## PENGUJIAN IRADIASI KELONGSONG PIN PRTF DENGAN
LAJU ALIR SEKUNDER 750 l/jam
Sutrisno, Saleh Hartaman, Asnul Sufmawan, Pardi dan Sapto Prayogo
ABSTRAK PENGUJIAN  IRADIASI  KELONGSONG  PIN  PRTF  DENGAN  LAJU  ALIR SEKUNDER  750  l/jam. Fasilitas  iradiasi Power  Ramp  Test  Facility (PRTF)  adalah  sebuah fasilitas  iradiasi  yang  digunakan  untuk  uji  tak  merusak  bahan  bakar  nuklir  jenis Pressurized Water  Reactor  (PWR). PRTF  dirancang  khusus  untuk  simulasi  kondisi  PWR  dimana  batang uji/kelongsong  pin  diberi  tekanan  di  dalam  rangkaian  primer  dan  panas  yang  ditimbulkan diambil  oleh  sistem  pendingin  sekunder    yang  memiliki  2  jalur  masing-masing  jalur dioperaikan  dengan  laju  alir  aatara  600  l/jam-900  l/jam.  Pada  pengujian  ini  akan  dilakukan iradiasi  kelongsong  pin  PRTF  dengan  laju  alir  sekunder  750  l/jam.  Persyaratan  LAK  iradiasi PRTF  bahwa  daya  termal  maksimum  adalah  22,5  kw  dan  aktivitas  air  maksimum  primer adalah 2,08.10 4 cps. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui linieritas hubungan antara daya termal  terbangkitkan  dengan  posisi  kelongsong  pin  terhadap  teras  reaktor,  serta  menentukan aktivitas  air  primer  sebagai  fungsi  daya  termal.  Hasil  dari  percobaan  didapatkan  bahwa  daya fungsi  posisi  batang  uji/kelongsong  pin  terhadap  teras  reaktor  adalah  linier  dan  nilai  daya maksimum  yang  terbangkitkan  adalah  3,913926  kW , serta  aktivitas  air  primer  maksimum didapatkan  nilai  4.10 2 cps  dengan  demikian  iradiasi  pengujian  kelongsong  pin  PRTF  dengan laju alir sekunder 750 l/jam aman dilakukan di reaktor RSG-GAS.
Kata kunci : Iradiasi, Pengujian, kelongsong, pin, laju alir, PRTF
ABSTRACT IRRAADIATION  TESTING  OF  PRTF  CLADDING  PIN  WITH  SECONDARY  FLOW RATE  750  l  /  h .  Irradiation  facilities  Power  Ramp  Test  Facility  (PRTF)  is  an  irradiation facility that is used for non-destructive testing of nuclear fuel type Pressurized Water Reactor (PWR). PRTF specially designed for simulating the conditions of PWR in which the test rod / cladding  pin  by  pressure  inside  the  primary  circuit  and  the  heat  generated  is  taken  by  a secondary cooling system that has two lanes each track is operated with a flow rate of 600 l / h - 900 l / h , In this test will be irradiated cladding PRTF pin with a secondary flow rate of 750 l / h. This test aims to determine the linearity of the relationship between the thermal power was awakened  by  a  cladding  pin  position  against  the  reactor  core,  and  to  determine  the  primary water  activity  as  a  function  of  thermal  power.  The  results  of  the  experiment  showed  that  the power function of the position of the test rod / cladding pin  against the reactor core is linear and  the  value  of  maximum  power  is  awakened  3.913926  kW  and  maximum  primary  water activity values obtained 4,102 CPS. PRTF irradiation of  SAR requirements that the maximum thermal  power  is  22.5  kW  and  maximum  water  activity  of  primary  2,08.104  thus  PRTF  pin cladding  irradiation  testing  with  the  secondary  flow  rate  of  750  l  /  h  safely  operated  in  the RSG-GAS reactor.
