Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL PUSAT SAINS DAN TEKNOLOGI AKSELERATOR Jl. Babarsari Kotak Pos 6101 Ykbb, Yogyakarta 55281 2014 CP: Sudjatmoko, Tjipto Sujitno.

Presentasi serupa


Presentasi berjudul: "BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL PUSAT SAINS DAN TEKNOLOGI AKSELERATOR Jl. Babarsari Kotak Pos 6101 Ykbb, Yogyakarta 55281 2014 CP: Sudjatmoko, Tjipto Sujitno."— Transcript presentasi:

1

2 BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL PUSAT SAINS DAN TEKNOLOGI AKSELERATOR Jl. Babarsari Kotak Pos 6101 Ykbb, Yogyakarta CP: Sudjatmoko, Tjipto Sujitno

3 2 Next Generation Reactor Concepts PUSAT TEKNOLOGI AKSELERATOR DAN PROSES BAHAN  Thermal and fast water-cooled (SCWR-Th and SCWR-F)  Gas cooled (VHTR and GFR)  Liquid metal cooled (sodium and lead fast reactors : Na-LMR and Pb-LMR) 13 maret015

4 3 Dalam beberapa dekade yang lalu (1970-an dan 1980-an) konsep HTR telah terbukti dapat dioperasikan hingga 950 o C, di USA, GB dan Jerman Dalam beberapa dekade yang lalu (1970-an dan 1980-an) konsep HTR telah terbukti dapat dioperasikan hingga 950 o C, di USA, GB dan Jerman Akhir-akhir ini forum GEN4 (GIF) memberi rekomendasi konsep HTR untuk kogenerasi listrik dan produksi-panas untuk industri (hidrogen, desalinasi air laut) Akhir-akhir ini forum GEN4 (GIF) memberi rekomendasi konsep HTR untuk kogenerasi listrik dan produksi-panas untuk industri (hidrogen, desalinasi air laut) Tujuan dari perintisan Sistem Energi Nuklir GEN4 adalah mengembangkan dan membuktikan sistem energi nuklir maju yang memenuhi kebutuhan : Tujuan dari perintisan Sistem Energi Nuklir GEN4 adalah mengembangkan dan membuktikan sistem energi nuklir maju yang memenuhi kebutuhan : PUSAT TEKNOLOGI AKSELERATOR DAN PROSES BAHAN 13 maret015

5 4 VHTR UNTUK PRODUKSI HIDROGEN  Hidrogen mempunyai potensi mengubah secara menyeluruh kebiasaan orang untuk “membuat, menyimpan dan memanfaatkan energi”  Hidrogen akan menjadi menarik sebagai pembawa energi, jika dapat dibuktikan bahwa hidrogen dapat dihasilkan secara bersih dengan biaya yang efektif pada skala besar  Meskipun melimpah di bumi, hidrogen bukan sumber energi yang dapat ditambang seperti batubara dan uranium atau dikumpulkan seperti minyak atau gas alam  Hidrogen harus diekstrak dengan memecah molekul baik air atau metan yang memerlukan masukan energi yang besar untuk produksi skala besar PUSAT TEKNOLOGI AKSELERATOR DAN PROSES BAHAN 13 maret015

6 5 GCR/HTR Turbin/ power generation (listrik) Desalinasi air laut Produksi Hidrogren Gasifikasi & Pencairan Batubara  PEMANFAATAN PANAS DARI HTR PUSAT TEKNOLOGI AKSELERATOR DAN PROSES BAHAN 13 maret015

7 6  PRODUKSI HIDROGEN PUSAT TEKNOLOGI AKSELERATOR DAN PROSES BAHAN 13 maret015

8 7 APLIKASI FUEL CELL 250 kW distributed cogeneration power plant NECAR 5 50 W portable fuel cell with metal hydride storage 7 kW home cogeneration power plant PUSAT TEKNOLOGI AKSELERATOR DAN PROSES BAHAN 13 maret015

9 8  Design and safety  Fuel and fuel cycle  Materials and components  Hydrogen production  Helium turbine and balance of plant PUSAT TEKNOLOGI AKSELERATOR DAN PROSES BAHAN 13 maret015

10 9 PUSAT TEKNOLOGI AKSELERATOR DAN PROSES BAHAN 13 maret015

11 10 PERMASALAHAN MATERIAL SUHU TINGGI  Penggunaan panas-proses untuk produksi hidrogen skala-besar juga akan memerlukan material yang sesuai dengan Heat-Transfer Media dan Reactants  Material akan terpapar pada suhu tinggi, tekanan, iradiasi/paparan neutron dan lingkungan korosif  Umur operasi 60 tahun untuk GEN4 Reactors akan memerlukan stabilitas material yang sangat panjang PUSAT TEKNOLOGI AKSELERATOR DAN PROSES BAHAN 13 maret015

