PEMBUATAN FASILITAS PENGUNGKUNG ELEMEN BAKAR GAGAL. Suwarto, H. Safrul, Harsono, Suhadi Pusat Pengembangan Teknologi Reaktor Riset -BATAN

(1)

Prosiding Seminar Hasi/ Penelitian P2TRR Tahun 2003

ISSN 0854-5278

PEMBUATAN FASILITAS PENGUNGKUNG ELEMEN BAKAR GAGAL

Suwarto, H. Safrul, Harsono, Suhadi

Pusat Pengembangan Teknologi Reaktor Riset

-

BATAN

ABSTRAK

PEMBUATAN FASILITAS PENGUNGKUNG ELEMEN BAKAR GAGAL. Fasilitas pengungkung elemen bakar gagal adalah sebuah sarana untuk mengisolasi elemen bakar yang mengalami kegagalan sehingga produk fisinya tidak mencemari air kolam reaktor. Fasilitas pengungkung elemen bakar gagal perlu dibuat karena Reaktor Serba Guna G.A Siwabessy (RSG-GAS) tidak memiliki sarana penyimpanan elemen bakar gaga!. Pembuatan fasilitas pengungkung elemen bakar gagal dilakukan dengan urutan kegiatan penggambaran teknis, penyiapan bahan, fabrikasi clan pengujian. Sebuah fasilitas pengungkung elemen bakar gagal yang dibuat dapat menampung 2 buah elemen bakar gaga!. Oari hasil pengujian dapat disimpulkan bahwa fasilitas tersebut dapat digunakan untuk menyimpan elemen bakar aktifyang mengalami kegagalan dengan aman.

ABSTRACT

FABRICATION OF CONFINEMENT FACILITY OF FAILED FUEL ELEMENTS.

The confinement faility of failed fuel elements is provide for isolating the elements so that

their fission product could not contaminate reactor pool. Since RSG-GAS does not have

such facility yet, the fabrication of the confinement is compulsary needed. The fabrication of

confinement was initialized by providing technical drawing, materials procurement,

fabricating and testing, each continement capacity is 2 elements. The test result showed that the facility can be used to store the two failed fuel elements safely.

I. PENDAHULUAN

Fasilitas pengungkung clemen

bakar

adalah

sarana penyimpanan

(isolasi) bahan bakar yang mengalami

kegagalan, sehingga produk fisinya

tidak mencemari air kolam reaktor.

Selama ini RSG-GAS tidak memiliki

sarana untuk menangani clemen bakar

aktif yang mengalami kegagalan oleh

karena

itu

perlu

dibuat

fasilitas

pengungkung clemen bakar gaga!.

Pembuatan

fasilitas

pengungkung

clemen bakar gagal dilakukan dengan

tahapan pembuatan gambar teknis,

penyiapan

bahan,

fabrikasi

clan

pengujian. Pembuatan gambar telenis

diperlukan

sebagai

rujukan

bagi

penyiapan bahan clan fabrikasi. Tahap

penyiapan bahan merupakan kegiatan

penyediaan

semua

bahan

yang

diperlukan bagi kegiatan fabrikasi.

Tahap fabrikasi merupakan kegiatan

pembuatan

clan perakitan

komponen-komponen

fasilitas

melalui

proses

pemotongan,

pengeboran,

pembubutan,

penggerindaan, perataan

clan pengelasan

menggunakan mesin-mesin perkakas clan

peralatan

bantu.

Tahap

pengujian

merupakan kegiatan yang dimaksudkan

untuk mengetahui kemampuan fasilitas

terhadap

beban

yang

ada.

Pengujian

dilakukan dengan cara uji dingin clan

panas.

Uji

dingin

digunakan

untuk

mengetahui tingkat

kekedapan fasilitas

menggunakan

metoda

gelembunglbuble

test daDpengujian panas untuk mengetahui

kemampuan pembuangan panas peluruhan

bahan bakar oleh fasilitas dengan muatan 2

clemen bakar aktif.

