pengaruh roda gila padapendinginan reaktor …digilib.batan.go.id/e-prosiding/file...
TRANSCRIPT
PENGARUH RODA GILA PADAPENDINGINANREAKTOR SERBA GUNA SIWABESSY-30
Utaja
Pusat Penelitian Nuklir Yogyakarta
A B 5 T R A K
Setelah shut down, suatu reaktor nuklir masihmelepaskan panas sisa. Panas sisa ini harus dapat dibuangsupaya bahan bakar tetap terjaga keutuhannya. Pembuanganpanas sisa pada reaktor penelitian RSG - 30, dilakukandengan tetap memberikan aliaran air pada teras reaktorselama 40 detik dari saat shut down. Proses ini dapatdipenuhi, karena ada roda gila yang dipasang pada porospompa. Telah dilakukan analisis, dan didapat hubungan antarakemampuan pemindahan panas terhadap waktu. Dari hubungan ini
didapat kesimpulan, bahwa sistem p~pa dan roda gila mapumemindahkan panas sisa setelah shut down. Penarikankeimpulan tersebut dapat dilakukan dengan membandingkangrafik pembuangan panas dan grafik panas sisa terhadapwaktu. Ditinjau dari segi pembuangan panas, ternyata RSG 30 cukup aman walau~un terjadi scram oleh padamnya aliranlistrik.
A B 5 T RAe T
The nuclear reactor releases residual heat after shut
down process. This residual heat must be removed tokeep the integration of the fuel element. The rejection ofthe residual heat process in RSG - 30, is done by allowingwater flow in the core, during 40 second after shut downprocess. This process is fulfilled by installing the flywheel at the pump shaft. It was analysed, and it was foundthat there was a relation betwen the heat rejection abilityand time. By this relation, it can be concluded that thepump and fly wheel system are able to reject the residualheat after shut down process. This conclusion can be made bycomparing the curve of the heat rejection and residual heatversus time. From heat rejection, the RSG - 30 is safeenough although there will be scram due to electricaldisturbance accident.
649
650
I PENDAHULUAN
Salah satuo cara yang ditempuh untuk membuang panas
sisa akibat scram pada 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 saat 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 pada roda gila dinyatakan dengan
M=Iti-= I dUJ
d t
651
5. ~
w1 2 3 4I
2) Momen pada pompa untuk mengatasi geseran zat cair (air)
pada sistim.
M = torsi = ori
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=Od t
Dari teori pompa dapat dituliskan
ToT =
652
sehingga persamaan menjadi
I d(£Jd 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
5k
- to:2 (1 + -) eo T
(3 )
Kecepatan putar sesaat dari pompa dapat diyatakan dengan:
~1(12
10-COkI:2 k
+ -)e - -(4)
€Qt)To To
Dari persamaan (4) ini dicoba dicari hubungan antara W -t
atau .5:2-- t . Berdasarkan persamaan
.sz-~jti)dtatau d S2-= 0.)d t,
653
maka dapat dituris
d .5l-= Wo dt
V-2T
k
I We.•..k( 1
+ ~) e ~To
ITo
dengan menuliskan k
k-2 To1
+ -- = p; ~= q; = rTo
ToI Wo'"
lv p e~W:
= Wo dtqPenyelesaian
integral(5) memberikan
2 lArc tg
prt-Ot
= --e .-1
tq,rvq q
Arc tg
V~-1J (6 )q
lD/uJo = 0,15, T0= 776NmUQr 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 VDan persamaan (4) dapat dituliskan
-4.e-a•4.1oJ'l..- (7 )
(U V -4-- = 1 , 1056 e-a• 4 • 1 a J1- - 0,1 056CUo
Dari kedua persamaan, dapat dinyatakan hubungan t- dan
v.xvo - S2- Untuk menyatakan hubungan t- ~£Vo ' dapatdilakukan dengan substitusi. Tetapi hubungan ini lebih mudah
dinyatakan dalam grafik. Untuk membuat grafik t - ~/~ 'odiperolehdimasukkan harga pada persamaan (7) sehingga
(8 )
.654
harga t. Kemudian dengan harga -D-~'yang sama, dimasukkan ke
dalam persamaan (8) sehingga diperoleh harga ~~oPasangan 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 untukmencari 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
hho
= (.Q
= ( )0.8
Dengan menganggap T tidak berubah, maka dapat ditulis
E
Eo= ( )0.8 (9 )
dengan E = Ah ~T
E =
panas yanglepasdaribahan bakar
h
=koefisien perpindahanpanaskonveksi
T =
bedasuhu
Panas sisa akibat peluruhan sinar 1dan ~kan dengan
dapat dinyata-
655
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.
656
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
peristiwa diatas.
657
4. Made Berata
Apakah aliran
kecepatannya.
Jawaban :
air pada roda gila diperhitungkan
Va. Kecepatan aliran dinyatakan dalam persamaan
Q
Qa=
v
Va=