Analisis Termalhidraulika Sistem Pendingin Primer Hydride Microreactor Menggunakan RELAP5-3D

Muhammad Syafiq Fauzan, Dr. Ir. Andang Widi Harto, M.T., IPU.; Dr. Ir. Alexander Agung, S.T., M.Sc., IPU.

2023 | Skripsi | TEKNIK NUKLIR

Reaktor mikro merupakan reaktor berdaya kecil yang dapat digunakan untuk membangkitkan daya pada daerah terpencil dalam kondisi apa pun. Hydride Microreactor (HMR) merupakan reaktor mikro berdaya 1 MWth yang didesain oleh Andang Widi Harto dengan bahan bakar serbuk uranium hidrida dan pendingin sodium cair. Pendingin tersebut dialirkan melalui sistem pendingin primer yang dilengkapi dengan pompa magnetohidrodinamik dan mesin Stirling. Penelitian ini dilakukan untuk menentukan parameter operasi HMR dari aspek termalhidraulika.

Penelitian diawali dengan melakukan simulasi neutronik menggunakan program lunak Serpent untuk menentukan distribusi daya HMR. Model dan hasil simulasi neutronik digunakan untuk membuat model termalhidraulika yang kemudian disimulasikan menggunakan program lunak RELAP5-3D. Daya teras, laju alir massa, dan tinggi sistem pendingin primer kemudian divariasikan untuk menentukan efeknya terhadap parameter termalhidraulika lainnya.

Dari simulasi neutronik disimpulkan bahwa distribusi daya HMR menghasilkan Power Peaking Factor dan Faktor Daya Periferal sebesar 1,2934 dan 0,7802. Adapun dari simulasi termalhidraulika disimpulkan bahwa suhu sodium pada inlet dan outlet teras aktif serta laju alir massanya secara berurutan sebesar 702,0855 K, 773,41 K, dan 10,7459 kg/s. Disimpulkan pula bahwa HMR membangkitkan daya sebesar 974,647 kWth. Di antara ketiga parameter yang divariasikan, hanya tinggi sistem pendingin primer yang tidak mempengaruhi parameter termalhidraulika lainnya.

A microreactor is a small-powered reactor that can generate power in remote areas under any conditions. A Hydride Microreactor (HMR) is a microreactor designed by Andang Widi Harto. It can generate 1 MWth of power with uranium hydride powder fuels and liquid sodium coolants. The coolant flows through a primary coolant system equipped with magnetohydrodynamic pumps and Stirling engines. This research aimed to determine the operating parameters of HMR from thermal hydraulics aspects.

This research started with a neutronic simulation using Serpent software to determine the power distribution of HMR. The neutronic model and simulation results were used to make a thermal hydraulics model, which was simulated using RELAP5-3D software. Core power, mass flow rate, and primary coolant system head were varied to determine their effects on mass flow rate, pump power, pressure, and temperature.

The neutronic simulation showed that the power distribution results in the Power Peaking Factor and Power Periphery Factor of 1.2934 and 0.7802. The thermal hydraulics simulation showed that the sodium temperature in the active core's inlet and outlet and its mass flow rate are 702.0855 K, 773.41 K, and 10.7459 kg/s, respectively. It also showed that HMR generates 974.647 kWth of power. Of the three varied parameters, the primary coolant system head is the only one that doesn't affect other thermal hydraulics parameters.

Kata Kunci : Hydride Microreactor, distribusi daya, RELAP5-3D, pompa magnetohidrodinamik, Free Piston Stirling Engine