Metode pengendalian bertingkat menggunakan pengendali PID untuk mengendalikan tinggi muka air (level) di dalam tangki, digunakan untuk menghilangkan gangguan akibat perubahan laju aliran air (flow), terhadap tinggi muka air di dalam tangki. Tulisan ini menyelidiki sampai berapa banyak jumlah perubahan laju aliran air, sehingga berpengaruh terhadap tinggi muka air di dalam tangki. Percobaan dilakukan melalui simulasi menggunakan Simulink dan pemodelan untuk setiap komponen yang digunakan pada simulator sistem pengendalian bertingkat level control-flow control menggunakan pengendali PID. Set point tinggi muka air di dalam tangki 0,3 m. Ketika tinggi muka air di dalam tangki dalam keadaan steady 0,3 m dan laju aliran air 2,2 ×10 m/detik, lalu laju aliran air dinaikan bertahap pada detik ke 1000, 1500, 2000, 2500, 3000 dan 3500 masingmasing 3,3×10 m/detik, hasilnya tidak mengubah tinggi muka air. Lalu pada detik ke 4000 menaikan laju aliran air sebanyak 2,3×10m/detik, maka tinggi muka air berosilasi. Selanjutnya mengurangi laju aliran air pada detik ke 1000, 1500, 2000, 2500, 3000, 3500 dan 4000 masing-masing 1,7×10 m/detik. Pada detik ke 1000 sampai detik ke 3000 tidak mempengaruhi tinggi muka air. Lalu mulai detik ke 3500 tinggi muka air berubah, berada di bawah set point nya.

To satisfy increasing energy needs, nuclear can be considered as a solution. However, it has shortcomings, mostly on safety systems. One instance of a failed safety system trial occurred in Fukushima, Japan. The accident occurs because of the failure in an active cooling system due to the earthquake and tsunami. This new object brings out new research about the use of passive cooling systems in the safety of nuclear reactors. The accident in the cooling system makes flow circulation an important parameter. This study aims to simulate a particle tracer material which is the object of flow visualization, then do a comparison of flowrate between the visualization analysis on analytical calculations performed on the FASSIP-02 Loop at the Thermohydrolic Laboratory, BATAN. It shows if the density of particle tracer is increasing, the flow rate decrease. Another parameter that increases the flow rate is the temperature difference between the cooler and the heater, as the temperature becomes greater, the flow rate faster. While visualization shows that flow rate slower than analytical calculations, this because of differences in terms of reference. Abstrak. Untuk memenuhi peningkatan kebutuhan energi, nuklir dapat dianggap sebagai solusi. Namun nuklir memiliki kekurangan, terutama pada sistem keselamatan. Salah satu contoh kegagalan sistem keselamatn nuklir terjadi di Fukushima, Jepang. Kecelakaan terjadi akibat rusaknya sistem pendingin aktif karena gempa dan tsunami. Sehingga membuat objek penelitian baru tentang penggunaan sistem pendingin pasif dalam keselamatan reaktor nuklir. Fenomena dalam sistem pendingin pasif diantaranya sirkulasi alami yang membuat laju aliran menjadi parameter penting. Penelitian ini bertujuan untuk melakukan simulasi rekayasa bahan particle tracer yang merupakan objek visualisasi laju aliran, serta melakukan perbandingan visualisasi laju aliran terhadap perhitungan analitik yang dilakukan pada Untai FASSIP-02 di Laboratorium Termohidrolika, BATAN. Didapatkan bahwa semakin besar massa jenis particle tracer yang digunakan maka laju aliran semakin lambat. Parameter lain yang mempengaruhi laju aliran adalah perbedaan temperatur antara cooler dan heater, semakin besar perbedaan temperatur maka akan mempercepat laju aliran. Sedangkan, laju aliran visualisasi menunjukan hasil yang lebih lambat dari perhitungan analitik, hal ini dikarenakan perbedaan kerangka acuan dalam meninjau laju aliran. Kata kunci: Laju aliran, particle tracer, sirkulasi alami, visualisasi, untai FASSIP-02. © 2019. BKSTM-Indonesia. All rights reserved Pendahuluan Melihat adanya ketidakseimbangan antara kebutuhan energi dan cadangan energi, perlu adanya energi alternatif di Indonesia. Salah satu energi alternatif yang dapat dimanfaatkan adalah tenaga nuklir. Pemanfaatan tenaga nuklir untuk pembangkit listrik sangat potensial untuk mengatasi kungkungan kesulitan akibat kelangkaan sumber energi fosil. Namun, keselamatan dan keamanan penggunaan energi nuklir perlu dijadikan perhatian, agar tidak terjadinya bencana seperi meledaknya reaktor energi nuklir di Fukushima Daiichi, Jepang. Kecelakaan ini terjadi