000 kW.

5. Menelaah laju alir pendingin primer reaktor TRIGA 2000 yang diperlukan untuk mendapatkan panas yang terbentuk di dalam teras akibat terjadinya proses fisi.

6. Melakukan perbandingan data temperatur bahan bakar dan temperatur pendingin maupun besaran lain yang terkait yang diperoleh dari pengukuran dengan data yang berasal dari Laporan Analisis Keselamatan Reaktor Triga 2000 Bandung.

7. Dilakukan kajian dan analisis secara kualitatif terhadap terjadinya fenomena gelembung pada reaktor TRIGA 2000.

4. HASIL DAN PEMBAHASAN.

Untuk tindak lanjut analisis penelitian telah dilakukan pengamatan kondisi teras reaktor TRIGA 2000 secara langsung, dan pengukuran temperatur bahan bakar dan temperatur pendingin dilaksanakan pada tanggal 24 Maret 2005, dan diulang kembali pada tanggal 13 Desember 2007. Hasil pengukuran dapat dilihat pada Tabel 2 dan Tabel 3. Ada dua buah pengeukuran temperatur pendingin maupun temperatur

bahan bakar untuk setiap daya, disebabkan digunakannya dua buah termokopel yang berbeda dan pengukuran IFE yang berbeda.

Dari pengamatan diperoleh fenomena bila reaktor dioperasikan pada daya 1000 kW mulai terlihat adanya gelembung-gelembung, dan gelembung ini semakin banyak pada daya yang lebih besar. Dapat pula diketahui bahwa untuk reaktor TRIGA Bandung 1000 kW sebelum dilakukan peningkatan (upgrading) daya ke 2000 KW tidak pernah dilaporkan adanya fenomena terjadinya gelembung.

22

Tabel 2. Hasil Pengukuran Temperatur Bahan Bakar dan Temperatur Pendingin (24 Maret 2005)

No. DAYA (kW)

Temperatur pendingin masuk ke penukar

panas (⁰C)

Temperatur pendingin keluar dari penukar panas

(⁰C)

Temperatur Bahan Bakar (⁰C)

Kondisi Reaktor

1. 1000 35

34 27

28 360

365 Mulai

kelihatan gelembung

2. 1500 36

36,5

30 29

520 510

Gelembung semakin

banyak

3. 2000 37,2

39 33

28,5 575

583 Gelembung lebih banyak Timbulnya gelembung-gelembung

dalam teras reaktor diperkirakan salah satunya disebabkan oleh proses pendidihan (boiling).

Dengan meningkatnya daya reaktor TRIGA 2000 akan meningkatkan temperatur bahan bakar dan dengan sendirinya meningkatkan temperatur permukaan kelongsong.

Temperatur bahan bakar pada daya 1000 kW seperti terlihat pada Tabel 2 adalah 360⁰C dan 365 ⁰C, pada Tabel 3 sebesar 350⁰C dan 345

0C, dan mulai terjadi gelembung-gelembung.

Ini berarti temperatur permukaan kelongsong pada kanal panas telah mencapai temperatur saturasi air dimana pendidihan lokal akan terjadi yaitu pada 112,4 °C. (Lihat Tabel 4).

Dengan meningkatnya daya mencapai 2000 kW, semakin panjang air pada permukaan kelongsong yang mencapai temperatur saturasi air. Dengan demikian perpindahan kalor dari bahan bakar ke air pendingin lebih didominasi melalui pendidihan inti, sedangkan sebagian kecil sisanya berlangsung secara konveksi campuran (alam dan paksa). Dengan

meningkatnya daya reaktor, maka semakin tinggi pula temperatur gelembung yang terbentuk. Khusus untuk gelembung yang menjadi titik perhatian dalam penelitian ini, semakin tinggi temperatur gelembung dibandingkan temperatur saturasi pada tekanan lingkungannya (112,4°C), semakin sulit gelembung tersebut untuk pecah dan menyatu dengan lingkungannya. Hal ini dikarenakan tekanan gelembung lebih tinggi dari tekanan pendingin lingkungannya.