12 11  Suhu medium (~ o C) untuk vessel structures dan cold internals structures dan cold internals  Suhu tinggi (~ o C) untuk primary circuit, recuperator, intermediate heat exchanger dan recuperator, intermediate heat exchanger dan turbine component turbine component  Suhu sangat tinggi (~ o C) untuk core dan hot gas facing components dan hot gas facing components  Teknologi material yang harus dikaji dan diteliti adalah : PUSAT TEKNOLOGI AKSELERATOR DAN PROSES BAHAN 13 maret015

13 12  PRAKIRAAN JENIS KERUSAKAN/DEGRADASI MATERIAL PUSAT TEKNOLOGI AKSELERATOR DAN PROSES BAHAN  IRADIASI  Kondisi selama iradiasi : suhu, dosis, laju dosis dan komposisi material menentukan perubahan sifat material Swelling Irradiation creep Embrittlement  PAPARAN SUHU TINGGI Korosi-oksidasi suhu tinggi Perubahan struktur-mikro Aliran plastis 13 maret015

14 13  LINGKUNGAN GAS HELIUM PUSAT TEKNOLOGI AKSELERATOR DAN PROSES BAHAN Lapisan Oksida : sebagai akibat dari pelunakan matriks dan batas- batas butir Terkarburasi dan teroksidasi secara internal atau pada permukaan (keras dan getas akibat pembentukan karbida) Getas karena hidrogen Degradasi antarmuka serat-matriks (He + tak murnian CO/CO 2, H 2, H 2 O, O 2 ) 13 maret015

15 14 LITBANG YANG DIPERLUKAN  Pengembangan, uji dan perancangan material baru untuk control rod materials  Material suhu tinggi yang diperlukan untuk komponen-komponen utama :  Material untuk bejana tekan reaktor (RPV)  Hot gas ducts and components materials  Recuperator materials  Insulation materials  Expansion joint materials  Intermediate Heat Exchanger (IHX) materials  High temperature materials for turbine  Graphite fabrication and qualification  Graphite disposal PUSAT TEKNOLOGI AKSELERATOR DAN PROSES BAHAN 13 maret015

16 15 2. MATERIAL UNTUK PRIMARY CIRCUIT DAN TURBINE  RPV dihubungkan dengan unit produksi energi via komponen penting yang disebut cross vessel yang bekerja dalam jangkau suhu lebih rendah (500 – 600 o C) daripada hot internals (hot gas duct) yang ber- operasi dalam jangkau o C  Dosis iradiasi pada struktur ini sangat rendah  Material kandidat : - Inco alloy Hastelloy XR - Haynes 230 PUSAT TEKNOLOGI AKSELERATOR DAN PROSES BAHAN 1) Ni-based alloy untuk Primary Circuit 13 maret015

17 16  Kondisi operasi maksimum komponen kritis tersebut (tidak teriradiasi) :  Recuperator : 600 o C/7 MPa  Turbine : 850 o C/150 MPa/ jam  HTHX : o C 2) Ni-based alloy untuk Turbine  Inlet turbine shroud, turbine disk dan blades, dan recuperator merupakan komponen yang sangat kritis  Nickel-based alloys (617) atau C-C composites dapat digunakan untuk inlet shroud, diperlukan sifat-sifat pada o C PUSAT TEKNOLOGI AKSELERATOR DAN PROSES BAHAN 13 maret015

18 17 3. MATERIAL IHX (INTERMEDIATE HEAT EXCHANGER)  Penukar panas adalah komponen penting konversi energi untuk mengarahkan secara termal produksi hidrogen  Penukar panas dalam sistem reaktor GEN4 memerlukan material yang sangat khusus terhadap kondisi-kondisi kritis :  media yang sangat reaktif dan korosif secara kimia pada suhu tinggi  mampu menahan tekanan tinggi  menjamin keselamatan dan tahan terhadap periode panjang dan berbagai macam siklus proses PUSAT TEKNOLOGI AKSELERATOR DAN PROSES BAHAN 13 maret015

19 18 PUSAT TEKNOLOGI AKSELERATOR DAN PROSES BAHAN 13 maret015

20 19 PUSAT TEKNOLOGI AKSELERATOR DAN PROSES BAHAN Perubahan massa cuplikan selama siklus 1 jam pada suhu 700 o C dalam udara+10%H 2 O  Tanpa coating, 304L dan Fe-9Cr-1Mo terserang oksidasi sangat hebat setelah short exposures  Aluminide coating, 304L dan Fe-9Cr-1Mo mempunyai ketahanan oksidasi yang baik hingga siklus 1000 jam  Setelah siklus 1000 jam, aluminized 304L mengalami penambahan massa sangat besar ALUMINIDE COATING PADA CUPLIKAN Fe-9Cr-1Mo DAN SS-304L (Fe-18Cr-9Ni alloy) Gambar SEM : (a) Fe-9Cr-1Mo setelah siklus 1000 (b) 304L setelah siklus 1000 (c) 304L setelah siklus 2000 (d) Fe-9Cr-1Mo setelah siklus 2000 Terjadi retakan di dalam coatings 13 maret015

