Home » Thermal-Hydraulics

Category Archives: Thermal-Hydraulics

DECAY HEAT REMOVAL POST-SHUTDOWN SYSTEM in IMSR (Poster)

Preliminary Design of  DECAY HEAT REMOVAL  POST-SHUTDOWN SYSTEM pada reaktor nuklir maju tipe IMSR (Innovative Molten Salt Reactor)

Sistem keselamatan pasif diaplikasikan di dalam desain reaktor IMSR terutama saat mengatasi panas peluruhan produk fisi pasca reaktor shutdown.

Latar belakang

Berangkat dari tragedi kecelakaan nuklir di Fukushima Daichii membuat desain reaktor nuklir yang ada sekarang perlu ditinjau ulang. Kegagalan sistem keselamatan yang ada pada reaktor-reaktor Fukushima telah menjadi pelajaran baru bagi perkembangan nuklir di seluruh dunia. Desain baru yang lebih handal dan terjamin menjadi syarat bagi seluruh reaktor generasi ke-4 saat ini, salah satunya adalah Molten Salt Reactor (MSR).

Belajar dari kecelakaan reaktor  nuklir Fukushima akibat faktor utamanya adalah kegagalan generator diesel yang terendam air tsunami, maka semua desain keselamatan reaktor maju haruslah memiliki daya dorong alamiah  tanpa daya tambahan (passive system) dalam proses pendinginan darurat sebuah reaktor nuklir.

Deskripsi umum

Modul reaktor IMSR merupakan satu kesatuan integral yang terdiri dari reaktor nuklir, sistem pengambilan kalor dan sistem pendinginan pasca shutdown. Modul reaktor IMSR dapat dilihat seperti pada gambar disamping. Desain modul reaktor dibuat sedemikian rupa sehingga bahan bakar selalu dalam kondisi :

a.    Mendapatkan pengungkungan yang baik
b.    Berada dalam lingkungan garam pendingin yang befungsi sebagai media transfer kalor dan sekaligus shielding.
c.    Mendapatkan pendinginan yang efektif (pengambilan kalor)
d.    Peluang untuk bocor sangat kecil

Sistem pendinginan pasca shutdown bertujuan untuk memungkinkan terjadinya aliran fluida pelesap kalor (heat sink) setelah reaktor shutdown. Fluida plesap kalor ini mengambil kalor melalui alat penukar pasca shutdown.
Sistem pendinginan pasca shutdown berlangsung secara pasif dengan alirannya terjadi secara alamiah. Sistem ini terdiri dari kolam downcomer pasif (ditunjukkan oleh angka 8), plenum isolasi shutdown (ditunjukkan oleh angka 9), kolam riser pasif (ditunjukkan oleh angka 10), katup isolasi shutdown ( ditunjukkan oleh angka 11), saluran udara masukan ( ditunjukkan oleh angka 23) dan saluran udara keluaran (ditunjukkan oleh angka 24).
Sistem saluran udara ini berfungsi sebagai sistem pengambilan kalor dari bahan bakar pasca shutdown ketika mekanisme pendinginan pasca shutdown utama (yang juga pasif) mengalami kerusakan dan tidak berfungsi.

(IMSR design, courtesy by Andang Widi Harto)

banner_fix

(klik gambar untuk melihat poster dalam ukuran penuh)

OpenFOAM® (Open Field Operation and Manipulation)

        (klik gambar untuk mengunjungi situs resminya)

OpenFOAM® (Open Field Operation and Manipulation) adalah CFD Toolbox gratis yang bersifat non-komersil, karena merupakan paket perangkat lunak open source yang diproduksi oleh OpenCFD Ltd. OpenFOAM memiliki basis pengguna yang cukup besar pada bidang keteknikan dan sains, baik dari organisasi komersial maupun akademik. OpenFOAM memiliki berbagai pilihan fitur untuk memecahkan permasalahan apa pun dari aliran fluida yang kompleks yang melibatkan reaksi kimia, turbulensi dan perpindahan panas, dinamika struktur padat dan elektromagnetik. Ini mencakup berbagai perangkat untuk meshing, terutama snappyHexMesh, sebuah Mesher parallelised untuk geometri CAD kompleks, dan untuk pra-dan post-processing. Hampir semua perangkat (termasuk meshing, dan pra-dan post-processing) berjalan secara paralel, memungkinkan pengguna juga untuk memparalel penuh perangkat keras komputer dalam menjalankan perhitungan yang cukup besar.

