EVALUASI DESAIN PRESSURIZER PADA PWR 1000 MWe TIPIKAL, PWR 1000 MWe KSNP DAN AP 1000

EVALUASI DESAIN PRESSURIZER PADA PWR 1000 MWe TIPIKAL, PWR 1000 MWe KSNP DAN AP 1000

Suroso

Pusat Teknologi Reaktor dan Keselamatan Nuklir BATAN Kawasan Puspiptek Gedung 80 Serpong Tangsel

Email: Suroso@Batan.go.id

ABSTRAK

EVALUASI DESAIN PRESSURIZER PADA PWR 1000 MWe TIPIKAL, PWR 1000 MWe KSNP DAN AP 1000. Evaluasi untuk mendapatkan kinerja dan ukuran dari pressurizer mutlak dikuasai karena merupakan komponen keselamatan PLTN. Evaluasi terhadap desain pressurizer PWR 1000 MWe dilakukan dari segi termal untuk tiga reaktor yaitu PWR 1000 MWe tipikal AP 1000, dan PWR 1000 MWe KSNP. Tujuan penelitian adalah untuk mendapatkan panas insurge (Qh)insurge ,panas outsurge (Qh)outsurge, volume uap (Vg), dan volume air (Vf) sebagai fungsi perubahan tekanan sistem pendingin primer. Manfaat dari penelitian adalah dapat memprediksi dan menentukan panas insurge, outsurge, volume uap, dan volume air di dalam pressurizer jika tekanan sistem pendingin primer berubah. Dalam menghitung parameter-parameter tersebut tekanan pendingin sistem primer divariasikan dari 13 MPa sampai dengan 18 MPa dengan interval 0,5 MPa.

Persamaan-persamaan yang digunakan dalam perhitungan meliputi: kekekalan massa, energi dan persamaan-persamaan konstitutif termodinamika. Hasil perhitungan ukuran pressurizer pada tekanan sistem primer 18 MPa dibandingkan dengan kondisi desainnya untuk ukuran pressurizer PWR 1000 MWe tipikal, AP 1000 dan PWR 1000 MWe KSNP masing-masing diperoleh perbedaan 5,1%, 1,4% dan 11,3%. Sedangkan hasil evaluasi menunjukkan tidak terdapat perbedaan yang cukup signifikan pada AP 1000 dan PWR 1000 MWe tipikal, tetapi terdapat perbedaan untuk PWR1000 MWe KSNP.

Kata kunci : PLTN 1000 MWe, evaluasi, desain pressurizer, termal,

ABSTRACT

EVALUATION DESIGN PRESSURIZER ON PWR 1000 MWe, PWR 1000 MWe KSNP AND AP 1000.. Evaluation to get performance and size of the pressurizer is absolutely required as it is safety component of NPP. Evaluation of 1000 MWe PWR pressurizer design is done in aspects of thermal for three reactors i.e. 1000 MWe PWR typical, AP 1000, and a PWR 1000 MWe KSNP. The purpose of the research was to get heat insurge (Q^h)^insurge, heat outsurge (Q^h)^outsurge, the volume of vapor (V^g), and the volume of water (V^f) as a function of changes of cooling system pressures . The benefits of research are able to predict and determine hot insurge, outsurge, volume of steam, and the volume of water inside the pressurizer if primary cooling system pressures to change. Calculations is done for the heat insurge (Q^h)^insurge, heat outsurge (Q^h)^outsurge, the volume of vapor (V^g), and the volume of water (V^f) as a function of changes of cooling system pressures. In calculating the parameters, the pressure of primary cooling systems varied from 13 MPa up to 18 MPa at intervals of 0.5 MPa. The equations used in the calculations include: conservation of mass, energy and constitutive equations of thermodynamics. The calculation result of pressurizer size on the primary system pressure of 18 MPa compared to the one of PWR 1000 MWe typical , AP 1000 , and 1000 MWe PWR KSNP obtained the differences by 5.1% , 1.4% and 11.3% respectively. Whereas the results of the evaluation design, showed there were no significant difference between AP 1000 and 1000 MWe PWR typical, but there are differences between PWR 1000 MWe KSNP of 1000 MWe PWR and the both design.

