## OPTIMASI  PENDINGINAN  EKSTERNAL  PADA MODEL SUNGKUP PWR-1000 MENGGUNAKAN METODE ESTIMASI ANALITIK
Hendro Tjahjono Pusat Teknologi dan Keselamatan Reaktor Nuklir, BATAN Email: hendro@batan.go.id
Diterima editor 10 Maret 2014 Disetujui untuk publikasi 30 April 2014

## ABSTRAK
OPTIMASI    PENDINGINAN    EKSTERNAL    PADA  MODEL  SUNGKUP  PWR-1000 MENGGUNAKAN  METODE  ESTIMASI  ANALITIK .  Sungkup  reaktor  merupakan  benteng  terakhir dalam  menahan  terlepasnya  zat-zat  radioaktif  ke  lingkungan  ketika  terjadi  suatu  kecelakaan  reaktor.  Oleh karena  itu  integritasnya  harus  selalu  dipertahankan  yang  antara  lain  dilakukan  dengan  cara  mencegah dilampauinya  batas  desain  tekanan  dan  temperatur  yang  bisa  terjadi  pada  kondisi  kecelakaan  melalui pendinginan  sungkup  yang  mencukupi.  Pada  reaktor  generasi  III+  yang  menerapkan  konsep  pendinginan pasif seperti AP1000, sungkup didinginkan secara eksternal melalui konveksi alamiah pada celah udara dan guyuran air pendingin di permukaan luar sungkup. Karakteristik pendinginan eksternal ini akan diteliti secara eksperimental melalui  model  sungkup  PWR1000  berskala  1/40.  Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  untuk mengetahui  nilai  debit  optimal  yang  diperlukan  dalam  pendinginan  model  sungkup  sebelum  konfirmasi secara  eksperimental  dilakukan.  Metode  yang  digunakan  adalah  dengan  melakukan  pemodelan  analitis  dan pemrograman berbasis Matlab yang mampu mengestimasi nilai-nilai parameter pendinginan eksternal seperti laju  alir,  temperatur  dan  daya  kalor  yang  dievakuasi.  Penerapan  program  pada  sungkup  AP1000  juga dilakukan  untuk  bisa  dibandingkan  dengan  data  desain.  Hasilnya  menunjukkan  kesesuaian  dengan  data desain  sungkup  AP1000  dengan  debit  optimal  sebesar  9,5  liter/detik  yang  mampu  mengevakuasi  kalor sebesar 21,6 MW. Sedangkan pada model sungkup diperoleh debit optimal sebesar 22 cc/detik yang mampu mengevakuasi  kalor  sebesar  37  KW.  Disimpulkan  bahwa  dengan  penelitian  ini  karakteristik  pendinginan eksternal  sungkup  reaktor  PWR  mampu  diestimasi  dan  bersamaan  dengan  itu  dapat  diketahui  nilai  optimal dari debit pendingin yang diperlukan.
Kata kunci: pendinginan eksternal, sungkup PWR,  estimasi analitik, AP1000.

## ABSTRACT
OPTIMIZATION  OF  EXTERNAL  COOLING  ON  PWR-1000  CONTAINMENT  MODEL  USING ANALYTICAL ESTIMATION METHOD . Reactor containment is the last barrier in avoiding the release of radioactive substances into the environment in the event of a reactor accident. Therefore, its integrity must always  be  maintained,  among  others,  performed  in  a  manner  to  prevent  the  exceeding  of  pressure  and temperature  design  limit  that  could  occur  in  an  accident,  through  adequate  containment  cooling.  In generation III + reactors which passive cooling concepts are applied such as the AP1000, the containment is externally  cooled  by  natural  convection  in  the  air  gap  and  a  splash  of  cooling  water  in  the  outer  surface. External cooling characteristics will be investigated experimentally through PWR1000 containment models of 1/40 scale. The purpose of this research is to determine the optimal flow of cooling required in the model before  confirming  experimentally  performed.  The  method  used  is  to  perform  analytical  modeling  and programming based on Matlab which  is able to estimate the values of external cooling parameters such as flow  rate,  temperature  and  heat  power  evacuated.  Implementation  of  the  program  on  the  AP1000 containment is also performed to be compared with the design data. The results shows the conformity with the AP1000 containment design data with optimal flow of 9.5 liters/sec that is able to evacuate the heat of 21.6  MW.  While  for    the  containment  model,  the  optimal  flow  obtained  at  22  cc  /  sec  which  is  capable  of evacuating the heat by 37 KW. This study concluded that the characteristics of the external cooling of PWR containment could be estimated and in conjunction, the optimal cooling flow required can be determined.
Keywords: external cooling, PWR containment, analytical estimation, AP1000.

