VALIDASI PEMODELAN TEST SECTION QUEEN-II MENGGUNAKAN RELAP5

ABSTRAK
VALIDASI PEMODELAN TEST SECTION QUEEN-II MENGGUNAKAN RELAP5. QUEEN-II
merupakan komponen test section yang digunakan untuk melakukan eksperimen termohidrolika pada batang
elemen bakar (fuel rod) PWR. Fasilitas test section ini dikembangkan oleh PTRKN. Dengan menggunakan
test section tersebut maka investigasi karakteristik termohidrolika fuel rod yang berkaitan dengan aspek
keselamatan dapat dipelajari. Studi tentang bottom reflooding khususnya pada PWR ini menjadi sangat
penting dan menarik dibidang penelitian rekayasa teknologi reaktor nuklir. Test section QUEEN-II ini terdiri
dari kanal uji posisi tegak yang dibuat transparan dan rod material SS316 yang dipanaskan. Diameter rod
9,8 mm, panjang total 1500 mm bagian yang dipasang termokopel (heated zone) adalah 700 mm. Perangkat
QUEEN-II yang dipasang pada fasilitas untai BETA (Boucle d’Experimental Termohidraulique Appliqué)
dapat diaplikasikan dalam bentuk pemodelan pada RELAP5.SCDAP.M3.2. RELAP5 adalah paket program
termal-hidrodinamika yang dapat digunakan untuk menganalisis kecelakaan kehilangan pendingin (Loss Of
Coolant Accident, LOCA) pada sistem reaktor berpendingin air ringan (Light Water Reactor, LWR).
Pemodelan RELAP5 pada dasarnya terdiri atas hydraulic volume, junction, heat structure dan timedependent-junction
(tmdjunc) yang terintegrasi di dalam nodalisasi untai terbuka dengan time-dependentvolume
(tmdpvol) sebagai boundary condition. Dinding rod dimodelkan sebagai struktur material yang
berperan pada transfer termal. Hasil pemodelan diverifikasi dengan data eksperimental dari test section
QUEEN-II pada kondisi quenching post LOCA. Terdapat delapan titik aksial pengukuran temperatur pada
permukaan rod dengan menggunakan termokopel. Sinyal termokopel dicatat oleh Data Acquisition System
(DAS) WinDAQ T1000 ke dalam komputer pribadi. Berdasarkan tiga data eksperimental yang diamati, maka
laju aliran sebesar 0,153 kg/detik menunjukkan kesesuaian dibandingkan dengan laju aliran yang lebih
rendah dan secara umum temperatur rod pada bagian tengah diprediksi lebih tinggi (over-predicted) oleh
RELAP5. Perbedaan yang cukup berarti terutama ditunjukkan oleh temperatur rod pada bagian inlet
pendingin, yang mana hal ini dapat disebabkan oleh asumsi pemodelan adiabatik.
Keywords: Validasi Pemodelan QUEEN-II, Bottom Reflooding, RELAP5
ABSTRACT
VALIDATION OF QUEEN-II TEST SECTION MODEL USING RELAP5. The QUEEN-II is a test
section component that used to carry out the thermal-hydraulic experiments of PWR fuel rod. The test facility
has been developed by PTRKN. By using the test section, investigation of fuel rod thermal-hydraulic behavior
related to the safety aspect can be studied. Study on bottom flooding, especially in PWR type become more
attractive in research field on nuclear reactor technology. The QUEEN-II test sections are consisting of
vertical test channel transparency and heated rod SS316 materials. The rod diameter, total length and
thermocouple equipped (heated zone) are 9.8 mm, 1500 mm and 700 mm respectively. QUEEN-II test section
is installed into the BETA (Boucle d’Experimental Termohidraulique Appliqué) loop facility can be applied
as a model for RELAP5 SCDAP.M3.2. RELAP5 is a thermal hydraulic code that can be used to analyze the
loss of coolant accident (LOCA) in a light water reactor (LWR) system. The RELAP5 models are principally
consists of hydraulic volume, junction, heat structure and time-dependent-junction (tmdjunc) integrated in
the open loop nodalization by time-dependent-volume (tmdpvol) as a boundary condition. The rod walls
modeling should be created as a structure material that participated in a transferring thermal. Result of
modeling was verified by experimental data taken from QUEEN-II test section for the quenching condition of
post LOCA. There are eight points placed by thermocouples for measuring rod surface temperature.
Thermocouples signals are recorded using data acquisition system (DAS) WinDAQ T1000 to a personal
computer. Based on three experimental data investigated, the flow rate of 0.153 kg/sec shows good
agreement compared with the other lower flow rates and in general the rod temperature of middle part is
over-predicted by RELAP5. Significant deviation mainly is shown in the rod edge temperature near inlet
coolant, in which this case may be caused by less adequate adiabatic model assumptions.
Keywords: Validation of QUEEN-II Modeling, Bottom Reflooding, RELAP5