Keywords: 1000 MWe NPP, evaluation, pressurizer design, thermal

1. PENDAHULUAN

Salah satu tipe Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) yang berpendingin air ringan dan bertekanan adalah Pressurizer Water Reactor (PWR)^[1]. PLTN tipe ini memiliki dua daur pendingin untuk pengambilan energi panasnya, yaitu primer yang memiliki fase cair dan tekanan tinggi, serta sekunder dengan pendidihan pada bagian pembangkit uap.

Reaktor ini memiliki sistem pengatur tekanan yang sangat vital pada pendingin primer yakni pressurizer. Operasional pressurizer sangat tergantung pada perubahan tekanan dan temperatur reaktor. Apabila beban listrik PLTN bertambah akan mengakibatkan tekanan dan temperatur sistem primer menurun, turunnya temperatur memicu electrical heaters yang terdapat pada pressurizer membangkitkan energi untuk mendidihkan air menjadi uap sehingga tekanan kembali naik. Sebaliknya apabila beban listrik PLTN menurun maka tekanan dan temperatur pada sistem primer akan bertambah. Pertambahan tekanan dan temperatur pada sistem pendingin reaktor akan mengakibatkan pendingin primer terekspansi melalui surge-line ke dalam pressurizer^[2].

Mengingat pentingnya peran pressurizer dalam keselamatan operasi PLTN tipe PWR, maka pada makalah ini akan dilakukan evaluasi untuk mendapatkan hasil perhitungan dari segi termal. Perhitungan meliputi besarnya panas yang dibangkitkan oleh heater dan energi yang dibutuhkan oleh sprayer untuk mengkompensasi perubahan tekanan pada sistem primer jika terjadi perubahan beban listrik, serta volume bejana pressurizer jika perubahan tekanan pada sistem primer mencapai 18 MPa, atau nilai batas kondisi desain pressurizer^[3]. Penelitian in merupakan kelanjutan dari penelitian mengeai penguasaan evaluasi terhadap komponen-komponen PLTN terutama pressurizer PWR dari berbagi produsen^[4,5].

Evaluasi akan dilakukan terhadap PLTN tipe PWR daya 1000 MWe yang terdiri dari 3 reaktor yaitu, PWR 1000 MWe tipikal, AP 1000, dan PWR 1000 MWe KSNP^[1,6,7]. Alasan dipilihnya PWR 1000 MWe tipikal, AP 1000, dan PWR 1000 MWe KSNP dalam penelitian ini karena PWR 1000 MWe tipikal dan AP 1000 merupakan PLTN tipe PWR yang diproduksi oleh perusahaan yang sama (Westinghouse, USA) dengan pembangkitan daya elektrik sama yaitu 1000 MWe. PWR 1000 MWe tipikal dalam operasinya menggunakan 4 pembangkit uap dan AP 1000 menggunakan 2 pembangkit uap, sementara itu dokumen AP 1000 sedang dalam proses mendapatkan lisensi Eropa. PWR 1000 MWe KSNP membangkitkan daya elektrik yang sama, yaitu 1000 MWe diproduksi KHNP Korea Selatan yang dalam operasinya menggunakan 2 pembangkit uap.

Metode yang dipakai dalam perhitungan adalah dengan menggunakan prinsip- prinsip kesetimbangan termodinamika dua fase satu dimensi. Persamaan-persamaan yang digunakan dalam perhitungan meliputi; kekekalan massa, energi dan persamaan- persamaan konstitutif termodinamika^[8,9]. Validasi terhadap hasil perhitungan dilakukan untuk PWR 1000 MWe tipikal pada tekanan operasi 15,5 MPa terhadap kinerja dan ukuran dari pressurizer dengan ketelitian 0,6 %^[4]. Tekanan sistem pendingin primer 15,5 MPa adalah tekanan operasioanal dari ketiga jenis reaktor yang dibandingakan dalam penelitian.

Penelitian dilakukan untuk medapatkan hasil evaluasii desain pressurizer PWR 1000 MWe tipikal yang mempunyai ukuran dan daya pembangkitan sama tetapi menggunakan jumlah pembangkit uap yang berbeda yaitu AP 1000, dan terhdap PWR 1000 MWe KSNP karena jumlah pembangkit uap sama dengan AP 1000, kondisi operasi sistem pendingin primer sama untuk ketiga reaktor, tetapi massa iinsurge dan outsurge berlawanan.