II. PELAKSANAAN

Pelaksanaan

pembuatan

fasilitas

pengungkung

bahan

bakar

dilakukan

melalui tahap pembuatan gambar teknis,

penyiapan bahan, pabrikasi clanpengujian.

(2)

ISSN 0854-5278

1. Pembuatan gambar teknis.

Gambar teknis merupakan gambar

kerja yang menjadi rujukan

bagi

pelaksanaan penyiapan bahan

dan

pabrikasi.

Gambar teknis

fasilitas

pengungkung

bahan

bakar

dapat

dilihat pactalampiran 1, 2 dan 3.

2. Penyiapan bahan.

Penyiapan bahan merupakan

kegiatan

penyediaan

semua

bahan yang diperlukan untuk

kegiatan

pabrikasi.

Bahan-bahan yang disediakan meliputi

¥-Lembaran pelat aluminium dengan ketebalan 16 mm Baut baja SS-34 berukuran dimeter luar 10 mill, panjang 40 mm( 10 buah) clan diameter 12,7 mill, panjang 160 mm( 4 buah).

Batangan pipa aluminium berukuran diameter dalam/luar 7 mm/13 mill.

Batangan pipa aluminium berukuran diameter dalam/l liar

14 mOl.!20 mill.

Batangan pipa aluminium berdiameter dalamlluar 210 mm/230mm.

Batangan pipa aluminium berukuran diameter dalam/luar 63 mml76 mill.

Seal (O-Ring) berdiameter dalamlluar 250 mml258 mm (4 buah).

Sebuah pompa sirkulasi berikut selang plastik, katup-katup clan kelem.

Katup pengaman manometer.

3. Pabrikasi.

Pelaksanaan pabrikasi fasilitas

pengungkung bahan bakar dilakukan

dengan urutan pembuatan penutup

Pembuatan Fasi/itas.. Suwarto, dkk

fasilitas, pembuatan tabling fasilitas clan pembuatan dudukan clemen bakar. Pembuatan komponen-komponen terse but dilaksanakan melalui proses pemotongan, pengeboran, pembubutan, penggerindaan, perataan clan pengelasan menggunakan mesin-mesin perkakas clan peralatan bantu. Langkah pembuatan penutup fasilitas.

1) Pemotongan pelat Al dilanjutkan dengan pembentukan piringan berdiameter 350 mill.

2) Membuat lubang dudukan pipa tekan berdiameter 20,5 mm clan dudukan pipa isap berdiameter 13,5 mm pacta piringan dengan jarak masing-masing 80 mm daTi pusat pmngan.

3) Membuat 2 buah lubang pengarah berdiameter 14 mm pacta piringan dengan radius R=155 mm daTipusat ~iringan clan jarak antar lubang 120 Membuat 6 buah lubang baut berdiameter 10 mm pacta piringan

dengan R

=

155 mm dari pusat

~iringanmdan jarak antar lubang 60

4)

clan

5)

Membuat

tanda

arah

penutup

fasilitas pada tepi piringan dengan

radiur R

=

16

mill, pacta posisi satu

garis sumbu dengan lubang pipa no

2).

6)

Pemotongan pelat Al dilanjutkan

dengan membuat

2 buah pelat

penyangga

batang

pengait

berbentuk

trapesium

berukuran

tinggi 85 mill, lebar sisi atas/bawah

= 75 mm/l00 mill.

Membuat sebuah lubang batang pengait

berdiameter 13 mm pacta masing-masing

pelat dudukan no.6).

1)

Pemotongan/pembentukan pipa isap

dengan ukuran panjang 556 mm clan

diameter dalamlluar

==

7 mml13

mill.

Pemotongan/pembuatan pip a tekan

dengan ukuran panjang 92 mill,

(3)

Prosiding Seminar Hasil Penelitian P2TRR Tahun 2003 Langkah fasilitas 3)

diameter

dalam/luar

mml20 mm.

Pemotonganlpembuatan

haul

55 berukuran panjang 148 mm

clan diameter 12,7 mm sebagai

batang pengait.

Perakitanlpengelasan

kedua

pelat penyangga no.6) pacta

permukaan

piringan

dengan

jarak sentris masing-masing 75

mml2.

