PERKEMBANGAN TEKNOLOGI PLTN JEMS PWR, BWR DAN HWR S1STEM PENDING1NAN BADAN TENAGA ATOM NASIONAL PUSAT PENEIXI1AN TENAGA ATOM GAMA

P I» G M - R 93 - 76

/2>??aaoH*

PERKEMBANGAN TEKNOLOGI PLTN J E M S PWR, BWR DAN HWR S1STEM PENDING1NAN DARURAT

M u r s i d D j o k o l c l o n o

BADAN TENAGA ATOM NASIONAL

PUSAT PENEIXI1AN TENAGA ATOM GAMA

Y O G Y A K A R T A — I N D O N E S I A

We regret that some of the pages in the microfiche

copy of this report may not be up to the proper

legibility standards, even though the best possible

Komponen dan perlengkapan reaktor

E 22

PPGM - H 93 - 76

PERKEMBANGAN TEKNOLOGI PLTN JENIS PWR, BVR DAK HWR SISTEM PENDINGINAN DARIMAI

Mursid Djokolelono

1976

Badan Tenaga Atom N a s i o n a l

PUSAT PENELITIM TENAGA ATOM GAMA J l . B a b a r s a r i Kotakpos 8, T i l p o n 3661

Dibicarakan Sistem Pendinginan D a r u r a t pada PLTN j o n i s FWR, BVia dan HWR-CANED. Pada PWR dan BWR pendinginan d i l a k u k a n 0l e h s i s t e m

a k t i f b e r t e k a n a n t i n g g i , s i s t e m a k t i f b e r t e k a n a n r e n d a h dan s i s t e m yang p a s i f s i f a t n y a . FWR memanfaatkan kotnponen d a r i s i s t e m pendinginan

pada keadaan r e a k t o r padam, sedang BWR memanfaatkan komponen l i n g k u p

s u p r e s i t e k a n a n . HWRiCMBU menggunakan s i s t e m pendinginan pada k e a d a an r e a k t o r padam, s e p e r t i PWR, hanya berbeda k a r e n a penggunaan a i r

-b e r a t yang mahal dan pemisahan moderator d a r i p e n d i n g i n .

A B S T R A C T

Bnergency. .Cor^^Coolin^; System

Snergency Core Cooling Systems i n the FWR, BWR and HWR

-CAMDU type Nuclear Power P l a n t s a r e r e v i e w e d . In PWR and BWR t h e emer-gency «ooling can be c a t e g o r i z e d as a c t i v e h i g h - p r e s s u r e , a c t i v e lav

p r e s s u r e and p a s s i v e o n e s . The PWR "uses components of t h e shutdown c o o l i n g system, as t h e BWR u s e s componente of t h e p r e s s u r e s u p p r e s s i o n

c o n t a i n m e n t . HWR-CANDU u s e s a l s o t h e shutdown c o o l i n g system s i m i l a r t o t h e PWR, e x c e p t some d e t a i l s coming o u t from m o d e r a t o r c o o l a n t s e

I . PfflMHPLlIflH

Dari ketiga jenis P U N yang sudah beroperasi, yang sedang di

"bangun dan telah dipesan maka urutan terbanyak adalah B E , BWR dan HWR.

Untuk jenis PWR yang paling banyak adalah yang dijual oleh

Wosting-house Corp., BWB oleh General Electric. Company, sedang HWR oleh Atomic

Energy of Canada Ltd.

Satu diantara topik gawat yang dihadapi oleh pembuat reaktor

dalam mencari izin konstruksi adalah disain dari sistem pendingin

te-ras pada keadaan darurat ( Emergency Core Cooling System, ECCS). Di Ane

rika ECCS ini telah menjadi tema perdebatan sengit dalam masyarakat nu

lair, dari keluarnya Interim Acceptance Criteria oleh Kcmisi Tenaga

Atom Amerika (USAEC) di bulan Juni 1971. Beberapa pihak berpendapat

bahwa Criteria ini terlalu lunak dan dilaksanakan tidak cukup ketat

oleh USAEC. Suatu "hearing" untuk memperbaiki peraturan ECCS telah

di-laksanakan, dimulai bulan Januari 1972 dan diakhiri bulan Juli 1973.

Suatu Acceptance Criteria baru telah diterbitkan di bulan Desember

1973 ternyata lebih konservatif dari yang sebelumnya. Namun denakian

masih banyak pihak yang belum puas, ter.nasuk Friend of the Earth dan

Ralph Wader yang telah mengajukan tuntutan terhadap USAEC untuk

me-nutup 20 PLTN di negeri itu.

Hasilnya perusahaan pembuat reaktor telah melakukan

perubah-an dalam disain untwk menyesuaikperubah-an dengperubah-an aturperubah-an yperubah-ang baru. Misalnya

Combustion Engineering Corp. telah merubah perangkat bahan bakar 16 x

16 batang menjadi 14 x 14 batang tiap perangkat, dengan daya linier 17

Kwt/ft menjadi 12,5 Kwt/ft. Westinghouse juga dengan perangkat 17 x 17

"ba~tang menjadi 15 x 15, dengan menurunkan daya l i n i e r maximum d a r i

1 6 , 9 Kv t / f t menjadi 13,-0 K v t / f t . Mengingat pentingnya -topik i n i , d i da

lam t u l i s a n b e r i k u t akan d i b i c a r a k a n s e r b a s i n g k a t d i s a i n t e r a k h i r d a

-3>± ECCS pada PVE, EVE dan HIE khususnya. yang d i t a w a r k a n o l e n pembuat

r e a k t o r Westinghouse, General' E l e c t r i c dan Atomic Energy of Canada Ltd.