2. POKOK BAHASAN

2.1. Tabung Penekan (Pressurizer)

Pressurizer merupakan bejana yang dipasang pada salah satu saluran pipa panas keluaran dari reaktor (hot leg), bejana merupakan silinder baja karbon yang dilapisi baja

austenik pada bagian dalamnya. Sebagai pengendali tekanan sistem loop pendingin primer maka peran alat ini sangat vital. Faktor kualitas campuran fase uap dan fase cair dalam keseimbangan sangat mempengaruhi kinerja pressurizer, pada tingkat kualitas uap dan temperatur tertentu maka pressurizer mempunyai tekanan tertentu pula. Selama operasi, pressurizer berisi sejumlah volume air yang diselimuti oleh gelembung uap air. Dengan keterlibatan electrical heaters dan sprayer maka pressurizer dapat mengendalikan tekanan sistem pendingin reaktor. Diagram pressurizer diberikan pada Gambar 1.

Gambar 1. Diagram Tabung Penekan (Pressurizer)^[3]

Pada bagian atas tabung terdapat sprayer, katup pembebas uap (relief valve) dan katup pengaman (safetly valve) yang berfungsi untuk mengembalikan tekanan bila tekanan sistem pendingin primer berada di atas tekanan nominalnya, yang dalam bekerjanya ketiga alat tersebut mempunyai tingkatan. Spray berfungsi untuk tingkat satu, kemudian relief valve berfungsi setelah spray tidak mampu menurunkan tekanan (tingkat dua) dan safetly valve akan berfungsi dalam keadaan lebih buruk lagi, yaitu apabila tekanan desain melampaui (180 atm = 18 MPa) atau bila relief valve tidak mampu mengembalikan tekanan sistem pendingin primer^[3].

Pada daerah bawah atau daerah cairan terdapat pemanas (heater) yang berfungsi untuk mengembalikan tekanan sistem pendingin primer apabila tekanannya berada di bawah batas nominalnya (155 atm= 15,5 MPa). Heater dijaga agar selalu tertutupi oleh air (ketinggian air nominal), dimana ketinggian permukaan air turun melewati batas nominalnya secara otomatis air akan ditambahkan kedalam pressurizer untuk menutupi heater. Dengan hidupnya heater menyebabkan proses penguapan dalam pressurizer, dan penambahan jumlah uap didalam tabung penekan akan memberikan kenaikan tekanan^[3]. 2.2. Ruang Lingkup Termodinamika

Zat kompresibel sederhana adalah istilah yang digunakan untuk zat yang mempunyai satu kerja reversibel (yang berperan penting, dan kerja itu dikaitkan dengan perubahan volume. Temperatur (T) dan tekanan (P) suatu zat kompresibel sederhana secara fungsional dapat dituliskan sebagai ^[7],

T = T(u,ν) (1)

P = P(u,v) (2) Temperatur dan volume jenis (v) selalu merupakan pasangan variabel yang bebas

bagi zat kompresibel sederhana sedangkan tekanan dan energi dalam jenis (u) dapat dipandang sebagai fungsi dan sifat-sifat bebas seperti berikut,

P=P(T,ν) (3) u=u(T,ν) (4)

Keterangan gambar : 1. Thermal sleeve 2. Instrument nozzle 3. Spray nozzle 4. Safety nozzle 5. Electrical heater 6. Surge nozzle 7. Tmperature Nozzle 8. Instrument nozzle 1

2 2

6 4

5 3

7 8

Persamaan-persamaan tersebut, baik yang berbentuk aljabar, grafik maupun tabel yang menghubungkan sifat-sifat termodinamik intensif suatu zat, disebut persamaan- persamaan tingkat keadaan.

Untuk volume spesifik nilai beda untuk kondisi dalam bentuk uap jenuh dan cairan jenuh dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :

ν^ƒg = ν^g – ν^ƒ (5) sedangkan untuk volume berbagai sifat campuran adalah :

V = νm = (1-x) m νƒ + x mνg (6) dengan:

(1-x) : pecahan dari massa campuran dalam bentuk cairan jenuh x : pecahan dari massa campuran dalam bentuk uap jenuh, m : massa (kg),

sedangkan volume spesifik suatu zat kompresibel sederhana yang berada pada daerah fase campuran adalah,

ν = (1-x) ν^ƒ – x. ν^ƒg (7) Tekanan dan temperatur campuran, tentulah sama dengan tekanan dan temperatur dari cairan dan uap jenuh.

