',!.,idillg Se/i/il/ar 11"si! f,11,1111999 lOOO

'/iriulll' ::;ISSN 085.1 .5:

Ig~>ANAL.iSA TEKANAN SISI HISAP PE:\:OINGIN PRIi\lER

01 DEL.-t}'CH.-t.\/BERRSG-GAS

Sukmanto Dib:o

ABSTRAK

ANALISA TEKANAN SISI HISAP PENDIi\:GIN PRI:\IER DI DELAY CHAMBER RSG-GAS .Delay chamber merupakan tangki penullda aIiran berada di bagian sistem pad a lintasan sisi hisap

pendingin primer RSG-GAS. Volum udara yang tel~iadi saar beroperasi disebabkan. oleh ~p ~ang besar disisi hisap. Kondisi irii dapatdihindari dengan menggunakan laju alir pendingin primer mod a satu jalur.Analisa menunjukkan. volum udara terkumpul di delay chamber disebabkan oleh tekanan operasi yangrendah yang melampaui tekanan saturasi. Idealn~a tekanansaturasi ini harus dijauhi dengan mengurangiL\P hingga tekanan paling rendah sekitarO.1 bar. Solusin~a alternatif lain adalah dengan menggunakanaliran by-pass dari ko!am elemen bakar ke di delay chamber. sehingga rugi tekanan tidak terlalu besar.Suhu pel1dingin prinler juga dapat diturunkan dengan cara menurunkan daya reaktor, meningkatkankinerja alar penukar kalor dan menara pendingin.

ABSTRACT

ANALYSIS OF PRIMARY COOLANT SUCTION SIDE PRESSURE IN THE DELAYCHAMBER OF THE RSG-GAS :Delay chamber is a tank to delay flow that located in the primarycooling suctionside ofRSG-GAS.;A void occurred when operation reactor caused by roo high the ~p atinlet suction pump. The condition may be avoided by using one line mode of the cooling flow.. Theanalysis shows that void volume in the delay chamber is occulTed because the coolant negative pressurelowers the saturation pressure. Ideally, the saturation pressure should be avoided through decreasing the~p until about 0.1. bar at about 45°C. Solution suggested are to use bypass flow from the spent fuel to thedelay chamber. Coolant temperature can be a) so decreased by decreasing the power level of the reactor aswell as improving the heat exchanger and cooling tower performances.

Keywords: pressure

PENDAHULUAN chamberl91, .

Fluida pendinginmelintasi delay chamberdengan struktur cross flow area yang tidakseragam, komplek dan memilikikecepatan linieraliran ataupun tingkatturbulensinya tidak mungkindapat ditehtukan dengan tepat. Sementara itu rugitekanan di sepanjang lintasan di dalam delay'chanlber berakibat.. rendahnya tekanan sisi hisappompa primer, di mana pada saat reaktordioperasikandayatinggisering tercapai batas se!point -Q.1.5barIIOj. Selanjutnya polllpaprimerakanberhenti danme-ngakibatkan reaktor terpancung(scram). Peristlwa terpancung ini merupakankondisi terhambatnyakontinyuita~ operasi normalreaktor. Karena ita dengan mengkaji clanmenganalisa berbagai hal yang berkenaan dengankeadaan di delay chamber ini, diharapkan dapatdilakukan langkah solusi yang pastidan memberikan hasil analisa seperti yangd.

h kI arap 'an.

Delay chamber merupakan salah satubagian sistem tangki penunda yang penting pad asistem jaringan pendinginyangberada di sisihisap

pompa pendingin primer. Kegunaan delaychamber ini adalah untuk menurida waktu tempuhisotop N-16 dari teras reaktor sampai meluruhsampai batas waktu (detik) tertentu. Gejala yangterJ.adi di dalam sistem delm, chamber dapat-J -

mengakibatkan hambatan pada operasi normalreakt6r RSG-GAS daya tinggi.. Terjadinya kondisisisternduafasa dimana sejumJahvotum udara,terkumpul di delay chanlber saatdioperasikan...perlu dlcar)kan sotUSI secara benar.Volum udara(void) yang mengisi ruangan bagian atas delaychamber, mehyebabkan. naiknya ketinggian airkolam reaktor, Untuk mengeluarkan udara daridalam delay chamber, setelah operasi biasanyadilakukan penghembusan. udara tersebut melaluifasilitas pipa katup venting di atas delay

69

ISSN 0854 -5278.-Ina/isa Tekanan Sisi HisapSUknlanfO Dibyo, d'(.k

Oari uraian yang dikemukakan sebagaiJatar belakang di alas maka tujuan penelitian iniadalah untuk mencari solusi altematif yang dapatdilakukan terhadap gejala di delay chambermelalui analisa tekanan terhadap parameter yangterkait seperti sifat fisik, sifat termodinamika air.