21 20 PUSAT TEKNOLOGI AKSELERATOR DAN PROSES BAHAN ALUMINIDE COATINGS PADA CUPLIKAN Ni-BASED ALLOYS Perubahan massa cuplikan Ni-based alloys selama siklus 500 jam di dalam udara pada suhu 900 o C dengan dan tanpa aluminide coatings Gambar SEM : terbentuk kerak pada aluminized alloy 601 setelah siklus jam pada suhu 900 o C dalam uap-10%CO 2 pada tekanan 20 atm. 13 maret015

22 21 PUSAT TEKNOLOGI AKSELERATOR DAN PROSES BAHAN ALUMINIUM-CONTAINING ALLOYS : HAYNES ALLOY 214 Data cuplikan Haynes alloy 214 tebal 50  m dan 100  m pada suhu 800 o dan 900 o C, dengan dan tanpa 10vol% H 2 O Gambar TEM dari Haynes 214 (NiCrAlFe+Y/Zr) setelah 100 jam oksidasi pada suhu o C dalam udara+10%H 2 O, terbentuk duplex scale - outer Ni-rich oxide (NiAl 2 O 4 ) dan inner  -Al 2 O 3 layer - penambahan Y dan Zr agar supaya laju pertum- buhan kerak lambat dan memperbaiki alumina scale adhesion 13 maret015

23 22 Gambar: Laju oksidasi cuplikan FeAl yang tidak diimplantasi dan yang diimplantasi ion yttrium dengan dosis optimum D op = 2,98  ion/cm 2, dan ion cerium dengan dosis optimum D op = 5,96  ion/cm 2 Gambar: (a) Morfologi permukaan material FeAl (b) Kandungan unsur cuplikan FeAl yang diimplantasi ion cerium dengan dosis 5,96  ion/cm 2 setelah mengalami enam kali siklus termal PUSAT TEKNOLOGI AKSELERATOR DAN PROSES BAHAN IMPLANTASI ION Y DAN Ce PADA CUPLIKAN FeAl 13 maret015

24 23 PUSAT TEKNOLOGI AKSELERATOR DAN PROSES BAHAN 13 maret015

25 24 PUSAT TEKNOLOGI AKSELERATOR DAN PROSES BAHAN Pemilihan material dan komponen untuk HTR/VHTR produksi hidrogen atau yang lainnya harus berdasar pada :  Kemampuan material dan komponen yang sesuai dengan kebutuhan rancangan :  Material akan terpapar pada suhu tinggi dan tekanan tinggi  Paparan neutron dan lingkungan korosif  Umur operasi 60 tahun untuk GEN4 Reactors akan memerlukan stabilitas material yang sangat panjang  Dapat difabrikasi dan dipasang sesuai dengan spesifikasi rancangan dan unjuk kerja 13 maret015

26 25 TUJUAN KEGIATAN LITBANG PUSAT TEKNOLOGI AKSELERATOR DAN PROSES BAHAN Melakukan kegiatan litbang material dan komponen VHTR untuk mendapatkan material yang tahan terhadap suhu tinggi, paparan radiasi dan lingkungan korosif, khususnya untuk material RPV, IHX dan turbine component dengan melakukan :  Identifikasi dan kajian material dan komponen yang sesuai untuk RPV, IHX dan turbine component  Uji dan karakterisasi material suhu tinggi  Modifikasi, uji dan karakterisasi material suhu tinggi SASARAN KEGIATAN LITBANG Diperoleh data-data material dan komponen suhu tinggi yang mampu terhadap suhu tinggi, paparan radiasi dan lingkungan korosif sebagai kandidat material RPV, IHX dan turbine component 13 maret015

27 26 BAHAN DAN ALAT YANG DIGUNAKAN BAHAN :  Material suhu tinggi  Yttrium, Cerium dan Molybdenum  Gas helium, nitrogen dan oksigen ALAT :  Implantor ion  Coating unit/sputtering  Mikroskop optik  SEM-EDS, TEM, XRD  Furnace  o C  Timbangan  Potentiostats PUSAT TEKNOLOGI AKSELERATOR DAN PROSES BAHAN 13 maret015


Download ppt "BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL PUSAT SAINS DAN TEKNOLOGI AKSELERATOR Jl. Babarsari Kotak Pos 6101 Ykbb, Yogyakarta 55281 2014 CP: Sudjatmoko, Tjipto Sujitno."

Presentasi serupa


Iklan oleh Google