Sebelum pecah dan terkondensasi, gelembung masih membutuhkan waktu untuk menurunkan temperatur (sekaligus tekanannya). Semakin lama waktu yang dibutuhkan, semakin besar kemungkinan gelembung bisa mencapai permukaaan kolam.

Jadi dengan temperatur gelembung yang berada di atas temperatur saturasi pada tekanan pendingin, wajarlah kalau sebagian gelembung bisa terus bertahan hingga mencapai permukaan kolam reaktor.

Tabel 3. Hasil Pengukuran Temperatur Bahan Bakar dan Temperatur Pendingin (13 Desember 2007)

No. DAYA (kW)

Temperatur pendingin masuk ke

penukar panas (⁰C)

Temperatur pendingin keluar dari penukar panas

(⁰C)

Temperatur Bahan Bakar

(⁰C)

Kondisi Reaktor

1. 300 29,3 22,2 132 Belum terlihat

Jurnal mekanikal Teknik Mesin S1- FTUP

Vol. 5, No. 1 Januari 2009 24

28,5 21 129 gelembung

2. 1000 33

32,5

24,2 27

350 345

Mulai kelihatan gelembung

banyak

3. 1500 36,2

38 32

29,5 536

500 Gelembung semakin

banyak 23

Data perhitungan termohidraulik reaktor TRIGA 2000 menurut LAK (Laporan Analisis Keselamatan) dapat dilihat pada Tabel 4. Bila dibandingkan temperatur bahan bakar maksimum pada daya 2000 kW hasil pengukuran sebesar 575⁰C dan 583⁰C seperti tertera pada Tabel 2 tidak berbeda jauh dengan temperatur bahan bakar maksimum yang terdapat dalam LAK pada Tabel 4, yaitu 569,7⁰C, dan masih jauh dibawah batas operasi 650⁰C dan batas scram 750⁰C (Lihat Tabel 1) untuk temperatur bahan bakar maksimum. Begitu pula temperatur pendingin

masih jauh di bawah batas operasi temperatur pendingin sebesar 49⁰C yang merupakan batas bagi temperatur air pendingin di permukaan kolam reaktor ataupun temperatur masukan air pendingin ke perangkat penukar panas. Menurut data LAK seperti terlihat pada Tabel 4. bahwa temperatur kelongsong maksimum 134,5⁰C pada operasi daya 2000 kW. Dengan demikian kondisi bahan bakar dan sistem pendingin adalah sesuai dengan kondisi yang dipersyaratkan, dan terjadinya gelembung bukan disebabkan cacat atau retaknya bahan bakar.

Tabel 4. Data perhitungan Termohidraulik Reaktor Triga-2000 ^[2]

Parameter Teras Awal

Teras Seimbang

Daya reaktor maksimum 2000 2000

Jumlah bahan bakar 100 116

Luas aliran teras (cm³) 539 625

Temperatur maksimum masukan pendingin primer (⁰C) 32,2 32,2 Daya per elemen bahan bakar

- maksimum (kW)

- rata-rata (kW) 34

20 33

17,2

Tekanan mutlak teras reaktor (psia) 22 22

Temperatur jenuh pada 22 psia (⁰C) 112,4 112,4

Laju rata-rata masa pendingin (kg/s) 9,6 10,9 Kecepatan aliran rata-rata (cm/s) 18,2 18,0

Temperatur bahan bakar rata-rata (⁰C) 270,3 251,0

Temperatur kelongsong maksimum (⁰C) 134,7 134,5

Temperatur maksimum bahan bakar (⁰C) 569,7 558,6

Fluks panas rata-rata (W/cm²) 44,61 38,45

Fluks panas maksimum (W/cm²) 95,55 92,29

Angka banding DNB minimum 1,34 1,38

Mengapa pada reaktor TRIGA sebelum peningkatan daya tidak terjadi fenomena gelembung. Hal ini disebabkan bahwa pada reaktor sebelum upgrading, rapat massa bahan bakar lebih rendah dari sesudah upgrading, sehingga temperatur bahan bakar maupun temperatur kelongsong lebih rendah

dibandingkan dengan sesudah upgrading, Temperatur kelongsong maksimum belum mencapai temperatur saturasi air, sehingga pendidihan inti belum terjadi. Perbandingan data reaktor sebelum upgrading (1000 kW) maupun sesudah upgrading (2000 kW) dapat dilihat pada Tabel 5.