## PENDAHULUAN
Sungkup reaktor tipe PWR ( Pressurized Water Reaktor ) merupakan penghalang terakhir dalam mencegah  terlepasnya  zat-zat  radioaktif  ke  lingkungan  ketika  terjadi  kecelakaan  parah  pada  teras reaktor. Oleh karena itu, tekanan di dalam sungkup harus dijaga agar tidak sampai melampaui tekanan desainnya  untuk  menjaga  integritas  struktur  dari  sungkup  tersebut.    Pembentukan  tekanan  di  dalam sungkup  terutama  terjadi  akibat  produksi  uap  yang  berasal  dari  berbagai  sumber  penyebab  seperti kecelakaan  kehilangan  pendingin  primer  ( Loss  Of  Cooling  Accident ,  LOCA),  kebocoran  pendingin sekunder,  atau  dari  pembukaan  katup  pada  tabung  tekan  ( pressurizer ).  Walaupun  reaktor  sudah dipadamkan  ketika  terjadi  kecelakaan  kehilangan  pendingin,  namun  produksi  uap  masih  terus berlangsung dengan tetap adanya kalor peluruhan dalam waktu yang lama. Hal ini dimitigasi dengan melakukan  pendinginan  yang  cukup  terhadap  sungkup  yang  mampu  mengambil  seluruh  kalor  yang dihasilkan  dari  kalor  peluruhan  yang  dalam  1 jam  saja  nilainya  sudah turun  di  bawah 1% dari  daya termal  reaktor  sebelum  padam,  yakni  kurang  dari  30  MWth  untuk  PWR-1000 MWe.  Penurunan tekanan  yang  terbentuk  dapat  dilakukan  dengan  mengkondensasikan  kembali  uap  yang  diproduksi tersebut.  Dalam  reaktor  PWR  generasi  II  yang  sedang beroperasi dewasa ini,  pengkondensasian  uap tersebut dilakukan dengan penyemprot internal yang beroperasi secara aktif [1].
Fitur-fitur  keselamatan  yang  beroperasi  secara  aktif  menjadi  tidak  berfungsi  ketika  terjadi kejadian station  black-out (SBO) dengan  padamnya  seluruh sumber  energi listrik,  baik  yang  berasal dari  luar  maupun  dari  dalam.  Dengan  mempertimbangkan  hal  tersebut,  maka  pada  reaktor  generasi baru, fitur keselamatan pasif mulai dikembangkan termasuk sistem pendinginan sungkup secara pasif. Contohnya,  pada reaktor  AP1000  desain  Westinghouse  yang  tergolong  dalam  generasi  III + , pendinginan  sungkup  dilakukan  secara  eksternal  melalui  kanal  konveksi  alamiah  dengan menggunakan  efek  cerobong  pada  celah  antara  sungkup  dalam  yang  berbahan  baja  tahan  karat  dan sungkup luar dari konstruksi beton . Antara sungkup baja dan beton masih ada lapisan baja kedua yang berfungsi  untuk  mengarahkan  aliran  udara dingin dari luar sungkup  beton  bagian atas turun terlebih dahulu  untuk  kemudian  mendinginkan  permukaan  sungkup  baja  mulai dari  bagian  bawah  hingga bagian atas . Udara yang memanas setelah mendinginkan permukaan sungkup akan naik dan menarik udara  dingin  masuk  untuk  mendinginkan  permukaan  luar  sungkup.  Jika  proses  ini  masih  belum mencukupi  untuk  menurunkan  tekanan  di  dalam  sungkup,  di  bagian  atas  sungkup  telah  disediakan sejumlah kurang lebih 3000 m 3 air pendingin yang akan diguyurkan secara perlahan ke permukaan luar sungkup bagian atas. Persediaan air sejumlah itu diperkirakan baru habis setelah 72 jam, waktu yang diperkirakan  mencukupi  untuk  melakukan  tindakan-tindakan  penyelamatan  reaktor  yang  diperlukan. Dengan guyuran secara perlahan tersebut diharapkan air akan mengalir dalam bentuk lapisan tipis di permukaan sungkup yang memudahkan terjadinya penguapan atau pendidihan yang mampu menyerap kalor dari dalam sungkup lebih banyak [2,3,4].
Efektivitas  pendinginan  eksternal  dengan  mengguyurkan  air  pendingin  di  atas  sungkup akan diteliti secara eksperimental di laboratorium keselamatan termohidrolika reaktor, Pusat Teknologi dan Keselamatan Reaktor Nuklir BATAN di kawasan Puspiptek Tangerang Selatan. Penelitian dilakukan menggunakaan model sungkup reaktor PWR dengan skala panjang 1/40 dibandingkan sungkup PLTN tipe  PWR  berdaya  1000  MWe  seperti  ditunjukkan  pada  Gambar  1.  Model  sungkup  ini  memiliki diameter sebesar 1 m dan tinggi bagian silinder sebesar 1 m, ditambah tinggi bagian kubah atas sebesar 0,25 m. Air pendingin eksternal diguyurkan dari atas di sekitar titik pusat dengan debit tertentu yang akan dioptimasi sedemikian sehingga mampu memberikan pengambilan daya kalor sebesar-besarnya [5].  Untuk  mengoptimasi  debit  air  pendingin  eksternal  yang  diperlukan  tersebut,  perlu  dilakukan analisis  menggunakan  model  matematik  dan  empiris.  Untuk  tujuan  inilah,  analisis  pendinginan eksternal sungkup ini dilakukan.
Analisis dilakukan dengan terlebih dahulu menyusun model mekanisme perpindahan kalor yang sedekat mungkin dengan kondisi riil. Dari pemodelan tersebut kemudian disusun program perhitungan berbasis  Matlab07  untuk  kemudian  digunakan  dalam  simulasi  pendinginan  guna  mendapatkan  nilai debit  optimal  yang  memberikan  daya  kalor  pengambilan  kalor  tertinggi.  Proses  pendinginan  yang efektif  dicapai  melalui  perubahan  wujud,  yaitu  penguapan  atau  pendidihan.  Untuk  itu,  temperatur permukaan  pendingin  harus  diusahakan  cukup  tinggi  hingga  mencapai  temperatur  saturasinya  atau mendekati temperatur tersebut guna mengefektifkan penguapannya. Hal ini bisa lebih dicapai dengan
semakin tipisnya aliran pendingin, sehingga mekanisme perpindahan kalor konduksi diasumsikan lebih dominan  dibandingkan  dengan  konveksi.  Dengan  demikian  perpindahan  kalor  dari  uap  di  dalam sungkup  ke  udara  luar  berlangsung  berturut-turut  melalui  mekanisme  kondensasi  uap  di  permukaan dalam  sungkup,  konduksi  pada  ketebalan  sungkup,  konduksi  pada  lapisan  tipis  air  pendingin  dan penguapan di permukaan luar air pendingin. Mekanisme  konduksi dan  penguapan di pendingin  bisa diganti dengan mekanisme pendidihan jika temperatur pendingin telah mencapai temperatur didihnya.
Keterangan gambar : A. Lokasi guyuran  air pendingin eksternal
B. Pressure Tranducer 2 C. Safety Valve D. Termokopel 6
E. Jendela kaca F. Lubang maintenance G. Termokopel 5 H. Jendela kaca untuk penerangan I. Termokopel 4 J. Termokopel 3

## K. Pressure Tranducer 1
L. Termokopel 2 M. Termokopel 1 N. Pemanas
O. Lubang drain
Gambar 1. Model sungkup PWR
Untuk  menguji  program  perhitungan  yang  disusun,  juga  dilakukan  penerapan  untuk pendinginan  sungkup  AP1000  dan  membandingkan  hasilnya  dengan  hasil  analisis  yang  disajikan dalam Dokumen Kendali Desain ( Design Control Document ) [6].
Dengan  analisis  ini  diharapkan  dapat  diketahui  pengaruh  variasi  parameter  termohidrolik  dari pendingin  dan  uap  seperti  laju  pendingin,  temperatur  uap,  kelembaban  udara,  terhadap  karakteristik perpindahan kalor dan massa pada model sungkup. Pengaruh dari pelapis non konduktif seperti cat di permukaan luar sungkup juga bisa dievaluasi dengan analisis ini.
Terkait  dengan  pendinginan  eksternal  sungkup  AP1000  dengan  guyuran  air,  A.D.  Pasek  dkk. [7,8,9]  telah  melakukan  penelitian  baik  melalui  eksperimen  maupun  melalui  analisis  menggunakan perangkat lunak. Beberapa hasil penelitian tersebut dapat digunakan untuk memperkaya pemahaman fenomena pendinginan eksternal melalui pembasahan permukaan dari suatu sungkup reaktor.

## TEORI
Mekanisme  pendinginan  eksternal  bisa  berupa  konveksi  alamiah  dan  radiasi  ke  lingkungan untuk sungkup kering, atau melalui penguapan/pendidihan untuk sungkup yang menggunakan guyuran air  tipis  di  permukaan  luar  sungkup.  Fenomena  breakdown  dimungkinkan  terjadi  pada  aliran  tipis namun dalam estimasi ini tidak diperhitungkan dan aliran diasumsikan stabil. Dengan tipisnya lapisan pendingin tersebut, transfer kalor secara konduksi jauh lebih dominan dibandingkan dengan konveksi. Hal  ini  dapat  dibuktikan  dengan  nilai  (k/d)  yang  jauh lebih  besar  dibandingkan  dengan  nilai  heat transfer koefisien konveksi (Nu.k/L), dengan k adalah konduktivitas termal air (W/mK), d adalah tebal lapisan  lapisan  pendingin,  Nu  adalah  bilangan  Nusseltz,  dan  L  adalah  panjang  karakteristik  aliran pendingin  (m).  Dengan  menggunakan  dimensi  yang  ada  pada  PLTN  AP1000,  dapat  ditunjukkan bahwa  koefisien  perpindahan  kalor  konveksi  besarnya  tidak  lebih  dari  5%  dari  nilai  k/d  sehingga pengambilan  asumsi  yang  mengabaikan  faktor  konveksi  dibanding  konduksi  masih  bisa  dibenarkan [10,11].
Dengan  sepenuhnya  konduksi,  maka  mekanisme  perpindahan  kalor  dari  dalam  sungkup  ke udara luar akan berlangsung secara berturut-turut melalui:
x Kondensasi uap dipermukaan sisi dalam dinding sungkup
x Konduksi di dalam dinding sungkup
x Konduksi di lapisan air pendingin atau
x pendidihan jika temperatur air telah mencapai temperatur saturasinya.
x Penguapan dipermukaan air
Kelima  mekanisme  perpindahan  kalor  tersebut  memberikan  resistansi  termal  yang  diuraikan  dalam paragraf lebih lanjut.

