KARAK1iERISTIK SISTEM PENGATUR TEKANAN FAll.ITAS PWRPHWR IN-Pll.E LOOP

Pros/ding

Senlinar

Nasi/

pen 1 /itian

ISSN0854-5278

PRSGTahun1997/1998

KARAK1iERISTIK SISTEM PENGATUR TEKANAN
FA$ll.ITAS PWR/PHWR IN-Pll.E LOOP
Sanvani,HendroP, Suwoto,dan Sutrisno

ABSTRAK
KARAKTERISTIK SISTE PENGATUR TEKANAN FASILITAS PWR/ PHWR IN-PILE
LOOP. FasilitasPWR/PH
In-pile Loop adalah fasilitas yang berfungsi untuk mengiradiasiberkas
elemenbakarpadakondisiya g sesuaidengankondisi operasireaktordaya.Untuk mensimulasikondisi

operasitersebut, fasilitas P
HWR in-pile loop didisain pada tekanan operasi 150 bar daD suhu
350°C. Salahsatukomponen tamafasilitas ini adalah sistempengaturtekananyang berfungsisebagai
pengatur daD pembangkit t
n operasi. Sistem pengatur tekanan adalah suatu tangki yang di
dalamnyaterdapat6 elemen mafias(30 KW) sebagaipembangkitnap untuk menaikkantekanandaD
dilengkapidenganpenyemproair untuk penurunantekanansertadilengkapimonitor suhudaDtekanan.
Pengujiankarakteristik siste pengatur tekanan telah dilakukan dengan mengoperasikan2 elemen
pemanas(10 KW). Dari basil ngujian diperolehbahwa dengandaya 10 KW sistempengaturtekanan
masih mampu menaikkante nan sampai160 bar dalam waktu 27jam. Saattekanannominal operasi
tercapai(P ~ 160 bar daDT 349 °C) sistempengaturtekananberadadalam keadaanmantap(steady
state)dimana besartekanan
suhunyatetapdari waktuke waktu.

ABSTRACT
CHARACTERISTICS OF P SSURE CONTROL SYSTEM ON PWR/ PHWR IN-PILE LOOP
FACILITY. PWR/PHWR In ile loop facility is used for testing of fuel elementbundle which is
correspondto the conditionof \ver reactoroperation.So,this facility ISdesignedat 150bar of pressure
and 350°C of temperature.Pf sure control systemis one of the componentsof the facility and it is
equipped with 6 electrical h ters (30 KW), \vater spray, pressureand temperaturemonitors. The

characterizationtestof pressur control systemhas beencarried out \vith operatingof 2 electricalheaters
(10 KW). The result shows t \vith the power of 10 KW, the pressurein the pressurecontrol system
can beincreasedto 160 bar wi 'n 27 hours.After the systempressurereachedthe nominalpressure,the
pressurecontrol system\vasin e steadystatecondition.
PENDAHULUAN
Fasilitas PWR/PH

sistem pengatur tekanan yang berfungsi juga

in-pile

loop

untuk membangkitkan tekanan operasi.

adalahsebuahfasililitas iradi i yang terpasang

Sistem pengatur tekanan adalah suatu tangki

pada reaktor serba guna GA. Siwabessyyang

yang di dalamnya terdapat 6 elemen pemanas

digunakanuntuk simulasiiradi si berkaselemen

dengan daya listrik masing-masing elemen 5

bakar bentuk mini dari reakto dayajenis PWR

KW sebagai pembangkit uap untuk menaikkan

atau PHWR. Dalam fasilitas PWR/PHWR in-

tekanan sistem dan dilengkapi juga penyemprot

pile loop terdapat pendingin item primer dan

air untuk menurunkan tekanan. Sistcm pengatur

sistemsekunder.Pada pendin in sistemprimer

tekanan

tekanan dan suhu yang te jadi disesuaikan

didisain sampai mampu menahan tekanan 180

dengan kondisi operasi Teakor daya. Untuk

bar. Pada saat akan beropcrasi, sistem pengatur

mensimu!asi kondisi opera~. tersebut maka

tckanan diisi air terlebih dahulu sampai terisi

sistem pendingin
primer
~"~",

asilitas tersebut

70 % dari kapasitasnya. Pada saat bcropcrasi

didisain pada tekananoperasi 50 bar dan suhu

ada sebagian air yang berubah meJuadi uap,

350°C. Untuk meIljaga tekan n opetasi maka

tctapi level air di dalam sistem pengatur tckanan

pada sistem pendingin prime dipasang suatu

mempunyai kapasitas 0,79m3

dan

Prosiding SeminarHasil Penelitian
PRSGTahun 1997/1998

ISSN 0854 -5278

tetap karena dikontrol oleh make u

water

dan menjaga kondisi tekanan sistem dimana

pump.

