## Jurnal Sains dan Teknologi
Volume 12 Number 3, Tahun 2023, pp. 845-856 P-ISSN: 2303-3142 E-ISSN: 2548-8570 Open Access: https://doi.org/10.23887/jstundiksha.v12i3.51634

## Penerapan  Metode Moving  Particle
Semi-Implicit dalam Simulasi Pelelehan Freeze Plug pada Molten Salt Reactor saat Terjadi Kecelakaan Reaktor
Wafiq Azizah Nurhajjah 1 , Asril Pramutadi Andi Mustari 2* , Yacobus Yulianto 3
1 Program Studi Fisika, FMIPA, Institut Teknologi Bandung, Bandung, Indonesia
2 Kelompok Keahlian Fisika Nuklir dan Biofisika, FMIPA, Institut Teknologi Bandung, Bandung, Indonesia
3 Jurusan Fisika, FMIPA, Universitas Halu Oleo, Kendari, Indonesia

## A B S T R A K
Sisi  keamanan  merupakan  aspek  yang  sangat  diperhatikan  dalam  mendesain suatu  reaktor.  Perpindahan  panas  yang  cepat  dalam  pelelehan freeze  plug merupakan  salah  satu  faktor  yang  sangat  krusial  dalam  desain  reaktor  molten molten  salt .  Tujuan  penelitian  ini  adalah  menganalisis  perpindahan  panas  pada pencairan frozen salt dalam reaktor molten salt , mengevaluasi efektivitas desain freeze  plug dengan  dan  tanpa  logam  tambahan  (tembaga,  kuningan,  dan aluminium), serta memberikan rekomendasi desain untuk meningkatkan efisiensi dan keamanan reaktor molten salt. Penelitian ini merupakan penelitian kuantitatif dimana mekanisme perpindahan panas pada pencairan frozen salt disimulasikan dengan  menggunakan  metode Moving  Particle Semi-Implicit dengan  analisis  2D dengan menggunakan dua variasi desain. Desain yang disimulasikan adalah freeze plug dengan dan tanpa tambahan logam. Subjek penelitian utama dalam simulasi ini adalah freeze plug dalam reaktor molten salt . Simulasi tanpa tambahan logam dilakukan selama 250 detik. Pada desain dengan tambahan logam, digunakan tiga jenis logam, yaitu tembaga, kuningan, dan aluminium. Simulasi dengan tambahan logam  dilakukan  selama  25  detik.  Hasil  yang  diperoleh  menunjukkan  bahwa desain dengan logam tambahan menghantarkan panas lebih baik daripada tanpa logam tambahan. Dari tiga logam tersebut, tembaga memiliki waktu paling cepat dalam  mencairkan frozen  salt .  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  semakin  tinggi  nilai konduktivitas  termal  suatu  bahan,  semakin  cepat  perpindahan  panas  ke freeze plug sehingga semakin cepat pelelehan freeze plug .

## A B S T R A C T
The safety side is a very important aspect in designing a reactor. Rapid heat transfer in freeze plug melting is one of the most crucial factors in the design of molten molten salt reactors. The purpose of this study is to analyze heat transfer in frozen salt liquefaction in molten salt reactors, evaluate the effectiveness of freeze plug designs with and without additional metals (copper, brass, and aluminum), and provide design recommendations to improve the efficiency and safety of molten salt reactors. This research is a quantitative research where the heat transfer mechanism in frozen salt liquefaction is simulated using the Semi-Implicit Moving Particle method with 2D analysis using two design variations. The simulated design is a freeze plug with and without the addition of metal. The main research subject in this simulation was a freeze plug in a molten salt reactor. The simulation without the addition of metal was carried out for 250 seconds. In designs with the addition of metal, three types of metals are used, namely copper, brass, and aluminum. The simulation with the addition of metal was carried out for 25 seconds. The results obtained show that designs with additional metals conduct heat better than without additional metals. Of the three metals, copper has the fastest time to melt frozen salt. This shows that the higher the thermal conductivity value of a material, the faster the heat transfer to the freeze plug so that the faster the melting of the freeze plug.

## 1. PENDAHULUAN
Energi merupakan sektor yang berperan memberikan kontribusi paling besar dalam menurunkan emisi CO 2 . Hal ini bersesuaian dengan komitmen Indonesia untuk menurunkan emisi CO 2 melalui dorongan transisi  energi  menuju  energi  bersih  ( green  energy )  yang  ramah  lingkungan.  Energi  bersih  memiliki beberapa kriteria di antaranya emisi yang dihasilkan lebih sedikit, luas lahan yang diperlukan lebih kecil, dan tidak menganggu ekosistem (Adyana, 2024; Bhowmik et al., 2018; Mariana, 2023) . Salah satu sumber energi bersih yang memenuhi kriteria tersebut dan juga masuk ke dalam portofolio kebutuhan energi dunia adalah Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) (Apriliyanti & Rizki, 2023; Wang et al., 2018) . Penerimaan masyarakat terhadap pembangunan PLTN masih naik turun akibat dari bahan bakar yang bersifat radioaktif dan dapat merusak lingkungan, terlebih jika dikaitkan dengan kecelakaan reaktor

## A R T I C L E   I N F O
Article history: Received August 28, 2022 Accepted July 28, 2023 Available online October 25, 2023
Kata Kunci: Freeze Plug , Metode MPS, Transfer Panas
Keywords: Freeze  Plug,  MPS  Method,  Heat Transfer
This is an open access article under the CC BY-SA license.