Westinghouse s a a t i n i menavarkan d i s a i n t e r a k h i r yang t e r d i -r i d a -r i 4 loop a t a u 2 l o o p , *dengan daya t e -r m a l masing - masing s e k i t a -r

33O0, 2500 a t a u 1700 Mwt, a t a u daya H s t r d k s e k i t a r 1000 M*e, 800 Mwe

a t a u 600 Mwe. Reaktor 2 l o o p maksudnya s a t u r e a k t o r d i d i n g i n k a n dengan 2 daur s i r k u l a s i p e n d i n g i n , b e r a r t i 1 r e a k t o r memiliki 2 pompa utama

dan 2 pembangkit u a p . Sedang General E l e c t r i c menawarkan produk t e r -akhir yang mereka s e b u t BVE-6 dengan u n i t - u n i t daya yang l e b i h banyak.

U n i t - u n i t yang ditawarkan a d a l a h s e k i t a r 3800, 36OO, 2800, 2400, 1900 Mvrt a t a u 1300, 1200, 1000, 850, 69O Mwe. Berbeda dengan Westinghouse,

daya l e b i h besar b e r a r t i l o o p bertambah maka untuk BWR General E l e c t r i c d a r i semua daya hanya menggunakan 2 l o o p r e s i r k u l a s i s a j a . S e

dangkan Atomic Energy of Canada L t d . menawarkan s a t u macam s a j a , y a

-i t u . u n -i t daya 600 Mwe s e b a g a -i p a t o k a n .

H . ECCS PADAREAKTQ3 AIR

Dulu s u a t u r e a k t a r hanya d i l e n g k a p i dengan sisxem yang me—

nambah a i r p e n d i n g i n b i l a t e r j a d i kekurangan a i r a k i b a t kebacc?."ji k e -c i l a t a u terbuangnya a i r pada o p e r a s i narraal. Juga ada sistem. pen—

d i n g i n a n yang mengurus agar bahan bakar yang meluruli d i j a g a t e t a p d i

-ngin» Sebelum tahun 19^6 i n i , s u a t u k e b o c c r s n besar pada p i p a p r i m e r yang b i s a mengakibatkan t i d a k t e r s e d i a n y a pendinginan ke dalam r e a k t a r

(Loss of Coolant -Accident, LOCA) t i d a k dianggap r i i l u n t u k d^-buafxai d i s a i n s i s t e m tambahan p e n d i n g i n t e r s e n d i r i , Namun demikian k e j a d i a n

s e p e r t i LOCA i n i dijawab dalam d i s a i n d a r i lingkup r e a k t o r (co:vbain~ rnent)» Pada r e a k t o r PWR dan HVR, l i n g k u p i n i merupakan s u a t u gedung b e

s a r yang r a p a t dan k u a t dan melingkupi r e a k t o r dan seluruh. s i s t e m p r i

-mer. Pada r e a k t a r BWR, l i n g k u p i n i melingkupi r e a k t o r dan s i s t e m mni:;k u l a s i . IDisini l i n g mni:;k u p h a r u s memilimni:;ki i n t e g r i t a s t i n g g i , mni:;k e c e p a t a n b o

-cor yang rendah, t e r d a p a t p e r a l a t a n penindas tekanan dan pemindahan p a n a s - p e l u r u h a n k e l u a r l i n g k u p t e r s e b u t . T e t a p i kemudian dengan bertam

bahnya daya i.rit r e a k t o r , dianggap p e r l u u n t u k menyediakan s u a t a s i s tem yang tugasnya khusus memberi a i r p e n d i n g i n dan menjamin p e n d i n g i n

-an t e r a s b i l a t e r j a d i keada-an d a r u r a t (ECCS).

Sejak t a h u n 1966 d i s a i n d a r i ECCS mulai mendapat p e r l i a t i a n

p e n t i n g dalam h a l i n i yang d i n i l a i a d a l a h :

- T i n g k a t ke'-ocoran yang d i p o s t u l a t k a n

- Jomlah dan k e c e p a t a n a i r p e n d i n g i n yang h a r u s t e r s e d i a

- Tindakan l a i n u n t u k mencegah kerusakan t e r a s a k i b a t pecahnya p i p a /

- Sumber t e n a g a l i s t r i k u n t u k menggerakkan ECCS. yang d a p a t d i a n d a l k a n

Koinponen dan i n s t r u m e n t a s i ECCS yang cukup dan d a p a t d i a n d a l k a n u n -t u k melakukan p e n d i n g i n d a r u r a -t pada wak--tunya.

Untuk b i s a seragam dalam p e n i l a i a n , maka o l e h TFSAEC beberapa k r i t e r i t e l a h d i d e f i n i s i k a n , misalnya bahva suhu kelongsong t i d a k b o

-l e h ' -l e b i h d a r i 1205°C ( 2 2 0 0 ° F ) . O k s i d a s i ke-longsong t i d a k bo-le-li -l e b i -l i 0.17 d a r i t e b a l n y a . Hidrogen yang tdmbul dalam r e a k s i a i r dengan k e

longsong t i d a k b o l e h l e b i h d a r i *\% dan s e t e r u s n y a . B e g i t u p u l a t e -l a h d i d e f i n i s i k a n t e n t a n g kegaga-lan yang h a r u s diasumsikan, s e p e r t i

t e r t e r a dalam Acceptance C r i t e r i a .

A. PADA PWR

Cara pendinginan t e r a s pada s a a t d a r u r a t d i l a k u k a n « l e h l e

b i h d a r i s a t u s i s t e r n / s u b s i s t e m yang masingmasing takgayut ( i n d e p e n

-d e n t ) -dengan penggerak l i s t r i k -d a r i sumber -d a r i -dalam PLTN a t a u -d a r i

l u a r PLTN ( u n i t d i s e l , sumber DC a t a u j a r i n g a n l i s t r i k l u a r ) .