Perakitan batang pengait pacta

kedua pelat penyangga.

Perakitanlpengelasan

pipa

tekan clan pipa isap di dalam

dudukannya.

4)

5)

6)

pembuatan

tabling

1)

Pemotongan

pelat

Al

dilanjutkan dengan membuat

piringan berdiameter 350 mm.

Membuat tanda arah penutup

tabling

fasilitas

pacta

tepi

piringan dengan radiur R=16

mm.

Membuat

lubang

tabling

berdiameter

210 mm

pacta

pmngan.

Membuat 6 buah lubang berulir

berdiameter luar 9 mm pacta

piringan dengan jarak

antar

lubang 60° clan radius 155 mm

daTipusat piringan.

Pemasangan lapisan ulir (heli

coil) ukuran M-I0 pacta lubang

ulir noA).

Membuat alur dudukan seal

dengan

ukuran

diameter

dalamlluar=250 mml 258 mm

clankedalaman 2,5 mm.

Membuat

2 buah

batang

pengarah berdiameter 13 mm

clanpanjang 36 mm.

Membuat

2 buah

luabang

batang pengarah berdiameter

13,3 mm pactapiringan, dengan

R=155 mm dari pusat piringan

danjarak antar lubang

120°.

2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) ISSN 0854-5278

14 ₉₎ _{Perakitanlpengelasan} _{kedua batang} pengarah no.7) pad a dudukannya. 10) Membuat tabling berukuran

diameter dalam 210 mIll, panjang 958 mm, diameter luar 239 (sepanjang 558 mm dari ujung alas tabling) clan diameter luar 224 mm

(sepanjang

400 mm

dari ujung

bawah tabling).

11) Perakitanlpengelasan ujung alas tabling dengan piringan.

Langkah pembuatan dudukan bahan bakar.

1)

_{Pemotonganlpembuatan 2 buah pipa}

penyangga

berukuran

diameter

dalamlluar = 63 mrn/76 mm clan

panjang 155 mm.

Pemotongan

pelat

dilanjutkan

dengan

pembuatan

piringan

berdiameter 209 mm clan lebal 16

mm.

Membuat

2 buah

lubang

tirus

berdiameter 63 mm clan lebar tirus

20° pacta piringan dengan jarak

sentris masing-masing 45 mm dari

pusat piringan.

Membuat 2 buah lubang sirkulasi

berdiameter 42 mm dengan jarak

sentris masing-masing 72,5 mm dari

pusat piringan.

Membuat 2 buah lubang sirkulasi

pacta ujung bawah

kedua pipa

penyangga no. 1) dengan ukuran

lebar 16 mm clantinggi 30 mm.

Pemotongan

pelat

dilanjutkan

dengan

pembuatan

piringan

berdiameter 209 mm clan tebal 16

mm sebagai alas tabling.

Perakitanlpengelasan

ujung

atas

kedua

pipa

penyangga

dengan

kedua lubang tirus pacta piringan

no.2).

Perakitanlpengelasan ujung bawah

kedua pipa penyangga dengan alas

tabling.

Perakitanlpengelasan

alas

tabling

dengan

ujung

bawah

tabling

fasilitas.

2)

3)

4)

5)

6)

7)

8)

9)

(4)

ISSN 0854-5278

4. Pengujian

Pengujian fasilitas pengungkung bahan bakar dilakukan secm"a dingin clan panas. Uji dingin dimaksudkan untuk mengetahui tingkat kekedapan fasilitas menggunakan metoda buble test, sedangkan uji panas dimaksudkan untuk mengetahui kemampuan pembuangan panas peluruhan oleh fasilitas.

Langkah uji dingin.

1) Fasilitas dalam keadaan kosong clan tertutup rapat( dengan mengencangkan keenam baut pengikat).

2) Hubungkan pipa isap

(menggunakan selang plastik) dengan manometer clan katup pengaman yang telah diatur / diset pada tekanan 3 bar.

3) Hubungkan pipa tekan (dengan selang plastik clan katup) ke udara bertekanan.