sistemtersebutterpasang.Tekananpada sistem
Untuk mengetahuikemamp

pengatur

tekanan

dalam

tern

memb

pengaturtekananyang dibangkitkanberasaldari

an

tekanan uap air yang

tekanan daD menjaga kondisi tekanan operasi

ditimbulkan dari

pemanasanair olehpemanaslistrik..

maka dilakukan penelitian karakteristi sistem

Daya yang diberikanpada awal operasi

pengatur tekanan berdasarkankemam uannya

digunakan untuk memanasi air daD setelah

dalam membangkitkan daD mempe

an

tercapai suhu saturasi, akan terjadi penguapan

tekanan sistem pendingin primer.

~ian

sehingga tekanan di dalam sistem pengatur

dilakukan dengan mengoperasikan2

men

tekanan terns naik. Setelah mencapaikeadaan

pemanasatausetaradengandaya 10 K

mantap ( Steady State) pada tekanan operasi
yang diinginkan, daya yang masukke pemanas

TEORI

hanya digunakan untuk mengatasirngi bahang
Sistem pengatur tekanan adal

uatu

yang keluar dari sistem pengatur tekanan agar

alat yang berguna untuk menimbulkan

nan

suhudaDtekanannya~pat tetapterjaga.

Qrnasuk=Qyangterpakai+Q
hilang

(1)

Dayapemanasyangdigunakan otuk pemanasan,mengikuti persamaansebagaiberikut:

dT

Pin = m. Cp. -:-

+ I U. A .dT

(2)

dt

Dimana:
Pin = Dayapernanasyangdigunakanun

pernanasan (Watt)

rn = Massafluida dalarnsisternpengatu kanan (Kg)
Cp = Panasjenis fluida dalam sisternp

tur tekanan

( JouIe/KgDC)

U

= Koefisienperpindahanpanastorn

ternpengatur

( Wattlrn2DC)

A

= Luas penampangIuar sisternpen tur tekanan

( m2)

Dr = Selisih suhufluida di dalarnsigle pengaturtekanandenganudara lingkungan( DC)

-dT

dt

= Kecepatanperubahansuhupada~ntervalwaktu dt ( °C )
Pactakeadaanmantap dapat 4ihitung

pengatur tekanan dengan menggunakan

koefisien perpindahanpanas total da~ sistem

pin steadystate = U.A

persamaan
(3)

Tin -I Tout)

Dimana
Pin steady state

Tin

= Daya saatsistempengatu
f tekananpactakondisi mantap «(15000Watt)
= .Suhudi dalamsistempe gaturtekanansaatkondisi mantap«(1349°C)

Tout =

Suhudi sekitarsistempe gatur tekanansaatkondisi mantap«(133°C)

1,

ISSN 0854-5278

Karakteristik Sistem
Sarwani.dkk
Daya yang terpakai

Dengan menggunakanpersarnaan(~) diperoleh
hargaU .A = 15,82( Wattrc ) :1"",;
Daya yang masuk
pengatur tekanan

masuk -Daya yang hilang

sistem

digunakan

tuk

=

Daya yang
(4)

Daya yang masuk didapat daTi data basil

dua

percobaan.Dengan menganggapharga U .A

keperluan, yaitu untuk menai

suhu air

konstan «(J 15,82 Wattt'C ) maka daya yang

sistem pengatur tekanan

.terjadi

hilang dapat dihitung dengan menggunakan

penguapandan untuk mengatasirugi rugi akibat
bahangyang hilang ke lingkungan.

hingga :

Pyanghilang
= U.A

Tin

Tout

(Tin-Tout

(5)

!

Dimana
Pyanghilang

persamaan:

= Daya Y g hilang ke Iingkungan (Watt)
= Suhu dalam sistempengaturtekanan (OC)
= SuhuIi gkungan sistempengaturtekanan

(OC)

Sehinggadenganmenggunakanper

n (4),

daya yang digunakan sistempenga

allan

a

dapat dihitung untuk setiap se

aktu

pengamatan suhu, tekanan daD daya sistem

Setelahtercapai keadaanmantap pada tekanan

tertentu.

