ANALISIS TERMAL HIDRAULIKA TERAS HIGH TEMPERATURE GAS-COOLED REACTOR (HTGR) 150 MWt PADA KONDISI STEADY STATE DAN TRANSIENT MENGGUNAKAN RELAP5-3D

MATHEUS LUDFI ARYADI GAMPAR, Dr. Alexander Agung, S.T., M.Sc. ; Dr. Eng. Topan Setiadipura, M.Si., M.Eng.

2018 | Skripsi | S1 TEKNIK NUKLIR

High Temperature Gas-cooled Reactor (HTGR) berbahan bakar tristructural-isotropic (TRISO) jenis Pebble Bed dengan siklus tertutup, perlu dikembangkan lagi aspek termohidrolikanya untuk bisa menjadi reaktor generasi IV. Distribusi suhu teras pada kondisi steady state dan transien perlu diketahui. Karakterisasi distribusi suhu teras dilakukan terhadap teras yang beradius 1,5 m, tinggi 6,63 m dan daya masukan 150 MWt. Pebble bed terdiri dari fuel element dengan radius 0,025 cm, dan ketebalan lapisan grafit 0,05 cm. Analisis termal hidraulika yang dilakukan ditujukan untuk mendapatkan suhu bahan bakar, suhu pendingin, dan laju aliran massa. Laju aliran massa divariasikan dengan nilai 55 kg/s, 57,5/s, 57,75 kg/s, dan 60 kg/s untuk mendapatkan laju pengambilan kalor dari bahan bakar pada kondisi steady state. Kondisi transient diperoleh dengan cara menurunkan laju aliran massa pendingin dari 57,5 kg/s menjadi 38,35 kg/s secara ramp dan step; tekanan dinaikkan dan diturunkan sebesar 30 % dari 7 MPa secara ramp dan step. Nilai friksi pada kanal pusat divariasikan dengan nilai 85, 90, dan 100 dengan PPF radial sebesar 1,18. RELAP5-3D code digunakan pada perhitungan ini. Pada kondisi steady state laju aliran massa pendingin yang dipilih adalah 57,5 kg/s. Nilai friksi pada kanal pusat sebesar 95 sehingga distribusi suhu bahan bakar berada dalam batas operasi reaktor dan suhu pendingin keluar teras sebesar 1020,85 K. Pada kondisi transient, suhu bahan bakar dan pendingin tertinggi dicapai ketika terjadi penurunan laju aliran massa dengan nilai 1734,12 K dan 1271,9 K. Perubahan tekanan pendingin tidak banyak mempengaruhi suhu pendingin dan bahan bakar teras. Pada kondisi transient, suhu bahan bakar berada dalam batas selamat.

High Temperature Gas-cooled Reactor (HTGR) is the fourth reactor’s generation that is still being developed. A fuel of this reactor is tristructural-isotropic (TRISO) type of pebble bed with the closed system. The purpose of this study was to get the temperature distribution of core in power 150 MWt with core radius of 1.5 m and height of 6.63 m on steady state and transient condition. This study applied analysis of thermal hydraulics to obtain fuel temperature, cold temperature, and mass flow rate parameters. Variation of mass flow rate in this study is 55 kg/s, 57.5/s, 57.75 kg/s, dan 60 kg/s to get flow rate of heat from pebble bed. Transient condition were simulated by decreasing the flow rate from 57.5kg/s to 38.35 kg/s with ramp and step input, and decreasing or increasing pressure by 30% from 7 MPa. Friction value variation in the central canal 85, 90, and 100, and the radial PPF is 1.18. RELAP5-3D were used to simulate transients. Selected mass flow rate is 57.5 kg/s on steady state condition. Friction in central canal is 95 and coolant temperature outside the core is 1020.85 K with fuel temperature within the limits of the reactor operation. The highest fuel and coolant temperature are achieved with a value 1734.12 K and 1271.9 K respectively when mass flow rate decreases, the changes of coolant pressure do not significantly affect coolant temperature and the fuel in reactor’s core. In transient simulation showed that all parameters within the safe limits.

Kata Kunci : Thermal Hydraulics Analysis, HTGR, RELAP5-3D code, Pebble Bed