Karena open source, OpenFOAM menawarkan kepada pengguna kebebasan secara penuh untuk menyesuaikan dan memperluas fungsi yang ada, baik sendiri atau melalui dukungan dari forum-forum OpenCFD. OpenFOAM mengikuti desain kode yang sangat modular di mana koleksi fungsi (metode numerik misalnya, meshing, model fisik, …) masing-masing dikompilasi ke dalam library masing-masing secara sendiri-sendiri. Aplikasi executable tersebut kemudian dibuat yang hanya terkait dengan fungsi library. OpenFOAM memiliki aplikasi solver lebih dari 80 untuk mensimulasikan masalah-masalah tertentu dalam mekanika teknik dan  lebih dari 170 aplikasi utilitas yang dapat di-import sebagai pra-dan post-processing, misalnya meshing, visualisasi data, dll

Solver Capabilities

OpenFOAM menawarkan berbagai macam metode dan model untuk mensimulasikan turbulensi. Metode meliputi:

  • Reynolds-average simulation (RAS), juga dikenal sebagai Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS): Persamaan atur diselesaikan dalam bentuk ensemble-averaged, termasuk model yang tepat untuk efek turbulensi.
  • Large eddy simulation (LES): struktur turbulensi yang besar dalam aliran diselesaikan oleh persamaan atur, sedangkan efek dari sub-grid scales (SGS) dimodelkan. Pemisahan Skala diperoleh dengan menerapkan filter ke persamaan atur yang juga mempengaruhi bentuk model SGS.
  • Detached eddy simulation (DES): Metode Hybrid yang memperhatikan daerah dekat dinding dengan pendekatan RAS dan aliran massal dengan pendekatan LES.
  • Direct numerical simulation (DNS): Menyelesaikan semua skala turbulensi dengan memecahkan persamaan Navier-Stokes secara numerik tanpa pemodelan turbulensi.

OpenFOAM berisi seperangkat model numerik untuk memecahkan berbagai masalah di bidang teknik dan sains yang mencakup metode untuk memecahkan masalah di mana materi direpresentasikan sebagai sebuah kontinum dan di mana ia diwakili oleh partikel diskrit. Untuk memecahkan persamaan untuk sebuah kontinum, OpenFOAM menggunakan pendekatan numerik dengan fitur berikut:

  • Segregated, solusi iteratif: Persamaan matriks terpisah untuk setiap persamaan, dan diselesaikan dalam urutan iteratif .
  • Metode volume hingga: Persamaan Matrix dibangun dengan menggunakan metode volume hingga diterapkan pada sel-sel berbentuk tertentu dengan sejumlah face atau edge.
  • Colocated variables: Solusi varibel untuk setiap persamaan matriks didefinisikan di pusat sel.
  • Metode Coupling: Menghubungkan antara persamaan, terutama tekanan dan kecepatan dilakukan dengan menggunakan algoritma yang dikenal seperti misalnya PISO dan SIMPLE.

Untuk men-download OpenFOAM versi terakhir dapat mengunjungi situs resminya di : OpenFOAM site (klik)

OpenFOAM ini harus dijalankan di dalam OS LINUX (Ubuntu, SuSE, Fedora)

Tutorial files

Tutorial

 

Design modeler tutorial

DM 2D Sketching

DM 3D Bodies

Meshing tutorial

Meshing – AdvancedSizeFunction

Fluent tutorial

conjugate heat transfer