Digunakan beberapa subsistem aDigunakan menjamin keandalannya b i l a s a l a h s a t u g a -g a l melakukan t u -g a s n y a . Pada -gambar 1 t o r t e r a ECCS pada PWR' s e c a r a ' ske

ma. *

Pertama a d a l a h t a n k i akumulator a i r - b o r o n ( 1 ) . l a b e r t e k a n a n

1 4 - 4 4 a t l dengan b a n t a a n tekanan gas N„ d i a t a s c a i r a n . B i l a t e r j a d i

kebocoran pada s i s t e m p r i m e r , sehingga tekanan s i s t e m primer turun sampai dibawah tekanan N? i n i , raaka k a t u b (2) akan membuka. Air yang

mengandung penyerap n e t r o n i n i akan memadamkan r e a k s i dan s e k a l i g u s mendinginkan r e a k t o r . Sudan t e n t a pemadamaxi r e a k t o r dengan c a r a i n i me

5

REFUELING WATER STORAGE TANK ^ CONTAINMENT SPPAY "7^ A S A >R A /«•— CONTAINMENT VESSEL TT

I

A

A

2(9)

p = | V ^ 0 } = N

| III(lk--PRESSURE INJEC-" TIOK CONTROL? a RODS REACTOR BORON- / l / 8 ) {J-4T INJECTION TANK VS 1 —

T O ) - '**" (6) -* K

! WTI&i

MAIN STEAM jLUJE TO ^ • 7 ^ TURBINE

1>3| STEAM GENERATOR £ ; VI MAIN FEEDVATER LINE

f---?:M FROM TURB3NE _ lrp^ NJ, PRESSURE

J

CIRCU LATING FJTffp(2), , RESIDUAL HEAT

REMOVAL SYSTEM CONTAINMENT

SUMP

I-"- - - ACCUMULATOR TANK

>iJ /

(1)

lengkap/men&cbel sistem kendali reaktor yang sudah ada. Sistem i n i

da-p a t disebut sistem da-pasif, karena menunggu turunnya tekanan.

Kedua adalah sistem darurat tekanan rendah, Begitu t e r j a

-d i kebocoran besar, tekanan pen-dingin -dengan cepat menurun. Sistim i n i

l a h yang akan memberikan a l i r a n pendingin pada Icejadian d a r u r a t . ALir»

an digerakkan oleh pompa (3) dengan mengambil a i r d a r i t a n k i dan s e

-lanjutnya d a r i tadahan (5) lewat a l a t tokar panas (6)« Sistem i n i akan

mendinginkan pula panas peluruhan d a r i bahahbakar»

Ketiga adalah sistem d a r u r a t tekanan tinggi* Pada kebocoran

k e c i l tekanan a i r pendingin masih bisa dipertahankan t i n g g i . Oleh k a

-rena i t a untuk pendinginan darurat per l a diberikan aldran pendingin

bertekanan t i n g g i ke t e r a s r e a k t o r . Mr diambil d a r i t a n k i (4) pula

dan digerakkan oleh pompa (7) langsung ke reaktor dan secara p a r a l e l

mendesakkan a l i r a n air-boron d a r i t a n k i ( S ) . Selanjutnya b i l a a i r

da-lam t a n k i 4 habis, maka a i r dapat diperoleh d a r i tadahan ( 5 ) . Dada-lam

skema tersebut t e r t e r a pula penabur a i r -ontuk menindas tekanan dan

suhu dalam lingkup r e a k t o r . Sistem i n i digerakkan oleh pompa ( 9 ) .

Tentu. saja skema d e t a i l d a r i ECCS s e t i a p PLTN i t u tidak sama,

mestinya semakin diperbaiki pada d i s a i n yang semakin baru. Contoh yang

l e b i h d e t a i l diperlihatkan pada gambar 2 untulc jonis- reokiac jonis FWft

yang ditawarkan oleh Westinghouse [ 2 ] . Sistem yang s i f a t bekerjanya

pasif, yang mereka namakan passive accumulator i n j e c t i o n , memiliki

tanki boron dengan gas nitrogen bertekanan 44 a t l . Jumlah tanki i n i

untak s e t i a p loop adalah s a t a , j a d i untok reaktor daya 600 Mwe

banyak-nya dua. Pada bekerjabanyak-nya sistem i n i a i r boron masuk ke dalam r e a k t o r

7

l e v a t saluran masuk ( i n l e t , cold l e g ) . Sistem i n l seluruhnya t e r l e t a k

d i dalam lingkup r e a k t o r .

Sistem yang beker janya aktif, disebut active safety I n j e c

-tion, ada dua macam* y a i t a tekanan rendab. dan tekanan t i n g g i . Keduanya

t e r l e t a k d i luar gedung lingkup. Sistem a k t i f tekanan rendah

mengguna-kan air-boron yang tersimpan dalam tanki, digerakmengguna-kan oleh pompa mele»

wati a l a t tukar- panas masuk ke dalam reaktor leviat saluran keluar (hot

l e g ) . T e r l i h a t d i s i n i bahwa sistem i n i "meminjam" pompa dan a l a t t u

karpanas d a r i sistem untuk mendinginkan reaktor vaktu shutdown ( r e s i

dual heat removal system), sedang airboron diambil d a r i cadangan a i r

boron untuk membanjiri reaktor pada waktu penggantian bahan bakar ( r e

-fueling water storage t a n k ) . Sistem a k t i f tekanan t i n g g i d i s i n i

menggunakan dua subsistem secara berurutan. Mulamula diinjeksikan a i r

-boron dengan konsentrasi t i n g g i ke dalam reaktcr lewat saluran masuk,

kemudian dengan subsistem lainnya, memasukkan air-boron konsentrasi

rendah ( s e p e r t i pada sistem tekanan rendah) ke dalam reaktor lewat s a

-luran-ke Isaac, Di s i n i sistem tekanan t i n g g i meminjam pula pompa

peng-i s peng-i o n d a r peng-i speng-istem pengatur volume dan kadar kpeng-impeng-ia (chempeng-ical and volume

control system, CVCS), Untuk menjaga air-boron yang konsenirasinya 12f

d a r i kr i s t a l i s as i dan supaya s e l a l u bercampur merata, maka d i s i n i d i