Copyright © 2023 by Author. Published by Universitas Pendidikan Ganesha.
di  Chernobyl  dan  Fukushima  yang  merupakan  kecelakan  reaktor  dengan  tingkat  terparah  semakin menutup  mata  masyarakat  terhadap  peranan  PLTN  sebagai  energi  bersih (Meiliasari  et  al.,  2022; Takebayashi et al., 2017; Yoschenko et al., n.d.) . Untuk itu, perlu dikembangkan desain reaktor maju yang memiliki sistem keselamatan tinggi dan menjamin kecelakaan serupa tidak akan terulang kembali. Selain itu,  desain  reaktor  maju  juga  harus  meningkatkan  keberlanjutan,  memiliki  laju  konsumsi  bahan  bakar rendah, menghasilkan limbah lebih sedikit, biaya lebih murah, non-proliferasi, serta spektrum penggunaan yang lebih luas. Salah satu PLTN generasi IV yang menjadi rujukan untuk PLTN masa depan adalah Molten Salt Reactor (MSR) yang memiliki sistem keamanan tinggi yang dikenal dengan sistem keselamatan pasif (Lumbanraja  &  Dewi,  2017;  Mahmuddin  &  Kashiwagi,  2014) .  Molten  Salt  Reactor  merupakan  reaktor berbahan  bakar  garam  cair  (molten  fuel)  yang  awalnya  dikembangkan  oleh  ORNL  (Oak  Ridge  National Laboratory) di AS, dipimpin oleh Alvin Weinberg. Reaktor daya dengan bahan bakar Thorium ini berhasil diuji coba dari 1965 hingga 1969 atau lebih dari 13.000 jam tanpa ada masalah apapun juga (Haubenreich & Engel, 2014; Limbaran et al., 2021; Yusibani et al., 2021) .
Dalam lima tahun terakhir, PT Thorcon Power Indonesia (TPI) telah menggaungkan pembangunan MSR  atau  lebih  dikenal  dengan  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Thorium  (PLTT)  di  Indonesia  dengan  nama dagang Thorcon. Thorcon dirancang dan dikembangkan oleh Martingale Inc., Amerika Serikat dengan daya total 1000 MWe yang berasal dari 4 modul, dimana setiap modul berdaya 250 MWe (Lumbanraja & Liun, 2018; Mangapul, 2016) . Dalam hal ini, PT TPI menyampaikan komitmen dalam pembangunan PLTT yaitu menjamin bahwa kejadian kecelakaan rektor Fukushima atau Chernobyl tidak akan terjadi dengan desain Thorcon. Komitmen ini didukung oleh keunggulan MSR yang menggunakan bahan bakar garam cair yang memiliki titik didih pada 1700  C dan reaktor ini tidak bertekanan. Dengan bahan bakar berupa garam cair ini MSR memiliki sistem keselamatan yang unik, yaitu saat terjadi overheat pada bahan bakar, panasnya akan  melelehkan  sumbat  yang  berada  di  bawah  teras  reaktor  yang  dikenal  dengan  istilah freeze  plug . Setelah sumbat ini meleleh, bahan bakar garam cair akan dievakuasi ke tangki bawah tanah dengan bantuan gravitasi. Freeze plug dalam keadaan normal berfasa padat yang secara aktif didinginkan oleh dinding logam (Allibert et al., 2016; Li et al., 2014; Lumbanraja & Dewi, 2017) . Saat terjadi kecelakaan reaktor atau bahan bakar overheat, freeze plug yang terbuat dari frozen salt harus  dilelehkan  dengan  cepat  agar  akumulasi  panas  tidak  merusak  struktur  reaktor  dan  bahan  bakar langsung dievakuasi untuk  didinginkan (Chisholm et al., 2020;  Ilham et al., 2023;  Nabiilah  et al., 2022) . Mekanisme  transfer  panas  dari  bahan  bakar  terhadap freeze  plug dapat  diselesaikan  dengan  metode perhitungan numerik. Salah satu metode numerik yang dapat diterapkan adalah metode Moving Particle Semi-implicit (MPS). Metode ini berbasis partikel dengan menggunakan deskripsi Lagrangian dan diskritasi spasialnya didasarkan pada perbedaan pembobotan dan persamaan tekanan Poisson terhadap aliran tak termampatkan (Istavara et al., 2022; Koshizuka et al., 2018; Nabiilah et al., 2022) . Adapun kelebihan metode ini adalah pemodelan tidak menggunakan mesh atau grid sehingga fluida yang disimulasikan diwakili oleh partikel-partikel yang dapat bergerak sesuai kondisi parameter yang dimiliki. Hal ini sangat bermanfaat karena  lebih  efisien  dalam  perhitungan.  Metode  ini  telah  diterapkan  pada  beberapa  kasus  fenomena  di dalam  reaktor  nuklir,  seperti  proses  stratifikasi,  proses  relokasi,  proses  solidifikasi,  dan  kasus  eutectic (Hidayati et al., 2020, 2021; Ilham et al., 2018; Mustari et al., 2015; Mustari & Oka, 2014).
Beberapa penelitian mengenai sifat pelelehan freeze plug pada reaktor Molten Salt telah dilakukan oleh peneliti-peneliti sebelumnya. Desain baru untuk safety plug telah diuji dan diusulkan. Sifat pelelehan frezze plug lewat simulasi dengan menggunakan LiF-ThF 4 , Hastelloy-N, dan tembaga. Selain itu, pengunaan logam tambahan, khususnya tembaga, untuk mempercepat proses pelelehan frozen salt . Proses pelelehan freeze plug menggunakan  bahan tambahan Hastelloy-N, Heynes-242, dan ODS alloys (MA754) (Li et al., 2020; Nabiilah et al., 2022; Tiberga et al., 2019; Yanti et al., 2022) . Keterbaruan dari penelitian ini terletak pada pendekatan pemodelan menggunakan metode Moving Particle Semi-Implicit (MPS) untuk memahami mekanisme transfer panas pada pelelehan freeze plug dalam reaktor Molten Salt Reactor (MSR). Penelitian ini memberikan kontribusi signifikan dengan mempertimbangkan dua variasi dalam desain freeze plug, yaitu  tanpa  logam  tambahan  dan  dengan  tambahan  logam  (tembaga,  kuningan,  dan  aluminium), menjadikannya studi yang mendalam terkait pengaruh logam terhadap efisiensi mekanisme transfer panas pada saat terjadi kecelakaan reactor.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk memodelkan proses transfer panas pada pelelehan frozen plug untuk dua variasi, yakni tanpa logam dan dengan logam (tembaga, kuningan, dan aluminium). Hasil yang diperoleh sangat bermanfaat untuk menentukan desain freeze plug yang efisien dalam mekanisme transfer panas pada pelelehan frozen salt saat terjadi kecelakaan reaktor. Dikarenakan penelitian mengenai proses pelelehan freeze plug dengan menggunakan metode MPS ini masih sangat terbatas, maka penelitian ini  sangat  dibutuhkan.  Keterbaruan  dalam  penelitian  ini  adalah  mempertimbangkan  dua  variasi  dalam freeze plug , yaitu tanpa logam dan dengan logam (tembaga, kuningan, dan aluminium), yang fokus dalam upaya untuk mengevaluasi pengaruh logam terhadap mekanisme transfer panas. Selain itu, informasi yang
diperoleh dari studi ini dapat dijadikan referensi yang penting bagi perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi nuklir, khususnya dalam pengembangan bidang keamanan dan keselamatan reaktor.

