Sub judul : Penulisan Program Awal Distribusi Suhu - Digilib

KE DAFTAR ISI
ISSN 0854 - 5561
HasH-hasH Penelitian EBN Tahun 2005
PROCRAM SIMULASI DISTRIBUSI PANAS DIDALAM
ELEMEN BAKAR NUKLIR TIPE PWR
Sub judul : Penulisan Program Awal Distribusi Suhu
Didalam Batang Elemen Bakar Nuklir
Ir. Haryono Setyo Wibowo
ABSTRAK
PROGRAM SIMULASI DISTRIBUSI PANAS DIDALAM ELEMEN
TIPE PWR
BAKAR NUKLIR
Sub iudul: Penulisan Program Awal Distribusi Suhu Didalam Batang Elemen Bakar
Nuklir. Telah dilakukan penulisan program simulasi distribusi suhu didalam batang
elemen bakar nuklir reaktor daya tipe PWR. Berdasar ruang lingkup yang telah
ditetapkan, ditulis program sesuai dengan urut-urutan eksekusi jalannya program.
Langkah
awal eksekusi
adalah membagi batang elemen bakar menjadi
bagian atau
segmen secara axial dan radial. Didasarkan rumus dihitung pembangkitan tenaga dan
panas pada setiap daerah/segmen. Berdasar panas yang terbentuk disegmen tersebut
dilakukan perhitungan besar temperature disetiap segmen. Tekanan gas didalam batang
elemen bakar dihitung untuk mengetahui perubahan tekanan yang terjadi karena adanya
gas fisi akibat terjadinya reaksi fisi didalam bahan bakar. Perhitungan diameter bahan
bakar dan diameter luar kelongsong dilakukan untuk mengetahui adanya kontak antara
bahan bakar dan kelongsong. Dilakukan pengecekan terjadi apa tidaknya kontak antara
bahan baker dan kelongsong. Peristiwa kontaknya bahan bakar dan kelongsong akan
memberhentikan eksekusi program secara keseluruhan
ABSTRACK
PROGRAM SIMULATION
PWR TYPE.
OF HEA T DISTRIBUTION
IN THE FUEL ROD ELEMENT
The program of heat distribution in the fuel rod element of the nuclear power reactor type
Pressure Water Reactor have written. Based on the scope determine of the step of the
executions of the program. The first step is divided of the fuel rod element in the axial and
radial segment. Determining the growth power and heat on the each segment based on
the formula that have be done. The second step is determining of the heat that based on
the growth of heat of the each segment. Determine of the pressure to know the change of
the pressure by of fissions reaction in the fuel rod element. To know the contacting fuel
and cladding form determining of the diameter of fuel and the inner diameter of cladding.
The contacting of the fuel and the cladding will be stop of the execution of the program.
PENDAHULUAN
terjadi
Untuk mengoptimalkan
pin
diperlukan
semua
suatu
parameter
Dikarenakan
terkait dan
tindakan
yang
perform of fuel
bahan
bakar
nuklir
pemahaman
dan
selama operasi.
pemahaman
Salah
mempengaruhinya.
satu
cara
pencarian
parameter
yang
bisa
mengoptimalkan unjuk kerja dan mempunyai resiko
banyaknya parameter yang saling
mempengaruhi
satu sama lain
paling minimal adalah dengan jalan simulasi.
diperlukan suatu cara atau langkah yang cukup
representatif
pad a parameter
Dalam arti memperkirakan dan menerapkan
semua kemungkinan
yang mungkin terjadi
untuk mengetahui fenomena yang
61
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005
ISSN 0854 - 5561
didalam operasi teras reaktor, baik parameter
yang terlibat didalamnya maupun kemungkinan
peristiwa yang timbul setelah terjadinya reaksi
tisi bahan bakar dengan menggunakan suatu
PERMASALAHAN
Peristiwa yang terjadi didalam elemen
bakar sangatlah komplek.
kerja saling mempengaruhi
Parameter unjuk
satu sama lain.
simulasi dalam bentuk program komputer.
Didalam mensimulasi tentang proses
yang terjadi didalam elemen bakar nuklir pad a
dalam teras reaktor yang menghasilkan
saat didcilam teras reaktor, apabila sekaligus
mempertimbangkan!
memasukkan
semua
fisi, secara in-situ sangatlah tidak mungkin.