Pengolahan data dilakukan untuk mendapatkan nilai panas masuk pressurizer (Q^insurge), massa uap di dalam pressurizer (m^g), volume uap insurge (v^g), panas outsurge (Q^outsurge), massa air di dalam pressurizer (m^f), volume air pada pressurizer ( v^f) dan volume total (v^T).

Persamaan-persamaan yang digunakan dalam perhitungan untuk mendapatkan parameter- parameter tersebut adalah sebagai berikut ^[6]:

(Q)insurge =

  _{ }

spray surge

surge f

g

g f f g surge

fh h

v m v

u v u v f

m  





 ) 1

(

(8)

Persamaan yang digunakan untuk mendapatkan massa uap : mg =

f g

f surge

v v

v f m



 ) 1

(

(9)

Persamaan yang digunakan untuk mendapatkan volume uap didalam pressurizer :

(Vg)insurge = mgvg (10) Persamaan yang digunakan untuk mendapatkan panas keluar didalam pressurizer :

(Q)^outsurge = m^surgeh^surge- 











 











 

f g

g surge g

g f

f v v

m v v u

u v

.

(11)

Persamaan yang digunakan untuk menentukan massa air didalam pressurizer : m^f = m^f2 + m^surge

f g

g

v v

v



(12) Persamaan yang digunakan untuk menentukankan Volume air didalam pressurizer :

(Vf)outsurge = mf.vf (13) Persamaan yang digunakan untuk menentukan Volume total fluida dari pressurizer :

V^T = (V^g)^insurge + (V^f)^outsurge (14) dengan :

vg: volume uap spesifik (m³/kg) v^f : volume air spesifik (m³/kg)

u^g: energi dalam spesifik dalam bentuk uap (J/kg) uf: energi dalam spesifik dalam bentuk cair (J/kg) f: rasio aliran spary terhdap surge

h : specific hotleg insurge enthalpy (J/kg)

h^spray : spesific coldleg spray enthalphy (J/kg)

m^{surge :} massa inrsuge untuk mendapatkan hasil pehitungan

parameter insurge dan massa outsurge untuk parameter outsurge

2.3. Data Teknis dan Operasional PLTN tipe PWR Daya 1000 MWe .

Data teknis dan operasional pressurizer PLTN tipe PWR daya 1000 MWe diberikan pada Tabel 1.

Tabel 1. Data Desain pressurizer PWR 1000 MWe Tipikal, PWR 1000 MWe KSNP dan AP 1000 ^[1,6,7]

No. Parameter Nilai/ Keterangan

1 Produsen PLTN PWR Tipikal

1000 MWe

PWR 1000 MWe KSNP

AP 1000

2 Jumlah loop 4 2 2

3. Fluida pendingin sistem primer H²O H²O H²O

4 Fluida pendingin sistem sekunder H²O H²O H²O

5 Daya termal gross 3411 MW (th) 2884 MW (th) 3415 MW (th)

6 Daya listrik net 1148 MW (e) 1000 MW (e) 1000MW (e)

7 Tekanan sistem primer 15,5 MPa 15,5 MPa 15,5 MPa

8 Temperatur inlet pembangkit uap dari sistem primer

324 ^oC 327,3 ^oC 335,3 ^oC

9 Temperatur outlet pembangkit uap dari sistem primer

286 ^oC 295,8 ^oC 297 ^oC

10 Laju aliran massa sistem primer 1700 kg /s 1508 kg /s 1800 kg /s 11 Tekanan sistem sekunder 5,7 MPa 7,3 MPa 5,7 MPa 12 Temperatur inlet pembangkit uap

sistem sekunder

224 ^oC 232 ^oC 237 ^oC

13 Temperatur outlet pembangkit uap sistem sekunder

273 ^oC 289 ^oC 287 ^oC

14 Panjang pressurizer 12,78 m 12,94 m 12,78 m

15 Diameter luar pressurizer 2,54 m 2,69 m 2,54 m

16 Massa maksimum outsurge (m^outsurge) 14000 kg 7262 kg 15500 kg 17 Massa maksimum insurge (m^insurge) 9500 kg 17559 kg 9000 kg 18 Entalpi insurge di hot leg (h^surge) 1430000 J/kg 1430000 J/kg 1430000 J/kg 19 Entalpi spray di cold leg (h^spray) 1270000 J/kg 1270000 J/kg 1270000 J/kg 20 Fraksi uap cold leg spray yang

dinyatakan sebagai insurge (f)