4) Buka katup hingga tekanan dalam fasilitas mencapai 3 bar. 5) Oleskan buih sahlin pada

sambungan alas tabling, pi ring tabling, pertemuan antara piring tabling dengan piring penutup, sambungan lag pada pipa isap clan pipa tekan.

6) Amati langkah 5), jika timbul gelembung pada olesan sahlin segera beri tanda gun a

membantu penanganan

perbaikan.

7) Pengujian selesai.

Pembuatan Fasilitas. Suwarto, dkk

Langkah uji panas

Masukkan fasilitas pengungkung elemen bakar gagal ke permukaan kolam penyimpan bahan bakar bekas (JAAO2) menggunakan crane clan handling tool yang tersedia.

Lakukan pengisian fasilitas dengan air bebas mineral melalui saluran pipa isap

.

atau pipa tekan hingga penuh, kemudian

turunkan fasilitas ke dalam dudukannya di dasar JAAO2.

Buka penutup fasilitas clan angkat ke permukaan, hubungkan selang plastik dengan pipa isap clan tekan.

Pasang perangkat themocouple melalui saluran pipa tekan hingga sensornya berada (kira-kira) 4 cm di bawah dinding dalam penutup fasilitas clan akan berada di atas permukaan bahan bakar(bila fasilitas ditutup ).

Pasang manometer clan katup pengaman pada saluran pipa isap, saluran pipa tekan dibuat kedap udara dengan kabel thermocouple di dalamnya.

Muatkan 2 buah bahan bakar aktif (sesuai prosedur) ke dalam fasilitas clan catat saat/waktu pemuatan.

Tutup fasilitas clan amati/catat suhu pendingin menggunakan perangkat thermocouple (termometer digital) secara periodik.

Pengujian selesai.

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil yang diperoleh dari kegiatan

pembuatan fasilitas adalah sebuah unit

fasilitas pengungkung

bahan bakar berkapasitas 2 bahan bakar

(lihat lampiran 4). Basil uji dingin clan

panas dapat dilihat pada Tabel 1 clan 2

berikut

ini.

(5)

Prosiding Seminar HasH Penelitian P2TRR Tahun 2003

ISSN 0854-5278

Tabel I. Hasilllji dingin fasilitas pengllngkllng elemen bakar gagal

Tabel 2. Hasilllji panas fasilitas pengungkung elemen bakar gagal

Suhu kamar = 27,8 °c = suhu air kolam

P

= Tekanan dalam fasilitas

t

= Lama / waktu kedua muatan berada di dalam fasilitas

T

=

Suhu pendingin dalam fasilitas

6 T

=

Selisih antara suhu pendingin dengan suhu kan1ar Keterangan :

Untuk mengukur kekuatan

fasilitas

pengungkung bahan bakar terhadap

beban mekanik yang ada dilakukan

penghitungan

terhadap

kekuatan

komponen terlemah. Dari rancangan

sistem

pengungkung

bahan

bakar

RSG-GAS diketahui bahwa komponen

terlemah

fasilitas

adalah

tangkai

pengait.

Penghitungan

dilakukan

dengan persamaan O"lk

=

Mlk/ (l/5)d3,

dimana Mlk=momenlengkung=(l/2) L

P, <Jlk= tegangan yang diijinkan untuk

baja

=

52500 Ib/in2, d = diameter

tangkai pengait = 12,7 mm = 0,5 in,

L=panjang tangkai = 75 mm = 2,95 in

clan P = kekuatan tangkai. Jika harga

parameter tersebut di masukkan ke

persamaan di atas maka diperoleh

kekuatan tangkai pengait P sebesar

889 Ib setara 403 kg. Beban maksimum

yang ada

adalah

57 kg

(komponen

terlemah

mampu

menahan

beban

maksimum). Tabel 1 menunjukkan adanya

jaminan kekedapan fasilitas hingga tekanan

maksimum dalam fasilitas 3 bar (gauge)