Tabel 5. Data Reaktor Triga Mark Sebelum dan Sesudah Upgrading ^[6,7,8]

No. Parameter Sebelum Upgrading Sesudah Upgrading

1. Daya reaktor 1000 kW 2000 kW

2. Volume tangki reaktor 19,635 m³ 15,5 m³ 25

3. Suhu masukan air ke reaktor 34 ⁰C 32,2 ⁰C 4. Suhu keluaran air dari reaktor 45 ⁰C 42,2 ⁰C

5. Kecepatan aliran air teras Konveksi alam

6. Debit air primer 22 l/s 48 l/s

7. Suhu masukan ke menara pendingin 36 ⁰C 35 ⁰C 8. Suhu keluaran dari menara pemdingin 30,5 ⁰C 27 ⁰C

9. Debit air sekunder 44 l/s 75l/s

10. Jumlah menara pendingin 3 buah 2 buah

11. Pompa primer 25 HP 2 buah a 40 kW

12. Pompa sekunder 60 HP 2 buah a 75 kW

13. Penukar Panas 1 buah

24

Bila dibandingkan dengan data laporan operasi reaktor TRIGA 2000 periode bulan Juli 2002 sampai September 2003, terlihat bahwa temperatur bahan bakar maupun temperatur pendingin cukup tinggi namun masih masih di bawah besar spesifikasi teknis yang tercantum dalam Laporan Analisis Keselamatan Reaktor TRIGA 2000. Data operasi diperlihatkan pada Tabel 6.

Terlihat bahwa bila daya lebih tinggi dan waktu

operasinya lebih lama, maka temperatur bahan bakar akan lebih tinggi. Pada desain bahan bakar Reaktor TRIGA 2000 rapat massanya lebih tinggi, sehingga dengan temperatur bahan bakar yang tinggi menyebabkan temperatur kelongsong lebih tinggi melebihi temperatur saturasi air, sehingga menyebabkan timbulnya gelembung.

Tabel 6. Data Operasi Reaktor TRIGA 2000 Juli 2002 s/d September 2003.^[9]

Data Operasi No. Data Spesifikasi

Teknik

Jul-Sept 2002

Okt- Des 2002

Jan-Mar 2003

Apr-Jun 2003

Jul-Sep 2003 Daya Operasi

Maks. (MW) Rerata (MW) Energi Total (MWH)

1,5 1,4 797

1,8 1,31 475,68

2 1,16 58,99

1,5 1,19 272,27

1,5 1,3 374,28

Temp. Bahan

Bakar Maksimum (⁰C) 1 2 3

≤ 750

≤ 750

≤ 750

728 644 623

734 641 613

600 593 510

556 454 446

630 493 490 Temp.

Pendingin Primer (⁰C) Masuk HE Keluar HE

≤ 49

≤ 40 48,75

39,33 49,99

39,93 45,3

38,3 43,3

38,7 40,9 38,4 Temp.

Pendingin Sekunder (⁰C) Masuk HE Keluar HE

≤ 40

≤ 49 38,78

47,44 34,5

36,8 31,1

36,9 33,9

39,6 26,9 39,6

Kemungkinan lain terjadinya gelembung-gelembung adalah disebabkan radiolisis air pendingin. Air sebagai zat pendingin mengalami perubahan temperatur dan tekanan. Dalam teras reaktor zat pendingin terkena radiasi pengion bertenaga tinggi hingga terjadi ionisasi dan pemutusan ikatan kimia dalam molekul pendingin serta akibat yang menyertainya. Radiolisis air menghasilkan H2O2, H2, O2, radikal bebas H,