160 bar dan suhu a

350°C, dilakukan

pengatur tekanan sampai didapatkanbasil data
yang dianggap konstan yang berarti keadaan

TAT A KERJA
Sebelurn

mantapbenar-benartelah tercapai dan hasilnya
sistem peng

tekanan

dapatdilihat pada Tabel 1.

dioperasikan,sistem pendingin pri er maupun

Koefisien perpindahan panas total sistem

sekunderpada fasilitas in-pile loop

pengatur tekanan dapat dihitung berdasarkan

rus sudah

terisi air sampai tercapai level air sistem

persamaan(3) dan dengan menganggapharga

pengatur tekanan 70% daTi

koefisien perpindahan panas konstan, maka

pasitasnya.

Pengisianair ke dalam sistempendi gin primer

dapat dihitung daya sistem pengatur tekanan

maupun sekunder mengikuti
pengoperasianin-pile loop. 1)

prosedur

yang digunakan untuk menaikkan tekanan

Pemanaslistrik sistempengaturte

an hanya

Selanjutnya dibuat grafIk karakteristik tekanan

dioperasikan pacta daya 10 KW (2 elemen

fungsi suhu, karakteristik suhufungsi waktudan

pemanas dihidupkan dan 4 elem n pemanas

karakteristik daya yang terpakai fungsi waktu

dimatikan) dengan maksud un

berdasarkandatapercobaan.

berdasarkanpersamaan(4).

menguji

kemampuansistempengaturtekana pada daya
minimal. Sebelum pemanas dihid pkan catat

BASIL DAN PEMBAHASAN

suhu, tekanandaD level air pada k ndisi awal.
Selanjutnya setiap waktu 1 janl dit rnati suhu,

Hasil percobaan dapat dilibat pada

tekanan daD daya sistern pengat r tekanan.

Tabel 1 dan daTi data basil percobaandapat

16

Pro.\'idingSeminarHasil Penelitian

ISSN 0854 -5278

PRSG Tahun 1997/1998

dibuat grafik karakteristik tekanan

gsi suhu,

grafik karakteristik tekanan fungsi ,aktu daD
grafik karakteristik daya sistem

ngatur

tekananterpakai fungsi waktu seprti

bar 1,

KESIMPULAN
Dengan daya pemanas 10 KW ( 2

2 daD 3. Dari basil percobaan

~ukkan

bahwa dengan daya 10 KVV

untuk

masih mampu menaikkan tekanan sistem

50 bar

pendingin primer in-pile loop sampai kondisi

mencapaikondisi tekanan operasi

elemen pemanas)

membutuhkanwaktu 27jam.
Dari

grafik

sistem pengatur tekanan

tekananoperasi150bar dalamwaktu 27jam.

karakteristik tek

pengatur tekanan fungsi suhu

sistem

Saattekanannominal operasitercapai,

graflk

sistempengaturtekananberada dalam keadaan

karakteristik suhu sistem pengatur ekanan

mantap dimana besar tekanan daD suhunya

fungsi waktu terlihat bahwa saat pe

tetapdari waktuke waktu.

a kali

sistempengaturtekananberoperasi,ba ang daTi

DAFTARPUSTAKA

pemanasdigunakan untuk menaikkan suhu air
sistem pengatur tekanan sampai

encapai

suhu sekitar 100°C (berlangsungsel ma i)- 4
jam).

1

setelah suhu mencapai diatas 100 °c,

suhu

saturasisehinggapenguapanair se

besar.

Setelahkeadaanmantap(setelahi)- 2
start), suhu sistem pengatur tek

Loop

System Operating Manual", Ident. No.

kenaikantekanan sistempengaturte Dannaik
secara tajam karena air berada

Ansaldo, "PWRlPHWR Primary

429.05.S0002,1991.
2.

Ansaldo, "PWRlPHWR Service Water
System Operating Manual", Ident. No.

dari

420.05.S.0004,1991

terjaga

3.

Ansaldo,"PWRlPHWRIn-pile Loop System

konstan. Hasil yang diperoleh terny ta sesuai

Technical

dengan hubunganantara tekanan ua air dan

421.05.S0001,1989.

suhu.( Kern )4

4.

Dari graflk karakteristik day terpakai

Specification",

Ident.

No.