dan data ini dapat digunakan sebagai acuan

dalam menentukan harga batas maksimum

tekanan kerjanya. Tabel 2 menunjukkan

adanya kenaikan suhu pendingin dalam

fasilitas sebesar 11,3 °c (suhu maksimum

pendingin

39,1

°C

clan suhu

awal

pendingin 27,8 °C). Dengan menyimak

suhu operasional pelat bahan bakar

RSG-GAS yang jauh lebih tinggi (maksimum

145 °C) dari suhu maksimum pendingin

fasilitas,

maka

fasilitas

pengungkung

elemen

bakar

gagal

tidak

akan

mempengaruhi integritas

clemen bakar

No _Komponen Tekanan Metoda HasH

1 _Sambungan _pada alas 3 bar Buble test Tidak ditemukan

tabung bocoran

2 _Sambungan _pada _piringan 3 bar Bubletest Tidak ditemukan

tabung bocoran

3 _{Seal antara piringan tabung} 3 bar Buble test Tidak ditemukan

dengan piringan penutup bocoran

4. Sambungan !as pada pipa 3 bar Buble test Tidak ditemukan

isap dan tekan bocoran

NO T (JAM) TrC) Ar ("C) P (bar-gauge) 0,5 36,2 8,4 0 1 39,1 11,3 0 4,5 38,9 11,1 0 7,5 38,7 10,9 0 10,5 38,6 10,8 0 12,5 38,5 10,7 0 13,5 38,4 10,6 0 15,5 37,8 10,0 0 19,5 37,7 9,9 0 31,5 36,4 8,6 0

(6)

ISSN 0854.5278 Pembuatan Fasilitas.. Suwar1o, dkk

atau dengan kata lain tidak akan memperburuk kerusakan clemen bakar yang diisolir di dalamnya.

IV. KESIMPULAN

Dari hasil pengujian dapat disimpulkan .

bahwa fasilitas pengungkung clemen bakar

gagal dapat digunakan sebagai sarana penyimpanan clemen bakar gagal dengan aman

V. DAFT AR PUST AKA

" .).

Suwarto. Rancangan Sistem Pengungkung Bahan Bakar RSG-GAS.

II'. Sularso. MS tv1E clan Kiyokatsu Suga, Dasar Perencanaan clan Pemilihan Elemen Mesin. ceL 7.

Aaron D. Deutschman. Walter 1. Michels and Charles E. Wilson, Machine Design. Theory and Practice.

1. 2.

DISKUSI

PerfaJ7)'a(ln:

Apa yang menjacli clasar perhitungan raJa pengujian dingin dengan menggunakan tekanan 3 bar selja?

Jml'aban :

Hal itu hanya didasarkan pada besar tekanan dalam fasilitas yang mampu mendesak olesan sabun apabila teljadi kebocoran (membentuk gelembung)

Penanya : Kadarasumanto

Perfan)'{[{1!7 :

1. Pada saat pengisolasian clemen bakar gagal, apakah pompa ding in akan terns ? 2. Mengapa fasilitas ini bentuknya tidak disesuaikan dengan rak yang ada di IPSB3

Jm\'(/ban :

1. Pompa hanya digunakan untuk keperluan pengukuran nuklida-nuklida produk fisi yang keluar dari kelongsong bahan bakar gagal

2. Karena tujuan dari pembuatan fasilitas tersebut adalah untuk mencegah kontaminasi air kolam reactor dari nuklida-nuklida produk fisi

Penanya : Asep S

Perfan}'([an :

Apakah sama rancangan yang dibuat bapak Slamet dengan yang dirancang bapak Suwarto?

Jawaban :

Fasilitas pengungkung hanya digunakan untuk mengisalir bahan bakar yang rusakJretak raJa kelongsong sehingga produk fisi (dalam bentuk gas) tidak keluar dari fasilitas pengungkung. Jadi kerusakan yang dimaksud disini adalah bahan kerusakan yang secara visual tampak tapi produk fisinya tidak keluar. Kerusakan disini

=

kebocoran kelongsong bahan bakar.