## 2. METODE
Penelitian ini merupakan penelitian kuantitatif terkait studi kasus tentang sistem keselamatan pasif pada Molten Salt Fast Reactor (MSFR) saat terjadinya kecelakaan reaktor melalui simulasi pelelehan freeze plug menggunakan metode MPS. Dalam studi ini, metode Crank-Nicholson dan metode Beda Hingga digunakan untuk melakukan perhitungan numerik secara implisit dan eksplisit (Sampera, 2016; Sinopa et al., 2020) . Pada penelitian ini, dilakukan simulasi pelelehan freeze plug menggunakan metode MPS dalam dua dimensi dengan dua desain freeze plug , yaitu simulasi pelelehan freeze plug tanpa logam tambahan dan dengan logam tambahan yang ditunjukkan oleh Gambar 1 . Freeze plug merupakan frozen salt yang terbuat dari molten fuel yang dipadatkan. Adapun spesifikasi dari frozen salt ini telah diteliti sebelumnya dan ditunjukkan dalam Table 1 .
(a) Tanpa Logam Tambahan
(b) dengan Logam Tambahan
Gambar 1. Desain Penampang Vertical Freeze Plug (a) Tanpa Logam Tambahan (b) dengan Logam Tambahan (c) Tanpa Logam Tambahan (d) dengan logam Tambahan
Gambar 2. Geometri Simulasi untuk Desain
Table 1 . Spesifikasi Material
Frozen Salt Spesifikasi Persamaan Nilai pada T = 1078  C Densitas (g/cm
3 ) 4,094 − 8.82 × 10 −4 (𝑇 − 1.008) 4.080 Viskositas kinematik (m/s 2 ) 5.54 × 10 −8 × exp( 3.689 𝑇 ) 2.46 × 10 −6 Kondukstvitas termal (W/m K) 0.928 + 8.397 × 10 −5 × 𝑇 1.010 Logam tambahan
Spesifikasi Persamaan Nilai pada T = 1078  C Koefisien panas spesifik (J/g K) −1.11 + 0.00278 × 𝑇 1.773 Table 2. Spesifikasi Logam Tambahan Material Densitas (kg/m 3 ) Koefisien panas spesifik (J/kg K) Konduktivitas termal (W/m K) Tembaga Kuningan Aluminium 8960 8587 2705 385 376 903 386 96 239
Pada  penelitian  ini,  proses  transfer  panas  dimodelkan  dengan  bentuk  geometri  sebagaimana ditampilkan pada Gambar 2 . Proses simulasi dilakukan selama 250 detik dengan melibatkan 4620 partikel (tanpa logam tambahan) dan 4920 partikel (dengan logam tambahan) dengan jarak antar-partikel adalah 5 × 10 −4 m. Proses simulasi dimulai dari tengah frozen salt ke salah satu sisi logam yang melingkupinya karena diasumsikan perpindahan panas yang terjadi pada kedua sisi sama. Pada simulasi ini, molten fuel tidak  dilibatkan  secara  partikel  langsung,  melainkan  melalui  pengaruh  temperatur molten  fuel saat melewati ambang batas pada frozen salt dan hastelloy -N yang melingkupinya. Dengan kata lain, distribusi temperatur pada frozen salt dalam simulasi ini merupakan distribusi temperatur setelah temperatur molten fuel telah  melewati  ambang  batas  dalam  beberapa  saat.  Distribusi  temperatur  pada  simulasi  ini menggunakan  distribusi  temperatur  berdasarkan  ketinggian  dan  temperatur  logam  tambahan  dibuat seragam, yaitu 1000  C (Nabiilah et al., 2022; Yanti et al., 2022) . Pada simulasi dengan menggunakan logam tambahan  ini  dilakukan  variasi  pada  logam  yang  digunakan.  Logam  tambahan  yang  digunakan  adalah tembaga, aluminium, dan kuningan dengan kandungan kimia diperoleh dari ekstrapolasi beberapa sumber yang ditampilkan pada Table 2 .

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Pada studi ini, simulasi pelelehan freeze plug dilakukan tanpa dan dengan menggunakan logam tambahan. Tujuannya adalah untuk melihat transfer panas yang terjadi melalui distribusi temperatur dan menentukan  kapan freeze  plug meleleh.  Distribusi  temperatur  direpresentasikan  oleh  warna,  dimana warna merah mewakili temperatur yang paling tinggi, yaitu 1270  C dan warna biru keunguan mewakili temperatur  yang  paling  rendah,  yaitu  770  C.  Penentukan  waktu freeze  plug meleleh  dilakukan  dengan mengidentifikasi temperatur frozen salt bagian paling bawah yang bersentuhan dengan material hastelloy- N yang disorot oleh kotak putih pada Gambar 3 . Ketika temperatur pada bagian tersebut telah mencapai temperatur leleh dari frozen salt , yaitu 843  C ditunjukkan dengan warna biru terang maka freeze plug telah berhasil dilelehkan.
