Prosidillg Seminar J/asil Pel1clirioll P2TRR Tallllll 200./
ISSN OS5~-527R
DESAIN DAN PEMBUA T AN SISTEM PENGAMBILAN UDARA TANGKI TUNDA
Djaruddin Hasibuan
Pusat Pengembangan Teknologi Reaktor Riset-Batan
ABSTRAK
DESAIN DAN PEMBUATAN SISTEM PENGAMBILAN UDARA TANGKI TUNDA.
Oengan adanya gangguan teknis pada pengoperasian reaktor daya tinggi, sebagai akibat
akumulasi udara secara terus menerus pada tangki tunda dapat mengakibatkan reaktor scram.
Untuk mengatasi gangguan terse but telah dilakukan desain dan pembuatan sistem pengambilan
udara tangki tunda di ruang operasi reaktor RSG-GAS. Oengan instaJasi yang direncanakan,
akumulasi udara di bagian atas tangki tunda dapat disalurkan ke stack. Instalasi yang
direncanakan memerlukan 30 m pipa SS 316 diameter nominal Y2inci, schedule lOS, satu unit
pompa vakum dengan kemampuan vakum >-2 mBar. Oari uraian yang dikemukakan di atas
dapat disimpulkan bahwa desain sistem pengambilan udara tangki tunda ini layak untuk
direalisasikan.
Kala kU/lci: Tekw/(/ll, Udara
ABSTRACT
DESIGN AND MANUFACTURING OF AIR EXHAUST SYSTEM OF DELAY
CHAMBER. By the technical disturb once on the high power reactor operation, as a result of
continuously of air accumulation in the upper part of the delay chamber could makes the reactor
scram. To outcome the problem disturb mention above, the design and manufacturing of air
exhaust of delay chamber has been done. By the design installation, the continuously of air
accumulation in the upper part of the delay chamber can be remove to stack. The design and
manufacturing of the system needs 30 mlong ofSS 316 pipe by Y2in nominal pipe diameters of
10 S schedule number, a unit of vacuum pump with -2 mar vacuum capacity. By the
description mention above, it can be concluded that the design is feasible to be realized.
Key words: Pressure, Air
PENDAHULUAN
Berdasarkan hasil pengamatan yang dilakukan selama pengoperasian RSG-GAS,
ditemukan adanya persoalan teknis ketika reaktor dioperasikan pada tingkat daya tinggi.
Persoalan tersebut adalah menurunnysa permukaan air pada bagian atas tangki tunda
yang mengakibatkan terjadinya penurunan tekanan pad a inlet pompa primer sehingga
mencapai batas keselamatan yang diijinkan yang dapat mengakibatkan reaktor scram.
Hal ini diakibatkan adanya akumulasi udara di bagian atas tangki tunda (delay chamber)
secara terus menerus (continue) sehingga udara menekan permukaan air dan
mengakibatkan penurunan permukaan air di atas permukaan tangki tunda terse but.
ISSN 085~-5278 Desai" dan I'cmbu£lton Sislcm ...
Djamddin lIl/sliman
tertuang dalam laporan .• Studi of thermal Hydraulik Behavior Of MPR-30 GAS Primary Cooling Sistem Using Atrecs-II Code[l]. Scbagai fungsi waktu pengoperasian, jumlah udara terus bertambah sehingga menekan permukaan air tangki tunda terus
menurun. Hal ini sangat mengganggu kinclja reaktor, sehingga harus segera diatasi atau dicarikan jalan keluarnya. Dari laporan penelitian di atas, disarankan bahwa salah satu bent uk penyelesaianya adalah mengeluarkan (menyedot) udara yang terperangkap di dalam tangki tunda tersebut. Untuk mengeluarkan udara ini dari dalam tangki tunda perlu dirancang suatu sistem penghisap yang menggunakan serangkaian pemipaan yang dilengkapi dengan pompa vacum dan tangki pemisah untuk menampung air yang mungkin tersedot. Sistem ini dihubungkan dengan tangki tunda melalui ujung pipa pembuangan tangki tunda (pipa venting) yang telah terpasang sampai di bagian atas permukaan air kolam penyimpanan bahan bakar bekas di level 13 m. Udara dari dalam tangki tunda akan disalurkan/dibuang ke stek melalui HOT CELL dengan menggunakan pipa pembuangan. Dengan terpasangnya fasilitas ini diharapkan dapat mengatasi persolanan penurunan tekanan yang mengakibatkan menurunnya kinerja reaktor.
