STUDI KARAKTERISTIK PEMBENTUKAN UAP DALAM PEMBANGKIT UAP HELIKAL PADA REAKTOR MODULAR DAYA KECIL

Abstract

Reaktor modular daya kecil (SMR) sangat cocok untuk  dibangun Indonesia, terutama pada lokasi-lokasi dengan kapasitas jaringan listrik yang rendah sehingga investigasi lebih jauh tentang reaktor ini sangat diperlukan. Umumnya SMR memiliki bentuk pembangkit uap yang kompak dan terintegrasi di dalam bejana tekan. Disain tersebut menyebabkan perbedaan pendekatan dalam memproduksi uap dibandingkan reaktor nuklir konvensional yang menggunakan pembangkit uap tabung-u terbalik. Oleh karena itu tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui karakteristik uap dan pola pembentukkannya di dalam pembangkit uap tipe helikal yang banyak digunakan oleh SMR. Metoda yang dipakai adalah dengan melakukan pemodelan dan perhitungan numerik menggunakan program RELAP5. Dalam pemodelan, aliran air umpan  bertekanan dan temperatur rendah dimasukkan ke dalam tabung helikal sementara aliran fluida bertekanan dan temperatur tinggi, yang mewakili pendingin sistem primer reaktor, berada di sisi luar tabung. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa uap yang dihasilkan oleh pembangkit uap helikal bersifat lewat jenuh yakni sekitar 25 K di atas titik jenuhnya. Hal ini memberikan keunggulan komparatif dari segi disain dan operasional pada SMR dibanding reaktor konvensional karena uap lewat jenuh yang dihasilkan dapat mengurangi kerugian turbin dan sekaligus meningkatkan efisiensi termodinamika.

Kata kunci: pembangkit uap helikal, SMR, PWR, uap lewat jenuh, RELAP5

Small modular reactor (SMR) is very suitable to be deployed in Indonesia especially for locations having low electrical grid capacity, so  further investigation on the characteritic of this reactor is needed. In general SMR has a compact and integrated-to-vessel steam generator design. This design implies different approach in producing steam as compared to conventional nuclear power plant  having inverted u-tube steam generator. For that reason, this research is intended to investigate the steam characteristic and how it is generated in the helical SG which is widely used in SMR. The method used is through numerical calculation of the SG model using RELAP5 code. In the model, the feed-water which has low pressure and temperature is flown into helical tubes while high pressure and temperatur fluid, which represents reactor primary system coolant, stays in outer side of the tube. Calculation result shows that the steam produced by helical steam generator is superheated, i.e. about 25 K above saturation temperature. This provides comparative advantage to SMR on the design and operational aspects compared to conventional  reactors because the superheated steam it produces can reduce turbine losses and at the same time increase thermodynamic efficiency.

Keywords: helical steam generator, SMR, PWR, superheated steam, RELAP5