(7)

Prosiding Seminar Hasi! Pene!itian P2TRR

Tahun 2003

KETERANGAN

SKALA GAMBAR 1: 6

UKURAN : DALAM MILl~1ETER

" Outlet pompa ~1anometel

:

8 i

~;:::

,

' 1',1 I 229 ~!II

~

I I I!:;I , . ~,I I

_I'

,

I 'I)\.' , ,_,.. . 210_I ~"I' I_I,I~I '- . Iii' I I '-' 1- ~", I

:

.

~-~

I I e~ I , . , , I I I , . I ,_I I_. I_I I I I , . , I I I I . I I I '

j'---'-'-j

l

IT-"'-'-"'\

r'-~-T1

"""';-"-n--~--I1-~_L._" I. "

i "

'

,

:

".

':

J.

I :: I:: I I "',, I I "I" I I "." I

~

::!::

"4 .: I "I H I I "." I I "I" ' L__-- .'. - -,..-~.- , , , I T,\BUNG FASILITA DUDUKA N ELEMEN P.", 'uhono nu.;ukon '~ (3)Pela. dudukan ..

/\

LAMPIRAN

1

Lubang sirkulas; :lIf 'JJl ISSN 0854.5278 DUDUKA}I ELEMEN I ~

_,

,

I I I I , I , I , I I 12 I i I , , I I . , 1 I Lubang sirkulas; Prl" (4) Pelot pen)'angga=alas ~ .:wi j &

W

>~>-".

v

'ii ~_I_I _,_. _I t _I' i ~ i~ 1 . i I :7 I

(8)

'"

~

i/j cu Lt..,., §'6 cu6 "'1::; .Qcu EO s Q) '" Qc/) co "-'" It) -;. It) co a < C/)

~

]\ PENUTlIP FASILITAS ~~. LAMPIRAN 2 KETERANGAN SKALA GAMBAR. I: 6

UKURAN DALAM MILIMETER

"':)~'~~'i;f

... 14 ~

~

LUban~ CD l!)

~

E

r+r J...Jo. .J"_~ r7r₄₁ 1<n 3\0

11

\".,,"" +" I ".~""'F"" ~.~"W

~

\

~"',~.p'

rum

~ Luban 00 g ~. tangkai ..-~ - -- ...

(9)

co "-'" <l) .q. <l) co 0 :;:: (/) ~ Q:: g:_'" 0.. t::

~

Q; t:: Q) 0.. ';:;;

~

_.... (1] '~ Q;C"') (/)0 0,0 ,t::'" 1?t::_{'" ;)} 0-<: Q~

/

TAmiNG FASILITAS

~

21IJ M-JO

---i . I I I

:

i

:

t 210

.

~I '4 I I I . I ' +--.---. I . I I I I I . I I I

:

I

.

I I I I I

.

I

:

!

I

:

I

:

I : r I

:

,

I ,

.

I '-'-'-'--+--'-'---f I . I I I i I

~

(2)

LAMPlRAN

3 KETERANGAN SKALA GAMBAR 1,6

UKURAN DALAM MILIMETER

M-IO I'--I.t) ; '> (2)-Tabung ~I _;!:.I, I I

!

:

!

229

r

11

I

:

I

.

I

:

!

"n ~; '4 I I I

.

I t_--' + '_L I . I I I I I

.

I I I I I

.

:

I I I I

.

I

:

I I I

.

I I I I I

.

I I I I

.

I I I I I

.

I I I I I

.

I ~tI +

.

}~

:

114 I ~ I I I

.

I I I I I tl ;q :::.: M.JO

(I) PiOaJOatan.oen.arah

210 h: ...-. Dudllkan DoRin. M-JO iIM-IO ),0

(10)

LAMPIRAN

4

Dihubungkan mcnggunakan 6 buah ball! Dihubungkan mcnggunakan las aluminium

en Ct) <:: Q QJ Ot ... 0, I\,) "I QJ 'JI ~

Tahung fasili!as Dudukan cIcmcn hakar

Ct)lJ

-

CD ~::; 32 2" OQ; ~§' ><-~ ><--., OJ

~

(i) en Pcnu!up fasili!as