Keywords: Irradiation, Testing, cladding, pin, flow rate, PRTF

## PENDAHULUAN
Reaktor  Serba  Guna  GA  Siwabessy (RSG-GAS)  merupakan  reaktor  penelitian yang  digunakan  untuk  penelitian,  melayani kegiatan  iradiasi,  pendidikan  dan  pelatihan. Fasilitas RSG-GAS  didesain mengikuti persyaratan  standar  desain  IAEA  untuk reaktor  penelitian.  Penggunaan  reaktor  RSG- GAS  tidak  hanya  untuk  penelitian  dan pengembangan  dalam  ilmu  pengetahuan  dan teknologi  nuklir,  tetapi  juga  untuk  melayani iradiasi pin PRTF.
Power  Ramp  Test  Facility (PRTF) 1)
adalah sebuah fasilitas iradiasi yang digunakan  untuk  pengujian  pin  bahan  bakar reaktor daya jenis Pressurized Water Reaktor (PWR).  PRTF  dilengkapi  dengan  sebuah kapsul sebagai wadah batang bahan bakar uji. Kapsul yang berisi kelongsong pin juga berisi air  yang  dihubungkan  dengan  rangkaian pendingin  primer  dan  pompa  sirkulasi. Kelongsong  pin  PRTF    adalah  kelongsong yang  mempunyai  dimensi  dan  bentuk  sama dengan  pin  yang  akan  diuji,  bahan  yang digunakan  adalah  logam  zircaloy-4.  Selama PRTF  beroperasi  tekanan  air  pendingin primer dijaga pada nilai 160 bar. Sehubungan dengan  tekanan  tinggi  tersebut  dipandang perlu untuk mengetahui sejauh mana dampak kelongsong  pin  PRTF  terhadap  keselamatan teras reaktor.
Tujuan  penulisan  ini  adalah  untuk mengetahui linearitas daya yang
terbangkitkan  dari  bahan  uji/kelongsong  pin dan  aktivitas  air  primer  selama  iradiasi dengan  daya  reaktor  15  MW  dan  0  MW. Lingkup  pengujian  ini  adalah  mengiradiasi bahan  uji/kelongsong  pin  PRTF  dengan  cara menggerakkan  pembawa  kapsul (capsule
carrier) mendekati  teras  reaktor  secara bertahap  dari  posisi  440  mm,  200  mm,  100 mm  hingga  mencapai  posisi  iradiasi  (0  mm) dalam  teras  dengan  laju  alir    setiap  pompa sekunder 750 l/jam.

## DESKRIPSI
Sistem PRTF digunakan untuk mengetahui  lineraitas  daya  termal  dari elemen  bakar  reaktor  daya.  Elemen  bakar reaktor  daya  berupa  batang  uji,  untuk keperluan  eksperimen  batang  uji  dibongkar pasang pada kapsul secara manual. Pelaksanaan pekerjaan ini dilakukan di lokasi parkir  yang  terletak  di  dalam  kolam  bahan bakar  bekas  dengan  kedalaman  4  meter. Bagian  utama  dari  fasilitas  PRTF  adalah sistem  primer,  sistem  sekunder  dan  alat penggerak  kapsul (capsule  carrier) .  Sistem primer  adalah  rangkaian  tertutup  yang berfungsi  mempertahankan  tekanan,  kemur- nian  air,  memantau  kegagalan  kelongsong batang  uji  dan  membebaskan  gas  hidrogen yang  terbentuk  karena  peristiwa  radiolisa. Sistem sekunder berfungsi sebagai pendingin batang  uji  yang  terpisah  dari  sistem pendingin reaktor.
Kapsul tekan yang berada di dalam pembawa kapsul (capsule  carrier) dapat  digerakkan menuju posisi iradiasi atau sebaliknya, kapsul berupa  wadah  batang  uji  dengan  media  air yang  bertekanan  160  bar  dan  disirkulasikan dengan laju alir 3,6 liter/jam. Capsule carrier dilengkapi  dengan  sebuah  tabung  sekunder yang  berfungsi  sebagai  wadah  kapsul. Melalui capsule  carrier ini  dimungkinkan batang uji digerakkan mendekat dan menjauh dari  teras  reaktor.  skema  sistem  penggerak kapsul dapat dilihat pada Gambar 1 2) .