OH.dsb. Atom oksigen dari air pendingin dapat berinteraksi dengan neutron cepat dan menghasilkan partikel-partikel radioaktif, hal inilah yang menyebabkan naiknya paparan radiasi di permukaan air kolam. Dalam reaktor, disamping gas yang terlarut, adanya radiasi pengion dan terbentuknya oksigen dan hidrogen dari proses radiolisa air akan membantu proses pengintian gelembung. Di samping itu ion-ion yang membentuk pusat 26

Jurnal mekanikal Teknik Mesin S1- FTUP

Vol. 5, No. 1 Januari 2009 22

pengintian juga membentuk gerakan gelembung uap karena pengaruh gaya tolak menolak listrik.

Selain itu dalam pengoperasian sistem pendingin digunakan pompa. Kebocoran seal

pompa dapat juga menyebabkan masuknya udara sehingga memberikan kebolehjadian adanya gelembung-gelembung. Tetapi kebolehjadian ini sangat kecil untuk menimbulkan gelembung-gelembung yang semakin banyak mencapai permukaan

reaktor dengan bertambahnya daya.

Kebolehjadian lain adalah gejala kavitasi yaitu menguapnya zat cair yang sedang mengalir, karena tekanannya berkurang di bawah tekanan uap jenuhnya. Hal ini dapat terjadi pada zat cair yang sedang mengalir di dalam pompa maupun di dalam pipa. Tempat-tempat yang bertekanan rendah dan/atau yang berkecepatan tinggi di dalam aliran, sangat rawan terhadap terjadinya kavitasi. Untuk menghindari kavitasi, harus diusahakan agar tidak ada satu bagianpun dari aliran di dalam pompa yang mempunyai tekanan statis lebih rendah dari tekanan uap jenuh aliran pada temperatur yang bersangkutan. Dalam hal ini perlu diperhatikan dua macam tekanan yang memegang peranan.

Pertama, tekanan yang ditentukan oleh kondisi lingkungan dimana pompa dipasang, dan kedua, tekanan yang ditentukan oleh keadaan aliran di dalam pompa. Dalam hal ini dipakai definisi NPSH (Netto Positive Suction Head).

Agar pompa dapat berjalan dengan aman, harus dipenuhi persyaratan dimana NPSH yang tersedia > NPSH yang diperlukan.^[10] NPSH yang tersedia adalah head yang dimiliki oleh cairan pada sisi isap pompa (ekivalen dengan tekanan mutlak pada sisi isap pompa), dikurangi dengan tekanan jenuh cairan di tempat tersebut. NPSH yang diperlukan merupakan salah satu cara, yang dapat

diusahakan oleh fihak pabrik pompa. Di fihak lain, menaikkan NPSH yang tersedia harus diusahakan oleh pemakai pompa. Letak pompa primer Reaktor TRIGA 2000 berada 240 cm di bawah permukaan lantai ruangan reaktor.

Teras reaktor TRIGA dirancang sedemikian rupa sehingga proses perpindahan panas dari kelongsong ke air pendingin berlangsung secara konveksi alamiah. Pengaruh aliran konveksi paksa yang berasal dari pipa primer diredam oleh air pendingin yang adas pada plenum bahwah dan volume air dalam plenum bawah ini cukup besar.^[11] Dengan demikian kemungkinan timbulnya gelembung-gelembung yang disebabkan oleh gejala kavitasi adalah sangat kecil.

25

Ada beberapa usaha untuk mengurangi timbulnya gelembung. Dari pengalaman operasi untuk mengurangi gelembung bisa dilakukan dengan mengurangi daya. Dari sisi teoritis bisa dilakukan dengan mengurangi temperatur pendingin masuk teras, memperbesar dan mengarahkan laju alir pendingin ke teras dan mengurangi rasio antara daya puncak dan daya rata-rata. Jadi untuk mengurangi gelembung dapat dilakukan dengan mengurangi daya operasi reaktor.