-lengkapi dengan r e s a r k u l a s i cairan tersetout. landa S pada komponen me

nunjukkan bahwa komponen tersebut beker ja a t a s i s y a r a t keadaan d a r u r a t

Sistem pendingin darurat yang a k t i f i n i beker ja b i l a :

a. tekanan pada pembangkit tekanan (pressurizer) turun dan berbarengar

turunnya permukaan a i r d i dalam a l a t tersebut, atau

INSIDE CONTAINMENT, NITROGEN GAS ACCUMULATOR OUTSIDE (BNTAINMENT jT CONTROL ROD * f £ DRIVE r 0 " # MECHANISE \ STEM - ^ ^ GENERATOR/

' -I

. j . , ^ r ^ FACTOR 4,\^---?/VESSEL

room"; ! " « « »

i ^ ^ ' TT REACTOR i >''-'•; COOLANT

7[ IF i*' SYSTEM

i • i i . i i , S

k

!i

i a

l

BORON INJECTION SURGE TANK

$-c*-s

*+-> BORON INJECTION 0 RECIRCULATION PUX? | C REFUELING WATER ' STORAGE TANK — NORMAL CHARGING

Sce-s

* BORON INJECTION TANK ./ S \

• ^ - ^ - Q t

CHARGING PUMPS

(eves)

_V

V ^ - Q S ^ e

"-W-i-?

PESIDUAL HEAT EXCHANGERS S (SHHS) R

SAFETY INJECTION PUMPS;

RESIDUAL HEAT j REMOVAL P U M P S - V

(RHPS) J !

:rX*

W - -Tc a ® 3 - i - ' *_ ; _

^//////flL

^ CONTAINMENT SUMP -REACTOR COOLANT PUMP -|vjh-e*B3— i i < — A

KEY: CVCS - CHEMICAL AND VOLUME CONTROL SYSTEM RHUS - RESIDUAL HEAT REMOVAL SYSTEM

S - SAFETY INJECTION ACTUATION SIGNAL

9

b . t e k a n a n d i dalam l i n g k u p n a i k , a t a a

c . t e r j a d i perbedaan t e k a n a n yang besar pada u j u n g dan p a n g k a l p i p a s a l u r a n iiapj a t a u

d. t e r j a d i t i g a keadaan berbarengan y a i t a

1 . ada d e b i t b e s a r pada p i p a s a l u e a n u a p ,

2 . ada t e k a n a n u a p r e n d a h d i dalam a l a t pembangkit u a p , 3 . ada suhu rendah. pada Denunjukan I (suhu r a t a - r a t a d a r i

avg

a i r p e n d i n g i n masuk dan k e l u a r be j ana r e a k t c r ) .

Kejadian a, b e r a r t i t e k a n a n s i s t e m primer t u r u n t e t a p i volume a i r n y a berkurang p u l a , Pada b t e r j a d i pembentukan u a p banyak d i d a l a n lingkup

r e a k t a r i n i b e r a r t i u a p a t a u a i r panas sudah menyebar k e l u a r d a r i s i s -tem p r i m e r . I s a r a t pada c b e r a r t i t e r j a d i halangan a t a u pecahnya p i p a

s a l u r a n u a p , I n i b e r a r t i bahwa gangguan t e r j a d i pada s i s t e m sekunder. Sedang pada k e j a d i a n d uap raengalir dengan d e b i t b e s a r , d a r i

pembang-k i t nap t e t a p i tepembang-kanannya r e n d a h pembang-karena t e r j a d i pembang-kebocoran, b e s a r . I n i

diyakinkan dengan menurunnya T a k i b a t pendinginan yang l e b i h b e s a r .

B. PADA BW.

Di s i n i p u l a digunakan perlengkapan yang rangkap, u n t u k men-jamin k e a n d a l a n ker janya b i l a ada yang m a c e t . ECCS t e r d i r i d a r i s i s t e m - s i s t e m yang b i s a digolongkan p a s i f , a k t i f tekanan t i n g g i dan a k t i f t e k a n a n r e n d a h . Perbedaan utama dengan PVR t e r u t a m a pada p&rbedaan j e -n i s l i -n g k u p . Pada BWEt digu-naka-n li-ngkup s u p r e s i , dima-na t e r s e d i a kola»~

a i r dalam volum b e s a r ( s u p p r e s s i o n p o o l ) untuk menindas t e k a n a n uap b i l a t e r j a d i pembebasan u a p panas dalam r u e n g - r e c k t c r ( d r y - w e l l ) . Kedua a d a l a h dalam o p e r a s i normalpun d i dalam bejana r e a k t o r BWR t e r d a

-CONTAINMENT SPRAY REACTOR CORE-SPRAY SYSTEM

'is^v

LOW-PRESSURE • INJECTION

BORON* PCONTROL W)RYWELL INJECTION RODS /

/

S MAIN STEAM LINE TO TURBINE

MAIN FEEBWATEE LINE FROM TURBINE -Tj T v L HIGH-PRESSURE ^ COOLWT--INJEC-TION SYSTEM & = ^ WATER PRESSURE* SUPPRESSICII "POOL" '* CONDENSATE STORAGE TANK

©

RESIDUAL- HEAT-REMOVAL '• SYSTEM

4T°

Gaabar 3 : ECCS p a d a BWH,

11

p a t batas permukaan a i r , sedang pada bejana tersebut ada tembusan pipa

berukuran besar (pipa r e s i r k u l a s i ) yang t e r l e t a k d i bavjah ketinggian

t e r a s r e a k t o r . Dengan demikian menjamin t e r a s reaktor s e l a l u terbenam

a i r r e l a t i f l e b i h sukar. Skema ECCS pada BWR t e r t e r a dalam gambar 3 .