Gambar 1 . Skema sistem penggerak kapsul
Gambar 1. tersusun dari sebuah meja, batang berulir,  dudukan capsule  carrier ,  batang transmisi  dan  motor  penggerak.  Catu  daya motor  penggerak  dipasok  dari  jaringan Uninterruptible Power Supply (UPS). Sistem ini  dioperasikan  secara  manual  melaui  panel instrumentasi,  pergerakan  secara  otomatis dipantau  dan  dikendalikan  melalui  perangkat lunak  dan  perangkat  keras  untuk  gerak mundur dengan tujuan keselamatan.
Rangkaian  primer  digunakan  untuk mensimulasikan  kondisi  reaktor  daya,  dan dilengkapi  dengan  alat  monitor  dan  alat eksperimen.  Sistem  pendingin  sekunder digunakan  untuk  pendinginan  kapsul  tekan selama  eksperimen  dan  pengukuran  daya yang  dihasilkan  oleh  batang    uji  dengan mengukur  temperatur  masuk,  temperatur keluar, serta laju alir.
Dengan  data  tersebut  maka  dapat  dihitung harga daya yang terbangkitkan menggunakan rumus 3) :
di mana: P :  daya yang terbangkitkan (kW)
: massa alir sekunder (kg/s)
: panas jenis pendingin  (kJ/(kg. o C)
: suhu inlet pendingin  ( o C)
: suhu outlet pendingin  ( o C)
Diagram  alir  dari  sistem  PRTF  dapat  dilihat pada  Gambar  2.  Diagram  alir  Sistem  PRTF box  2,  dan  Gambar  3.  Diagram  alir  Sistem PRTF box 1 1) .
Untuk  Gambar  2.  garis  merah  adalah  sistem penyedia  tekanan,  yang  berfungsi  sebagai
pemasok  tekanan  sistem  primer  melalui tabung  tekan  BB002  dan  menjaga  tekanan kapsul  pada  nilai  160  bar  secara  otomatis, sistem  ini  terdiri  dari:  komponen  AN001, tangki  penampung  BB004,  katup  pengaman AA063/AA064  dan  katup  pasokan  sistem primer  AA068.  dan  rangkaian  tabung  gas helium di Ruang 0704.
Garis  biru  adalah    rangkaian  sistem  primer dan  sekunder.  Rangkaian  sistem  primer terpisah  menjadi  dua  sisi  oleh  dua  katup (AA053  dan  AA039)  masing-masing  adalah
sisi  kapsul  (box  1)  dan  sisi  pompa  (box  2). Maksud  pemisahan  ini  agar  pada  kegiatan muat  bongkar  bahan  bakar  pada  kapsul, pengosongan  tekanan  cukup  dilakukan  pada box  1.  Pengisian  tekanan  pada  box  1 dilakukan menggunakan pompa tangan AP004 hingga mencapai tekanan operasi 160 bar. Pengisian  tekanan  pada  box  2  dilakukan menggunakan kompresor gas helium (AN001)  hingga  mencapai  tekanan  operasi
160 bar.
BB002 BT001 AA106 AA107 AA071 AA058 BB003 AA043 BB004 AA068 AA093 AA094 AN001 He He AA073 AA072 BB005 AA092 AA083 AA084 BB006 Reactor Waste Air Waste water AA047 BB007 AA056 AA057 AA055 AA054 AA105 AA051 AA049 AA046 AA052 AA109 AA029 Demi water AA032 AA033 AA034 AA035 Experiment Box 1 BB008 AA030 AA036 AA091 AA097 AA038 AA037 AP004 AA015 N 2 N 2 AA076 AA070 AA064 AA079 AA077 POWER RAMP TEST FACILITY BOX II Box 1 AA008 AA009 AP003 AA066 AA065 AA061 AA062 AA069 Gas Cylinder Bank Central Gas Supply AA018 AA027 AA040 CP010 CP004 CP007 CP009 bar AA005 bar CF003 AA028 AA080 AA010 Nm3/h CF007 AA017 bar bar CP016 CP006 AA078 bar AA075 AA081 AA082 CF005 CP018 AA088 AA086 AA085 AA108 AA039 CP019 AA087 % CL003 AA050 CQ001 AA042 AA090 AA041 AA053 CT001 CF001 AA045 AA044 CL089 AA063 Experiment Box 1 CP008 CL002 CP013 CP014 CP015 CT002 AA074
Experiment AA101 AA067 Monitor / Box I AA006 AA102 AA103 AA104 AA007 Demi water / N 2 AA009 AA008 AA011 AA019 AA010 AA012 AA013 AA020 AA021 AA023 AA113 BB007 CL001 Experiment Monitor B B 00 1 AA031 Box II AA022 Box II AA014 Waste Water Reactor Waste Air Box II AA026 Power Ramp Test Facility Box I 100 150 200 50 0 bar CP004
Gambar 3 . Diagram alir Sistem PRTF box 1.

