VERIFIKASI DESAIN TERMOHIDROLIKA TERAS PWR KELAS 1000 MWe

ABSTRAK
VERIFIKASI DESAIN TERMOHIDROLIKA TERAS PWR KELAS 1000 MWe. Telah dilakukan
verifikasi desain termohidrolika teras PLTN jenis PWR kelas 1000 MWe (daya listrik terbangkit berkisar
antara 900 sampai 1.100 MWe). Latar belakang penelitian ini adalah belum adanya suatu keputusan tentang
jenis PLTN apa yang akan dipilih, salah satunya adalah karena kurangnya data teknis yang dimiliki tentang
karakteristika PLTN yang terpublikasi secara luas. Oleh sebab itu dilakukan suatu verifikasi dengan batasan
dipilih PLTN jenis PWR, dengan tujuan membandingkan karakteristika termohidrolika PWR, agar hasilnya
dapat dipakai sebagai bahan masukan dalam memutuskan jenis PLTN yang akan dipilih. Verifikasi
dilakukan untuk teras PWR generasi II (PWR G2) buatan Mitsubishi yang terdiri atas 157 perangkat elemen
bakar dengan daya 2.660 MWt dan teras PWR Tipikal buatan Westinghouse yang terdiri atas 193 perangkat
elemen bakar dengan daya 3.411 MWt. Perhitungan dilakukan dengan menggunakan program THAL
(Thermal Hydraulics Assigned for LWR) yaitu program yang dipakai untuk perhitungan termohidrolika teras
pada reaktor daya jenis air ringan, baik BWR maupun PWR. Program ini dapat dipakai untuk perhitungan
satu batang bahan bakar atau satu perangkat bahan bakar atau satu teras sekaligus. Hasil verifikasi desain
PWR G2 Mitsubishi untuk daya 2.660 MWt dengan laju alir 45.400 ton/jam dan suhu pendingin masukan
288o
C menunjukkan suhu keluaran 340o
C (perbedaan 4,62%), suhu maksimum pelat dan tengah meat
masing-masing sebesar 360,71o
C dan 1.943,83o
C, serta marjin keselamatan DNBR minimum 2,15. Adapun
verifikasi desain PWR Tipikal Westinghouse untuk daya 3.411 MWt dengan laju alir 60.000 ton/jam dan
suhu pendingin masukan 292,6o
C menunjukkan suhu keluaran 344,7o
C (perbedaan 4,78%), suhu maksimum
pelat dan tengah meat masing-masing sebesar 372,17o
C dan 2.037,06o
C, serta marjin keselamatan DNBR
minimum 1,45. Dibandingkan dengan batas suhu maksiumum meat agar tidak terjadi pelelehan yang
nilaninya 2.594o
C dan marjin keselamatan DNBR minimum sebesar 1,24, maka kedua PLTN jenis PWR
tersebut dapat dioperasikan dengan selamat. Meskipun hasil perhitungan masih cukup kasar, program ini
dapat memberikan gambaran tentang distribusi aksial suhu pendingin, kelongsong dan meat bahan bakar,
serta margin keselamatan DNBR.
Kata kunci : Verifikasi desain termohidrolika, PWR G2, PWR Tipikal.
ABSTRACT
VERIFICATION OF THERMAL-HYDRAULIC DESIGN OF PWR CORE 1000 MWe CLASS.
Verification of thermal-hydraulics design of PWR core 1000 MWe class (reactor power of 900 – 1,100 MWe)
was carried out. The reasoning of this research is, the decision of nuclear power plant (NPP) type has not
been selected yet, because there were not enough technical data about any kinds of NPP’s characteristics
owned. Therefore, a verification was carried out, constraint for PWR type only, by the objective, comparing
the PWR’s thermal-hydraulic characteristics, in order that the result be usable as opinion input in deciding
what NPP’s type will be selected. Verifications were carried out for two types of PWR, i.e., PWR 2nd
Generation (PWR G2) made by Mitsubishi that contains of 157 fuel element assemblies for 2,660 MWt and
Typical PWR that made by Westinghouse that contains of 193 fuel element assemblies for 3,411 MWt. The
calculations were performed using THAL program (Thermal- Hydraulics Assigned for LWR) in which the
program is useful for thermal-hydraulics calculation in light water typed reactor of BWR or PWR. The
program is capable of calculation of one fuel rod or one fuel assembly or one core in time. For reactor
power of 2,660 MWt with flow rate of 45,400 ton/h and inlet temperature of 288°C, the verification result of

34
Mitsubishi PWR G2 design shows that outlet temperature is 340°C (different is 4.62%), maximum cladding
temperature and meat temperature are 360.71o
C and 1,943.83o
C, and the safety margin for DNBR is 2.15.
Whereas the verification result for Westinghouse Typical PWR design for reactor power of 3,411 MWt with
flowrate 60,000 ton/h and inlet temperature 292.6o
C shows that the outlet temperature is 344.7o
C, the
maximum cladding and meat temperature are 372.17°C and 2,036.06°C, and safety margin for DNBR is
1.45. Referring to the maximum meat temperature limit is 2,594°C to avoid fuel melting and safety margin
for DNBR is 1.24, both PWR typed nuclear power plant can be operated safely. Even the calculation used
global inputs of one fuel assembly, the program results axial temperature distribution for coolant, cladding,
and fuel meat including safety margin of DNBR as well.
Keywords: Verification of thermal-hydraulics design, PWR 2nd Generation, PWR Typical.