Perlengkapannya t e r d i r i d a r i :

1, Pembebas tekanan otomatik (automatic depressurization system). Katup

0 ) menurunkan tekanan dalam reaktor dengan membebaskan uap kedalam

kolom supresi ( 2 ) . I n i sifatnya p a s i f .

2, Sistem aktif bertekanan t i n g g i (high pressure coolant injection sys

tem atau high pressure core spray system). I n i dimaksudkan menambah

a i r pendingin dan mendinginkan t e r a s reaktor b i l a kebocoran masih

k e c i l sehingga pengurangan tekanan hanya lambat saja, atau b i l a

Timpan a i r ke dalam reaktor terganggu akibat macetnya pompa umTimpan s e

-hingga muka a i r dalam reaktor menurun. Sistem i n j e k s i beriekanan

t i n g g i mengambil a i r d a r i tanki kondensat (3) oleh pompa (4) masuk

ke dalam reaktor l e v a t saluran masuk. Variasi l a i n adalah sistem

penyiram bertekanan t i n g g i , i a mengambil adr d a r i tanki kondensat

(3) menyiram t e r a s reaktor lewat saluran t e r s e n d i r i dengan penabur

d i atas t e r a s r e a k t o r . Bila a i r dalam t a n k i kondensat sudah tidak

mencukupi l a l u berpindah d a r i kolom s u p r e s i . Disamping i t u l a r u t a n

baron bertekanan t i n g g i dimasukkan ke dalam reaktor d a r i t a n k i (5)

oleh pompa (6) lev/at saluran masuk t e r s e n d i r i , untuk memadamkan r e

-aktor dan sekaligus mendinginkan.

3 , Sistem penyiram bertekanan rendah bektapjja sotelah tekanan berkurang,

biasanya t e r d i r i d a r i du$ Sis tern yarig toKgajfVvfe safcu sama l a i n . S i s

-tern injeksi bertekanan i-endah atau sistera pembenam reaktor (lov;

pressure coolant i n j e c t i o n atau core flooding system) mengambil

a i r d a r i kolom supresi (2; dengan bantuan poinpa (?) l e u a t a l a t t u

-kar panas (&) masuk ke dslam reaktor lewat pipa saluran tersendiri.

Sis tern i n i bekerja sesudali tekanan dalam realctor turun atau s e t e

-l a h sistem pasif bekerja (depressurization). Disamping i t a masih

ada penabur a i r ke dalam lingkup untuk menindas tekanan d i dalam

ruang tersebut. Berikut adalah skema ECCS pada BWft-6, y a i t u j a r i s

terakhir yang ditawarkan oleh General E l e c t r i c [ 3 l .

13 MAIN STEAM 5EEIWATER~

Ha

D-I

?URBINE DRIVEN -AKEUP PUMP TURBINE EXHAUST COKDENSA:-.:'; FROM COKDENSA"!-; STORAGE TANK OR :. :"R KEAT

_CCMT£DHENT \

si,-X

HRYWELL r

I

SPRAY SPARGER «-v..^*.

c\

<£?*-*d

c?

SYSTEM PUMP

OT

W {><} SUPRES-SION POOL CONDENSATE STORAGE INITIAL 30URC \

15

s

/ / C0NTAT3MEMT SUPRES-SION POOIt A SPRJQT SPARGER B SYSTEM PUMP Gambar 6 s BWR-6, S i s tern P e n y i r a m a n B e r t e k a n a n H e n d a h .

Katup pembebas (safety/relief valve) merupakan pengaman otomaxic dan

xermasuk sarana BCCS yang pasif sitatnya. Dalam operasi normal katup

pembebas termasuk sistem pendinginan pada Iceadaan reak-fcor terisolasi

dari turbin dan konriensor (reactor core isolation cooling system,

RGIC). Pada keadaan darurat (LOCA) reaktor diisolasikan pula dari

tur-bo generator, tetapi pendinginan dari panas peluruhan tidak bisa

dila-kukan oleh RCIC. Ini disebabkan karena uap dari reaktor harus

teriso-lasi dalam gedung lingkup reaktor. Katap pembebas ini dipasang pada

pipa yang menghubungkan saluran uap (main steam) dengan bawah

permuka-an air pada kolam supresi (gambar 4). Jadi ppermuka-anas ypermuka-ang terbawa uap

di-sei'ap dalam air pada kolam ini. Pada gilirannya air di dalam kolam

didinginkan. Katup pembebas dapat terbuka secara otomatik, oleh isarat

permukaan air reaktor yang terlalu rendah yang berbarengan dengan

te-kanan dalam be j ana reaktor yang tinggi. Ada waktix tenggang selama 2

menit untuk memberi kesempatan kepada operator untuk mengoreksi

(mem-bypass), apabila isarat itu salah.

Sistem penyiram bertekanan tinggi (gambar 5) jnemiliki sumber

listrik disel sendiri disamping sumber DC dan sumber AC dari luar PLTN.