Kern, D.Q "Process Heat Transfer", Mc
Graw Hill, Co. 1983.

sistempengaturtekanan fungsi waktu diperoleh

5. Tunggul M. Sitompul, Ir.SE.MSc., "Alat

bahwa daya terpakai besar saat pe

a kali

PenukarKalor", PT. Raja Grafinda Persada,

sistem pengatur tekanan dioperasika

imana

edisi I, 1993.

dayapemanasdigunakanuntuk menai

suhu

air sistem pengatur tekanan. Setela

rcapai

PERTANYAAN

suhusaturasinya( pada waktu i)- 4 j

, daya

Penanya

terpakai

engan

menurun liniar

sesu

banyaknya bahang yang digun
penguapan yang juga

menu

seiring
antap

daya pemanas .hanya

untuk

digun

Pertaanyaan:
Mengapa
asumsi
perhitungan
proses
perpindahanpanasnyaadalah konduksi steady
stateharusnyakankonduksi+ konveksi?

untuk

kenaikkan tekanan. Setelah keada

UsmanSidjadi

Jawaban:
Untuk rnenghitung daya yang hilang, rnaka
perin dihitung panas yang keluar dari dinding
bagian dalarn pressurizer sarnpai dinding luar

mempertahankan
kondisi suhudaDtek llano

'7

;
~

L.!:I
.4.

ISSN 0854-5278

isolasi
tersebut

Karaktetistik Sistem
Sarwani,dkk

pressurizer,
merupakan

sehingga
perpindahan

perp

f

on

anas

n

secara
panas

konduksio

Penanya

:

Yan

Bony

Mar

Jawaban:
Dengan pengujian tersebut, maka dapat
diketahui bahwa pressurizer masih mampu
membangkitkan tekanan samapai tekanan
operasi150bar dalam waktu 27 jam, meskipun
hanya denganmenggunakan2 elemenpemanas
(10 kW) yang dapatdioperasikan.
Penelitian ini sangat bermanfaatterutama bila
sistem pendingin primer in pile loop akan
digunakan untuk penelitian di bidang
thermohidrolika.

ala

Perlanyaan :
Pada waktu semua elemen peman berfungsi,
sudah dilakukan analisis disaat omisioning.
Sekarangberapa elemen pemanas udah tidak
berfungsi. Yang saya tanyakankat u sebagian
elemen pemanas sudah tidak be ngsi untuk
apa dilakukan analisis apa ti
menjadi
penelitianyangmubazir?

tabell

No

Waktu

~

0

2.
23
4

5
6
7
8
9
0

11
12

13
14
15
16
17
18
1920
22.

27.
26.
5.

28.
29.

21
22
23
24
25
26
27
28

Daya masuk
(Watt)
l

~

I

.Data Basil Pengujian

Suhu

~

(Bar)
50
66

10000

I

10000

I

10000

I

81
95

10000

I

10~~

_)0000

~

.1.i.
2

10000

I

10000

I

10000

I

186

__10000
10000

I
]

209
220

10000

I

10000

I

10000

I

231
241
252

I

3

~

149
161
174

10000

Q~

]

10000 ,1

~

6

~

11
15

~

197

100001

Tekanan

23
28
34
40

10000

I

262

48

10000

I

271

56

10000

r

281

10000

r

290

10000

I

299

10000

I

308

10000

I

10000

I

10000

I

317
325
333

95
107
120
133

10000

I

341

147

10000

I

349

5000

I

349

160
160

~

74
84

18

Daya hilang
(Watt)

Dayaterpakai
(Watt)

0

0

552
790
1022
1250
1469
1679
1895
2100
2300
2495
2684
2870
3050
3225
3397
3564
3727
3885
4040
4191
4337
4481
4620
4756
4888
5008
5015
5000

9448
9210
8978
8750
9531
8321
8105
7900
7700
7505
7316
7130
6950
6775
6603
6436
6273
6115
5960
5809
5663

5519
5380
5244
5112
4992
4985

0

Prosiding SeminarHasi/Pene/itian
PRSG Tahun1997/1998

ISSN 0854 -5278

160

Gambar 1. Karakteristik Sis~emPengatur Tekanan Suhu vs Tekanan

19

ISSN 0854-5278

Karakteristik Sistem ..

Sanvani,dkk

~-'400,

.::::~;t1:' ::l~~~~i~\;ili~:~~~;
I

0

~ ~ 2 3 4 5 6 7 8 ~ "0 l", '2"3'"4
I'

;5-,'6 "7 1"8"9 ~ ;,--~-~-;4~~;7
WAKTU

(JAM)

Gambar 2. Karaktepstik SistemPengatur Tekanan Suhuvs Waktu

20

;8-~~2

Prosiding SeminarHasi! Pene/itian
PRSG Tahun1997/1998

ISSN 0854 -5278

Gambar 3. Karakteristik S~tem Pengatur Tekanan Daya Tell>akai vs Waktu

21