## Kondensasi Uap di Permukaan Sisi Dalam Dinding
Ruang  di dalam  sungkup berisi campuran antara  udara  yang sejak  sebelum  kecelakaan  terjadi telah ada di dalam sungkup dan uap air yang dihasilkan dari kebocoran pendingin reaktor. Walaupun reaktor telah dipadamkan, produksi uap tersebut masih terus berlangsung dengan masih adanya kalor peluruhan  di  teras  reaktor.  Oleh  karena  itu,  untuk  mencegah  kenaikan  tekanan  akibat  bertambahnya jumlah uap di dalam ruang, laju kondensasi minimal harus mampu mengimbangi laju penguapannya. Dengan kata lain besarnya daya kalor kondesasi harus lebih besar dari daya kalor penguapannya.
Besar koefisien perpindahan kalor kondensasi pada sungkup untuk kondisi murni uap (tanpa gas tak terkondensasi seperti udara) bisa didekati dengan persamaan (1) untuk pelat [10]
25 , 0 3 0 ) ( 943 , 0 » » ¼ º « « ¬ ª R T T h k g hi s sat l fg u l l P U U U (1)
dengan:
hi 0 : koefisien perpindahan kalor kondensasi tanpa gas (W/m 2 K) g : percepatan gravitasi (m/detik 2 ) U l : massa jenis air (kg/m 3 ) U u : massa jenis uap (kg/m 3 ) k : konduktivitas termal air (W/mK) h fg : kalor laten kondensasi (J/kg) µ l : viskositas dinamik air (kg/m.detik)
T sat : temperatur saturasi (K)
Ts: temperatur permukaan dalam dinding sungkup (K) R: jari-jari sungkup (m)
Adanya  gas  yang  tak  bisa  terkondensasi  memberikan  pengaruh  yang  signifikan  terhadap koefisien  perpindahan  kalor  kondensasi.  Caruso  G.  - Naviglio  A.  [12]  telah melakukan  penelitian terkait  pengaruh  gas  tak  bisa  terkondensasi  terhadap  koefisien  perpindahan  kalor  kondensasi  dan diperoleh korelasi yang ditunjukkan pada persamaan (2)
0 86 , 0 0118 , 0 hi W hi nc (2)
dengan :
hi: koefisien perpindahan kalor kondensasi dengan ada gas (W/m 2 K)
W nc :fraksi massa gas tak terkondensasi
Sehingga resistansi termal antara uap dengan dinding sungkup diberikan pada persamaan (3)
hi Rth in 1 (3)
dengan Rth i : Resistansi termal kondensasi di permukaan dalam sungkup (m 2 K/W)

## Konduksi di Dalam Dinding Sungkup dan di Lapisan Air Pendingin
Resistansi termal dalam dinding sungkup dan lapisan air dirumuskan dalam persamaan (4) dan (5).
s s s k d Rth (4) dan
a a a k d Rth (5)
dengan:
Rth s : Resistansi termal dinding sungkup (m 2 K/W)
Rth a : Resistansi termal lapisan air pendingin (m 2 K/W) d s : tebal dinding sungkup (m)
d a : tebal lapisan air pendingin (m)
k s : konduktivitas termal dinding sungkup (W/mK)
k a : konduktivitas termal air (W/m)

## Pendidihan Pada Lapisan Air
Jika  temperatur  lapisan  air  pendingin  telah  mencapai  temperatur  saturasi  pada  tekanan  1 atmosfer, maka lapisan air pendingin memasuki fasa pendidihan dengan koefisien perpindahan kalor didekati  dengan  korelasi  Stephen  Abdelsalam  yang  dimodifikasi  oleh  B.Manikandaprabu dkk.  [13] pada persamaan (6).
22 , 5 26 , 1 2 2 58 , 1 2 2 43 , 0 10 10 559 , 0 ¸¸ ¹ · ¨¨ © § ¸ ¸ ¹ · ¨ ¨
© § ¸ ¸
¹ · ¨ ¨ © § ¸¸ ¹ · ¨¨ © § ¸ ¹ · ¨ © § u l u l s p fg l s l d R T c R h k T R R k h U U U D D M (6)
dengan:
h d : koefisien perpindahan kalor pendidihan (W/m 2 K) k l : konduktivitas termal air (W/mK)
k u : konduktivitas termal uap (W/mK)
M : fluks kalor (W/m 2 ) D :diffusivitas termal air (m 2 /detik) c P =kalor jenis air (J/kgK)
(Masa berlaku Akreditasi s/d April 2015)
Sehingga resistansi termal antara dinding luar sungkup dengan lapisan air diberikan pada persamaan (7)
d d h Rth 1
(7)
dengan Rth d : Resistansi termal pendidihan di permukaan luar sungkup (m 2 K/W)