Sistem ini menyiram air pendingin pada penabur di atas teras reaktor,

di dalam keranjang teras. Air diambil dari tanki kondensat, kemudian

bila air tanki ini telah habis maka akan pindah ambil dari kolam

su-presi, Isarat yang menggerakkan sistem ini adalah permukaan air dalam

reaktor yang terlalu rendah atau tekanan dalam bejana reaktor yang

terlalu tinggi, disamping isarat manual untuk test. Sistem injeksi

tekanan rendah mengalirkan pendingin ke teras reaktor dan membenami

-»~

Sisiem penyircra t e r a s b e r t e k a n a n r e n d a h (gambar 6) raengalir-' kan pend±ngin ke dalam r e a k t o r l e w a t penabur d i a-tas t e r a s , d i dalam

k e r a n j a n g t e r a s . l a b e k e r j a s e t e l a h tekanan berkurang, s e t e l a h k a t u p

pembebas a t a u s e t e l a h rcnyiram tekanan t i n g g i b e k e r j a . Sumber l l s i r i k

t e r s e d i a d a r i d i s e l a t t u DC ata-a d a r i l u a r PLTN.

Menurut perhituzigan mereka, k a t u p penibebas s e c a r a o t o m a t i k akan b e k e r j a b i l a xer j a d i kubocoran s e l u a s sampai 0 , 6 f t (557 cm )

b a i k pada s a l u r a n a i r maupun s a l u r a n u a p . Karena l e b i h d a r i i t u t e k a n

-an sudah t e r l a l u r e n d a h seliingga pondingin-an deng-an s i s t i n penyiram tekanan r e n d a h sudah bi.sa d i j a l a n k a n . Penyiram t e k a n a n r e n d a h sudah b i

sa mulai b e k e r j a b i l a tekanan t e l a h t u r u n e k u i v a l e n dengan pecahnya s a l u r a n uap s e b s s a r 0,25 f t (232 cm ) a t a u pada s a l u r a n a i r 9 j 3 f t

p

(299 om ). Sedang pembBnrman bisa mulai dilakukan setelah turun

tekan-P p

an e k u i v a l e n dengan pscahnya s a l u r a n n a p 0 , 3 f t (299 cm ) a t a u ;:^TnV'-an a i r 0, 5 f i*~ (465 cm ) ,

c'o PAPA HvJR

Pending.\n t e r a s r e a k t o v d i s i n i a d a l a h a i r b e r a t yang h a r g a

nya s a n g a t m<b?.l, ol<5h k.?ro:ia i t u s u a t a kcbocoran pada s i s t e m p e n d i

-n g i -n , biarpim tidr?.k samp.ii vae-nyebarka-n r a d i o a k t i v i t a s , aka-n me-nga-nca-n k e r u g i a n m a t e r i yang b e s c r . Dengan a l a s a n yang sama, ECCS t i d a k

meng-gunakan a i r p e n d i n g i n d a r i a i r b e r a t , t e t a p i a i r b i a s a, Sehingga pada

keadaan d a r u r a t a i r b i a s a dicampurkc.'i ke dalcn sAstern a i r b e r a t e Seper

t i pada PKEt, maka ECCS memanfaatkan s i s t e m pendinginan v.nt'.-k keadaan

r e a k t o r padam ( s h u t down c o o l i n g system) y a i t u komponen pompa dan a l a t

.Agar supaya lcoraponen ECCS b i s a d i - - i e s t tarma xsr j a d i banyak

mencampur a i r b i a s a ke dalam a i r b e r a t , maka ditambahkan kaxup d i muka

k a t u p yang msmSsahkan Ho0 dc-ngan D O , C i r i xunum l a i n n y a a d a l a h pada

Hl-R i n i tekanan ais p&r-dingin l e b i i i rendali d a r i p a d a R'H.

Par'a i a n i s Bv?. yang menggunakan b e j a n a tcknru ECCS i/erailikJ.

komponen ;,rang ecxia dongan FvE dengan xair.bah-in s e p e r t i ditorciipkan d i a t a s . Scdang xinxuk HVH-CMBU t e r d a p a t pemisahan a n t a r a D?0 s s b a g a i p e n

d i n g i n dan DJO s e b a g a i m o d e r a t o r . Oleh k a r c n a i t s . pada a i r prricir^in.

ECCS t i d a k p e r l u ditambahkan boron. Dalam h a l i n i a i r b o r c a d i i n j e k s i -kan ke dalain c a l a n d r i a s e c a r a t a k g a y u t dengan beker janya EC3S,

Berrikut a d a l a l i •uraian t e n t a n g s i s t s m d a r u r c t i n i yu:; t r r d a

-p a t -pada PHVK-CAHDU yang ditawarkan t e r a k h i r oJeli JVIO^'O. rir.v-;.j-v Cavied:..

Limited [ 4 ] , Gambsr 7 menunjukkan penampang Iir!j*n:.p .Tor-ktar, dinana dr.

b a g i a n a t a s t e r d a p a t t a n k i a i r (H_0; s e b a g a i cadangan xmxuk cua maksud.

Pertama xmtuk k o p e r l u a n JICCS_, kedua xinxuk niDnyiram .rxv^ng dr. t a l a r i l:Ln^ kup r e a k t o r xmtuk meninrlas tekanan xiap b i l a t e r J i d i peinbobzcar. xiij? a k i

b a t pecahnya rs&stcr. primer (LCCii) , Dalain gembar tert&.va ;7-."!a pompa pengarabilan a i r uu.r.1 to.dahr.ii d i "bawah a l a s l i n g k u p . Tiga l:a\x,\p

•'-svpa-sang pada b a t a s ri&t^rr H O - Do00 Pada o r e r a s i normal c a t u intuit) depan

A. r.

( l ) s e l a l u tRrbxika, dua k a t u p p a r a l e l (2) dan (3) nelalxi t e r t a t u p .