0,03 0,03 0,03

3. PEMBAHASAN

Dengan menggunakan persamaan 8 sampai dengan 14 dan data yang diberikan pada Tabel 1 diperoleh nilai-nilai pada tekanan sistem primer 15,5 MPa untuk PWR tipikal. Panas masuk (Q^insurge) = 6,75 x10⁶ J, massa uap di dalam pressurizer (m^g) = 2030 kg, volume uap di dalam pressurizer (Vg)insurge = 20,0 m³, panas keluar pressurizer (Qoutsurge)=2,861x10⁹ J, massa air di dalam pressurizer (m^f) = 18700 kg, volume air pada pressurizer (V^f) = 31,6 m³ dan volume total fluida di dalam pressurizer (V^T)= 51,6 m³. Dengan cara yang sama perhitungan dilakukan untuk PWR KSNP dan AP 1000, dan kemudian divariasikan untuk tekanan

sistem pendingin primer dari tekanan 13 MPa sampai dengan 18 MPa dengan interval 0,5 MPa untuk ketiga reaktor.

Hasil pengolahan data yang meliputi perbandingan kinerja pressurizer dari AP 1000 dan PWR 1000 MWe KSNP terhadap PWR 1000 MWe tipikal dalam bentuk grafik diberikan pada Gambar 2 sampai dengan Gambar 5. Parameter-parameter kinerja pressurizer terdiri dari panas insurge(Q^h)^insurge , panas outsurge (Q^h)^outsurge , Volume uap (V^g), dan Volume air (V^f) sebagai fungsi perubahan tekanan sistem pendingin primer. Tekanan pendingin primer divariasikan dari 13 MPa sampai dengan 18 MPa dengan interval 0,5 MPa.

Gambar 2. Perbandingan Q^insurge Sebagai Fungsi Perubahan Tekanan Pendingin Primer

Gambar 2. menunjukkan Qinsurge sebagai fungsi perubahan tekanan pada sistem primer.

Tekanan divariasikan dari 13 MPa sampai dengan 18 MPa dengan interval 0,5 MPa. Pada reaktor AP 1000 Q^insurge yang terbentuk berada pada rentang -4,89E+08 J sampai dengan 5,23E+08 J sedangkan PWR 1000 MWe KSNP berada pada rentang -5,16E+08 sampai dengan 5,53E+08 dan untuk PWR tipikal berada pada rentang -9,54E+08 sampai dengan 1,02E+09.

Perubahan tekanan pada sistem pendingin primer terjadi jika terdapat perubahan beban listrik, yaitu jika penggunaan listrik meningkat maka akan terjadi penurunan tekanan pada sistem pendingin primer. Sebaliknya jika penggunaan listrik menurun, maka akan terjadi kenaikan tekanan pada sistem pendingin primer. Qinsurge adalah besarnya panas yang masuk ke dalam pressurizer jika tekanan di dalam sistem pendingin primer lebih tinggi dari tekanan operasional yaitu 15,5 MPa. Pada tekanan sistem pendingin primer lebih rendah dari nilai tekanan operasional maka tidak terjadi panas masuk ke dalam pressurizer, bahkan bernilai negatif. Besarnya Qinsurge untuk reaktor AP 1000 dengan PWR 1000 MWe tipikal relatif sama untuk setiap tekanan yang divariasikan yaitu 5,7 % lebih rendah. Hal ini karena massa insurge maksimum AP 1000 dengan PWR 1000 MWe tipikal realtif sama yaitu 9500 kg dan 9000 kg. Berbeda dengan PWR 1000 MWe KSNP, besarnya Q^insurge cukup besar untuk setiap nilai tekanan yang divariasikan yaitu 45 % lebih besar dibandingkan dengan PWR 1000 MWe tipikal. Ini terjadi karena dari desainnya nilai maksimum massa outsurge PWR 1000 MWe KSNP lebih besar dari pada PWR 1000 MWe yaitu 17559 kg. Hal ini bisa terjadi karena secara fisis tidak berpengaruh terhadap kemmapuan dan cara kerja pressurizer dalam menjaga stabilitas tekanan sistem pendingin primer.