TEORI
Parameter yang dibutuhkan dalam desain dan pembuatan sistem pengambilan udara tangki tunda (delay chamber) ini adalah perbedaan tekanan udara atmosfir sekeliling dengan tekanan udara yang terperangkap di dalam delay chamber yang dapat ditentukan dcngan persamaan (I).
L1P =Palm - Pudara ...•.•••....•..••••...•..•...•.••.•..••..•.•.•... (1)
Besarnya daya pompa vakum yang digunakan disesuaikan dengan perbedaan tekanan yang terjadi antara udara sekitar dengan tekanan udara yang terperangkap di dalam delay chamber. Secara umum kemampuan vakum pompa vakum harus lebih besar dari kevakuman udara yang terperangkap P
=
-2 mBar.Data-data lain yang masih dibutuhkan adalah data lokasi dimana sistem penyedot udara tangki tunda ini ditempatkan.
Untuk menyalurkan udara dari dalam delay chamber digunakan pipa SS 304 dengan diameter pipa nominal 1f2 inchi. Ketebalan pipa yang digunakan ditentukan
dengan persamaan (2)
Prosidil1g Sl'mil1ar /lasi/ PCl1t'/irial1 P27RN T(lh/ll/ 200-1
ISSN OS5·1-527X
dengan f =tcbal dinding pipa
p =tekanan yang bekelja dalam pipa.
D
=
diameter luar pipa=
0,840 inci.51 =Tegangan maksimum yang diijinkan (psi), sebagai variasi suhu.
Untuk pipa 55 316, pada range suhu _20° F sid 100 of. 5 = 18750 psi.
M =toleransi pembuatan, M
=
1,125C =toleransi untuk pengkaratan, 0,05 in untuk diameter pipa :S I"
Pada prinsipnya suatu desain dinyatakan aman apabila tegangan yang timbul
lebih kecil dari tegangan maksimum yang diijinkan, maka dengan persamaan 1 dan 2,
sistem pengambilan udara delay tangki tunda telah dapat didesain.
METODEPERANCANGAN
Metode perancangan sistem penyedot udara tangki tunda ini dilakukan dengan
tahapan-tahapan sebagai berikut:
1. Penentuan tata letak instalasi
2. Perancangan pipa penyalur dan pompa vakum.
3. Pembuatan gambar konstruksi
4. Penentuan kebutuhan bahan.
TATA KERJA
Pencntuan Tata Letak Instalasi.
Berdasarkan hasil survey yang telah dilakukan dilapangan, maka ditentukan
bahwa lokasi yang cocok untuk pemasangan sistem pengambilan udara tangki tunda ini
ditunjukkan pada Gambar I.
1. Kolam reaktor
2. Kolam penyimpanan
bahan bakar bekas.
o
o
R
Gambar 1. Tata Letak Instalasi
3. HOT CELL :::: Saluran (duct)
ISSN 0854-5278 IJesaill dOllFemhualoJl .)'fSICJJ1.. l~jarllddiJ1 l/asllwol1
Perancangan Pipa Saluran
Pipa saluran udara sistem penyedot udara delay chamber ini berfllngsi untuk menyalurkan udara yang disedot oleh pompa vakllm. Bentuk dari pipa saluran ini disesllaikan dengan kondisi lapangan dan dirancang sedemikian rupa agar dalam pelaksanaan pemakuman dapat dilakllkan dengan mlldah dan am an pada kondisi reaktor operasi. Pipa sa luran ini dibllat dari beberapa batang pipa SS 304, yang dipasang mengikuti . bentuk saluran kabel yang tersedia di lantai ruang operasi R0721. Penyambungan pipa ini dilakukan dengan menggunakan sambungan ulir, karena tidak dimungkinkan untuk melakllkan pengelasan di dalam gedung reaktor.
Besarnya beban yang bekerja pad a pipa saluran akibat pemakuman dihitung dengan menggunakan rumus (1), diperoleh ,0.P= -0,002 Bar = -0,03 psi.
Beban ini merllpakan beban tekan atau kompressi yang bekerja dari luar dinding pipa. Untuk menghindari pengarah dari beban tak terdllga, maka harga PlOtdi atas digandakan dengan sllatll faktor (k) yang disebut faktor keselamatan, dimana untllk konstruksi nllklir grade k = 1,6[4] sehingga harga ,0.Ptotmenjadi 0,048 psi. Dengan memasukkan harga ,0.PlOt= - 0,048 psi (desakan dari luar pipa) pada persamaan (2), maka tebal pipa yang diperlllkan diperoleh t =0,050 inci. Jika tebal pipa berdasarkan perhitungan ini diplotkan pada Tabe! pipa standar, maka dipilih menggllnakan pipa V; inchi dengan nomor schedule lOS, dengan tebal t =0,083 inchi. Jika tebal pipa hasil perhitungan dibandingkan dengan teba! pipa yang tersedia di pasaran, maka akan diperoleh bahwa t= 0,050.i11(0,083 cm).