## Penguapan di Permukaan Air
Peristiwa  penguapan  merupakan  peristiwa  lepasnya  molekul-molekul  air  di  permukaan  ketika terdapat  perbedaan  konsentrasi  uap  air  antara  daerah  dekat  dengan  permukaan  dan  daerah  di  posisi yang  lebih jauh.  Dibandingkan dengan  pendidihan  yang juga  merupakan  peristiwa  perubahan  wujud dari air ke uap, penguapan hanya terjadi di permukaan air saja sedangkan pendidihan terjadi di seluruh volume.  Karena  setiap  peristiwa  perubahan  wujud  dari  air  ke  uap  selalu  membutuhkan  kalor  yang cukup  besar,  maka  peristiwa  penguapan  juga  akan  memberikan  koefisien  perpindahan  kalor  yang relatif besar jika dibandingkan dengan konveksi tanpa perubahan fasa [14,15,16]. Kroger and Branfield [16] mengusulkan korelasi seperti diberikan pada persamaan (8).
3 / 1 2 3 / 1 2 . 0026 , 0 2106 , 0 ¸¸ ¹ · ¨¨ © § ¸ ¸ ¹ · ¨ ¨ © § avom avi av P avom avi av a u k gc g v h U U U P U U P U (8)
dengan:
h u : koefisien perpindahan kalor penguapan (W/m 2 K) v a : kecepatan aliran air (m/detik) µ: viskositas dinamik air (kg/m.detik) U avi : massa jenis udara lembab awal atau di lingkungan bebas (kg/m 3 ) U avom : massa jenis udara lembab di permukaan air (kg/m 3 ) U av : massa jenis udara lembab rata-rata (kg/m 3 )
Massa  jenis  udara  lembab  di  lingkungan  bebas  ditentukan  dari  tingkat  kelembaban  udara,  dan  bisa dihitung menggunakan persamaan (9).
¸¸ ¹ · ¨¨ © § » ¼ º « ¬ ª a a i i i avi T p W W W 08 , 287 622 , 0 1 1 U (9)
dengan Wi: ratio antara massa uap air dengan massa udara kering, dengan
vi a vi i p p p W 622 , 0 (10)
p a : tekanan udara lingkungan (Pa)
T a : temperatur udara lingkungan (K) p vi : tekanan relatif uap di udara lingkungan (Pa), yang dihitung dengan
¸¸ ¹
· ¨¨ © § u u ) a vi T p 1915 , 5406 exp 10 368745 , 2 11
(11)
dengan ) adalah kelembaban relatif udara
Demikian juga halnya untuk massa jenis udara lembab di permukaan air bisa dihitung menggunakan persamaan (12).
¸¸ ¹ · ¨¨ © § » ¼ º « ¬ ª
o a o o o avom T p
W W W 08 , 287 622 , 0 1 1 U (12)
dengan
Wo: ratio antara massa uap air dengan massa udara kering, dengan
vo a vo o p p p
W 622 , 0 (13) T o : temperatur udara di permukaan (K)
p vo : tekanan relatif uap di permukaan air (Pa), yang bisa dihitung dengan mengambil kelembaban relatif di permukaan air ) =1.
¸¸ ¹ · ¨¨ © § u o vo T p 1915 , 5406 exp 10 368745 , 2 11
(14)
Dengan  diketahuinya  koefisien perpindahan  kalor  penguapan,  maka  besar  fluks  massa  yang menguap dapat dihitung dengan persamaan (15)
߮ ݉ݑ = ݄ ݑ ( ܶ ݋ െ ܶ ܽ ) ݄ ݂݃ (15)
dan resistansi termal penguapan sebesar
ܴݐ݄ ݑ = 1 ݄ ݑ (16)
dengan M mu : fluks massa penguapan (kg/m 2 detik) Rth u :resistansi termal penguapan (°C.m 2 /W)

## Fluks Kalor Yang Dipindahkan
Ketika temperatur lapisan air belum mencapai temperatur saturasi pada tekanan udara luar (100°C), maka fluks kalor yang dipindahkan bersama dengan penguapan tersebut diberikan dalam persamaan (17)
ݍ ݑ = ( ܶ ݅݊ െ ܶ ݑ݀ ) ܴݐ݄ ܶ (17)
dengan  q u : fluks kalor yang dipindahkan dari uap di dalam sungkup ke lingkungan (W/m 2 ) Rth T : tahanan termal total terhitung mulai dari uap ke udara (°C.m 2 /W), dengan ܴݐ݄ ܶ = ܴݐ݄ ݅݊ + ܴݐ݄ ݏ + ܴݐ݄ ܽ + ܴݐ݄ ݑ
(18)
Jika permukaan sungkup dilapisi cat, maka harus diintroduksi tahanan termal Rth c dari cat ke dalam persamaan (19), menjadi
ܴݐ݄ ܶ = ܴݐ݄ ݅݊ + ܴݐ݄ ݏ + ܴݐ݄ ܿ + ܴݐ݄ ܽ + ܴݐ݄ ݑ (19)
Dengan t c tebal lapisan cat (m) dan k c konduktivitas termal cat (W/mK), maka ܴݐ݄ ܿ = ݐ ܿ ݇ ܿ .

## Distribusi Temperatur
Dengan  diketahuinya  fluks  kalor  yang  dipindahkan  dari  uap  di  dalam  sungkup  ke  udara  luar, maka temperatur pada masing-masing lapisan bisa dihitung dengan persamaan sebagai berikut:
- Temperatur permukaan dalam sungkup:
ܶݏ ݅݊ = ܶ ݅݊ െ ܴݐ݄ ݅݊ . ݍ ݑ (20)
- Temperatur permukaan luar sungkup:
ܶݏ ݋ݑݐ = ܶݏ ݅݊ െ ܴݐ݄ ݏ . ݍ ݑ (21)
- Temperatur permukaan luar cat:
ܶܿ ݋ݑݐ = ܶݏ ݋ݑݐ െ ܴݐ݄ ܿ . ݍ ݑ
(22)
- Temperatur permukaan luar lapisan air: ܶܽ ݋ݑݐ = ܶܿ ݋ݑݐ െ ܴݐ݄ ܽ . ݍ ݑ (23)
atau
ܶܽ ݋ݑݐ = ܶ ݑ݀ + ܴݐ݄ ݑ . ݍ ݑ (24)

## Konveksi dan Radiasi di Permukaan Sungkup
Ketika  sebagian  permukaan  sungkup  tidak  lagi  terlapisi  oleh  air  pendingin  karena  telah menguap, maka permukaan sungkup tersebut mengalami kondisi kering sehingga pembuangan kalor ke udara sekitar hanya melalui konveksi alamiah dan radiasi dengan koefisien perpindahan kalor total diberikan oleh persamaan (25).
݄ ܶ = ݄ ܥ + ݄ ܴ (25)
dengan h C : koefisien perpindahan kalor konveksi (W/m 2 K) h R : koefisien perpindahan kalor radiasi (W/m 2 K) yang dirumuskan sebagai
݄ ܴ = ߪ߳ ( ܶ݌ 3 + ܶ݌ 2 . ܶݑ݀ + ܶ݌ . ܶݑ݀ 2 + ܶݑ݀ 3 ) (26)
dengan V : konstanta Stefan-Boltzmann= 5,669 u 10 8 W/m 2 K 4
H : emisivitas permukaan sungkup Tp: temperatur permukaan sungkup (K) Tud: temperatur udara sekitar (K)
Sedangkan  koefisien  perpindahan  kalor  konveksi  alamiah  merupakan  fungsi  dari  Bilangan Nusseltz Nu sesuai persamaan (27).
݄ ܥ = ܰݑ . ݇ ܦ (27)
dengan  k adalah  konduktivitas termal udara  (W/mK)  dan  D adalah  dimensi  karakteristik permukaan (m). Untuk estimasi Nu, Massimo Corcione [17] mengusulkan hubungan pada persamaan (28), yaitu
ܰݑ = 1,05 u ܴܽ 0,213
(28)
dengan Bilangan Rayleigh
ܴܽ = ݃ . ߚ . οܶ . ܮ 3 ߴߙ (29)
dengan
E : koefisien ekspansi termal udara (1/K)
' T=(Tp-Tud) Q : viskositas kinematik udara (m 2 /detik) D : difusivitas termal udara (m 2 /detik)
Khusus  untuk  sungkup  AP1000  yang  menggunakan  celah  udara  dan  cerobong,  Nanang  dkk. [18] telah melakukan penelitian secara eksperimental pada model sungkup AP1000 dengan skala 1/40 untuk mendapatkan korelasi pendinginan melalui konveksi alamiah pada celah udara dengan rentang Bilangan Rayleigh 2,09x10 6 < Ra <1,24x10 12 dalam persamaan (30).
ܰݑ = 7,086 u ܴܽ 0,1906 (30)
Sedangkan untuk permukaan bagian atas sungkup dengan 7,51x10 5 < Ra <7,08x10 10 direkomendasikan persamaan (31).
ܰݑ = 1,308 u ܴܽ 0,2527 (31)

## METODOLOGI
Optimasi pendinginan eksternal dilakukan dengan terlebih dahulu menyusun model pendinginan eksternal  yang  dilanjutkan  dengan  menyusun  program  perhitungan  menggunakan  aplikasi  Matlab. Kemudian  dilakukan  pengujian  program  dengan  cara  menerapkannya  untuk  sungkup  AP1000  dan membandingkan hasilnya dengan data desain pendinginan eksternal. Selanjutnya, dilakukan penerapan program  pada  model  sungkup  PWR  sehingga  karakteristik  perpindahan  kalor  dan  massa  bisa diketahui.
Model  sungkup  PWR  merepresentasikan  sungkup  bagian  dalam  saja  dari  AP1000  tanpa sungkup  kedua  serta  cerobong.  Oleh  karena  itu  terdapat  perbedaan  model  konveksi  udara  di permukaan lapisan air di model sungkup dan di AP1000 .