Gambar 3. Perbandingan Q^outsurge Sebagai Fungsi Perubahan Tekanan Pendingin Primer

Gambar 3 menunjukkan Q^outsurge sebagai fungsi perubahan tekanan pada sistem pendingin primer. Tekanan divariasikan dari 13 MPa sampai dengan 18 MPa dengan interval 0,5 MPa. Pada reaktor AP 1000 Q^outsurge yang terbentuk berada pada rentang 3,99E+09 sampai dengan 2,30E+09 J sedangkan PWR 1000 MWe KSNP berada pada rentang 1,87E+09 sampai dengan 1,08E+09 dan untuk PWR tipikal berada pada rentang 3,60E+09 sampai dengan 2,07E+09. Q^outsurge adalah panas yang dibangkitkan oleh heater untuk menjaga tekanan di dalam pressurizer dan sistem pendingin primer. Ketika beban listrik naik yang berakibat pada penurunan tekanan sistem pendingin primer, Qoutsurge meningkat untuk mengembalikan tekanan pada kondisi operasionalnya yaitu 15,5 MPa. Terlihat pada Gambar 3, Q^outsurge besar pada tekanan rendah dan turun dengan bertambahnya tekanan pada sistem pendingin primer, ini terjadi pada ketiga reaktor. Besarnya Q^outsurge pada AP 1000 untuk setiap nilai tekanan yang divariasikan lebih besar 7,5 % dari pada PWR 1000 MWe tipikal.

Hal ini karena massa outsurge maksimum AP 1000 dengan PWR 1000 MWe berbeda yaitu masing-masing 14000 kg dan 15500 kg. Sedangkan perbedaan Q^outsurge PWR 1000 MWe KSNP dengan PWR 1000 MWe tipikal pada setiap nilai tekanan yang divariasikan yaitu sebesar 91,7 %, lebih kecil untuk PWR 1000 MWe tipikal karena besarnya massa maksimum outsurge PWR 1000 MWe adalah 7262 kg. Nilai tersebut relatif kecil dibandingkan nilai massa outsurge maksimum PWR 1000 MWe tipikal, sehingga perbedaan terhadap Q^outsurge cukup signifikan.

Gambar 4. Perbandingan Volume Uap Sebagai Fungsi Perubahan Tekanan Pendingin Primer

Gambar 4 menunjukkan volume uap yang terdapat di dalam pressurizer sebagai fungsi perubahan tekanan pada sistem pendingin primer. Tekanan divariasikan dari 13 MPa sampai dengan 18 MPa dengan interval 0,5 MPa. Volume uap yang terbentuk di AP 1000 berada pada rentang 16,60 m³ sampai dengan 22,60 m³, reaktor PWR 1000 MWe KSNP berada pada rentang 32,30 m³ sampai dengan 44,10 m³, dan PWR 1000 MWe tipikal berada pada rentang 17,50 m³ sampai dengan 23,90 m³. Volume uap di dalam pressurizer untuk AP 1000 dengan PWR 1000 MWe tipikal untuk setiap nilai variasi tekanan yang dibuat perbedaannya relatif kecil yaitu sebesar 5,8 %, karena disamping dimensi pressurizer sama, massa insurge dan outsurge juga hampir sama. Berbeda dengan PWR 1000 MWe KSNP perbedaannya untuk setiap variasi tekanan cukup signifikan yaitu lebih besar 45,8 % untuk PWR 1000 MWe KSNP dibandingkan PWR 1000 MWe tipikal. Hal ini terjadi karena disamping massa insurge dan outsurge maksimum yang cukup signifikan perbedaannya, panjang dan diameter pressurizer-nya yang berbeda yaitu 12,94 m dan 2,69 m untuk Panjang dan diameter PWR 1000 MWe dan 12,78 m dan 2,54 m untuk panjang dan diameter PWR 1000 MWe tipikal.