Namun solusi dengan mengurangi daya jelas bukan pilihan yang diharapkan karena upgrading reaktor TRIGA 2000 justru dimaksudkan antara lain untuk menaikkan daya

dari 1 MW ke 2 MW. Usaha lain dengan

mengurangi temperatur pendingin masuk bisa mengurangi temperatur keluar pendingin keluar kanal panas, yaitu dengan cara meningkatkan kemampuan penukar panas dan menara pendingin. Namun pengurangan temperatur masuk ke teras tidak mungkin terlalu besar, berarti temperatur maksimum kelongsongpun hanya turun sedikit, sehingga pengurangan gelembung tidak begitu berarti.

Solusi yang memberikan harapan adalah dengan memperbesar dan mengalirkan pendingin secara paksa ke kanal-kanal di teras reaktor, dengan tujuan untuk memperbesar perpindahan panas dari teras keluar. Namun dengan demikian perlu dianalisis sejauh mana gaya angkat akibat aliran paksa tersebut tidak menyebabkan elemen bakar terangkat dari kedudukannya.

5. KESIMPULAN.

Telah dilakukan kajian teoritis tentang fenomena tejadinya fraksi void dan juga

pengamatan langsung ke reaktor TRIGA 2000.

Terlihat bahwa bila reaktor dioperasikan pada daya 1000 KW mulai terlihat adanya gelembung-gelembung (void), dan gelembung ini semakin banyak pada daya yang lebih besar. Fenomena timbulnya gelembung pada teras reaktor TRIGA adalah disebabkan oleh pendidihan inti pada permukaan kelongsong bahan bakar yang mencapai temperatur saturasi air. Namun kemungkinan terjadinya peningkatan fluks panas kritis yang menyebabkan kelongsong pecah tidak akan terjadi, karena temperatur bahan bakar maksimum maupun temperatur pendingin masih dalam batas operasi yang diperkenankan. Untuk pengembangan lebih jauh, kajian mendalam disertai perhitungan perlu dilakukan untuk menganalisis fenomena gelembung dalam pendingin di tangki reaktor TRIGA 2000.

6. DAFTAR PUSTAKA

1. HANAFIAH, A., YAZID, P.I., KAMAJAYA, K., Aspek Keselamatan Dalam Upgrading Reaktor TRIGA 2000 BANDUNG, Seminar Keselamatan Nuklir, Jakarta, 2-3 Mei 2001.

2. ANONIM, Laporan Analisis Keselamatan Akhir Reaktor Triga-2000 Bandung, Puslitbang Teknik Nuklir, Bandung, 2001 3. WINTERTON, Thermal Design of Nuclear

Reactors, Pergamon Press, Oxford.

4. KOESTOER, RA, PROBORINI, S, Aliran Dua Fase dan Fluks Kalor Kritis, PT Pradnya Paramita, Jakarta, 1994.

5. PRAYOTO, et al, Pengantar Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir, BATAN, Jakarta, 1978.

6. ANONIM, Laporan Pendahuluan Analisis Keselamatan Peningkatan Daya Reaktor Triga Mark II Bandung 2000 kW, Revisi 4, P3TKN –BATAN, Bandung, 1999.

7. SUHAEMI, T., et. al., Analisis Termohidraulik Sistem Pendingin Reaktor Triga Mark II Bandung, Prosiding Presentasi Ilmiah Teknologi Keselamatan Nuklir VII Serpong, 2002.

26 8. ANONIM, Laporan Analisa Keselamatan Reaktor Triga Mark II 1000 kW, PPTN- BATAN Bandung, 1984.

9. ANONIM, Laporan Operasi Reaktor TRIGA 2000 Juli 2002 s/d September 2003, ga P3TN-BATAN, Bandung, 2003.

10. SULARSO, TAHARA, H., Pompa dan Kompresor, PT Pradnya Paramita, Jakarta, 1994.

11. ANONIM, Diktat Diklat Operator &

Supervisor Reaktor TRIGA 2000 Bandung, P3TN-BATAN, Bandung, 2003.

28

Jurnal mekanikal Teknik Mesin S1- FTUP

Vol. 5, No. 1 Januari 2009 23