Perancangan Pompa Vakum
Untuk mengelllarkan lldara yang terperangkap di bagian atas delay chamber digunakan pompa vakum. Persyaratan fungsi yang harus dipenuhi pompa vakum tersebut adalah harus mampu bekerja pad a tekanan yang lebih rendah dari tekanan udara yang terperangkap di bagian atas delay chamber. Dalam perancangan ini dipilih menggunakan pompa vakum yang tersedia di P2TRR, yaitu pompa vakum Merk REFCO, Tipe RZ. 16,dengan kemampuan vakum 4 x 10-4mbar, volume 16,6m3/jam, daya 0,55kw. Dengan
demikian rancangan yang diajukan dinyatakan aman terhadap tegangan tekan yang timbul dan dapat berfungsi optimal.
I'ro5idillg Sell/illar IIa5il Pelleliritll11'2TRR TaI1lll12()().f
ISSN ()S5~-527R
Pcmbuatan Gamba!" Konst!"uksi
Bentuk sistem penyedot udara delay chamber ini disesuaikan dcngan kondisi lapangan dimana fasilitas ini akan dipasang. Scperti yang ditunjukkan pada Gambar 2
ber~~~~>~/--~~ ( Dinding : Reaktor R-0721 I I , I , I I , I I I I , I , I I , ---l I , I I I Kc HOT-CEEL
Gambar 2. Gambar instalasi sistem penyedot udara delay chamber
Penentuan spesifikasi bahan dan alat
Dengan berpedoman pada gambar desain yang diajukan, maka kebutuhan bahan dan alat untuk pembuatan sistem pengambilan udara tangki ini dapat dilihat pada Tabel
1 berikut:
Tabel I. Kebutuhan bahan dan alat
KEBUTUHAN BAHAN PEMBUATAN PEMBUANGAN UDARA TANGKI TUNDA
NO.
NAMA BAHANBANYAKNYA 1
Lemari panellistrik 60x40x20 em 1 Buah 2
MCB10N220 V 3 Buah
3
Kontaktor 15N220 V 3 Buah
4
Relay 1ON12V DC 5 Buah
5
Dudukan relay 5 Buah
6
Rei dudukan relay 1 Meter
7
Saklar power 20N220 V 1 Buah
8
Lampu kontrol5 WI220 V 1 Buah
9
Sensor fotolistrik 12 V DC 2 Pasang 10
ISSN 0854-5278 /)esain dunl'eJ1lbuo/(I!l ,,)"i.Hem.
qj"r/l(ldill //"s1l'/Iall
11 Isolasi listrik 2 Buah
12
Tali pengikat kabel panjang 20 em 1 Pak 13
Kabel NYM 3x2,5 mm2 1 Roll 14
Kabel instrumentasi 4x1mm2 1 Roll
15 Fisher 3 em 11Dus 16 Sekrup 3 em 100 Buah 17 Transformator CT 15 A; 220 V/12 V 1 Buah 18
Dioda jembatan 15 A 1!Buah
19
Capasitor 1OOOOJF/25V 11Buah 20
Capasitor 470JF/25V 1 Buah
21
Cooling fan 12 V DC 1 Buah
22
IC 7812 3 Buah
23
Buffer instrumentasi 1 Unit 24
Timah solder 1 Roll
25
Stop kontak 3 phase 380V/16 A 1 buah 26
Blind Flens SS dia. 150mm 41ubang baut M16 1 buah 27 Pipa SS dia. 1/2" sch. 10S 20 Batang 28 Selang diameter 12 x 18 100 meter 29
Elbow 90 SS welded joint dia. 1/2" 20 Buah
30
Tee welded joint dia. 1/2" 1 Buah 31
Sambungan T ulir dalam, y.. "
__ ~Bua~_ 32
Fitting pipa ulir luary.. ",8S-304 3 Buah
33
Mata snaiy.. "no: 14.G 2 bUAH
34
Klem SS dia. 3/4" 5 Buah 35
Manual valve thread conn dia. 1/2" 2 buah 36
Pressure indikator controller range -0,5-1,5 bar, 220V/50Hz 1 buah
37
Check valve SS dia. 1/2" 1 buah 38
solenoid valve thread conn dia. 1/2", 220V/50Hz 1 buah 39
Flens 8S dia. Pipa 1/2" 4 buah 40
Tangki water trap dia. 6", t=1 meter 1 unit 41
Kawat las SS 316 d=2,6mm 1 box 42
Batu gerinda potong 3 1/2" 10 Buah
43
Batu gerinda poles 31/2" 10 Buah
44
Sikat baja 3 Buah
45
Gas Argon 1 tabung
46
Dudukan Pompa Vakum 1 unit 47
Pompa Vacum, Merk Refco, Type RZ, capasitas 4 x10-4mBar 1 unit
HASIL DAN PEMBAHASAN
Prosiding Seminar Ilasil PCl1clitioll P27RR Tah/l/12{){).f
ISSN OX5·1-527S
dapat menahan beban yang timbul akibat pell1akuman udara dari dalall1 delay chamber.
