INVESTIGASI KESELAMATAN ELEMEN BAKAR PWR DENGAN PELET EKSENTRIS PADA KECELAKAAN KEHILANGAN ALIRAN

ABSTRAK
INVESTIGASI KESELAMATAN ELEMEN BAKAR PWR DENGAN PELET EKSENTRIS PADA
KECELAKAAN KEHILANGAN ALIRAN. Adanya gap antara pelet dengan kelongsong pada elemen
bakar PWR memberikan kemungkinan besar terjadi ketidaksentrisan posisi pelet terhadap kelongsongnya.
Pengaruh ketidaksentrisan posisi pelet tersebut terhadap parameter termal pada kondisi tunak telah dikaji
dalam penelitian sebelumnya dan diketahui meningkatkan variasi azimutal temperatur dan fluks pada
kelongsong sehingga menurunkan nilai DNBR yang menjadi salah satu tolok ukur keselamatan PLTN tipe
PWR dari 2,4 pada kondisi simetris ke 1,6 jika tak simetris. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sejauh
mana keselamatan reaktor terganggu dalam kondisi kecelakaan kehilangan aliran akibat matinya seluruh
pompa primer dan bagaimana ketidaksimetrisan tersebut berpengaruh terhadap keselamatan. Penurunan laju
alir hingga 80% akan diikuti dengan padamnya reaktor dengan masih menyisakan kalor peluruhan. Adanya
kalor sisa tersebut berpotensi menaikkan temperatur elemen bakar dalam kondisi pendinginan yang kurang.
Metode yang digunakan adalah dengan memecahkan persamaan konduksi dalam variabel waktu dan ruang
dua dimensi, yaitu dalam bidang penampang elemen bakar menggunakan Matlab. Data yang digunakan
adalah data tipikal PWR 1000 MWe, sedangkan untuk penurunan laju alir menggunakan data AP1000
sebagai pendekatan dan daya peluruhan menggunakan formula pendekatan terhadap data ANS. Hasil
investigasi pada daya maksimum hingga 100 detik setelah pompa mati menunjukkan kenaikan temperatur
kelongsong beberapa saat sebelum reaktor padam dan kemudian turun dengan cepat seiring padamnya
reaktor dan naik kembali setelah 20 detik. Pengaruh ketidaksentrisan terlihat dari lebih tingginya temperatur
dan fluks kalor pada sisi rapat dibanding sisi renggang. Dari aspek keselamatan ditunjukkan dengan naiknya
DNBR di saat awal padam hingga mencapai puncak sebesar 7,36 dan turun kembali hingga mencapai titik
batas minimum yang diijinkan setelah 85 detik. Dapat disimpulkan bahwa matinya pompa pendingin
berdampak serius terhadap keselamatan PLTN dan diperparah dengan adanya ketidaksentrisan posisi pelet.
Kata kunci: LOFA, PLTN PWR, pelet eksentris, DNBR, transien.
ABSTRACT
SAFETY INVESTIGATION OF PWR FUEL ELEMEN WITH EKSENTRIC PELLET UNDER LOSS
OF FLOW ACCIDENT. The existence of gap between PWR fuel pellet and cladding can shift the pellet from
its concentric position. The influences of this eccentricity to thermal parameters of fuel element has been
investigated in the previous research resulting to the increase of angular variation of temperature and flux.
That reduce DNBR (Departure from Nucleate Boiling Ratio) value starting from 2.4 in concentric position to
1.6 in eccentric position. results to the angular variation of temperature and heat flux with the maximum flux
is higher than its concentric value. The objective of this research is to know how far the reactor safety could
be maintained under loss of flow accident and how big the pellet eccentricity takes place. The flow
decreasing to 80% of nominal value will trigger reactor shut-down with the power follows certain curve of
decay heat in a long period. Under less of cooling, this decay heat can induce the increase of fuel element
temperature, so that needs to be investigated. Investigation is performed by resolving the two dimensions
heat conduction equation in transient regime using Matlab. The geometric data of typical PWR 1000 MWe is
used, and especially for flow cast-down, the data given in AP1000 design is used. Concerning the decay
heat, an approximation equation to the ANS Table is used. The investigation within 100 second shows the
increase of cladding temperature before reactor shut-down and decrease rapidly following the power
decreasing, and increase again after 20 second indicating the less of decay heat cooling. The influence of
eccentricity shown by the higher temperature and heat flux in smallest gap side compared to the opposite
side. The DNBR decreases firstly before reactor shut-down and increase until a peak value of 7.36 and goes
down again until achieving the minimum value required in about 85 second. It can be concluded that the loss
of flow accident makes a serious impact to reactor safety and that risk could be increased with the
eccentricity of pellet.
Keywords: LOFA, PWR, eccentric pellet, DNBR, transient