LAPORAN PRAKTIKUMOPERASI KINETIKA DAN PENGENDALIAN REAKTOR KALIBRASI DAYA REAKTOR

Di susun oleh :Nama: Bintang Dewan ToroNIM: 021200322Program Studi : Elektronika Instrumentasi VI

SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NUKLIRBADAN TENAGA NUKLIR NASIONALYOGYAKARTA2015

KALIBRASI DAYA REAKTORA. Tujuan1. Menentukan besarnya daya pada saat reaktor dioperasikan pada suatu tingkat daya teretentu.2. Mengatur penunjukan meter daya yang tertampil pada ruang kendali.B. TeoriPada saat reaktor dioperasikan dalam kondisi kritis pada suatu tingkat daya tertentu(konstan), maka terjadi reaksi fisi(pembelahan) bahan bakar U-235 dengan neutron awal(sumber) sehingga melahirkan neutron baru, radiasi gamma dan energi panas. Banyaknya reaksi fisi yang terjadi setiap detik persatuan volume sebanding dengan x.Banyaknya reaksi pembelahan tiap detik untuk menghasilkan daya 1 watt adalah 3.2x1010 pembelahan, sehingga pada saat reaksi fisi pada kondisi tertntu dapat ditulis dalam bentuk persamaan :P = (watt)(1)Dengan f = Tampang lintang fisi mikroskopis Vf= Volume reaktorPenentuan daya reaktor dapat dilakukan pula dengan memanfaatkan enargi panas yang dibangkitkan akibat dari reaksi fisi bahan bakar U-235, yaitu dengan metode kalorimeter dimana pembangkitan panas akan diterima oleh pendingin primer(teras reaktor) sedemikian sehingga mengakibatkan kenaikan suhu pada pendingin primer tersebut. Metode-metode yang digunakan dalam kalibrasi daya:A. Dengan metode Penentuan Fluks teras reaktorDengan mententukan besarnya fluks neutron teras reaktor maka dapat dihitung besar daya reaktor berdasarkan perasamaan 1.B. Dengan metode kalorimetriPada dasarnya kalorimetri adalah energi kalor yang dibangkitkan dalam suatu bejana yang akan mengakibatkan kenaikan air pendingin dalam bejana tersebut, dengan asumsi bahwa seluuruh panas dari reaksi fisi akan digunakan untuk kenaikan suhu airtangki reaktor, dan tidak ada panas yang hilang. Ada dua macam metode kalorimeter yaitu:a) Metode Non StasionerYaitu reaktor dioperasikan pada tingkat daya tertentu (konstan)sesuai yang diinginkan dan kemudian sistem pendingin primer tidak dihidupkan, sehingga suhu air pendingin primer akan naik secara kontinyu.Prinsip kalorimeter banyaknya panas yang diterima oleh pendingin adalah:Q = m C T(2)Dimana m = massa air pendingin C = kapasitas panas T = Kenaikan SuhuDaya merupakan besarnya energi tiap satuan waktu, sehingga dari persamaan 2 daya P(watt) dapat ditulis :P = dQ/dt = m C dT/dt(3)Untuk m x C = H = harga air, untuk reaktor artini H = 19,0476 KWH/oC dT/dt = kenaikan suhu air tangki reaktor tiap satuan waktu.Kenaikan suhu air tangki reaktor terjadi secara kontinyu sebagai fungsi waktu, sehingga untuk menentukan daya reaktor dapat dihitung dengan regresi linier.b) Metode StasionerMetode stasioner yaitu pada saat reaktor dioperasikan pada daya tertentu diusahakan suhu pendingin primertidak naik, dengan cara menghidupkan sistem untuk mengambil panas yang dibangkitkan dari reaksi fisi U-235.Pengambilan panas ini melalui sistem penukar panas sehingga suhu air tangki reaktor tidak naik.Pada kondisi ini yang perlu diamati adalah: Debit air sistem pendingin primer ( G = liter/menit ) Suhu inlet Ti dan outlet To pada sistem pendingin HE.Maka daya reaktor dapat dihitung :P = G x C x TDimana P = Daya reaktor T = Kenaikan Suhu G = debit pendingin primer C = kapasitas panasC. Peralatan1. Reaktor kartini2. Termometer3. Stopwatch

D. Langkah Percobaan1) Memasang termometer pada air tangki reaktor Kartini.2) Mengoperasikan reaktor hingga mencapai daya sesuai yang dikehendaki untuk dikalibrasi (misal : 100 kW).3) Mematikan sistem pendingin primer, sehingga suhu air tangki reaktor dibiarkan naik secara kontinyu.4) Setelah daya konstan (beberapa saat) mulai melakukan pengamatan penunjukan suhu (T 0C) air pendingin primer dalam tangki reaktor.5) Mengulangi pengamatan ini (pencatatan data) setiap selang waktu 5 menit, hingga 12 data.6) Menghidupkan sistem pendingin primer kembali untuk proses pendinginan air tangki reaktor.7) Reaktor di-shutdown.8) Melakukan perhitungan dengan metode non stasioner dengan menggunakan regresi linier.9) Membandingkan hasil perhitungan dengan meter penampil daya pada sistem kendali reaktor, kemudian dihitung penyimpangannyaE. Data PercobaanMetode pengukuran daya : metode non stasioner.Daya reaktor terukur : 100 kW.Tabel 1. Suhu terukur :Noti (menit)Ti (oC)