Apalagi dengan mempertimbangkan
semua
peristiwa
parameter
yang terlibat,
adalah
sesuatu
pekerjaan
yang
sangat
sulit
dilakukan,
dikarenakan saling keterkaitan tersebut.
yang
mungkin
terjadi
didalam
pembakaran bahan bakar nuklir, akan sangat
rumit
dan
komplek,
sehingga
bisa
menimbulkan kesalahan dalam menarik suatu
kesimpulan.
Untuk
Langkah terstruktur
Oleh karenanya pemahaman proses dan unjuk
kerja parameter didalam irradiasi bahan bakar
Untuk
memahami
atau
paling
reaksi
tidak
itu diperlukan
langkahdan terarah agar pema-
mendekatkan pemahaman tentang proses dan
peristiwa yang terjadi didalam bahan bakar
haman terhadap peristiwa yang terjadi didalam
bahan bakar nuklir pad a saat operasi didalam
teras bisa didapatkan dengan baik.
nuklir karena adanya reaksi tisi dan efeknya
terhadap unjuk kerja elemen bakar secara
Dengan membatasi ruang lingkup dan
kemudian memperlebar langkah demi langkah
berdasar panduan dari data pustaka, maka hal
tersebut
bisa.mempermudah
pemahaman
sekaligus mengurangi bisa pengertian dan juga
meminimalkan kesalahan kesimpulan.
Didalam
program simulasi dihitung
distribusi
tenaga
yang
dihasilkan
dan
pengaruhnya
terhadap
sifat-sifat
bahan
pembentuk elemen bakar nuklir, bahan bakar
keseluruhan dilakukan suatu simulasi proses
tersebut. Namun demikian mensimulasi proses
dengan banyak parameter! mempertimbangkan semua parameter yang mungkin terlibat
didalamnya, sangatlah tidak mudah, dikarenakan terdapatnya hubungan yang saling timbal
balik, artinya suatu parameter yang akibat
terkena kondisi operasi nilainya berubah, akan
mempengaruhi harga atau nilai parameter
lainnya, sebaliknya perubahan nilai parameter
kedua tersebut juga berpengaruh terhadap
nuklir, kelongsong
dan gas pengisi awal
didalam gap elemen bakar nuklir. Simulasi
nilai parameter pertama, begitu seterusnya.
Untuk mengatasi
hal tersebut
dilakukan
peristiwa dan proses yang terjadi diwujudkan
dalam suatu running program dengan suatu
inputan yang sesuai dengan parameter kondisi
awal dari sifat-sifat bahan bakar tersebut.
pembatasan jenis parameter yang diterapkan
didalam proses simulasi tersebut. Maksud
Hasil running
program
merupakan
output tentang suatu proses aksi dan reaksi
kerja elemen bakar bisa dilakukan dengan
baik. Kemudian secara bertahap memasukan!
dari semua
memperluas
parameter-parameter
mungkin berpengaruh.
parameter
yang terlibat
pembatasan
memperbaiki
spesifikasi
didalam
Dengan
melakukan
langkah
yang
tersebut
dif.amping mempermudah melakukannya juga
hasil yang didapatkan dapat dikembangkan
sesuai dengan tingkat kriteria dari parameter
acuan dan sekaligus
menentukan
atau
elemen
agar pemahaman
proses reaksi fisi dan efeknya terhadap unjuk
pembangkitan tenaga nuklir hasil dari suatu
proses pembelahan karena adanya reaksi fisi
didalam
teras
reaktor.
Keluaran
simulasi
tersebut bisa dijadikan
pembanding
didalam
dimaksudkan
bakar nuklir
yang perlu diprioritaskan untuk diketahui unjuk
kerjanya. Dengan demikian masing-masing
dengan tujuan mendapatkan efisiensi unjuk
kerja yang seoptimal mung kin bahkan seekonomis mungkin.
pihak akan lebih memahami
unjuk kerja
elemen bakar nuklir secara keseluruhan terkait
dengan bidang tugas masing-masing.
62
ISSN 0854 - 5561
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005
METODEPEMBUATANPROGRAM
bahan bakar baik
setelah
terjadinya
Pra - Seting Diagram Alir
~ Masukan
karena adanya swelling atau peristiwa lainnya.