## Modelisasi Pendinginan Eksternal
Air  pendingin  dengan  debit  tertentu  yang  diguyurkan  pada  titik  guyur  dimodelkan  tersebar merata  sepanjang  permukaan  luar  sungkup  membentuk  suatu  lapisan  tipis  seperti  ditunjukkan  pada Gambar 2.

## Gambar 2. Modelisasi pendinginan eksternal sungkup
Di permukaan bagian atas sungkup, air akan menyebar secara radial dan diasumsikan merata sehingga ketebalan lapisan akan berkurang. Kecepatan aliran air merupakan fungsi debit aliran dan tebal lapisan yang  juga  tergantung  jarak  radial  dari  titik  guyur.  Dengan  mengkombinasikan  hubungan  ketebalan dengan  kecepatan  yang  diturunkan  dari  persamaan  Bernoulli  (e = v 2 /2g)  dan  hubungan  kecepatan dengan  debit,  radius  dan  ketebalan  (V=q/2 S re),  maka  diperoleh  pendekatan  nilai  kecepatan karakteristik
ݒ = ቀ ݃ݍ ߨݎቁ 1/3
(32)
Sehingga estimasi ketebalan karakteristik lapisan menjadi
݁ = 1 2 ݃ ቀ ݃ݍ ߨݎቁ 2/3 (33)
Ketika  air  pendingin  sudah  sampai  di  dinding  vertikal  sungkup  (r = R,  jari-jari  sungkup)  lapisan pendingin sudah sedemikian tipis sehingga efek gesekan menjadi dominan. Gaya gesek antara lapisan pendingin dengan dinding ini mampu mengimbangi gaya gravitasi sehingga kecepatan turun pendingin diasumsikan  konstan.  Dengan asumsi tersebut,  maka  ketebalan  lapisan  pendingin hanya dipengaruhi oleh debit aliran yang terus mengalami penurunan akibat penguapan yang terjadi.

## Diagram Alir Program Analisis Pendinginan Eksternal
Diagram  alir  program  analisis  pendinginan  yang  disusun  dengan  bahasa  pemrograman Matlab07 diberikan  pada Gambar  3.  Program  diawali dengan data  masukan  yaitu  data  geometri dan sifat fisis yang didasarkan pada kondisi temperatur awal. Selanjutnya dilakukan perhitungan kecepatan dan  ketebalan  lapisan  dengan  persamaan  (31)  dan  (32),  untuk  kemudian  dilakukan  perhitungan temperatur  pada  setiap  lapisan,  mulai  dari  temperatur  permukaan  dalam  sungkup,  temperatur permukaan luar, dan temperatur permukaan lapisan air. Jika temperatur air telah mencapai temperatur didihnya (100°C), maka dilakukan perhitungan koefisien perpindahan kalor dan massa pendidihan, dan hasilnya  digunakan  untuk  menghitung  ulang  distribusi  temperatur.  Kemudian,  dengan  adanya penguapan maupun pendidihan, dilakukan perhitungan debit aliran yang jika debit mencapai nol maka
Ketebalan lapisan air, e Titik guyur
lapisan
Fluks kalor lapisan Penguapan lapisan Permukaan luar Permukaan dalam Jarak dari titik guyur r=0 Debit pendingin q
berarti permukaan sungkup tidak terbasahi lagi dan mekanisme perpindahan kalor berlangsung melalui konveksi  alamiah  dan  radiasi  di  udara.  Dengan  perbedaan  mekanisme  tersebut,  dilakukan  koreksi kenbali perhitungan distribusi temperatur. Setiap temperatur baru yang diperoleh dalam setiap iterasi dibandingkan dengan temperatur sebelumnya yang jika belum konvergen, dilakukan koreksi kembali sifat-sifat fisis air sampai dicapai kondisi konvergen untuk kemudian ditampilkan hasil-hasil analisis yang memang diperlukan.

## Gambar 3. Diagram alir program analisis pendinginan eksternal

## Aplikasi Program Pada Desain Sungkup AP1000
Tujuan  diaplikasikannya  program  pada  desain  sungkup  AP1000  adalah  untuk  mengevaluasi sejauh mana program analisis ini masih memberikan hasil yang bisa mendekati data desain AP1000. Informasi penting yang tersedia di dokumen control desain yang terkait dengan pendinginan eksternal

## MULAI
Data masukan:
sifat fisis,  geometri,  debit awal, temperatur campuran uap-udara, temperatur pendingin, temperatur dan kelembaban udara, fraksi udara, tekanan awal. Estimasi kecepatan dan tebal
lapisan pendingin.
(Persamaan 32 dan 33) Hitung tahanan termal, fluks kalor dan distribusi temperatur. (Persamaan 1 - 5 dan 8 - 24) Hitung laju penguapan (Persamaan 15) Debit=0? Hitung h-radiasi dan konveksi di udara
(persamaan 25 - 31)
T air >100°C? C
Hitung h didih , laju pendidihan dan tahanan termal didih (Persamaan 6 dan 7) ya ya Temperatur konvergen? Data sifat fisis pada temperatur yang baru Tidak Hasil analisis: -Distribusi debit
- Distribusi Temperatur -Daya kalor fungsi debit
ini adalah tersedianya volume air pendingin sejumlah 3000 m 3 untuk bisa membuang kalor peluruhan selama 72 jam. Data parameter dari sungkup AP1000 diberikan pada Tabel 1. Temperatur saturasi uap di  dalam  sungkup  diambil  nilai  sedemikian  sehingga  tekanan  sungkup  telah  mendekati  tekanan desainnya yaitu 5 bars.
Tabel 1. Data Parameter Sungkup AP1000
No Parameter Nilai 1 Diameter (m) 39,6 2 Tinggi bagian vertikal (m) 43,0 3 Tebal dinding sungkup (mm) 44,4 4 Volume ruang sungkup (m 3 ) 55481 5 Temperatur lingkungan (°C) 30 6 Temperatur uap dalam sungkup (°C) 145 7 Temperatur air pendingin eksternal (°C) 30 8 Kelembaban relatif udara 0,75 9 Tekanan parsial udara dalam sungkup (bar) 1
Program  analisis  dijalankan  dengan  memvariasikan  debit  pendingin  dan  menghitung  berapa daya kalor yang bisa dibuang / didisipasikan ke lingkungan dipermukaan sungkup melalui mekanisme penguapan pada lapisan tipis pendingin. Hasil analisis kemudian diplot dalam kurva daya kalor sebagai fungsi debit pendingin, sehingga diperoleh suatu nilai debit optimal, yaitu yang bisa memberikan nilai daya kalor maksimal. Hasil ini kemudian dibandingkan dengan data desain AP1000 yang ada dalam dokumen kontrol desain. Kelayakan program analisis ini dapat dinilai dari kedekatan hasil analisis ini dengan data desain AP1000.