Gambar 5. Perbandingan Volume Air Sebagai Fungsi Perubahan Tekanan Pendingin Primer

Gambar 5 menunjukkan volume air yang terdapat di dalam pressrizer sebagai fungsi perubahan tekanan pada sistem pendingin primer. Tekanan divariasikan dari 13 MPa sampai dengan 18 MPa dengan interval 0,5 MPa. Volume air yang terbentuk di AP 1000 berada pada rentang 30,6 m³ sampai dengan 41,2 m³, reaktor PWR 1000 MWe KSNP berada pada rentang 15,9 m³ sampai dengan 21,1 m³, dan PWR 1000 MWe tipikal berada pada rentang 27,9 m³ sampai dengan 37,5 m³.

Volume air di dalam pressurizer untuk AP 1000 dengan PWR 1000 MWe tipikal untuk setiap nilai variasi tekanan yang dibuat perbedaannya relatif kecil yaitu sebesar 8,98 % lebih besar, karena disamping dimensi pressurizer-nya sama, massa insurge dan outsurge juga hampir sama. Berbeda dengan PWR 1000 MWe KSNP perbedaannya untuk setiap variasi tekanan cukup signifikan yaitu lebih kecil 43,6 % untuk PWR 1000 MWe KSNP dibandingkan PWR 1000 MWe tipikal. Hal ini disebabkan oleh massa insurge dan outsurge maksimum yang cukup signifikan perbedaannya.

Volume atau ukuran pressurizer merupakan penjumlahan dari volume uap dan volume air yang berada di dalam pressurizer. Pada tekanan operasional sistem pendingin primer 18 MPa, yang merupakan tekanan maksimum. Volume total yang terbentuk pada AP 1000 adalah 63,8 m³, reaktor PWR 1000 MWe KSNP 65,2 m³, dan PWR 1000 MWe tipikal

61,4 m³. Perbandingan terhadap kondisi desain PWR 1000 MWe tipikal, masing-masing lebih besar untuk AP 1000 3,76 %, dan untuk PWR 1000 KSNP lebih besar 5,82 %. Hal ini menunjukkan perbedaan ukuran pressurizer untuk ketiga reaktor tidak cukup signifikan, karena memang daya yang dibangkitkan sama, sehingga pengendalian tekanan sistem pendingin primer dilakukan oleh pressurizer yang tidak berbeda ukurannya. Selengkapnya perbandingan hasil perhitungan nilai Q^insurge, Q^outsurge volume uap, volume air dan volume pressurizer untuk ketiga jenis reaktor daya 1000 MWe (PWR Tipikal, AP 1000 dan KSNP ) pada tekanan operasional 18 MPa, persentase perbedaannya diberikan pada Tabel 2.

Tabel 2. Perbandingan hasil perhitungan kinerja pressrizer AP 1000 dan PWR 1000 MWe KSNP terhadap PWR 1000 MWe tipikal pada tekanan 18 MPa

No. Parameter PWR tipikal AP 1000 PWR KNSP

1 Q^insurge 5,53E+08 J 5,7% lebih kecil 45,0 % lebih besar

2 Q^outsurge 2,07E+09 J 7,5% lebih besar 91,7 % lebih kecil

3 Volume uap 23,90 m³ 5,8% lebih kecil 45,8 % lebih besar 4 Volume air 37,50 m³ 8,98% lebih besar 43,6 % lebih besar 5 Volume pressurizer 61,40 m³ 3,76% lebih besar 5,8 % lebih besar

Hasil perhitungan yang diberikan pada Tabel 2, menunjukkan tidak terdapat perbedaan yang cukup signifikan pada AP 1000 dan PWR 1000 MWe tipikal, tetapi terdapat perbedaan yang cukup signifikan untuk PWR1000 MWe KSNP. Hal ini disebabkan kondisi desain pressurizer yang sama untuk AP 1000 dan berbeda untuk PWR 1000 MWe KSNP.

PWR 1000 MWe KSNP massa outsurge lebih besar dari pada massa insurge dan merupakan kebalikan dari kondisi desain PWR 1000 MWe tipikal dan AP 1000 seperti diberikan pada Tabel 1. Hal penting yang dapat diperoleh dari evaluasi ini adalah bahwa dengan kondisi operasi tekanan primer yang sama yaitu dipertahankan sebesar 15,5 MPa, penyederhanaan desain PWR 1000 MWe tipikal dengan menggunakan 4 pembangkit uap menjadi 2 pembangkit uap pada AP 1000 tidak berpengaruh pada kinerja dan ukuran pressurizer.