Berdasarkan desain delay chamber, pada operasireaktor daya tem1al 30 MW, suhu maksimum airpendingin primer dari teras menuju delay chamberadalah 48"C.Sisi hisap pompa pendingin primer melewati delaychamber dan menetrasi perisai beton. Delaychamber memiliki yolum kubus sebesar 80 m3 danmerupakan bagian integral dari blok reaktordengan lokasi di bawah kolam penyimpan elemenbakar. Plat penyekat di dalam delay c/1amber

membagi ruangan menjadi beberapa kompartemenyang berfungsi sebagai penghambat aliranpending in sehingga isotop radioaktif N-16 dariteras reaktor dapat meluruh. Kemudian pendinginmeninggalkan delay c/1amber menuju kamar katup(valve chamber) yang berada didekatnya daDselanjutnya melewati pipa 600 mm mengalir kearah dua unit alat penukar kalor di ruang sel

primer.

SISTEM PENDINGIN PRIMER[2l

Sistem pendingin primer berguna untukmengambil energi kalor yang dibangkitkan darireaktor dan dengan menggunakan dua buah pompasirkulasi secara serio Alat penukar kalor beradapada sisi discharge pompa primer berperan dalammemindahkan energi kalor dari sistem pendmginprimer ke pendingin sekunder sebagaimanadisajikan pada Gambar 1. Kapasitas normalpendingin primer dan sekunder masing-masingadalah sebesar 3200 m3jjam dan 3900 m3jjam.

Gambar Diagram Sistem Pendingin Reaktor

TEORI ini ditulis dalam persamaan umum yang dikutipdaTi persamaan faktor friksijanning berikut ini : [4

L py2

2~LlP = (4 f- + L Kj )

D

di mana,f ~ faktor friksiV = laju (linier) aliran pendingin& = konversi percepatan gravitas>: Kj = jumlah koefisien friksi IL = panjang saluranD = diameterp = densitas.

Prinsip dasar yang mendukung analisatekanan di delay chamber ini adalah hubunganantara tekanan -suhu dan rugi tekanan aliran. Didalam sistem termodinamika air, terdapathubungan terkait antara nilai tekanan uap saturasidengan suhu yang diberikan. Hubungan iniumumnya dapat dilihat Rada diagram Mollier atau

dengan (Steam Tables).[]Rugi tekanan (t1P) merupakan suatu

parameter yang mengakibatkan turunnya tekananpada suatu sistem aliran pendingin. t1P dari suatufluida yang mengalir melalui saluran yang secaraumum disebabkan oleh beberapa bentukhilangnya energi kinetik karena friksi danperubahan luas penampang yang dilalui. Keadaan

70

'rv.I'iding .\'e/llillar /,';/lIlIn 1999 .:()()()

,1.SIIP':lh'iIISSNO85.t

ANALISA DAN SOLUSI diamaran\a kebocoral) saJuran/ dinding d('la)'chaml'"",: lepasnya gas terlarut dan tekan;n d('II~1.(1111mb!!,. yang rendah. Namun diungkapkanbah\\a tekanan yang terlalu rendah adalah

pen:-ebab yang paling memungkinkan.

Kondisi yang dapal terjadi sebagaipenyebab "aid di dalam dL'/,I;' , (."hambl:'l' tela'1

dikemukakan dafam penelitian sebelumnya, JII)

Langkah analisa yang penting adalahtindakan identifikasi alat ukur di sekitar delaychamber [2]. Di sist inlet pompa primer actaindikator tekanan otomatis (JEOI/CPOI/3) sebagaiproteksi terhadap kavitasi. Delay chamberdilengkapi pipa venting dengan katup (JAA03/AA01/2) yang berujung di balai operasi. Alat ukurtekanan yang dekat delay chamber ialah)EOI/CP811 (Gambar 2), lndikator JEO I/CI0 Iadatah pengukur suhu yang representatif untukmengetahui suhu pendjngin di delay chamber.

Catatanoperasi pada daya reaktor25MWmenun'-jukkan bahwa JE01/CP811 berada ~ekitar0,05 bar [6, 11].Sementara itu laju pembentukan\'oid

juga akan berlangsung apabila suhu air pendinginprimer bergeraknaik atau tekanan turun, sedemiki-an rupa sehingga tekanan saturasi (Psat) lebihbesar daripadatekanan operasinya. Darj keadaanini, void udara di delay chamber mengakibatkantinggi (level) airdikolall1 reaktor naik.

Telah dilaporkan bahwa semakin tinggidaya reaktor, cenderung laju pembentukan voidsemakin besarll], hal ini berarti dilampauinyatekanan saturasi clan tinggmya suhu air primer.Suhu pendingin primer juga dapat. diturunkandengan cara mengurangi daya reaktor,menmgkatkan kinerja alar penukar kalor clanmenara pendingin.

Diungkapkan pula bahwa volum udarayang terkumpul di delaychamberdisebabkan olehtekanan rendah. Tekanan saturasi ini dapatdihindari dengan mengurangi ~p sampai tekanan0,1 bar ataumenurunkan suhu air primer sehinggakondisi ideal 1 fasa air dapat dicapai. Dalamperkembangan selanjutnya telah diperoleh data-data pengamatan dengan laju aliran pendinginprjmer yang rendah (dengan satu pompa). Berikutini dapat ditunjukkan bahwa pada moda operasisatu jalur pendingin maka tekanan lEOI/CP811lebihbesar dari 0, I bar (JihatTabel).