## PELAKSANAAN IRADIASI 4)
Iradiasi  batang  uji/kelongsong  pin  pada kondisi reaktor beroperasi pada daya 15 MW stabil dan daya 0 MW, dengan menggerakkan capsule carrier (melalui panel instrumentasi) mendekati  teras  reaktor  secara  bertahap  dari posisi 440 mm, 200 mm, 100 mm dan 0 mm. selama  iradiasi  batang  uji/kelongsong  pin berlangsung parameter-parameter kese-
lamatan  dipantau  dan  dicatat  di  data  operasi. Dari hasil pengamatan tersebut dihitung daya terbangkitkan  setiap  posisi  batang  uji/ kelongsong pin.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil pengukuran parameter-parameter sistem PRTF yang dioperasikan pada daya 15 MW dan 0 MW ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1 . Nilai Penunjukan parameter Sistem PRTF pada daya 15 MW dan 0 MW
NO PARAMETER NILAI PENUNJUKAN NILAI OPERASIONAL 1 Daya Reaktor (MW) 15 0 0-15 2 Posisi Kapsul/CG 01 (mm) 440 200 100 0 440 200 100 0 0-440 3 Tekanan tabung BB04/CP 016 (bar) 172,5 170 167 165 165 165 172 170 163-175 4 Tekanan Primer box 2 CP 006 (bar) 155 156 155 155 155 155 155 156 160 5 Tekanan tabung BB02 /CP008 (bar) 160 160 160 160 160 160 160 160 160-162
Tabel 1 . lanjutan
NO PARAMETER NILAI PENUNJUKAN NILAI OPERASIONAL 6 Tekanan Primer box 2 /CP009 (bar) 160 160 160 160 160 160 160 160 160 7 Tekanan Primer box 2 /CP010 (bar) 159 160 160 158 160 160 160 160 160 8 Laju alir primer/ CF 001 (l/jam) 3,01 3,01 3,1 3,1 2,9 2,9 2,9 2,9 3,6 9 Beda Tekanan pompa primer / CP012 (bar) 2,2 2,2 2,2 2,25 2,4 2,3 2,3 2,3 3 10 Level air tabung tekan BB002/ CL 02 liter 3,6 3,6 3,2 3,2 3,22 3,25 3,25 3,25 3,25 11 Aktivitas air primer (cps) 2.10 2 2,5. 10 2 3,0. 10 2 4.10 2 2.10 1 2.10 1 2.10 1 2.10 1 < 2.10 4 12 Laju alir sekunder 1/ CF 002 (l/jam) 800 850 800 800 800 800 820 800 750 13 Laju alir sekunder 2/ CF 006 (l/jam) 800 820 810 820 800 800 820 800 750 14 Tekanan  air sekunder 1/ CP 003 (bar) 1,5 1,6 1,5 1,6 1,7 1,6 1,6 1,6 0,9 15 Tekanan  air sekunder 2/ CP 024 (bar) 1,8 1,8 1,7 1,8 1,9 1,9 1,8 1,8 0,9 16 Suhu inlet sekunder 1/ CT010 ( o C) redun 1 41 41 41 41 28 28 28 28 < 50 17 Suhu inlet sekunder2 / CT011 ( o C) redun 2 41 41 41 40,5 28 28 28 28 < 50 18 Suhu inlet sekunder 3 / CT012 ( o C) redun 3 41 41 41 41 28 28 28 28 < 50 19 Suhu outlet sekunder / CT020 ( o C) redun 1 41 41,9 42 41,5 28 28 28 28 < 80 20 Suhu outlet sekunder / CT021 ( o C) redun 2 41 41,9 41,9 41,5 28 28 28 28 < 80 21 Suhu outlet sekunder / CT022 ( o C) redun 3 41 40,5 41 41,5 28 28 28 28 < 80 22 Beda suhu air sekunder 1/ CT 920 ( o C) redun 1 0 0,9 1 2 0 0 0 0 < 23 23 Beda suhu air sekunder 2/ CT 921 ( o C) redun 2 0 0,9 1 2 0 0 0 0 < 23 24 Beda suhu air sekunder 3/ CT 920 ( o C) redun 3 0 0,5 1
2 0,5 0,4 0,4 0,3 < 23 25 Rotameter 1 (AP001) (l/jam) 750 750 750 750 750 750 750 750 26 Rotameter 2 (AP002) (l/jam) 750 750 750 750 750 750 750 750 Selama  iradiasi  batang  uji/  kelongsong pin berlangsung, parameter-parameter
keselamatan  selalu  dipantau  oleh  sistem instrumentasi  dan  kendali    guna  mengambil tindakan penyelamatan otomatis apabila nilai batasnya  terlampaui,  dari  data  di  atas  pada
Tabel  1  parameter-parameter  tersebut  masih dalam batas nilai keselamatan.