## Aplikasi Program Pada Model Sungkup PWR1000.
Selanjutnya, aplikasi program dilakukan pada model sungkup PWR-1000 dengan tujuan untuk mengkarakterisasi kebutuhan debit pendinginan eksternal yang diperlukan. Selain untuk menentukan debit  optimal  yang  diperlukan,  program  analisis  yang  telah  disusun  juga  digunakan  untuk menginvestigasi  sejauh  mana  pengaruh  debit  terhadap  distribusi  temperatur  di  permukaan  sungkup. Pengaruh dari adanya lapisan cat di permukaan  sungkup juga akan dievaluasi. Data parameter yang digunakan  dalam  model  sungkup  PWR-1000  diberikan  pada  Tabel 2.  Dalam  investigasi  ini,  selain variasi  debit  juga  bisa  dilakukan  variasi  beberapa  parameter  yang  diperlukan  untuk  menguji pengaruhnya  terhadap  kemampuan  pendinginan  sungkup  seperti  variasi  kelembaban,  temperatur internal,  ketebalan  cat  pelapis,  temperatur saturasi  uap  maupun  temperatur  air  pendingin.  Namun khusus  dalam  penelitian  ini,  investigasi lebih  difokuskan  untuk  mengetahui  pengaruh  debit  terhadap kemampuan pendinginan sungkup. Dalam hal ini parameter selain debit ditetapkan sebagai parameter masukan yang konstan.
Tabel 2. Data parameter model sungkup PWR-1000
No Parameter Nilai 1 Diameter (m) 1 2 Tinggi bagian vertikal (m) 1 3 Tebal dinding sungkup (mm) 4 4 Tebal lapisan cat (mm) 0,1 5 Konduktivitas termal cat (W/mK) 0,5 6 Temperatur lingkungan (°C) 30 7 Temperatur uap dalam sungkup (°C) 145 8 Temperatur air pendingin eksternal (°C) 30 9 Kelembaban relatif udara (%) 75 10 Tekanan parsial udara dalam sungkup (bar) 1

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Hasil Aplikasi Program Pada Desain Sungkup AP1000
Dengan memvariasikan debit pendingin yang diguyurkan mulai dari 1 liter/detik sampai dengan 20 liter/detik, dan untuk masing-masing debit dihitung besarnya daya kalor yang mampu dibuang oleh pendinginan  eksternal  tersebut.  Hubungan  antara  daya  sungkup  sebagai  fungsi  debit  pendingin ditampilkan melalui Gambar 4.
Gambar 4. Daya sungkup AP1000 vs debit
pendingin Gambar 5. Distribusi debit menjauhi titik guyur pada kondisi optimal
Dari Gambar 4 dapat ditunjukkan bahwa daya kalor yang bisa dibuang oleh sistem pendingin sungkup naik  terhadap debit aliran  pendingin  dan  mencapai suatu  nilai  maksimum  (21,6  MW) pada suatu nilai debit tertentu (debit optimal 9,5 liter/detik) yang kemudian menurun secara landai dengan naiknya debit melampaui nilai optimalnya. Hal ini menunjukkan bahwa ketika debit pendingin masih di  bawah  nilai  optimal,  debit  pendingin  tidak  mencukupi  untuk  mampu  menjangkau  seluruh permukaan sungkup karena telah habis menguap sebelum seluruh permukaan terlingkupi. Bagian yang tidak  terlingkupi  oleh  lapisan  air  pendingin  menjadi  kering  dengan  koefisien  perpindahan  kalornya yang  rendah  sehingga  daya  yang  bisa  dibuang  juga  masih  rendah.  Dengan  naiknya  debit  pendingin, permukaan  yang  kering  berkurang  sehingga  daya  kalor  yang  bisa  dibuang  semakin  tinggi.  Dengan semakin  tingginya  debit,  tebal  lapisan  pendingin  juga  meningkat  yang  akan  meningkatkan  tahanan termalnya.  Jadi  naiknya  debit  pendingin  akan  menimbulkan  dua  dampak  yang  saling  berlawanan pengaruhnya terhadap daya kalor total yang bisa dibuang yaitu pertama, akan mengurangi daerah yang tidak  terbasahi  sehingga  akan  menaikkan  daya  kalor  yang  dibuang,  dan  ke-dua,  akan  menambah ketebalan lapisan pendingin sehingga akan mengurangi daya kalor karena tahanan termal meningkat. Kedua dampak yang saling berlawanan tersebut akan memberikan suatu nilai optimal terhadap debit yang  mampu  membuang  daya  kalor  secara  maksimal.  Dari  penurunan  daya  yang  relatif  kecil  pada debit  di  atas  nilai  optimal  menunjukkan  bahwa  pengaruh  dampak  pertama  jauh  lebih  dominan dibandingkan  dampak  yang  ke-dua.  Hal  ini  juga  bisa  ditunjukkan  dari  kurva  pada  Gambar  5  yang merupakan  kurva  penurunan  debit  akibat  penguapan  dengan  memilih  debit  optimal  (9,5  liter/detik) sebagai  debit  yang  diguyurkan.  Terlihat  bahwa  debit  akan  menurun  sepanjang  perjalanan  menjauhi titik  guyur  hingga  mencapai  nol  tepat  di  ujung  dinding  sungkup  (bagian  dinding  pembuang  kalor terbawah).
Dalam desain AP1000, air yang tersedia untuk pendinginan eksternal adalah sebesar 3000 m 3 , dan jumlah tersebut  didesain  mampu  untuk  membuang  kalor peluruhan selama  72 jam,  yang  berarti besar debit rata-rata yang diguyurkan pada AP1000 adalah sebesar 11,574 liter/detik (dari pembagian 3000 m 3 /72jam). Walaupun nilai ini melampaui debit optimal yang dianalisis di sini, namun mengingat penurunan daya sangat kecil untuk debit lebih besar dari nilai optimal, maka hasil analisis yang dibuat bisa  dianggap  sudah  mampu  memprediksi  debit  minimal  yang  diperlukan  untuk  mendinginkan sungkup AP1000.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 8 10 12 14 16 18 20 22 Pengaruh Debit terhadap Daya Sungkup AP1000 Debit Pendingin (liter/detik) D a y a K a lo r ( M W ) Debit Optimal 9,5 l/det Daya Maksimum 21,6 MW 0 10 20 30 40 50 60 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Distribusi Debit Optimal Sungkup AP1000 Jarak dari titik guyur (m) D e b it a ir p e n d in g in ( l/ s )
Dari besarnya daya kalor yang bisa dievakuasi oleh pendingin eksternal sungkup yang sebesar lebih dari 20 MW sudah bisa dianggap mampu melampaui nilai kalor peluruhan setelah 1 hari reaktor trip  yang  besarnya  kurang  dari  15  MW.  Dengan  lebih  besarnya  daya  kalor  yang  bisa  dievakuasi  ke lingkungan dibandingkan dengan daya kalor yang dibangkitkan, maka penurunan temperatur sungkup diharapkan bisa terjadi.

