VARIASI KECEPATAN ALIR GAS PADA PROSES PELAPISAN KERNEL UO2 DENGAN COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC (CFD)

Abstract

VARIASI KECEPATAN ALIR GAS PADA PROSES PELAPISAN KERNEL UO2 DENGAN COMPUTATIONAL
FLUID DYNAMIC (CFD). Pelapisan kernel UO2, merupakan salah satu tahap dalam pembuatan bahan bakar
nuklir yang sangat menentukan terhadap hasil akhir bahan bakar reaktor suhu tinggi. Kernel hasil proses
sintering, yang merupakan partikel bulat UO2 diameter sekitar 0,8 mm, dikenakan proses pelapisan pirokarbon
dan silika karbida secara chemical vapor deposition (CVD). Aspek utama yang ditinjau dalam fluidisasi adalah
mekanika fluida yang menggambarkan apa yang terjadi dalam proses fluidisasi. Kemampuan untuk
memprediksi awal terjadinya fluidisasi sangat penting di dalam proses fluidisasi. Hal ini dilakukan untuk
memperoleh hasil operasi yang bagus, life time tinggi, penentuan kecepatan minimum fluidisasi dan kecepatan
maksimum fluidisasi. Cairan atau gas apabila dilewatkan dari bawah ke atas pada partikel padat pada
kecepatan rendah, maka partikel tidak bergerak dan apabila kecepatan ditambah, pada titik tertentu partikel
mulai bergerak. Kecepatan alir ini disebut sebagai kecepatan minimum fluidisasi. Dalam fluidisasi apabila
kecepatan fluida yang melewati partikel dinaikkan maka perbedaan tekanan di sepanjang reaktor akan
meningkat pula. Partikel-partikel ini akan bergerak-gerak dan mempunyai perilaku sebagai fluida. Keadaan
seperti ini dikenal sebagai partikel terfluidisasi (fluidized bed). Reaksi kimia yang terjadi dalam fluidisasi juga
berpengaruh terhadap kondisi proses dan terjadi perpindahan massa selama fluidisasi. Dalam penelitian ini
telah dilakukan modeling proses pelapisan pirokarbon dan silika karbida dengan Computational Fluid Dynamic
(CFD) Fluent 6.3. Pelaksanaan penelitian, pertama-tama digambar reaktor dengan program Gambit 2.2.30 dan
dijalankan dengan program Fluent 6.3. Proses fluidisasi dihitung dengan model multiphase Eulerian dengan gas
sebagai fase primer dan kernel sebagai fase sekunder. Model dipilih untuk proses unsteady dan aliran laminar.
Teori Syamlal-Obrien digunakan untuk perhitungan interaksi antar fase. Dari perhitungan Fluent 6.3, ternyata
kecepatan alir gas masuk 8 m/dt masih ada kernel yang jatuh ke bawah, sehingga ini sesuai dengan
perhitungan menggunakan persamaan kecepatan minimum fluidisasi yang terhitung = 8,6 m/dt. Pada percobaan
menggunakan reaktor gelas juga diperoleh data pada kecepatan 9,49 m/dt sudah terjadi fluidisasi yang baik
dibandingkan dengan fluidisasi pada kecepatan 7,11 m/dt masih terlihat ada kernel yang jatuh ke penampung.
Data perhitungan nantinya bisa digunakan untuk operasi reaktor fluidisasi alat pelapisan kernel bahan bakar di
PTAPB BATAN Yogyakarta.
Kata kunci : kernel, reaktor suhu tinggi, fluidisasi, pirokarbon