Untuk  menghitung  daya  yang  ter- bangkitkan  pada  setiap  posisi  iradiasi,  data yang  diperlukan  adalah  massa  alir,  T in ,  T out dan  panas  jenis  air  sekunder.  Laju  alir  pada sistem sekunder adalah penjumlahan laju alir 2  pompa  sekunder  AP001  dan  AP002.  Data yang  digunakan  adalah  data  laju  alir rotameter  1  (AP001)  dan  data  laju  alir rotameter  2  (AP002)  karena  data  ini  adalah
sesungguhnya  yang  mengalir  pada  pipa tersebut. Untuk mendapatkan massa alir pada sekunder  maka  laju  alir  tersebut  dikalikan densitas  air  pada  suhu  rata-rata  T in ,  dan  T out . Pada  Tabel  2  data  densitas  air  dan  Tabel  3. data  panas  jenis  diambilkan  dari  data  fisis air 3) .
Tabel 2 . Densitas air No Suhu Air ( o C) Densitas ρ (kg/liter) 1 25 1,184 2 30 1,165 3 40 1,127 4 50 1,109
Tabel 3 . Panas jenis air No Suhu Air ( o C) Panas jenis air c p (kJ/kg. o C) 1 27 4,179 2 52 4,182 3 77 4,195 4 102 4,220 Daya reaktor 15 MW Perhitungan  daya  untuk  posisi  batang uji/kelongsong 440 mm
data  yang  didapat  adalah  T in ,  dan  T out adalah sama  yaitu  41 o C,  karena  ∆t  adalah  0  maka daya yang ditimbulkan 0.
Posisi batang uji/kelongsong 200 mm Laju alir = 1500 l/jam T in = 41 o C T out = 41,7 o C rata-rata = 41,35 o C dari  Tabel  2  dan  Tabel  3,  untuk  suhu  41,35 o C  dapat  dihitung  menggunakan  rumus interpolasi:
maka pada suhu 41,35 o C densitas air adalah 1,12457 kg/liter, dan panas jenis air = 4,180722 kJ/(kg. o C)
Dari  data-data  parameter  di  atas,  maka  daya yang  terbangkitkan  dapat  dihitung  dengan cara yang sama, dihasilkan seperti pada Tabel 4.
Tabel 4. Daya yang terbangkitkan fungsi jarak batang uji/kelongsong pin
Posisi Kapsul Massa alir Panas Jenis Beda Suhu Daya (mm) (kg/dtk) (kJ/kg o C) ( o C) (kW) 440 0 0 0 0 200 0,468570833 4,180722 0.7 1,371275 100 0,468458333 4,18074 1 1,958502 0 0,468083333 4,8080 2 3,913926
Dari  Tabel 4  dapat dibuat  grafik  daya  fungsi posisi  batang  uji/kelongsong  pin  seperti terlihat pada Grafik 1 dan  grafik daya  fungsi perubahan suhu seperti pada Grafik 2.