Pemilihan pompa vakull1 dengan menggunakan pompa vakum yang tersedia dapat
memenuhi persyaratan fungsi yang ditentukan, dimana kemampuan vakum pompa
vakum 4 x 10 -4 mbar, sedangkan kevakuman udara yang terperangkap adalah - 2 mbar.
Sehingga kalall dibandingkan antara kemampuan pompa vakum dengan kevakuman
udara akan diperoleh 4 x 10 - 4 mBar > - 2 mBar . Instalasi yang direncanakan yang
perancangannya telah disesuaikan dengan kondisi lapangan dapat dengan mudah
dipasang dan dibongkar dalam keadaan reaktor di shut down. Dengan selesainya
rancangan dan pembuatan sistem penyedot udara delay chamber ini, maka
pengoperasian reaktorpada daya tinggi akan terjamin dan pemanfaatan reaktor akan
semakin optimum.
KESIMPULAN
Dari hasil pembahasan yang dikemukakan maka dapat disimpulkan bahwa :
1. Dilihat dari bentuk konstruksi fasilitas ini yang sangat sederhana dan tclah
disesuaikan dengan kondisi lapangan, sehingga fasilitas ini dapat dengan ll1udah
dipabrikasi dan dipasang di dalam reflektor reaktor.
2. Rancangan sistem penycdot udara delay chamber ini akan menjamin pcngoperasian
reaktor RSG-GAS yang aman pada daya yang bervariasi dari daya rendah sampai
dengan tingkat daya tinggi.
DAFTAR PUSTAKA
I. SETIY ANTO dan BIROY ASO MOCHIZUKI, Study of Thermal Hydraulic
Behavior of MPR 30-GAS Primary Cooling Sistem Using Atrecs-II code,
PNC-Oarai Engineering Center, 1995.
2. Anonimous, Safety Analysis Report, Multypurpose Research Reactor G.A.
Siwabessy, copy no:8, Badan Tenaga Atom Nasional, September 1989.
3. Aninimous, Technical Drawing of: General Arangement Reactor and Fuel Storage
Pools, Tangki tllnda With Internal, No. Ident: TRR.KK.OI.04.63.03, Rev.9.
4. HOWARD. F. RASE, JAMES. R. HOLMES, Piping Design For Process Plants,
ISSN 0854-5278
DISKUSI
DesaiJ1 dunl'embuollll1 S'i.'ifcl11 ...
[)joruddin Ilasibuon
1. Penanya: Sukmanto Dibyo
Pertanyaan : Berapa tekanan udara di dalam tangki tunda yang akar~ disedot Jawaban: Tekanan udara yang akan disedot adalah -2 mbar, dengan volume ± 10m3,
berada pada permukaan bagian atas tangki tunda.
2. Penanya: Dhandang Punvadi.
Pertanyaan: Apakah sudah diperkirakan perisai radiasinya ? Mohon perhatian bahwa tangki penampung dan pipa-pipanya akan rnempunyai radioaktivitas yang cukup tinggi, oleh karena itu dalam desainnya harus mempertimbangkan adanya perisai radiasi.
Jawaban: Sampai saat ini belum diperkirakan, karena anggarannya terbatas. Namun jangan khawatir, sebelum sistem ini di operasikan perisai radiasinya sudah akan diusulkan pembuatannya.
3. Penanya: Endiah Puji Hastllti.
Pertanvaan: Secar"a riil berapa persen rancangan ini telah dikelJakan ? Dan apa rencana selanjutnya ?
Jawaban: Sampai saat ini rancangan ini telah dikerjakan 85 %, rencana tahun berikutnya adalah pembuatan perisai radiasinya dan uji fungsi.