Gambar 3. Posisi Frozen Salt yang Menjadi Sorotan dalam Penentuan Pelelehan
Pada simulasi tanpa logam tambahan menggunakan metode MPS melibatkan 4620 partikel dengan jarak antar dua partikel yang berdekatan adalah 5 × 10 −4 m. Gambar 4 merupakan hasil simulasi pelelehan freeze plug tanpa menggunakan logam tambahan. Ditampilkan hasil simulasi pada waktu 0 s, 50 s, 100 s, 150  s,  200  s,  dan  250  s.  Dapat  dilihat  distribusi  temperatur  yang  awalnya  ditunjukkan  oleh  waktu  0  s mengalami perubahan pada waktu selanjutnya. Bagian atas hastelloy -N dari waktu ke waktu berubah dari merah  ke  jingga  lalu  menjadi  kuning  berarti  menandakan  telah  terjadi  penurunan  temperatur  atau panasnya telah ditransfer ke bagian lain yang memiliki temperatur yang lebih  rendah. Di bagian bawah hastelloy -N menerima panas dari temperatur yang lebih tinggi ditunjukkan dari warna yang mulanya biru
keunguan berubah  menjadi biru hingga biru  muda. Untuk frozen salt bagian yang  signifikan  mengalami perubahan temperatur adalah bagian atas dan bagian sisi yang bersenuhan dengan hastelloy -N. Frozen salt mencapai temperatur lelehnya setelah 250 s, yang ditunjukkan bagian frozen salt yang bersentuhan dengan hastelloy -N telah berwarna biru terang.
a) t = 0 s
b) t = 50 s
c) t = 100 s d) t = 150 s e) t = 200 s f) t = 250 s
Gambar 4. Proses Pelelehan Freeze Plug tanpa Logam Tambahan
Pada  simulasi  dengan  logam  tambahan  menggunakan  metode  MPS  melibatkan  4920  partikel dengan jarak antar dua partikel yang berdekatan adalah 5 × 10 −4 m. Pada simulasi ini digunakan tiga logam yang berbeda yaitu tembaga, kuningan, dan aluminium. Gambar 5 menunjukkan hasil pelelehan freeze plug menggunakan logam tambahan tembaga. Ditampilkan hasil simulasi pada waktu 0 s, 5 s, 10 s, 15 s, 20 s dan 25  s,  dapat  dilihat  proses  tranfer  panas  pada  bagian  bawah hastelloy- N  atau  yang  bersentuhan  dengan tembaga jauh lebih cepat dibandingkan dengan tanpa logam tambahan. Hal ini menandakan bahwa frozen salt juga lebih cepat mencapai temperatur lelehnya, yaitu pada waktu 18,5 s. Transfer panas yang lebih cepat dapat terjadi dengan adanya transfer panas dari atas dan juga dari samping oleh tembaga.
a) t = 0 s
b) t = 5 s
c) t = 10 s d) t = 15 s e) t = 20 s f) t = 25 s
Gambar 5. Proses Pelelehan Freeze Plug dengan Tambahan Tembaga
Gambar  6 menunjukkan  hasil  pelelehan freeze  plug menggunakan  logam  tambahan  kuningan. Ditampilkan hasil simulasi pada waktu 0 s, 5 s, 10 s, 15 s, 20 s, dan 25 s, dapat dilihat proses tranfer panas pada bagian bawah hastelloy- N atau yang bersentuhan dengan kuningan juga jauh lebih cepat dibandingkan dengan tanpa logam tambahan. Namun, jika dibandingkan dengan tembaga tidak berbeda jauh ditunjukkan dari  distribusi  temperatur  yang  hampir  sama  tiap  satuan  waktu  pada  hasil  yang  ditampilkan.  Jika diperhatikan  lebih  lanjut,  sorotan frozen  salt pada  bagian  bawah  yang  bersentuhan  dengan hastelloy- N sedikit lebih lambat mencapai temperatur lelehnya dibanding dengan tembaga, yaitu pada waktu 21,4 s.
Salt Reactor saat Terjadi Kecelakaan Reaktor
c) t = 10 s d) t = 15 s
e) t = 20 s f) t = 25 s
Gambar 6. Proses Pelelehan Freeze Plug dengan Tambahan Kuningan
Gambar  7 menunjukkan  hasil  pelelehan freeze  plug menggunakan  logam  tambahan  aluminium. Ditampilkan hasil simulasi pada waktu 0 s, 5 s, 10 s, 15 s, 20 s, dan 25 s, dapat dilihat proses tranfer panas pada  bagian  bawah hastelloy -N  atau  yang  bersentuhan  dengan  aluminium  juga  jauh  lebih  cepat dibandingkan dengan tanpa logam tambahan. Namun, jika dibandingkan dengan tembaga dan kuningan tidak berbeda jauh ditunjukkan dari distribusi temperatur yang hampir sama tiap satuan waktu pada hasil yang ditampilkan. Jika diperhatikan lebih lanjut, sorotan frozen salt pada bagian bawah yang bersentuhan dengan hastelloy -N mencapai temperatur lelehnya pada waktu 19,2 s. Ditampilkan  pada Gambar  8 grafik  perubahan  temperatur frozen  salt bagian  bawah  yang bersentuhan dengan hastelloy -N untuk geometri tanpa logam tambahan (garis berwarna biru) dan geometri dengan menggunakan tiga logam yaitu tembaga (garis berwarna coklat), kuningan (garis berwarna jingga), dan aluminium (garis berwarna abu). Temperatur awal untuk semua geometri sama, yaitu 773  C. Namun tampak  perbedaan  yang  sangat  signifikan  antara  geometri  tanpa  logam  tambahan  dan  dengan  logam tambahan telah dimulai pada detik-detik awal setelah simulasi dijalankan. Untuk geometri dengan logam tambahan perubahan temperaturnya jauh lebih tajam dari pada geometri tanpa logam tambahan. Hal ini menandakan  bahwa  dengan  adanya  logam  tambahan  mempercepat  transfer  panas  sehingga frozen salt lebih cepat meleleh.