Grafik 1 . Daya fungsi posisi Batang Uji
Grafik 2 . Grafik Daya fungsi perubahan suhu
(∆t)
Dari Grafik 1, terlihat bahwa bila batang uji  diubah  posisinya  mendekat  teras  reaktor maka daya yang terbangkitkan akan bertambah besar dan akan menuju kelinearan, namun  di  posisi  100  mm  ada  terjadi penurunan  daya  ini  dikarenakan  kesalahan pembacaan pada panel. Untuk batang uji pada posisi  0  mm  atau  batang  uji  terdekat  dengan teras,  daya  yang  terbangkitkan  adalah 3,913926  kW  ini  adalah  harga  maksimum daya  yang  terbangkitkan.    Harga  ini  masih jauh dengan harga  yang dipersyaratan LAK 5) iradiasi PRTF bahwa daya termal maksimum adalah  22,5  kW.  Untuk  Grafik  2,  terlihat bahwa  dengan  mendekatkan  kelongsong  uji ke  teras  reaktor  maka  beda  suhu  akan  naik menuju linier seperti mengikuti rumus daya.
Untuk  aktivitas  air  primer  pada  daya reaktor  15  MW  terlihat  bahwa  posisi  batang uji/kelongsong  pin  mempengaruhi  aktivitas air  primer  tersebut.  Posisi  batang  Uji/ Kelongsong  pin  semakin  mendekat  maka aktivitas  semakin  naik.  Aktivitas  air  primer maksimum terjadi pada batang uji/
kelongsong pin berada pada posisi 0 mm atau batang  uji  paling  dekat  dengan  teras  reaktor yaitu  4.10 2 cps,  harga  ini  masih  jauh  seperti yamg  dipersyaratkan  pada  LAK  iradiasi PRTF    yaitu  aktivitas  air  primer  maksimum 2,08.10 4 cps.
Untuk  daya  reaktor  0  MW  daya  yang terbangkitkan adalah 0, karena tidak ada efek yang  menimbulkan  pembangkitan  panas. Juga  untuk  aktivitas  air  primer  posisi kelongsong pin/batang uji diposisikan
menuju  0  mm  atau  posisi  terdekat  dengan teras  reaktor  aktivitas  air  primer  tetap  yaitu pada  10  cps,  karena  tidak  ada  efek  proses iradiasi.

## KESIMPULAN
Pengujian  iradiasi  kelongsong  pin  PRTF dengan  laju  alir  sekunder  750  l/jam  dapat disimpulkan bahwa:
 Untuk  daya  reaktor  15  MW,  daya  yang terbangkitkan fungsi posisi batang uji/kelongsong  pin  semakin  mendekat  ke teras  reaktor  semakin  besar  menuju linieritas  dan  untuk  daya  reaktor  0  MW daya  yang terbangkitkan adalah 0, karena tidak ada yang memberi efek pembangkitan panas.  Daya kelongsong pin/batang uji maksimum adalah 3,913926 kW  masih di bawah  harga  yang  dipersyaratkan  LAK yaitu  22,5  kW  dan  aktivitas  kelongsong pin/batang  uji  4.10 2 cps  masih  di  bawah 2,08.10 4 cps,  berarti  reaktor  aman dioperasikan.

## DAFTAR PUSTAKA
1. ANONIM , “ Safety  Analysis  and  Design Report Power Ramp Test Facility-PRTF ” , Ident – No. 60.15567.1, 1988. 2. Dasar-dasar  Pengoperasian  PRTF,  pe- magangan  Pengoperasian  dan  Perawatan
Iradiasi PRTF Reaktor RSG-GAS Serpong, 12 s/d 22 april 2016
3. JP  HOLMAN ,  Perpindahan  Kalor  edisi kelima  diterjemahkan  oleh  Ir.E.Jasfy M.Sc, 1984 Penerbit Erlangga
4. Buku  petunjuk  praktikum  Pengoperasian Fasilitas  Iradiasi  PRTF  Reaktor  RSG-
GAS,  pemagangan  Pengoperasian  dan Perawatan  Iradiasi  PRTF  Reaktor  RSG- GAS Serpong, 12 s/d 22 april 2016
5. LAK PRTF  RSG-GAS ,  No  ident:
RSG.OR.01.04.41.13