## Hasil Aplikasi Program Pada Model Sungkup PWR1000.
Setelah  diperoleh  hasil  yang  bisa  sebanding dengan  hasil  desain  AP1000,  program  analisis diterapkan  pada  model  sungkup  PWR1000 dengan  data  masukan  diberikan  pada  Tabel  2.  Sedikit perbedaan  dari  program  adalah  pada  perhitungan  koefisien  perpindahan  kalor  di  perkukaan sungkup bagian  vertical  dengan  Bilangan  Nusseltz  pada  AP1000  dihitung  dengan  persamaan  (30)  sedangkan pada  model  sungkup  menggunakan  persamaan  (28).  Penggunaan  persamaan  dengan  Bilangan Rayleigh  untuk  temperatur  konstan  diambil  dengan  pertimbangan  batasan  keselamatan  sungkup didasarkan pada batasan tekanan uap yang dalam kondisi jenuh juga merupakan batasan temperatur . Pengaruh dari debit pendingin terhadap daya kalor yang bisa dievakuasi oleh sungkup diberikan pada Gambar 6. Terlihat bahwa dengan naiknya debit pendingin, daya kalor yang bisa dievakuasi dari sungkup meningkat hampir linier sampai suatu nilai maksimum sebesar 37 KW pada debit sebesar 22 cc/detik. Selanjutnya kenaikan debit tidak lagi mampu menaikkan daya kalor yang bisa dievakuasi dari sungkup,  dan  cenderung  stagnan.  Jika  hanya  dilihat  dari  luas  area  permukaan  untuk  evakuasi  kalor, seharusnya  besar  daya  yang  bisa  dievakuasi  dari  model  sungkup  adalah  1/40 2 kali  besar  kalor  yang bisa  dievakuasi  dari  AP1000  yakni  sebesar  13,6  KW  (diperoleh  dari  21,6  MW/40 2 ).  Hasil  analisis menunjukkan besar daya kalor yang bisa dievakuasi yang lebih tinggi, yakni sebesar 37 KW. Hal ini disebabkan resistansi termal pada model sungkup lebih rendah dibandingkan dengan resistansi termal pada AP1000, yaitu karena lebih tipisnya dinding model sungkup dan lebih tipisnya lapisan pendingin sehingga masuk ke rejim pendidihan yang menaikkan koefisien perpindahan kalor. Satu perbedaan lagi dibandingkan dengan penerapan pada AP1000 adalah daya kalor relatif tidak turun ketika debit yang diberikan melebihi nilai optimalnya. Ini berarti pemberian debit pendingin melampaui nilai optimalnya tidak mengurangi besarnya daya kalor yang bisa dievakuasi.
Dengan program yang dibuat juga disimulasikan distribusi debit sepanjang perjalanan dari titik guyur  hingga  bagian  terbawah  dari  dinding  model  sungkup  untuk  3  macam  debit  berbeda,  yaitu  15 cc/detik, 22 cc/detik  dan  30  cc/detik  yang  merepresentasikan  debit  di bawah,  tepat dan  di  atas debit optimal. Hasil analisis ditunjukkan pada Gambar 7 dan terlihat bahwa pada kondisi debit optimal yaitu 22 cc/detik, habisnya aliran tepat di ujung terjauh dari titik guyur, sedangkan untuk debit yang lebih kecil,  aliran  telah  habis  menguap  sebelum  ujung  terjauh  sehingga  meninggalkan  suatu  daerah  tak terbasahi dengan koefisien perpindahan kalor yang rendah..
Gambar 6. Daya model sungkup vs debit
pendingin
Gambar 7. Distribusi debit model sungkup
PWR1000
Untuk debit lebih besar dari debit optimal, air masih tersisa di ujung terjauh, namun kelebihan air  pendingin  ini  tidak  lagi  mampu  menaikkan  daya  kalor  yang  bisa  dievakuasi  karena  mekanisme pengambilan kalor dari sungkup didominasi oleh penguapan yang lebih dipengaruhi oleh temperatur
0 5 10 15 20 25 30 10 15 20 25 30 35 40 Pengaruh Debit Pendingin terhadap Daya Kalor Debit Pendingin (cc/detik) D a y a K a lo r (K W ) Debit optimal 22 cc/det Daya maksimum 37 KW 0 0.5 1 1.5 0 5 10 15 20 25 Distribusi Debit Model Sungkup PWR1000 Jarak dari titik guyur (m) D e b it ( c c /d e t) debit 30 cc/det debit 22 cc/det debit 15 cc/det
(Masa berlaku Akreditasi s/d April 2015)
dan luas permukaan air, bukan oleh debit aliran. Profil penurunan debit yang hampir sejajar dari ketiga kurva  menunjukkan  laju  penguapan  per  satuan  luas  yang  hampir  sama  karena  ketiganya  telah memasuki  rejim  pendidihan  sehingga  faktor  perbedaan  ketebalan  tidak  lagi  berpengaruh  signifikan terhadap resistansi termalnya
Telah  dimasukinya  rejim  pendidihan  seperti  telah  disebut  sebelumnya  dapat  ditunjukkan  dari distribusi  temperatur  permukaan  sungkup  pada  Gambar  8.  Rejim  pendidihan  dapat  ditunjukkan  dari temperaturnya yang konstan di permukaan karena temperatur didih air sama yaitu 100°C pada tekanan udara luar 1 atmosfer. Ketika pendidihan terjadi, resistansi termal dari lapisan air bisa dikatakan sangat kecil  dan  hampir    tidak  tergantung  pada  tebal  lapisannya.  Untuk  debit  yang  lebih  kecil  dari  debit optimal, seperti dalam simulasi ini adalah 15 cc/detik, air pendingin telah habis menguap pada jarak 1 m dari titik guyur sehingga sebagian permukaan sungkup tak terbasahi dengan koefisien perpindahan kalor yang rendah. Hal ini menyebabkan naiknya temperatur permukaan sungkup secara drastis. Selain itu, dengan turunnya koefisien perpindahan kalor di daerah permukaan kering, besar fluks kalor juga turun sehingga daya kalor total yang bisa dievakuasi juga turun.
Pada  Gambar  9  ditunjukkan  penurunan  ketebalan  lapisan  sepanjang  jarak  dari  titik  guyur. Ditunjukkan  bahwa  di  daerah  radial,  yaitu  mulai  dari  titik  guyur  di  pusat  kubah  sungkup  hingga dinding vertikal, tebal lapisan pendingin menurun secara drastis yang disebabkan oleh naiknya radius dan  penguapan.  Di  daerah  vertikal,  tidak  ada  lagi  perubahan  radius  sehingga  penurunan  ketebalan hanya  disebabkan  oleh  penguapan.  Perlu  dicermati  bahwa  analisis  ini  dibuat  dengan  tanpa memperhitungkan  gaya lekat  (adhesi)  antara  air  dan  permukaan  sungkup  yang  bisa  mengubah  pola aliran  dari  pola  yang  teratur  menjadi  pola  yang  terpecah  dalam  bentuk  butiran.  Ada  kemungkinan, dengan lapisan yang sangat tipis seperti pada Gambar 9, gaya dorong gravitasi tidak cukup kuat untuk mendorong lapisan air di permukaan sehingga menunggu tercapai ketebalan tertentu terlebih dahulu, sehingga  aliran  lebih  bersifat  diskrit dalam  bentuk  paket-paket  massa.  Hasil eksperimen  pada  model sungkup ini akan digunakan untuk memvalidasi dan mengkoreksi analisis yang dibuat ini.
Gambar 8. Distribusi temperature permukaan model sungkup Gambar 9. Distribusi tebal lapisan pendingin di permukaan sungkup

