PERHITUNGAN FLUKS KALOR UNTUK KURVA DIDIH SELAMA EKSPERIMEN QUENCHING MENGGUNAKAN SILINDER BERONGGA DIPANASKAN

Abstract

Salah satu aspek penting manajemen keselamatan dalam pengoperasian reaktor nuklir adalah manajemen termal. Konsep dasar pengelolaan termal adalah untuk mengendalikan kelebihan kalor saat terjadinya kecelakaan. Pemahaman dan investigasi fenomena pendidihan selama kecelakaan yang terjadi secara transien menjadi tahapan penelitian yang penting. Proses quenching adalah proses pendinginan tiba-tiba pada obyek yang panas dengan memasukkan ke dalam suatu fluida. Material SS316 dengan geometri silinder berongga pada posisi vertikal merupakan simulasi dari debris dan digunakan sebagai objek yang dipanaskan. Metode eksperimen dilakukan melalui pendinginan quenching secara alami pada silinder berongga dengan berbagai variasi temperatur awal dari 300 ^oC sampai 800 ^oC ke dalam temperatur saturasi air. Selama eksperimen data temperatur direkam dan visualisasi pendidihan dilakukan melalui kamera kecepatan tinggi (HSC). Hasil data transien temperatur digunakan untuk menghitung fluks kalor. Rejim didih film pada TC8 (bagian terluar) dalam kurva didih untuk semua temperatur awal menunjukkan kesesuaian dengan korelasi Bromley. Proses didih film paling singkat terjadi selama 1,11 detik untuk temperatur awal 300 ^oC. Fluks kalor kritis pada TC8 untuk temperatur awal dari 800 ^oC, 600 ^oC, 400 ^oC dan 300 ^oC secara berturutturut adalah 700 kW/m², 500 kW/m², 450 kW/m² dan 400 kW/m².

Kata kunci: quenching, silinder, pendidihan, fluks kalor

One of the safety management aspects in the operation of nuclear reactors is thermal management. The basic concept of thermal management is to control the excess heat during an accident. The understanding and investigation of boiling phenomenon become important research stage. Quenching process is the process of sudden cooling on a hot object by entering into a fluid. SS316 material with hollow cylinder geometry in a vertical position is the simulation of debris and used as a heated object. Method of quenching experiments carried out through the natural cooling of the hollow cylinder with different variations of initial temperature from 300 ^oC to 800 ^oC and submerged into the water with saturation temperature. Temperature data was recorded and boiling was captured using highspeed camera (HSC) during the experiment. The results of transient temperature data was used to calculate the heat flux. The film boiling regime on TC8 (outer portion) in the boiling curves for all initial temperatures have a good agreement with Bromley’s correlation. The shortest process of film boiling was occurred for 1.11 seconds at the initial temperature of 300oC. Critical heat flux at TC8 from initial temperature of 800 ^oC, 600 ^oC, 400 ^oC and 300 ^oC in respectively is 700 kW/m², 500 kW/m², 450 kW/m² and 400 kW/m².

Keywords: quenching, cylinder, boiling, heat flux