b) t = 5 s
c) t = 10 s
d) t = 15 s
e) t = 20 s f) t = 25 s
Gambar 7. Proses Pelelehan Freeze Plug dengan Tambahan Aluminium
Kemudian Gambar 9 menampilkan grafik perbandingan perubahan temperatur frozen salt antara tembaga, kuningan, dan aluminium. Dapat dilihat pola grafik dari ketiga perubahan temperatur frozen salt akibat tiga logam ini hampir sama. Setelah 5 detik, terlihat perbedaan kenaikan temperatur, yaitu secara berurutan  dari  perubahan  terbesar  ke  yang  terkecil  adalah  tembaga,  aluminium,  dan  kuningan.  Hal  ini menandakan bahwa kecepatan pelelehan freeze plug sebanding dengan konduktivitas termal dari logam yang digunakan.
Gambar 8. Perubahan Temperatur Bagian Bawah Frozen Salt yang Bersentuhan dengan Hastelloy-N untuk Geometri Tanpa Tembaga, dan dengan Tembaga
Gambar 9. Perubahan Temperatur Bagian Bawah Frozen Salt yang Bersentuhan dengan Hastelloy-N Menggunakan Logam Tambahan Tembaga, Kuningan, dan Aluminium

## Pembahasan
Dalam  penelitian  kuantitatif  ini,  proses  transfer  panas  disimulasikan  untuk  mempelajari mekanisme  pelelehan freeze  plug dengan  dan  tanpa  logam  tambahan.  Untuk  geometri  dengan  logam tambahan perubahan temperaturnya jauh lebih tajam dari pada geometri tanpa logam tambahan. Hal ini menandakan  bahwa  dengan  adanya  logam  tambahan  mempercepat  transfer  panas  sehingga frozen salt lebih cepat meleleh. Hasil simulasi dari studi ini menunjukkan bahwa variasi suhu member pengaruh yang cukup  signifikan  pada  konfigurasi  dengan  penambahan  logam  dibandingkan  dengan  konfigurasi  tanpa tambahan  logam.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  penambahan  lebih  banyak  logam  mempunyai  efek menguntungkan dalam mempercepat perpindahan panas, sehingga mempercepat proses pelelehan freeze plug .  Terjadinya  proses  ini  difasilitasi  oleh  kontak  antara freeze  plug dan  logam  tambahan,  sehingga meningkatkan  efisiensi  perpindahan  panas.  Logam  tambahan  menunjukkan  konduktivitas  termal  yang lebih baik dibandingkan bahan tanpa logam tambahan, sehingga meningkatkan laju perpindahan panas di dalam sistem. Area kontak antara freeze plug dan logam tambahan sangat penting karena memungkinkan perpindahan panas yang efisien melalui kontak langsung. Akibatnya, komponen yang bersentuhan dengan logam  mengalami  kenaikan  suhu  lebih  cepat  dibandingkan  komponen  yang  tidak  bersentuhan.  Hasil penelitian  ini  berpotensi  menciptakan  kemungkinan  kemajuan  desain  yang  lebih  efektif  dalam  aplikasi tertentu yang memerlukan perpindahan panas yang cepat. Dengan kata lain, memasukkan logam ke dalam desain secara signifikan meningkatkan efisiensi transmisi panas dan mempercepat pencairan freeze plug . Dari Gambar  9 terlihat  bahwa  logam  tembaga  mencapai  titik  leleh frozen  salt lebih  cepat dibandingkan logam aluminium dan kuningan. Hasil simulasi menunjukkan bahwa logam tembaga dapat mempercepat proses pelelehan frozen salt dibandingkan aluminium dan kuningan. Hasil ini sejalan dengan hasil yang diperoleh dalam penelitian terdahulu dimana tembaga mempercepat proses pelelehan frozen plug dibanding material lain yang digunakan dalam penelitian tersebut. Meskipun desain yang digunakan berbeda dengan desain yang digunakan dalam penelitian ini, hasil yang diperoleh menunjukkan kesamaan (Nabiilah et al., 2022; Yanti et al., 2022) .
Peningkatan temperatur yang lebih cepat akibat logam tambahan sangat mempengaruhi kecepatan pelelehan freeze plug dimana peningkatan temperatur sebanding dengan konduktivitas termal dari logam tambahan yang digunakan. Kecepatan pelelehan ini merupakan faktor yang sangat penting di dalam reaktor molten salt ketika terjadi penumpukan panas (kondisi darurat). Penumpukan panas berlebih akibat freeze plug yang belum meleleh mempengaruhi komponen lain di dalam reaktor, khususnya saluran bahan bakar cair, dimana akan sangat beresiko jika akumulasi panas tersebut mencapat titik leleh dari material saluran bahan bakar cair.
Dengan  demikian,  dalam  mendesain freeze  plug sebaiknya  menggunakan  logam  tambahan  agar transfer panas dari molten salt dapat dengan cepat terdistribusi ke freeze plug sehingga freeze salt lebih mudah  mencair.  Di  antara  tembaga,  kuningan,  dan  aluminium,  direkomendasikan  untuk  menggunakan tembaga karena memiliki daya hantar kalor yang tinggi dibandingkan kuningan dan aluminium.