## KESIMPULAN
Dari penelitian ini dapat lebih dipahami karakteristik pendinginan eksternal dari sungkup reaktor PWR melalui mekanisme penguapan dari lapisan air pendingin di permukaan dan pengaruh parameter debit terhadap  kemampuan sungkup dalam  mengevakuasi  kalor. Secara  khusus  diperoleh suatu  nilai debit  yang  optimal  yang  mampu  mengevakuasi  kalor  secara  maksimal.  Penerapan  metode  analisis pada AP1000 memberikan nilai debit optimal sebesar 9,5 liter/detik yang mampu mengevakuasi daya kalor sebesar 21,6 MW dan pada model sungkup PWR1000 beskala 1/40 diperoleh nilai debit optimal sebesar  22 cc/detik  yang  mampu  mengevakuasi daya  kalor sebesar  37 KW.  Pemberian  debit  kurang dari nilai optimal tersebut akan menurunkan kemampuan evakuasi kalor secara signifikan, sedangkan untuk debit melebihi nilai optimal tersebut penurunan kemampuan evakuasi relatif bisa diabaikan.
0 0.5 1 1.5 100 105 110 115 120 125 130 Distribusi Temperatur Permukaan Model Sungkup Jarak dari titik guyur (m) T e m p e ra tu r (C ) debit 15 cc/det debit 22 cc/det dan 30 cc/det Kondisi pendidihan kondisi kering 0 0.5 1 1.5 0 0.5 1 1.5 2 Distribusi Tebal Lapisan Pendingin Jarak dari titik guyur (m) T e b a l la p is a n a ir ( m m ) debit 30 cc/det debit 22 cc/det
debit 15 cc/det

## UCAPAN TERIMA KASIH
Terima kasih diucapkan kepada Kepala Bidang Pengembangan Fasilitas Keselamatan Reaktor dan staf yang banyak membantu memberikan data kondisi eksperimen yang akan dilakukan sehingga data  analisis    yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  masih  dalam  batas  yang  mampu  direalisir  dalam eksperimen. Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada para peneliti bidang konversi energi di ITB dan BATAN Bandung yang telah banyak mempublikasikan hasil-hasil penelitian terkait pendinginan sungkup reaktor AP1000.

## DAFTAR PUSTAKA:
1. Hashim  Muhammad,  Yoshikawa  Hidekazu,  Matsuoka  Takeshi,  Yang  Ming.Common  cause failure  analysis  of  PWR  containment  spray  system  by  GO-FLOW  methodology.    Nuclear Engineering and Design. 2013; 262: 350–357.
2. YE  Cheng.  A  study  of  long-term  completely  passive  cooling  of  the  AP1000  reactor. Proceedings of ICAPP 2013, Jeju Island, Korea; 2013.p. 14-18.
3. Wang  Yan.  Preliminary  study  for  the  passive  containment  cooling  system  analysis  of  the advanced PWR.  Asian Nuclear Prospects 2012, Energy Procedia 39; 2013.p.  240 – 247.
4. Andi  Sofrany  Ekariansyah,  Surip  Widodo,  Susyadi,  D.T.  Sony  Tjahyani,  Hendro  Tjahjono. Verifikasi  kecelakaan  hilangnya  aliran  air  umpan  pada  reaktor  daya  PWR  maju.  Jurnal Teknologi Reaktor Nuklir. 2012; 14(2): 76-90.
5. Hendro  Tjahjono,  Susyadi.  Giarno,  Adhi  Rahardian.  Pemodelan  sungkup  PWR  untuk eksperimen dinamika pembebanan dan kondensasi.  Laporan Teknis PTRKN-BATAN; 2010.
6. Westinghouse  Inc.  Design  of  Structures,  Components,  Equipment  and  Systems”,    AP1000 Design Control Document, Revision 18; 2011.
7. A.D. Pasek, E. Umar, A. Suwono and R.E. Manalu. Experimental study on the heat transfer characteristics of a nuclear reactor containment wall cooled by gravitationally falling water. Presented  at International  Conference on  Advances  in  Nuclear  Science  and  Engineering 2011, Bali, Indonesia; 2011.
8. A.  D.  Pasek,  E. Umar,  A.  Suwono  and  D.  Anggraini.  Numerical  analysis  of  natural convection  air  cooling  on  containment  of  AP-1000  reactor  model.  Proceedings  of  5 th
International Conference on Cooling and Heating Technologies, Bandung;  2010.
9. A.D. Pasek, D. Hidayanti, N.P. Tandian, E. Umar and  A. Suwono. Numerical study on the characteristics of the AP1000 passive containment cooling system by the laminar subcooled falling  water  film. Proceedings  of  International  Conference  on  Fluid  and  Thermal  Energy Conversion, Tongyeong, Korea; 2009.
10. Incropera & De Witt. Fundamental of heat and mass transfer. John Wiley & Son, 4 th edition, 1996.
11. J.P. Holman, “Heat Transfer, SI Metric Edition”, McGraw-Hill Book Company; 1986.
12. Caruso G. - Naviglio A. The influence of noncondensable gases on condensation inside tubes: An  experimental  analysis.  Technical  Repport  of  Project  Contract  No.  FI4S  CT-96-0042 supported by the MURST and EU; 1996.
13. B.Manikandaprabu,  S.Mohankumar  &  R.Kathiravan.  “Pool  Boiling  Of  Water  Over  A Stainless  Steel  Flat  Plate  Heater”,  International  Journal  of  Instrumentation,  Control  and Automation (IJICA) ISSN: 2231-1890, Vol-1 Iss-3,4, 2012.
14. Chokri  Debbissi  Hfaiedh,  Abdelaziz  Nasr*,  Sassi  Ben  Nasrallah.  Evaporation  of  a  binary OLTXLG¿OPÀRZLQJGRZQWKHZDOORIWZR vertical  plates.    International Journal of  Thermal Sciences. 2013; 72: 34-46.
15. Satish G. Kandlikar, Wai Keat Kuan, Abhijit Mukherjee. Experimental study of heat transfer in  an  evaporating  meniscus  on  a  moving  heated  surface.    Transactions  of the ASME,  Vol. 127; 2005.
16. D.G.Kroger  dan  G.R.Branfield.  Evaporation  from  a  water  surface.  R&D  Journal  of  South African Institution of Mechanical Engineering . 2007; 23.
17. Massimo  Corcione.  Heat  transfer  correlations  for  free  convection  from  upward-facing horizontal  rectangular  surfaces.    Wseas  Transactions  On  Heat  And  Mass  Transfer, Manuscript received Jun. 23, 2007; revised; 2007.
18. Nanang  Triagung  Edi  Hermawan1,  Ari  Darmawan  Pasek,  dan  Efrizon  Umar.  Karakteristik perpindahan  panas  pada  pendinginan  model  sungkup  reaktor  AP1000  dengan  udara  yang bersirkulasi alamiah. LIPI Press 2011 Teknologi Indonesia; 2011.