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=