NUMERICAL STUDY ON CONDENSATION IN IMMERSED CONTAINMENT SYSTEM OF ADVANCED SMR DURING UNCONTROLLED DEPRESSURIZATION

Abstract

A number of Small Modular Reactor designs have been developed by several countries and mostly each comes with specific innovative improvements. One of them is NuScale reactor which implements a steel, small size immersed-in-pool containment system. This new approach derives new challenges as the control for temperature and pressure inside the containment is conducted without any active system. Passive heat transfer and condensation is important parameter that needs to be investigated for this kind of containment design. Hence, this work examines the condensation, pressure and the effect of pool temperature on the capability of the containment to remove heat and maintain integrity passively. The work is performed using numerical simulation by modeling the reactor into RELAP5 code. The calculation result shows that during depressurization, the maximum pressure limit of 5.5 MPa is not exceeded. Besides, the containment design provides enough capability to transfer heat from the containment to the water pool passively. This work also investigates sensitivity analysis of pool temperature which shows that for the increase of about 17 ^oC, the heat removal from the containment to water pool is only slightly affected with value less than 3 percent.

Keywords: Containment, Condensation, RELAP5, NuScale,  Depresurization

STUDI NUMERIK PROSES KONDENSASI PADA SISTEM PENGUNGKUNG TERENDAM UNTUK SMR SAAT DEPRESURISASI TAK TERKENDALI. Sejumlah disain reaktor modular daya kecil (SMR) sedang dikembangkan dan dibangun oleh beberapa negara dan umumnya masing masing  reaktor tersebut memiliki  inovasi tersendiri. Salah satunya adalah reaktor NuScale yang menggunakan sistem penggungkung ukuran kecil berbahan logam yang terendam dalam kolam air. Pendekatan  baru ini memunculkan tantangan baru karena pengendalian  temperatur dan tekanan dalam pengungkung dilakukan tanpa sistem aktif (peralatan bertenaga listrik). Sehingga perpindahan panas dan kondensasi secara pasif merupakan parameter penting yang perlu diinvestigasi untuk disain pengungkung seperti ini.  Oleh karena itu, penelitian ini akan memeriksa kondensasi, tekanan dan pengaruh temperatur kolam terhadap kemampuan pengungkung memindahkan panas dan menjaga integritasnya. Investigasi dilakukan menggunakan simulasi numerik dengan memodelkan reaktor ke dalam program RELAP5. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa selama depresurisasi, batas maksimum tekanan sebesar 5,5 MPa tidak terlampaui. Selain itu, disain pengungkung mampu memindahkan panas ke kolam reaktor secara pasif. Penelitian ini juga melakukan  analisis sensitivitas temperatur kolam reaktor dan hasilnya menunjukkan bahwa untuk kenaikan temperatur kolam sebesar 17 oC, pemindahan panas dari  pengungkung ke kolam hanya sedikit terpengaruh, yakni kurang dari 3 persen.

Kata kunci : Pengungkung, Kondensasi, RELAP5, NuScale, Depresurisasi