1032.78

2533.37

31033.76

41534.27

52034.6

62535.11

73035.43

83536

94036.25

104536.53

115036.86

F. Perhitungan Metode tabel dataNoti (menit)Ti (oC)Ti (oC)Ti.Ti (menit, oC)ti2 (menit2)

1032.78000

2533.370.592.9525

31033.760.989.8100

41534.271.4922.35225

52034.61.8236.4400

62535.112.3358.25625

73035.432.6579.5900

835363.22112.71225

94036.253.47138.81600

104536.533.75168.752025

115036.864.082042500

Rata-rata275384.96352.18833.59625

P = {(3600 sekon/jam) x (1/60 menit/sekon)} x H x dT/dtH = 19,0476 kWH/0C

MakaP = 60 menit/jam x 19,0476 kWH/0C x 0C/menitP = 93,090816 Kw

Metode grafik

Dari plot data praktikum didapatkan gradien sebesar 0,0815. Dari persamaan ini berarti:

= 0,0815oC. Menit -1Didapatkan daya reaktor yang dapat dibangkitkan berdasarkan kalorimetri:

P = H = 19,0476. .0,0815oC. Menit -1[ 3600sekon/jam].[1/60 menit/sekon] P = 93,142764 KW

Penyimpangan metode tabel data dan metode grafik

1. Metode tabel data

2. Metode grafik

Maka diperoleh penyimpangan rata-rata :

G. PembahasanPraktikum kalibrasi daya reaktor ini bertujuan untuk menentukan besarnya daya pada saat reaktor dioperasikan pada suatu tingkat daya teretentu serta mengatur penunjukan meter daya yang tertampil pada ruang kendali. Kalibrasi daya dilakukan untuk menentukan besarnya perbedaan daya yang ditunjukkan oleh penunjuk daya reaktor Reaktor dioperasikan pada daya konstan dan alat penukar panas tidak dioperasikan sehingga panas yang dibangkitkan dalam bahan bakar seluruhnya diberikan kepada air reaktor dan komponen reaktor lainnya. Akibatnya temperatur air reaktor naik sebagai fungsi waktu. Dengan mengetahui perubahan temperatur terhadap perubahan waktu maka daya reaktor P dapat diukur.Kalorimetri adalah energi panas yang dibangkitkan dalam suatu bejana yang akan mengakibatkan kenaikan suhu air pendingin dalam bejana tersebut, dengan asumsi bahwa seluruh panas dari reaksi fisi akan digunakan untuk kenaikan suhu air tangki reaktor, dan tidak ada panas yang hilang. Ada dua macam jenis metode kalorimeter ini, yaitu metode stasioner dan metode non stasioner. Pada reaktor Kartini ini menggunakan metode non stasioner, yaitu reaktor dioperasikan pada tingkat daya tertentu (konstan) sesuai yang diinginkan dan kemudian sistem pendingin primer tidak dihidupkan, sehingga suhu air pendingin primer akan naik secara kontinyu. Prinsip kalorimeter banyaknya panas yang diterima oleh pendingin adalah: Q = m C TDimana m = massa air pendingin C = kapasitas panas T = Kenaikan SuhuDaya merupakan besarnya energi tiap satuan waktu, sehingga dari persamaan 2 daya P (watt) dapat ditulis :P = dQ/dt = m C dT/dtUntuk m x C = H = harga air, untuk reaktor kartini H = 19,0476 KWH/oC dT/dt = kenaikan suhu air tangki reaktor tiap satuan waktu.Pada praktikum kali ini praktikan akan membandingkan dan menghitung apakah penunjukkan meter daya benar-benar sesuai atau tidak. Dari data hasil praktikum dihitung nilai dT/dt nya didapatkan nilai 0,081454545 sehingga besar daya dapat dihitung dengan persamaan P = 60 x H x dT/dt dimana H adalah harga air, untuk reaktor kartini adalah sebesar 19,0476 KWH/oC dan dT/dt, adalah kenaikan suhu air tangki reaktor tiap satuan waktu. Didapatkan nilai daya adalah sebesar 93,090816 KW. Namun kenaikan suhu air tangki reaktor terjadi secara kontinyu sebagai fungsi waktu, untuk menentukan daya reaktor dapat dihitung dengan regresi linier. Dari grafik perubahan suhu terhadap waktu diatas didapatkan nilai gradiennya sebesar 0,0815, sehingga daya reaktor yang dibangkitkan berdasarkan prinsip kalorimetri, dari hasil perhitungan diatas adalah sebesar 93,142764 KW, nilai ini berbeda dengan besar nilai daya yang ditunjukkan oleh meter daya, yaitu sebesar 100KW. Dari hasil perhitungan penyimpangan seperti diatas diperoleh nilai hasil penyimpangan sebagai berikut : metode table sebesar sedangkan untuk metode grafik sebesar sehingga diperoleh penyimpangan rata-rata yaitu sebesar dan dapat dikatakan besar penyimpangan tersebut masih dalam kondisi normal kareana tidak lebih dari 10%H. Kesimpulan1. Daya reaktor dapat ditentukan dengan memanfaatkan enargi panas yang dibangkitkan akibat dari reaksi fisi, yaitu dengan metode kalorimeter dimana pembangkitan panas akan diterima oleh pendingin primer (teras reaktor) sedemikian sehingga mengakibatkan kenaikan suhu pada pendingin primer tersebut.2. Dari hasil perhitungan diperoleh nilai penyimpangan dari kedua metode yaitu Metode table sebesar : Metode grafik sebesar: Penyimpangan rata-rata kedua metode tersebut sebesar : Sehingga penyimpangan tersebut masih dalam kondisi normal kareana tidak lebih dari 10%.

I. Daftar PustakaWicaksono, Argo Satrio, dkk. 2015. Modul Praktikum Operasi Kinetika dan aaaaPengendalian Reaktor. STTN-BATAN: Yogyakarta.Yogyakarta,19 Juni 2015Praktikan

Bintang Dewan Toro NIM. 021200322