Hasil  dari  penelitian  ini  tidak  hanya  memberikan  wawasan  teknis  tentang  transfer  panas  dan kecepatan pelelehan freeze plug , tetapi juga memberikan kontribusi pada pengembangan teknologi nuklir yang lebih aman dan efisien. Rekomendasi untuk menggunakan tembaga sebagai logam tambahan dalam desain freeze plug dapat menjadi pedoman berharga dalam perancangan dan pengembangan Molten Salt Reactor di masa depan. Keandalan hasil penelitian ini diperkuat oleh konsistensi temuan dengan penelitian- penelitian  terdahulu,  dimana  hasil  penelitian  ini  sejalan  dengan  hasil  yang  diperoleh  dari  penelitian Nabiilah  et  al.,  (2022);  Yanti  et  al.,  (2022) yang  memfokuskan  pada  penggunaan  logam  tambahan, khususnya  tembaga,  untuk  mempercepat  proses  pencairan  garam  beku.  Hasil  penelitian  mereka menunjukkan  bahwa memasukkan logam tembaga dapat menyebabkan peningkatan suhu  sumbat  beku lebih cepat dibandingkan dengan skenario di mana tembaga tidak digunakan. Hal ini pun yang dilakukan dalam  penelitian  ini  tetapi  dengan  bahan  logam  yang  berbeda  dengan  penelitian  terdahulu.  Perbedaan bahan  logam  yang  digunakan  tetap  menghasilkan  kesimpulan  yang  sama  yakni  penggunaan  logam tambahan  dapat  mempercepat  proses  pelelehan freeze  plug .  Selain  itu,  proses  pelelehan  freeze  plug menggunakan bahan tambahan Hastelloy-N, Heynes-242, dan ODS alloys (MA754) (Nabiilah et al., 2022; Tiberga et al., 2019; Yanti et al., 2022) . Hasilnya menunjukkan ODS alloy (MA754) lebih cepat melelehkan freeze plug dibanding yang lain dikarenakan memiliki konduktivitas termal yang paling tinggi di antara campuran yang digunakan. Hasil ini pun sesuai dengan hasil yang diperoleh dalam penelitian ini, dimana logam dengan konduktivitas termal yang tinggi dapat mempercepat pelelehan freeze plug dibandingkan logam dengan konduktivitas termal yang rendah.
Dalam penelitian ini, logam tambahan yang digunakan, yakni aluminium, kuningan, dan tembaga, merupakan logam yang cukup banyak digunakan sebagai bahan dalam alat-alat elektronika. Ketersediaan ini membantu mencegah kekhawatiran terkait kelangkaan logam. Tidak seperti logam langka atau terbatas, sifat logam ini yang tersebar luas memastikan aksesibilitasnya untuk penelitian dan aplikasi praktis. Selain
itu,  hasil  penelitian  ini  dapat  menjadi  referensi  ketersediaan  data  untuk  logam  tambahan  yang  dapat dicampurkan dengan freeze plug untuk mempercepat proses pelelehan freeze plug itu sendiri. Ketersediaan data,  khususnya  untuk  logam  kuningan,  aluminium,  dan  tembaga  dapat  menopang  pengembangan penelitian lain terkait fenomena pelelehan freeze plug . Selain itu, hasil yang diperoleh oleh Nabiilah et al., (2022); Yanti et al., (2022) telah menjelaskan bahwa  metode  MPS  mampu  menjelaskan  fenomena  pelelehan freeze  plug dalam  menginvestigasi  sifat pelelehan freeze plug pada Molten Salt Reactor . Keberhasilan penerapan metode MPS oleh Yanti et al. dan Nabiilah  et  al. dalam  menjelaskan  fenomena  pelelehan freeze  plug secara  tidak  langsung  mendukung kesesuaian  metode  MPS  untuk  mensimulasikan  dan  memahami  fenomena  pelelehan freeze  plug ini sehingga menambah tingkat kepercayaan pada hasil atau pun meminimalkan keraguan tentang keakuratan dan keandalan hasil. Metode MPS ini tampaknya cukup baik dalam memberikan wawasan bagaimana freeze plug menjalani  proses  pelelehan.  Kemampuan  metode  MPS  untuk  mensimulasikan  dan  menjelaskan fenomena freeze plug memberikan kontribusi untuk pemahaman yang lebih baik tentang proses ini dalam Molten Salt Reactor . Dengan demikian, penelitian ini meningkatkan pemahaman ilmiah tentang perpindahan panas dan laju peleburan freeze plug , sekaligus menawarkan rekomendasi praktis untuk desain dan kemajuan Molten Salt Reactor yang lebih efektif dan aman. Penelitian ini meningkatkan literatur ilmiah dan membuka jalan bagi penelitian mendalam di masa depan di sektor penting ini dengan menyarankan penggunaan tembaga sebagai logam tambahan dan mengkonfirmasi penerapan metode MPS.
Hasil  studi  ini  dapat  menjadi  landasan  untuk  melakukan  penelitian  lanjutan  guna  memperoleh pengetahuan yang lebih komprehensif mengenai proses peleburan freeze plug . Pengembangan lebih lanjut dari  penelitian  ini  memerlukan  eksplorasi  lanjutan  pada  jenis  logam  tambahan,  menyelidiki  pengaruh bentuk freeze plug , atau menguji pengaruh dari berbegai situasi operasional. Dengan memperluas cakupan studi,  akan  sangat  memungkinkan  untuk  mengungkapkan  variabel  yang  lebih  tepat  yang  mungkin berdampak pada proses pelelehan freeze plug .