ISSN 0854 -5278 Analisa Tekonan Sisi HisapSukmanto Dibyo. dkk

tercapainya tekanan -0,15 bar pada inlet pompaprimer (lEOI/CPOI/3) (Gambar 2). Berikut inikonsep solusi altematif yang disarankan olehTamai Y (Gambar 3).19)

Jadi langkah solusi berdasarkan analisa diatas adalah menggunakan sistem aliran by-passdari kolam penyimpan el.emen bakar ke delaychamber dengan memanfaatkan saluran pipaventing dengan katup yang tersedia JAAO3/ AAO 1-2. Sistem bypass dilengkapi dengan pompa keciluntuk memastikan berlangsungnya aliran secarasin am bung. Gambar detail konsep ini disajikanpada Gambar 3.

Hubungan besarnya tJ.P dengan laju,pendingin dapat ditunjukkan pacta persamaanfanning, yang berdasarkan persamaan ini -.\P dapatdikurangi dengan menurunkan laju pendinginprimer. Sehingga dalam penggunaan modapendingin satu jalur, tJ.P dapat dikurangi dankondisi 2 rasa dapat dihindari. Hal ini merupakansalah satu altematif solusi yang baik denganmempertimbangkan aspek keselamatantermohidrolika teras.

Upaya penyedotan udara keluar daTi delayc/7amber melalui pipa ve/7ti/7g telah disarankanll),namun sesuai dengan uraian di alas akan tampakbahwa hal ini bertentangan karena (tidakmemberikan solusi), tapi bahkan mempercepat

, ,....!1!~:'1

f~~!r ~ [.'.'.'.'!:;;~~~!.'~.'~;.~~.'

: JAAO3AAOI : j JAAO2 : ~Small

""""""""

2m

-~j*l.

f.,

Fuel storage pool;;

;~~:~

~

Gambar 3. Solusi Altematif

KESIMPULAN chamber, sedemikian hingga tekanan alirantidak terlalu rendah.

Volum udara yang disebabkan oleh tekananrendah melewati tekanan saturasi ini dapatdihindari dengan cara pengurangan ~p sampaitekanan lebih dari 0,1 bar. Denganmenggunakan moda satu jalur pending in makakondisi 1 rasa air dapat dicapai. Altematif lainadalah menggunakan aliran by-pass darikolam penyimpan elemen bakar ke delay

Vaid udara di delay chamber" dan "pompaterpancung" merupakan akibat daTi tekananrendah, perlu dihindari penyedotan udara daTidelay chamber melalui pipa venting karenamempercepat tercapainya batas tekanan(pressure limit) pada inlet pompa.

72

'.~

S,'mill'l/, Hasil P,nt!hrilJIJ999.'110')(/ ISS~ 085-t .52"

OAF

AI~

PUSTAKA

-t

8.

9.

SIIITOt\III~. Activity Exp':l1 Report in ~1PR-30 GA Si'\'ab.:ss~' BATA~;Oct. 1991.

BATt\N..).-IR. R,:v.7. MPR-30GASi'\'ab.:ss~..Chapt.5.Chap.116.Sept.1989.BAIN M:\. St.:am Tabl.:s 196~ Physical Prop':11i.:s of \\'at.:r and St.:am. Dept.Of Scientific AndIndustrial R.:s.:arch. London. 1963.BIRTH S. LIGHTFOOT:iranspOI1 Phenomena"Depal1ementofChemical Eng. Univ. of Wisconsin.John Wile~ &Sons. Inc.N.Y. 1960.

PRSG-BA TAN. Buku Induk operasi.SUDIONO. Komunikasi informal. 1999.SETIY ANTO. Alternatif Penaggulangan Gangguan P.:nurunan T.:kanan Sist.:m Prim.:r RSG-GAS.Proseding Hasil Penelitian 1995 1996 PRSG. hal.110.

SUKMANTO. Fenomena Aliran di Dalam Kamar Tunda RSG.GAS. Jumal Teknologi Reaktor.

ISSNI411.1~Ox. p.1~.V-1.~-I. Pebruari 1000.T AMAI Y. Activity Expe11 Repol1 in MPR-30 GA Siwabessy BA T A?\'. \1arch.2000

DISKUSI

Pertanyaan (Slamet Wiranto)Mengapa ada gelembung di de/G) , cl1amber?

Jawaban(Sukmanto Dibyo)Sudansaya sampaikan bahwa penyebabnyaadalah.tekanan operasi lebih rendah darffjada tekanan saturasipada suhu yang tercatat.

Pertanyaan (Agoes Soejoedi)Sumbangan apa yang dapat disampaikan ?

Jawaban (Sukmanto Dibyo)Gunakan sistem aliran bypass sehingga Tugi tekanan aliran tidakterlalu besar.

Pertanyaan (Dhandhang PlIrn'adi)Bagaimana dengan entalpinya ?

Jawaban (Sukmanto Dibyo)Selama suhu pendingin "tetap maka entalpi hanya terbangkit dari kalor perubahan rasa (heat of

vaporation) saja. Jadi Sensible Heat konstan.