ANALISIS ALIRAN GAS HELIUM DALAM NOSEL TURBIN UNTUK REAKTOR DAYA GARAM CAIR

ABSTRAK
ANALISIS ALIRAN GAS HELIUM DALAM NOSEL TURBIN UNTUK REAKTOR DAYA
GARAM CAIR. Dari sudut pandang sistem energi dan lingkungan, konsep Reaktor Garam Cair (Molten
Salt Reactor / MSR) adalah salah satu jenis reaktor daya nuklir generasi lanjut yang mempunyai
kemampuan baik untuk alat pembangkit listrik. Dalam MSR, bahan bakar garam cair mengalir melalui
kanal-kanal dengan inti grafit, untuk memproduksi netron panas. Panas yang diperoleh dari bahan bakar
nuklir dipindahkan ke sistem pendingin sekunder melalui penukar kalor menggunakan siklus tertutup turbin
helium. Gas helium panas yang dihasilkan dialirkan melalui nosel untuk memutar blade pada rotor turbin.
Pada nosel, luas penampang merupakan bagian yang sangat kritis, jika luas penampang terlalu kecil maka
aliran helium akan tercekik, dan jika luas penampang terlalu besar maka turbin tidak akan menghasilkan
efisiensi terbaiknya. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan karakteristik aliran helium dengan
kecepatan supersonik melewati nosel sebagai komponen terpenting dalam sistem turbin gas pada siklus
pendingin sekunder untuk menjamin keselamatan operasi instalasi MSR. Metode penyelesaian yang dipakai
adalah dengan menerapkan persamaan-persamaan energi, massa, momentum, keadaan, dan proses. Dari
hasil yang diperoleh, dapat diketahui bahwa laju alir helium pada luas penampang kritis mempunyai
kecepatan 1 M, rasio tekanan kritis 0,49, dan rasio temperatur kritis 0,75, sehingga aliran melalui nosel
memiliki karakteristik baik dan dapat diaplikasikan untuk turbin helium pada siklus pendingin sekunder
dalam instalasi MSR.
Katakunci : Turbin, nosel, helium
ABSTRACT
ANALYSIS OF HELIUM GAS FLOW THROUGH TURBINE NOZZLE FOR MOLTEN SALT
POWER REACTOR. From the viewpoint of energy system and environment, concept for Molten Salt
Reactor (MSR) is one type of advanced generation nuclear power reactors which have good potential for
electricity generation device. Within MSR, molten salt fuel flows through graphite core channels, to produce
thermal neutron. The obtained heat of nuclear fuel was transferred to secondary coolant system through the
heat exchanger using closed cycle of helium turbine. The resulted hot helium gas was expanded to the nozzle
for running blade at turbine rotor. At the nozzle, crossed area constitutes very critical section, if crossed
area was too small then the helium flow will be choked, and if crossed area was too large then turbine
cannot yield its best efficiency. This study purposed to determine the characteristic of helium flow with speed
of supersonic through nozzle as most important component within gas turbine system in secondary coolant
cycle for giving safety on MSR installation operation. The applied solution method was by employed the
equations of energy, mass, momentum, state, process. From the obtained results, it can be known that helium
flow rate on critical crossed area had the speed of 1 M, critical pressure ratio of 0,49, and critical
temperature ratio of 0,75, so that the flow via nozzle had the good characteristic and it could be used to
helium turbine at secondary coolant cycle in MSR installation.
Keywords : Turbine, nozzle, helium