ANALYSES OF ENERGY CONVERSION SYSTEM FOR NUCLEAR REACTOR CONCEPT WITH 2.9 MW ELECTRICITY POWER

ABSTRACT
ANALYSES OF ENERGY CONVERSION SYSTEM FOR NUCLEAR REACTOR CONCEPT
WITH 2.9 MW ELECTRICITY POWER.
It has been made the conceptual design for energy
conversion system of nuclear reactor which producing the electricity of 2.9 MW
e
. Energy
conversion system is becoming very important in recent years, particularly the use of high
temperature and small scale nuclear heat source. The conceptual design with steam cycle is
an effective way to convert the nuclear heat source into the electrical power. The steam
cycle has the same working principles and main components including steam generator,
condenser, turbine, and pump, as the Rankine cycle. Thermodynamic analysis of the steam
cycle has been undertaken to determine the thermal efficiency of energy conversion system
in this nuclear reactor concept. The aim of this paper is to simulate energy conversion
system of nuclear reactor consept for obtaining the CER value. Cycle-Tempo software is
used to get the powers of turbine and pumps with main data of the core namely thermal
power 10 MW
th
, inlet temperature 250

C, and outlet temperature 700

C. The model is
developed by setting the operating conditions of the steam cycle and thermal power of the
core. Simulations performed with three scenarios i.e. the simple steam cycle, steam cycle
with deaerator, and optimized steam cycle. The optimization process is done by modifying
the bleeder pressure of turbine. A comparative study between the Carnot cycle and 3
scenarios of steam cycle has also been analyzed. Method was used in simulation i.e. the
fundamental thermodynamic principles, thermodynamic properties, and governing
formulation applied to optimization processes in steam cycle. The results obtained show that
CER value (CER=44.07 %) of optimized steam cycle higher than of simple steam cycle
(CER=41.31 %).
Keywords: Nuclear reactor concept, bleeder pressure, turbine, optimization, CER
ABSTRAK
ANALISIS SISTEM KONVERSI ENERGI UNTUK KONSEP REAKTOR NUKLIR DENGAN
DAYA LISTRIK 2,9 MW.
Telah dibuat desain konseptual untuk sistem konversi energi dari
reaktor nuklir yang menghasilkan listrik 2,9 MW
e
. Sistem konversi energi menjadi sangat
penting dalam beberapa tahun terakhir, khususnya penggunaan temperatur tinggi dan
sumber panas nuklir skala kecil. Desain konseptual dengan siklus uap adalah cara yang
efektif untuk mengkonversi sumber panas nuklir ke tenaga listrik. Siklus uap memiliki prinsip
kerja dan komponen utama termasuk pembangkit uap, kondensor, turbin, dan pompa yang
sama, seperti siklus Rankine. Analisis termodinamika siklus uap telah dilakukan untuk
menentukan efisiensi termal dari sistem konversi energi dalam konsep reaktor nuklir ini.
Tujuan makalah ini adalah untuk mensimulasikan sistem konversi energi dari konsep reaktor
nuklir untuk memperoleh nilai CER. Software Cycle-Tempo digunakan untuk memperoleh
daya turbin dan daya pompa dengan data utama teras yaitu daya termal 10 MW
th
,
temperatur masukan 250

C, dan temperatur keluaran 700

C. Model ini dikembangkan
dengan menetapkan kondisi operasi dari siklus uap dan tenaga panas dari inti. Simulasi
dilakukan dengan tiga skenario yaitu siklus uap sederhana, siklus uap dengan deaerator,
dan siklus uap dioptimalkan. Proses optimasi dilakukan dengan memodifikasi tekanan
pencerat turbin. Sebuah studi perbandingan antara siklus Carnot dan 3 skenario siklus uap
juga telah dianalisis. Metode yang digunakan dalam simulasi yaitu penerapan teori prinsip-
prinsip dasar termodinamika, sifat termodinamika, dan formulasi yang diterapkan untuk
proses optimasi dalam siklus uap. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa nilai CER dari
siklus uap yang dioptimalkan (CER=44.07%) lebih tinggi dari siklus uap sederhana
(CER=41.31%).
Kata kunci: Konsep reaktor nuklir, tekanan pencerat, turbin, optimisasi, CER