Dan juga diameter kelongsong,
baik initial
~
Membagi daerah axial (radius)
~
Menghitung
daerah
~
Menentukan
ring temperature
~
Menghitung
swelling
diameter bahan bakar setelah
~
Mengecek
apakah
~
kontak dengan kelongsong
Penentuan pelaporan
densitas
tenaga pad a setiap
pelet
bahan
bakar
Langkah
adalah membagi
kedalam
maupun
suatu
axial.
Program
segmen baik secara
Hal ini dimaksudkan
pembangkitan
radial
untuk
dan
densitas
qrnax=-.
Uo Si1{77L/Uq
q'(z) = q'rnax. Cos(JrL/ Lo)
1(.2
Cos(-7rL )
Cos(-)Lo
2Lo
7rL
1- Cos(-)
2Lo
T
Ci(II)
ke N dengan
menggunakan
w
dan
kecepatan
bakar
dengan
-+-)T3
T2
P g,,,'= n.R(-+
VI
V2
V3
KESIMPULAN
Berdasar
mung kin terjadi
elemen
baker,
semua permasalahan yang
didalam
proses
irradiasi
dengan
mempertimbangkan
keterbatasan yang ada, maka parameter yang
dipakai diambil dalam suatu ruang lingkup
distribusi panas batang bahan bakar, transfer
panas dari bahan bakar ke celah dan
kelongsong
elemen
bakar.
Hal
tersebut
dimaksudkan
agar
pemahaman
tentang
peristiwa yang terjadi didalam elemen bakar
nuklir karena irradiasi akan dilakukan seiring
dengan peningkatan kemampuan pemahaman
dalam ruang lingkup parameter yang lebih kecil
tetapi dominan.
1.
2Jr
q'(n)
mengecek
apakah
Roberts, A, "Structural Materials in Nuclear
Power System ", Plenum Press, New York
and London, 1991.
h.b
2.
Olander, D.R, "Fundamental Aspects of
Nuclear Reactor
Fuel Element",
TID26711-P1, USA, 1976.
3.
Notley,
M.J.F,
MacEwan, J.R.,
= TCC(II) + 2·JrCLAD • (lnb / a)
Kemudian
bakar
DAFTAR PUSTAKA
=T. +q'(n)._l_
CO(II)
elemen
aspek / parameter yang mung kin terlibat
didalam proses reaksi fisi dalam bahan bakar
Setelah melakukan perhitungan besar temperatur pad a setiap ring dari radial section di
T
didalam
terjadi salah penafsiran tentang unjuk kerja
bahan bakar. Perluasan ruang lingkup untuk
mendekati atau mempertimbangkan
semua
Distribusi tenaqa axial
setiap segmen
rumus;
Permukaan :
perubahan
bisa dipahami secara maksimal, sehingga tidak
panas
q'(A) = q'max =
Sedang untuk mengetahui
tekanan
didalam
batang
bahan
bakar
dilakukan
dengan
mengukur/
melakukan
perhitungan seberapa besar tekanan internal
TI
pertama
yang
dilakukan
batang elemen bakar nuklir
tenaga yang timbull terjadi berdasar dengan
rumus-rumus berikut,
Jr
p.
T
dengan, L=Lo + L'
Pembangkitan
maupun
setelah
kelongsong
pemanasan, creep atau peristiwa
pelepasan gas fisi ke bahan
menggunakan rumus;
mempermudah penentuan besar panas dalam
suatu titik atau daerah pada batang elemen
bakar
tersebut.
Kemudian
dilakukan
perhitungan
diameter
mengalami
lainnya.
gas
HASIL DAN PEMBAHASAN
Diskripsi Langkah-Iangkah
initial diameter maupun
pemanasan,
pemuaian
terjadi
kontak
antara bahan bakar dan kelongsong, dilakukan
dengan
melakukan
perhitungan
diameter
Deshaies,
R.,
and
"Measurements
of The
Fission Product Gas Pressures Developed
63
ISSN 0854 - 5561
Hasil-hasil Penelitian ESN Tahun 2005
4.
in U02 Fuel Elements During Operation",
Expansions of
Report of AECL-2662, 75p ,1986.
Notley, M.J.F, Sain, A.S., and Robertson,
Report of AECL-2143, 24p, 1984.
JAL.,
"The
Longitudinal
and
U02
Fuel
Elements",
Diametral
64
KE DAFTAR ISI