Sedangkan terhadap PWR 1000 MWe KSNP yang lebih dahulu menggunakan 2 pembangkit uap menunjukkan bahwa, dari aspek fisis massa insurge tidak harus lebih besar dari pada massa outsurge untuk mendapatkan kinerja pressurizer dalam menjaga stabilitas tekanan pendingin primernya, bahkan jika sebaliknya. Tekanan sistem pendingin primer 15,5 MPa adalah tekanan operasional sistem pendingin primer pada ketiga reaktor yang diperbandingkan kinerjanya.

4. KESIMPULAN

Evaluasi desain pressurizer PWR 1000 MWe meliputi nilai Qinsurge, , Qoutsurge, volume uap, volume air dan volume pressurizer untuk tiga reaktor yaitu; PWR 1000 MWe Tipikal, PWR 1000 MWe KSNP dan AP 1000 sebagai fungsi perubahan tekanan sistem pendingin primer.

Hasil menunjukkan, untuk setiap besarnya nilai tekanan yang divariasikan, tidak terdapat perbedaan yang cukup signifikan pada AP 1000 dan PWR 1000 MWe tipikal, tetapi terdapat perbedaan untuk PWR1000 MWe KSNP. Hal ini disebabkan kondisi desain pressurizer yang sama untuk AP 1000 dan berbeda untuk PWR 1000 MWe KSNP. PWR 1000 MWe KSNP massa outsurge lebih besar dari pada massa insurge dan merupakan kebalikan dari kondisi desain PWR 1000 MWe tipikal dan AP 1000. Hal penting yang dapat diperoleh dari evaluasi ini adalah bahwa dengan kondisi operasi tekanan primer yang sama yaitu dipertahankan sebesar 15,5 MPa, penyederhanaan desain PWR 1000 MWe tipikal dengan menggunakan 4 pembangkit uap menjadi 2 pembangkit uap pada AP 1000 tidak berpengaruh pada kinerja

dan ukuran pressurizer. Sedangkan terhadap PWR 1000 MWe KSNP yang lebih dahulu menggunakan 2 pembangkit uap menunjukkan bahwa, dari aspek fisis massa insurge tidak harus lebih besar dari pada massa outsurge untuk mendapatkan kinerja pressurizer dalam menjaga stabilitas tekanan pendingin primernya, bahkan jika sebaliknya

.

DAFTAR PUSTAKA

[1]. MASCHE, G., System Summary of a Westinghouse Pressurizer Water Reactor Nuclear Power Plant, IAEA, 1971

[2]. http://www.tpub.com content/ doe/ h1018v2/ ss/h1018v2_116.htm, Pressurizer, diunduh tanggal 12 Agustus 2010

[3]. BARROSO, A.C.O., et al., IRIS Pressurizer Design, Procceedings of ICAPP 2003, Paper 3227

[4]. SUROSO dan DIBYO, SUKMANTO, Studi Perhitungan Dasar Pada Heater dan Sprayer Pressurizer PWR 1000 MWe, Prosiding Seminar PLTN-14, PTRKN- UNPAD, Bandung, 2008

[5]. SUROSO, Penentuan Ukuran Dan Kerja Pressurizer PWR 1000 MWe, Prosiding Pertemuan Dan Presentasi Ilmiah Penelitian Dasar Ilmu Pengetahuan Dan Teknologi Nuklir, PTAPB-BATAN, Yogyakarta, 2009

[6]. http//www.ukap1000application.com, diunduh tanggal 12 Desember 2010

[7]. ANONYMOUS, General Design Data of NSSS System and Component on KSNP, Korea Hydro and Nuclear Power Co., Ltd, July 2004.

[8]. KAZIMI, M.S and TODREAS, N.E., Nuclear System I, Hemisphere Publishing Corporation, New York, 1991

[9]. HOLMAN, J, J.P., Termodinamika Dasar, Erlangga Jakarta, 1991

DISKUSI

1. Pertanyaan dari Sdr. Suparman (PPEN-BATAN)

Manfaat apa yang diperoleh dari evaluasi yang dilakukan?

Jawaban:

Hal penting yang dapat diperoleh dari evaluasi ini adalah pada PLTN KSNP dengan daya elektrik yang hampir sama, bejana tekannya (pressurizer), komposisi uap dan cairan di dalam bejana, berbeda dengan prissurizer PWR tipikal tetapi mempunyai kinerja yang sama.