akibat tidak bekerjanya sistem pendingin aktif, yang rusak akibat gempa dan tsunami. Untuk itu, perlu adanya pengembangan sistem pendingin pasif. Sistem pendingin pasif beroperasi dengan komponen dan proses pasif yang andal seperti efek gravitasi dan sirkulasi alamiah, bukan peralatan aktif seperti pompa dan sumber daya [1]. Pusat Teknologi dan Keselamatan Reaktor Nuklir (PTKRN) BATAN telah merancang dan menkonstruksi fasilitas eksperimen untuk meneliti fenomena sirkulasi alami yang disebut sebagai Untai FAsilitas Simulasi SIstem Pasif versi 02 (FASSIP-02). Untai FASSIP-02 memiliki dua komponen utama berupa tangki heater sebagai pemanas dan tangki cooler sebagai pendingin untuk menimbulkan perbedaan densitas air di dalam untai. Andriani, W., dkk. / Prosiding SNTTM XVIII, 9-10 Oktober 2019, RM19 RM19 | 2 Sirkulasi alami menjadi salah satu bagian dari sistem pasif. Sirkulasi alami pada sistem pasif (thermosyphon) adalah sistem dengan gerakan fluida dialirkan secara termal yang dihasilkan dari perbedaan densitas dan body force [2]. Aliran sirkulasi alami bergantung pada perbedaan densitas antara saluran yaitu, saluran panas (heater) dan saluran dingin (cooler), untuk menyediakan sistem gaya pendorong. Biasanya, laju aliran sirkulasi alamiah lebih kecil dari laju aliran dalam sistem sirkulasi paksa [3]. Selain itu, laju aliran sirkulasi alami juga dipengaruhi oleh orientasi (horizontal/vertikal) dari heater dan cooler [4] serta jarak antara heater dan cooler, dimana semakin tinggi jarak maka semakin cepat kecepatan rata-rata airnya [5]. Laju aliran pada sirkulasi alami dapat diketahui baik dengan pengukuran, perhitungan analitik maupun dengan metode visualisasi. Pada penelitian yang akan dilakukan, laju aliran dari visualisasi akan dibandingkan dengan hasil perhitungan. Penelitian akan dilakukan dengan FASSIP-02. Gambar 1. FASSIP-02 loop Tabel 1. Komponen FASSIP-02 No Komponen Ukuran/Material 1 Water Cooler Tank (WCT) 1 m x 3 m x 2.75 m (carbon steel, t=8 mm) 2 Water Heating Tank (WHT) Dia. 24 inch, h=1 m 3 Pipa Dia. 1 inch (stainless steel 3040) 4 Heat Exchanger Dia. 1 inch, t=3 mm, (Copper) 5 Heater Panjang = 30 cm, P=5 kW (total 20 kW) 6 Perbedaan ketinggian 910 cm 7 Ketinggian total (H) 1100 cm 8 Loss coef. total (K) 12.71 9 Panjang pipa total (L) 43.17 m Metode Penelitian Perhitungan Analitik Dalam kondisi steady-state, fenomena sirkulasi alami yang terjadi dapat digambarkan dengan Persamaan (1), dikarenakan gaya apung (buoyancy) berasal dari bagian panas (sisi kiri Persamaan (1)) dan pada bagian dingin memperlambat gaya gesek (bagian kanan Persamaan (1)) [6].  = −   2 m R dz g h  (1) Setelah diintegrasikan, Persamaan (1) menjadi

The failure to use an active cooling system, encourages the use of a passive cooling system so that its use can be further optimized. So in order to optimize the use of passive cooling systems, a number of studies have been conducted, one of which is using the Pre-FASSIP02 loop as a passive cooling system simulation. The purpose of this study is to obtain characteristics of changes in water temperature and the results of analysis of the calculation of flow rates based on temperature variations of the heater. The method used in the study used the experimental method using the Pre-FASSIP02 Loop Mod.1 with extended 6 heater temperature variation between 90C until 40C. Temperature characteristics data show that the longest time needed by heater to reach the desired temperature is in the variation of heater temperature 90 C for 15600 seconds, while the fastest time is at temperature variation of heater 40 C for 1834 seconds. This shows that at temperature variation 90 C has warm up time is 15x longer than the temperature variation of 40 C. Flow rate data in the form of calculations and graphs in each heater temperature variation shows that the highest flow rate is at a temperature variation of heater 90 C (0,073459 m/s) while the lowest flow rate is at a temperature of 40 C (0.001545 m/s). The value of temperature variation will be affects to the value of the flow rate obtained. Because the greater the temperature variation, the temperature difference between the heater and cooler obtained will be even greater. So the value of water density and dynamic viscosity obtained will be even greater. Kata kunci: Laju Aliran, Sistem Pendingin Pasif, Untai Pre-FASSIP02, Sirkulasi Alam, Tangki Pemanas. © 2019. BKSTM-Indonesia. All rights reserved