SIMULASI COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS DARI NATURAL CIRCULATION LOOP REAKTOR GARAM LEBUR THORCON: PENENTUAN PARAMETER GEOMETRI OPTIMUM DAN PENGARUH DARI WORKING FLUID

• Main Author: Rizky Ananda, Fauzi
• Format: Final Project
• Language: Indonesia
• Online Access: https://digilib.itb.ac.id/gdl/view/73976
• Institution: Institut Teknologi Bandung

ThorCon Molten Salt Reactor (MSR) mengonversi panas hasil reaksi fisi menjadi listrik melalui empat loop: loop primer, loop sekunder, loop solar, dan loop uap superkritikal. Loop sekunder menggunakan fenomena natural circulation di dalam Natural Circulation Loop (NCL) untuk mengalirkan garam pendingin dari primary heat exchanger ke secondary heat exchanger. Beberapa studi tentang simulasi CFD NCL telah dilakukan dalam beberapa tahun terakhir, tetapi belum ada dari studistudi tersebut membahas desain geometri optimal dari NCL. Selain itu, pemodelan aliran menggunakan garam cair sebagai fluida kerja juga belum pernah dilakukan sebelumnya. Oleh karena itu, studi ini bertujuan untuk menentukan parameter geometri paling optimum dari NCL dan menyelidiki pengaruh fluida kerja. Proses simulasi dimulai dengan mendesain model 3D menggunakan Solidworks 2023 Student Version. Selanjutnya, model 3D tersebut didiskritisasi menjadi partisi yang lebih kecil menggunakan Ansys Mechanical. Setelah itu, pengaturan simulasi diterapkan pada meshed model menggunakan serangkaian fitur di Ansys Student R2 2023 Fluent. Simulasi pertama dilakukan untuk memvalidasi model yang telah dibuat dengan membandingkan hasil simulasi dengan data eksperimen yang tersedia. Simulasi kedua bertujuan untuk menentukan parameter geometri paling optimum dengan mempertimbangkan panjang hot leg, panjang cold leg, dan inklinasi pipa sebagai variabel. Sementara itu, pada simulasi ketiga, fluida kerja divariasikan untuk menyelidiki efek dari fluida kerja tersebut. Studi validasi model menunjukkan adanya deviasi sebesar 5,7% dari hasil eksperimen yang diperoleh oleh Britsch et al. Selanjutnya, dilakukan simulasi untuk optimisasi geometri menggunakan model yang telah divalidasi, dan ditemukan bahwa desain FP8 (panjang hot leg 1,34 m, panjang cold leg 1,66 m, inklinasi pipa 72,97) menghasilkan kecepatan rata-rata tertinggi untuk garam FLiBe. Oleh karena itu, desain FP8 ditetapkan sebagai model geometri yang optimal, dengan kecepatan rata-rata sebesar 0,8661 m/s. Pengaruh dari working fluid dianalisis menggunakan desain FP8, dan diamati bahwa garam FLiNaK menunjukkan kecepatan garam ratarata tertinggi sebesar 0,09107 m/s.