## 4. SIMPULAN
Proses  pelelehan  freeze  plug  pada Molten  Salt  Reactor saat  terjadi  kecelakaan  reaktor  telah disimulasikan  dengan  menggunakan  Metode Moving  Particle  Semi-Implicit .  Hasil  simulasi  menunjukkan bahwa  desain freeze  plug dengan  logam  tambahan  lebih  cepat  meleleh  dibanding  desain  tanpa  logam tambahan.  Hal  ini  menjelaskan  bahwa  tambahan  logam  dapat  mempercepat  proses  transfer  panas  dari freeze plug ke frozen salt . Secara khusus, hasil yang diperoleh dari pemanfaatan aluminium, kuningan, dan tembaga  dapat  memberikan  gambaran  bagaimana  logam-logam  tersebut  dapat  berkontribusi  dalam mempercepat proses pencairan freeze plug. Dari tiga logam yang digunakan, logam tembaga yang memiliki nilai konduktivitas panas tertinggi lebih cepat dalam melelehkan frozen salt dibanding logam lainnya. Hal ini menjelaskan bahwa semakin tinggi nilai konduktivitas panas logam, semakin cepat dalam melelehkan frozen salt . Hasil dari penelitian  ini menambah  pemahaman ilmiah tentang  perpindahan panas dan laju pelelehan freeze plug , memberikan saran praktis untuk meningkatkan desain dan kemajuan reaktor Molten Salt agar  lebih  efisien  dan  aman.  Studi  ini  meningkatkan  literatur  ilmiah  dan  memfasilitasi  penelitian komprehensif  di  masa  depan  dalam  bidang  penting  ini  dengan  mengusulkan  penggabungan  tembaga sebagai logam tambahan dan memverifikasi kesesuaian metode MPS.

## 5. UCAPAN TERIMAAKSIH
Penelitian  ini  didukung  oleh  program  P2MI  2022  Institut  Teknologi  Bandung  dengan  nomor kontrak 71/IT1.C02/SK-TA/2022.

## 6. DAFTAR PUSTAKA
Adyana, N. (2024). Penerapan Pajak Karbon di Indonesia: Kajian Ekonomi, Politik, Dan Sosial. OPTIMAL Jurnal Ekonomi Dan Manajemen , 4 (1), 11 – 21. https://doi.org/10.55606/optimal.v4i1.2552.
Allibert, M., Aufiero, M., Brovchenko, M., Delpech, S., Ghetta, V., Heuer, D., Laureau, A., & Merle-Lucotte, E. (2016).  Molten  salt  fast  reactors.  In Handbook  of  Generation  IV  Nuclear  Reactors . https://doi.org/10.1016/B978-0-08-100149-3.00007-0.
Apriliyanti, K., & Rizki, D. (2023). Kebijakan energi terbarukan: studi kasus indonesia dan norwegia dalam pengelolaan sumber energi berkelanjutan. Jurnal Ilmu Pemerintahan Widya Praja , 49 (2), 186 – 209. https://doi.org/10.33701/jipwp.v49i2.3684.
Bhowmik,  C.,  Baruah,  A.,  Bhowmik,  S.,  &  Ray,  A.  (2018).  Green  energy  sources  selection  for  sustainable
energy planning using multi-criteria decision-making approach. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering , 377 (1). https://doi.org/10.1088/1757-899X/377/1/012029. Chisholm, B. M., Krahn, S. L., & Sowder, A. G. (2020). A unique molten salt reactor feature – The freeze valve system:  Design,  operating  experience,  and  reliability. Nuclear  Engineering  and  Design , 368 (1), 110803.
Haubenreich,  P. N., & Engel, J. R. (2014). The molten salt reactor (MSR) in generation IV: Overview and perspectives.
Nuclear Applications and Technology , 8 (2), 118 – 136. https://doi.org/10.1016/j.pnucene.2014.02.014.
Hidayati, A. N., Mustari, A. P. A., Waris, A., Yulianto, Y., & Ilham, M. (2021). Study on Fluid Descends Vertically on Static Fluid Using Moving Particle Semi-Implicit Method. Journal of Physics: Conference Series , 1772 (1), 012007. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1772/1/012007. Hidayati, A. N., Waris, A., Mustari, A. P. A., Apriani, N. A., Ifthacharo, M., & Wulandari, R. (2020). The Effect of Temperature Variations on Wood’s Metal Plate Melting Simulation by Using MPS. Journal of Physics: Conference Series , 1493 (1), 012024. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1493/1/012024. Ilham,  M.,  Aji,  I.  K.,  &  Okawa,  T.  (2023).  Numerical  investigation  on  the  effects  of  fundamental  design parameters on freeze plug performance in molten salt reactors. Nuclear Engineering and Design , 403 , 112144. https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2022.112144. Ilham, M., Yulianto, Y., & Mustari, A. P. A. (2018). Simulation on Relocation of Non-Compressed Fluid Flow using Moving Particle Semi-Implicit (MPS) Method. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering , 407 (1), 012100. https://doi.org/10.1088/1757-899X/407/1/012100.
Istavara,  A.,  Ratiko,  R.,  Pratama,  H.  A.,  &  Nasruddin,  N.  (2022).  Pemodelan  Dinamik  Pendinginan  Bahan Bakar  Nuklir  Bekas  Reaktor  Riset  Secara  Natural  Konveksi  Pada  Prototipe  Dry  Cask  Storage.
Urania: Jurnal Ilmiah Daur Bahan Bakar Nuklir , 28 (2), 113 – 124. https://doi.org/10.17146/urania.2022.28.2.6639.
Koshizuka, S., Shibata, K., Kondo, M., & Matsunaga, T. (2018). Moving particle semi-implicit method. In A Meshfree Particle Method for Fluid Dynamics . Academic Press. https://doi.org/10.1016/C2016-0- 03952-9.
Li, G., Gao, J., Wen, P., Zhao, Q., Wang, J., Yan, J., & Yamaji, A. (2020). A review on MPS method developments and  applications  in  nuclear  engineering. Nuclear  Engineering.  Computer  Methods  in  Applied Mechanics and Engineering , 367 , 113166. https://doi.org/10.1016/j.cma.2020.113166.
Li,  G.,  Oka,  Y.,  &  Furuya,  M.  (2014).  Experimental  and  numerical  study  of  stratification  and solidification/melting  behaviors. Nuclear  Engineering  and  Design , 272 ,  109 – 117. https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2014.02.023.
