PERHITUNGAN PELAPISAN PADA KERNEL UO2 PIROKARBON DARI PROPILEN DENGAN CARA PEMODELAN DAN PENYELESAIAN DENGAN MATLAB

Sari

ABSTRAK

PERHITUNGAN PELAPISAN PIROKARBON DARI PROPILEN PADA KERNEL UO₂ DENGAN CARA MODELING DAN PENYELESAIAN DENGAN MATLAB.Telah dilakukan modeling proses pelapisan pirokarbon densitas tinggi pada kernel bahan bakar nuklir dengan pereaksi propilen pada reaktor fluidisasi. Modeling dilakukan dengan penyusunan persamaan diferensial (PD) yang mewakili proses yang terjadi dalam proses pelapisan. Persamaan diferensial diselesaikan dengan program Matlab. Penyusunan PD dengan melihat reaksi yang terjadi pada dekomposisi propilen dan deposisi pirokarbon. Reaksi yang digunakan untuk pembuatan program adalah reaksi yang melibatkan banyak senyawa. Senyawa-senyawa hidrokarbon yang keberadaannya dalam jumlah kecil diabaikan. Sebagai masukan program disesuaikan dengan kondisi reaktor fluidisasi seperti kecepatan masuk gas lebih besar dari kecepatan fluidisasi minimum. Dengan menggunakan data koefisien reaksi yang ada di pustaka, PD dapat diselesaikan dan menghasilkan data hubungan kecepatan alir senyawa hidrokarbon pada setiap ketinggian reaktor dan kecepatan pelapisan pirokarbon. Pada kecepatan alir dalam reaktor 1,1134 m/dt dan fraksi propilen 0,4, reaksi dekomposisi hidrokarbon dan deposisi pirokarbon terjadi sampai pada ketinggian 0,4 cm dari pemasukan gas. Hasil deposisi diantaranya adalah metana dan asetilen sekitar 5,8 mmol/dt, benzene 0,78 mmol/dt dan hidrogen 0,25 mmol/dt. Deposisi pirokarbon mencapai ketebalan 40 mikron dapat dicapai dengan waktu pelapisan 33 menit.

KATA KUNCI: fluidisasi, kernel bahan bakar nuklir, modeling

ABSTRACT

CALCULATION OF PIROCARBON COATING OF PROPYLENE ON KERNEL UO₂ WITH MODELING AND SETTLEMENT WITH MATLAB. The modeling of high density pyrocarbon coating on a nuclear fuel kernel with a propylene reactant in the fluidization reactor had been done. The modeling was conducted by setting up differential equations which represented the reactions which occured in the coating process. The equations were solved using MATLAB program. The differential equations were developed through observing the chemical reactions in the processes of propylene decomposition and pyrocarbon deposition. The presence of hydrocarbon which is of a small quantity was considered to be negligible. Input for this program was adjusted with the fluidization reactor conditions, such as the input velocity which was not smaller than the minimum velocity for fluidization. By using data from literature, differential equations were solved. The calculation resulted in the relationship between the flow rate of hydrocarbon at each distance from the gas input device and the speed of pyrocarbon deposition. Using a propylene fraction of 0.4 and a gas flow rate of 1.0069 m/s, it was found that the decomposition and the deposition of pyrocarbon occured in the position of 0.4 cm from the input device. Decomposition products were methane and acetylene of about 5.8 mmol/s, benzene 0.78 mmol/s, and hydrogen 0.25 mmol/s. Pyrolitic carbon reached a 40 µm thickness in 33 minutes of coating process.

FREE TERMS: Fluidization, kernel nuclear fuel, modeling, coating, pyrocarbon