Simulasi Dinamika Molekul Berbasis Cloud Computing Performa Tinggi untuk Investigasi Korosi Material Cladding Reaktor Cepat Dalam Pendingin Logam Cair

Abstract

Sumber energi nuklir adalah sumber energi altenatif yang menjanjikan adanya ketersediaan energi dalam jumlah luar biasa besar dan terbarukan. Namun demikian instalasi pembangkit listrik tenaga nuklir memerlukan konsep dan teknis keselamatan reaktor tingkat tinggi dan lebih dari itu sistem keselamatan yang diterapkan adalah sistem keselamatan yang melekat (inherent safety). Rektor nuklir dewasa ini telah masuk ke fase reaktor generasi IV yang merupakan desain baru. Salah satu reaktor jenis ini adalah reaktor nuklir cepat yang menggunakan bahan pendingin logam cair seperti PbBi/Pb cair untuk sistem tranpor panas. Reaktor ini mampu menghasilkan energi dalam jumlah besar dan dapat dirancang memiliki sistem keselamatan melekat. Namun demikian, disamping potensi keunggulannya tersebut, rancangan reaktor jenis ini masih mempunyai problem serius akibat penggunaan bahan pendingin tersebut. Logam cair yang digunakan sangat korosif pada baja yang digunakan untuk pembungkus bahan bakar reaktor (uranium) dan baja pipa sistem transpor panas. Oleh karena itu perlu dilakukan riset yang mendesak untuk mencari metode penanggungan korosi. Pada penelitian fundamental ini dilakukan studi simulasi untuk mencari metode penghambatan korosi yang tepat pada sistem reaktor. Penelitian sebelumnya telah diketahui bahwa oksigen sangat baik dalam menghambat korosi baja (besi). Namun dari hasil penelitian ini dapat diketahui bahwa nitrogen ternyata mempunyai potensi penghambatan korosi yang lebih baik. Metode simulasi dinamika molekul mampu memprediksi secara kualitatif dan kuantitatif efek nitrogen tersebut. Diketahui dari hasil simulasi bahwa memberikan injeksi atom nitrogen sebesar 0.75% ke dalam medium pendingin logam cair akan mampu menghambat korosi besi pada tingkat rendah yang signifikan. Diketahui juga efek nitrogen untuk penghambatan jauh lebih baik daripada menggunakan oksigen.

Kata Kunci: Korosi logam cair, penghambatan korosi, injeksi nitrogen, metode simulasi dinamika molekul, difusi.