Un-t u k keperlxian Un-t e s Un-t s a j a k a Un-t u p ( l ; i n i d i Un-t u Un-t u p , c.'jaana i ? r j a d i pencam p u r a n H 0..D 0 d i dalam ruang a n t a r kaxv.p. Car a sonibxiangnya b i s a •':

'":.'.-h a t pada gambar 9 dengan meietakkan b a g i a n •:':..>~c".:u"b pada kstikogrp-an yang r e n d a h dan d e k a t d r a i n .

19

padam yang b i s a "dipinjamkan" u n t u k s i s t e m ECCS, S i s t e m i n i pokoknya

t e r d i r i d a r i pompa dan ala-fc t u k a r panas yang berhubungan pada i n l e t

header dan o u t l e t header d a r i s i s t e m p r i m e r . Pada FHWFUCiHDU s i s t e m

primer t e r d i r i d a r i dua s i r k u i t , dan masing-masing s i r k u i t m e m i l i k i 2

pompa clan 2 a l a t p i n d a h p->jias yang t e r p a s a n g berlawanan sehingga

header seluruhnya 4 buah d i s e t i a p p i h a k . Di s i n i u n t u k s e t i a p p i h a k d i

l a y a n i oleh s a t u pompa dan s a t u a l a t t u k a r - p a n a s .

D. SUHU KEL0NGSO3IG

Yang menjadi t u j u a n utama dalam keadaan d a r u r a t adalah mem-b a t a s i suhu kelongsong mem-bahan mem-bakar "untuk t i d a k l e mem-b i h d a r i mem-b a t a s yang

diperkenankan. Batas i n i t e l a h d i a m b i l 2200°F a t a u 1205°C. S e p e r t i d i k e t a h u i untuk kelongsong z i r k a l o y m u l a i suhu 1000°F (538°C) s i f a t k e

-dap m u l a i berkurang ( c l a d d i n g v e n t i n g ) pada suhu s e k i t a r 950°C raulai t e r j a d i perubahan e u t e k t i k ( e u t e c t i c m e l t i n g ) , m u l a i suhu 1100°C t e r

-j a d i r e a l c s i logam dengan a i r dan logani .mencair pada suhu se'icitar

1800°C.

Untuk menaksir suhu kelongsong i n i d i b u a t l a h s u a t u model ana

l i t i k d a r i p e r i s t i v ; a t i d a k terdinginlcannya bahan bakar/kelongsong d e -ngan semestinya i n i . Misalnya de-ngan n e n y e l e s a i k a n b e n t u k - p e r s a m a a n

d i f f e r e n t i a l b e r i k u t :

_ 1 - [.„fc-.T) S&tgL

Q

CF.10 = p(r,T,t)

Cp

(r,I,t) *=J^>

1 L j -i

Suku pertama berarti panas konduksi, suku kedua adalah sumber panas

persamaan d i f i a r e n s i a l -uirfcuk d i s t r l b u s i suhu dalara l\ihan bakar menurut<

iTaktu. Untuk kalongsong dan sela. gas suku ke dua akcn ~ama dengan n o lt

Sedang pernruuoan l u a r kelongsong dimana t e r j a d i pend_iiG-inan k o n v e k s i

a d a l a h :

'.Jc _ L I _ ) * l i ( r , T , T * , t )

D

13

a x- s

TQ( t ) •• i V . s . t )

Suhu d i sebolvwh k i r i a d a l a h panas yang terp±ndahkan :*r-;i kelongsong,

suku kanan zdi l a h panas t e r p i n d a h k a n s e c a r a konveksi k^ dalam a ± r .

S y e r a t b a t e s dan s y a r a t awal d i a m b i l £•-. 1 k o e f i s i e n t u k a r

p a n a s , k o n t i n u i t a s suhu yang d i s e s u a i k a n dengan gGC-.'il?± dan k o n d i s i k a n a l yang dr.'v.njau. Contoh. d i s i r i b u s i suhu pada \v-i.-vn b a k a r k e l o n g

-s o n g - a i r te-r'o^a dalam gambar 9 , Suhu pada keada?-.-* normal -s e k i t a r 700°F pada kelongsong menanjak dengan c e p a t s e k i t a r 2000°F s e t e l a h 10

d e t d k dan s e k i i a r 100°F s e k i t a r 3C00°F, b i l a t i d a k ad?, pendinginan d a -r u -r a t sama s e k n l d .

Der.~ ai dilakukannya p e n d i n g i n a n d a r u r a t (ir.hcit gambar 10) ma

ka suhu kelciigsong suhu kelongsong d a p a t d i b a t a s i menjadi hanya 1500°F a t a u 2300°F t a r £ c n t u n g asumsi model a n a l i t i k n y a . Fen^or-tian r e a l i s t i k

a t a u k o n s e r v a t i f d i s i n i sudah t e n t u b i s a diperdebafoj/.n., Wamun r e a l i s -t i k d i b e r i ar 11 bahv;a komponen ECCS b e k e r j a s e p e r -t i i i h n r a p k a n dengan

kelambatan yang b i a s a t e r j a d i . Sedang k o n s e r v a t i f memnjuk keadaan t a k menguntungkcr. yang dianggap mungkin t e r j a d i b i a r p u n koc.il k e b o l e h j a d i

21

COOLING COILS DOUSING

TANK-REACTOR AUXILIARY BAY PROCESS WAT DOUSED WATER ( H > + ~ f t-* FJMPS 3 x 5 0 J p - ^ '

VL-4-MAKE UP AND CHEMICAL ADDITION

i

TEST

^

41

v

D O ' DRAIN L E M A G E N J - t & r ^ D : 2 COLLECTION"^ • ' PUMP

t p,n\ * *

i ^ . r O + j k U ^ J LEAKAGE DO

mAiw

IRP COLLECTION ! TO FUHIFICATION

Gambar 8 : "Sisteta pendingin. d a r u r a t dan pada waktu padam, pada PflWR-CMDU

PELLET RADIUS J ^ a, EH 4000 3 0 0 0 -2000 1000 T = 1 5 se •T = 10 set j ^ - W - a e c CLADDIEG -COOLANT CHANNEL CLADDING MELTING METAL-WATER REACTION EtJTECTIC MELTING 0 . 1 0 . 2 0 . 3 RADIAL DISTANCE (IN)

__ CLADDING VENTING

Gambar 9 : D i s t r i b u s i siihu

dalam b a t a n g bahanbakar pada keadaan d a r u r a t LOCA t a n p a

ECCS.

