Studi Pengaruh Variasi Perubahan Daya Heater Terhadap Efisiensi Panas pada Prototipe Natural Circulation Loop PWR

Abstract

Reaktor nuklir dengan jenis PWR bekerja dengan memanfaatkan reaksi fisi berantai yang dapat menghasilkan panas sangat tinggi selama proses reaksi. Sehingga, reaktor nuklir diharapkan bekerja dengan sistem keselamatan terutama pada sistem pendingin untuk mencegah adanya suhu yang berlebih. Salah satu contoh kecelakaan akibat kegagalan sistem pendingin yaitu Loss Of Coolant Accident (LOCA) di Fukushima yang disebabkan sistem pendingin aktif gagal mencegah panas peluruhan teras. Upaya pencegahan terjadi hal serupa, salah satunya dengan menerapkan sistem pasif yang dapat bekerja tanpa bantuan mekanisme aktif atau mampu bekerja secara alami. Sistem yang dapat dikembangkan adalah sirkulasi alami atau Natural Circulation Loop (NCL) yang bekerja memanfaatkan efek gaya apung atau bouyancy. Untuk mengetahui kemampuan sistem NCL dalam mendistribusikan dan melepaskan panas, diperlukan analisis terhadap karakteristik aliran serta distribusi temperatur yang terjadi di dalam sistem. Analisis tersebut dapat dilakukan menggunakan metode Computational Fluid Dynamics (CFD), yang mampu memodelkan fenomena perpindahan panas dan aliran fluida secara numerik sehingga memberikan gambaran perilaku termal sistem pada berbagai kondisi operasi. Oleh karena itu, penelitian ini menggunakan simulasi CFD berbasis ANSYS Fluent untuk menganalisis karakteristik perpindahan panas pada sistem NCL dengan konfigurasi heat exchanger berbentuk spiral melalui variasi daya heater heater. Pembuatan desain prototipe NCL dilakukan menggunakan software Autodesk Inventor 2026 yang kemudian di impor ke lingkungan Ansys Fluent dengan format .stp. Penelitian dilakukan dengan menggunakan variasi input daya heater sebagai sumber panas yaitu 100 W, 125 W, 150 W, dan 175 W. Simulasi dilakukan dengan metode transien untuk mendapatkan perubahan suhu terhadap waktu selama proses simulasi. Fluida kerja pada sistem NCL kali ini menggunakan Water-liquid (H2O) dan karakteristik aliran dianalisis menggunakan model turbulen SST k-omega (k-𝜔) yang mampu merepresentasikan suhu didekat dinding dengan baik. Analisis yang dilakukan meliputi distribusi temperatur pada setiap variasi daya heater, perhitungan bilangan Reynolds, laju perpindahan panas sistem, besar heat loss, dan analisis terakhir yaitu heat removal efficiency pada setiap kenaikan variasi daya heater.