Limbaran, B. G., Harto, A. W., & Sihana, S. (2021). Analisis Sistem Pendingin Pasif Pasca Shutdown Dengan Skenario Severe Accident pada Innovative Molten Salt Reactor (IMSR). Teknofisika , 24 (1), 29 – 34. https://doi.org/10.17146/gnd.2021.24.1.5957. Lumbanraja,  S.  M.,  &  Dewi,  D.  (2017).  Kajian  Pra  Kelayakan  PLTN  SMART  Lepas  Pantai  Jenis  Struktur Berbasis  Gravitasi  Untuk  Indonesia. Jurnal  Pengembangan  Energi  Nuklir , 19 (1),  33. https://doi.org/10.17146/jpen.2017.19.1.3267. Lumbanraja, S. M., & Liun, E. (2018). Reviu Implementasi Thorcon Molten Salt Reactor di Indonesia. Jurnal Pengembangan Energi Nuklir , 20 (1), 53. https://doi.org/10.17146/jpen.2018.20.1.4083.
Mahmuddin, F., & Kashiwagi, M. (2014). Performance Evaluation of an Optimized Floating Breakwater in Oblique  Waves  with  a  Higher-Order  Boundary  Element  Method. Makara  Journal  of  Technology , 18 (1), 7. https://doi.org/10.7454/mst.v18i1.2940. Mangapul, J. (2016). PengaturanTeganganPembangkitListrikTenagaSurya(PLTS) 1000 WATT. Jurnal Kajian Teknik Elektro , 1 (1), 79 – 95. https://doi.org/10.52447/jkte.v1i1.211. Mariana, K. (2023). Peranan etika bisnis dalam menghadapi global warming di era globalisasi. Jurnal Ilmiah Multidisiplin , 2 (01), 30 – 35. https://doi.org/10.56127/jukim.v2i01.416.
Meiliasari, D. P., Panjaitan, B. S., Widana, I. D. K. K., Apriadi, R. K., & Cahyadi, D. (2022). Lesson Learned Dari Kecelakaan Reaktor Nuklir Fukushima Daiichi Untuk Meningkatkan Mitigasi Reaktor Serba Guna Gerrit  Augustinus  Siwabessy  (RSG-GAS). PENDIPA  Journal  of  Science  Education , 6 (2),  493 – 500. https://doi.org/10.33369/pendipa.6.2.493-500.
Mustari, A. P. A., & Oka, Y. (2014). Molten uranium eutectic interaction on iron-alloy by MPS method. Nuclear Engineering and Design , 278 , 387 – 394. https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2014.07.028. Mustari, A. P. A., Oka, Y., Furuya, M., Takeo, W., & Chen, R. (2015). 3D simulation of eutectic interaction of Pb – Sn system using Moving Particle Semi-implicit (MPS) method. Annals of Nuclear Energy , 81 , 26 –
33. https://doi.org/10.1016/j.anucene.2015.03.031.
Nabiilah, B. F., Mustarib, A. P. A., & Yulianto, Y. (2022). Simulasi Pelelehan Freeze Plug Termodifikasi pada Molten Salt Reactor Menggunakan Metode Moving Particle Semi-implicit. POSITRON , 12 (2), 112 –
119. https://doi.org/10.26418/positron.v12i2.57434.
Sampera,  H.  (2016).  Aplikasi  Metode  Beda  Hingga  Crank-Nicholson  Implisit  untuk  Menentukan  Kasus Adveksi-Difusi  2D  pada  Sebaran  Polutan  Di  Suatu  Perairan. PRISMA  FISIKA , 4 (2),  56 – 63. https://doi.org/10.26418/pf.v4i2.15851.
Sinopa, L. C. K., Noviani, E., & Rizki, S. W. (2020). Hampiran Solusi Persamaan Panas Dimensi Satu Dengan Metode  Beda  Hingga  Crank-Nicolson. Bimaster:  Buletin  Ilmiah  Matematika,  Statistika  Dan Terapannya , 9 (1), 195 – 204. https://doi.org/10.26418/bbimst.v9i1.38819. Takebayashi, Y., Lyamzina, Y., Suzuki, Y., & Murakami, M. (2017). Risk Perception and Anxiety Regarding Radiation  after  the  2011  Fukushima  Nuclear  Power  Plant  Accident:  A  Systematic  Qualitative Review. International  Journal  of  Environmental  Research  and  Public  Health , 14 (11),  1306. https://doi.org/10.3390/ijerph14111306.
Tiberga, M., Shafer, D., Lathouwers, D., Rohde, M., & Kloosterman, J. L. (2019). Preliminary investigation on the melting behavior of a freeze-valve for the Molten Salt Fast Reactor. Annals of Nuclear Energy , 132 , 544 – 554. https://doi.org/10.1016/j.anucene.2019.06.039. Wang, Q., Li, R., & He, G. (2018). Research status of nuclear power: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews , 90 , 90 – 96. https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.03.044.
Yanti, N. J., Mustari, A. P. A., Hidayati, A. N., & Aprianti, N. A. (2022). The effect of Copper utilization on MSFR’s safety plug performance simulation by using MPS. Journal of Physics: Conference Series , 2243 (1), 012059. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2243/1/012059 DownloadArticle PDF. Yoschenko, V., Kashparov, V., & Ohkubo, T. (n.d.). Radioactive Contamination in Forest by the Accident of Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant: Comparison with Chernobyl. Radiocesium Dynamics in a Japanese Forest Ecosystem: Initial Stage of Contamination After the Incident at Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant , 1 (1), 3 – 22. https://doi.org/10.1007/978-981-13-8606-0_1.
Yusibani, E., Nisa, H., & Rajibussalim, R. (2021). Simulasi Pengaruh Radius Channel Garam dan Temperatur Terhadap Distribusi Temperatur Pada Teras Molten Salt Breeder Reactor. Jurnal Pengembangan Energi Nuklir , 23 (2), 81 – 88. https://doi.org/10.17146/jpen.2021.23.2.6407.