Gambar 10.

Suhu Kelongsong pada • Keadaan Darurat LOCA

dengan bekerjanya ECCS. 3000 o ^ 2500 § 2000 o 1500

ft

o 1000 500

V

Conservative-asstanptiori model R e a l i s t i c -ass-umption 'model BLOW. , R e -D0WN £ ? * fl.-od 20 4 0 60 B0 100 120 TIME AFTER BciEAK (sec>

pokok yang masih dipertanyakan. Pertama, andaikan b e t u l t e r j a d i

keada-an darurat y&ng s e p e r t i didefinisikkeada-an dalam Acceptkeada-ance C r i t e r i a dkeada-an

andaikan semua p e r a l a t a n berjalan sebagai direncanakan, apakah p e r h i

-tungan perkiraan i t a akan cukup t e l i t i ? Apakah penye-lerhanaan dalara

model-model analitiknya cukup mendekati kenyataan sebenarnya? Kedua,

andaikan t e r j a d i keadaan darurat dan andaikan t e r j a d i t r a n s i e n t

tekan-an dtekan-an suhu s e p e r t i perhitungtekan-an, apakah komponen reaktor (bahtekan-an kelong

song, porapa, sistem pipa) akan berubah (response) s e p e r t i diperkirakan

dalam di3ain? Kenyataan bahwa kegagalan s e p e r t i fuel densification

justru tidak pernah diperkirakan dan kegagalan akibat defek pembuatan

dan kurang k e t e l i t i a n dalam petneliharaan tidalc t e n t u t e r l i h a t

sebelum-nya.

Untuk menjawab pertanyaan d i atas jelas bahv;a experimen dan

analisa diperlukan dalam mendukung suata d i s a i n ECCS, I n i t e l a h dilaku

kan oleh beberapa i n s t a n s i baik swasta maupun pemerintah d i

negara-ne-gara penjual r e a k t o r . Bagi seorang calon pembeli tentu harus s e l a l u

mengikuti lapa?an h a s i l - h a s i l experimen dan analisa mereka. Diskripsi

dan analisa prrhitungan BCCS untuk suatu PLTN t e r t e n t u dapat dibaca

dalam Final Safety Analysis ileport d a r i PLTN t e r s e b u t yang didasarkan

juga atas h a s i l experimen d a r i p e n e l i t i a n yang mendukungnya. Bi

Ameri-ka informasi i n i d i t e r b i t k a n dalam s e r i DOCKET dan WASH-1250. [5)

Mengonai tuntui&n Ralph leader dan Fritnds of the Earth b i a r

-pun secara langsung t e l a h ditolak oleh USABC, t e t a p i USAEC t e l a h

25

b e r i k a n p e r i n t a h pembatasan/penurunan daya t e r h a d a p 10 PLTN j e n i s BK>'

d i n e g e r i i t u . Jilasan pembatasan i n i d i n y a t a k a n bahira. kesepuliifa PLET i t u belum memberikan a n a U s a k e s e l a m a t a n s e c a r a d e t a i l , dengan mengdJcut

s e r t a k a n k e g a g a l a n f u e l d e n s i f i c a t i o n dalam k e j a d i a n d a r u r a t [6] . Ke-n y a t a a Ke-n i Ke-n i d a p a t d i a r t i k a Ke-n bahwa Ismbaga yaKe-ng berv;er.aKe-ng dalam. m e Ke-n i l a i

k e s e l a m a t a n sebenarnya t e l a h y a k i n bahwa khususnya ECTS t e l a h cukup z^ menuhi s y a r a t . Dan s e l a n j u t n y a s u a t u t i n d a k a n adminisGratif perlu. d i

-lakukan u n t u k meredakan suasana disamping memacu -un':uk p e r b a i k a n us-;,

atl

am

CANDU ECCS EWfl LOCA Mwe Mwt PLTN PtfR USAEC B o i l i n g Water ileactor

Canadian Deuterium ( n a t u r a l ) Uranium ( r e a c t o r )

Emergency Core Cooling System Heavy Water Reactor

Loss of Coolant Accident Megawatt e l e c t r i c

Megawatt t h e r m a l

Pembangkit L i s t r j k Tenaga Nuklir

P r e s s u r i z e d Water Heactor

United S t a t e s Atomic Energy Commission

FUSTAKA

1. Cottrell, Wm.B. - «The ECCS Rulo - Making Hearing". J. Nuclear

Safety Vol. 15 - 1. Jan - Fcbr. 1974.

2 . Masche, G.

3 . Head,.M. A.

- "System Summary of a Westinghouse P r e s s u r i z e d VJater Beactor Nuclear Power P l a n t . Westinghouse.

1972.

- »BWR Steam Supply System". 6 . E . Tokyo. 1974.

4« Atomic Energy of Canada Limited - "Canada Nuclear Power S t a t i o n " 1973.

5 . "The S a f e t y of Nuclear Power .Reactors and R e l a t e d F a c i l i t i e s " . USAEC Heport WASH 1250. J u l y 1973.

6 . J . Nuclear S a f e t y . V o l . 14 - 6, 679. ( 1 9 7 3 ) .