LAPORAN ILMIAH PLTN DAN PEMBANGKIT KONVE
LAPORAN ILMIAH
PLTN DAN PEMBANGKIT KONVENSIONAL
REAKTOR AIR DIDIH KONVENSIONAL
Disusun Oleh:
Liza Julianti
Marili Santi
M. Setiawan Bahari
M. Aminudin
M. Kamal Marsetianto
M. Yasir
M. Zaenal Ikhsan
Nungky Noor Abita S
Rahmat Satyawan
Kelompok
Prodi
(021400396)
(021400397)
(021400399)
(021400400)
(021400402)
(021400403)
(021400404)
(021400405)
(021400408)
: 3
: Elektronika Instrumentasi
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NUKLIR
BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL
YOGYAKARTA
2017
DAFTAR ISI
Daftar Isi ................................................................................................................................ 1
Bab 1. Pendahuluan ............................................................................................................... 2
Bab 2. Pembahasan ................................................................................................................ 3
2.1 Prinsip Kerja Umum .......................................................................................... 3
2.2 Komponen Sistem Penyusun Bwr ..................................................................... 4
2.2.1 Sistem Teras reaktor ................................................................................ 4
2.2.2 Sistem Uap Dan Air Umpan .................................................................. 10
2.2.3 Sistem Turbin Dan Generator ................................................................ 11
2.2.4 Sistem Pengukung ................................................................................. 12
2.2.4 Sistem Pengaman ................................................................................... 12
2.3 Pengoperasian Simulator ................................................................................. 14
2.3.1 Simulator Start Up ................................................................................. 14
2.3.2 Tampilan Layar Pada Simulator Bwr .................................................... 14
2.3.3 Tampilan Fitur Umum Pada Simulator Bwr.......................................... 14
2.3.4 Manuver Daya: Penurunan Daya 10 % Dan Kembali
Ke Daya Penuh ...................................................................................... 18
2.3.5 Penurunan Daya Hingga 0% Daya Penuh Dan Kembali
Ke 100 % Daya Penuh .......................................................................... 22
2.4 Analisis Kecelakaan......................................................................................... 25
2.4.1 Kehilangan Air Umpan .......................................................................... 25
2.4.2 Meningkatnya Laju Aliran Inti Karena Kegagalan Control Aliran ....... 27
2.4.3 Langkah Turbin Dan Katup Bypass Gagal Ditutup............................... 28
2.4.4 Reaktor Sengaja Terisolasi ................................................................... 29
Bab 3. Penutup ..................................................................................................................... 31
Daftar Pustaka ...................................................................................................................... 32
Reaktor air didih konvensional
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. TUJUAN
Mahasiswa dapat memahami prinsip kerja umum PLTN tipe BWR
Mahasiswa dapat memahami prinsip kerja sistem komponen penyusun BWR
Mahasiswa dapaat melakukan simulasi menggunakan Simulator BWR
Mahasiswa dapat Menganalisa berbagai jenis kecelakaan pada BWR
1.2. DASAR TEORI
Reaktor Air Didih adalah salah satu tipe reaktor nuklir yang digunakan dalam
Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN). Merupakan tipe reaktor nuklir nomer dua yang
banyak digunakan setelah PWR. Reaktor tipe ini menggunakan air (H2O) sebagai pendingin
dan moderator.
Konsep BWR dikembangkan sedikit lebih lambat dari konsep PWR. Pengembangan
BWR dimulai pada awal 1950-an, dan merupakan kolaborasi antara General Electric (GE)
dan beberapa laboratorium nasional AS.
Pada saat ini reaktor tipe air didih telah banyak dioperasikan, bahkan modifikasi. Ada
dua tipe reaktor BWR yang pertama disebut Reaktor Air Didih Maju (Advanced Boiling
Water Reactor/ ABWR) juga sudah mulai dioperasikan di beberapa negara maju. Yang kedua
Reaktor Air Didih Kompak (Simplified Boiling Water Reactor/ SBWR) atau bisa juga
disebut BWR konvensional.
Sejajar dengan perkembangan ABWR itu, General Electric juga mengembangkan
konsep yang berbeda, yang dikenal sebagai (SBWR). 600 megawatt reaktor listrik yang lebih
kecil ini terkenal karena untuk pertama kalinya di reaktor air ringan menggunakan prinsipprinsip desain "keamanan pasif". Konsep keamanan pasif berarti bahwa reactor dirancang
untuk kembali ke keadaan aman hanya melalui operasi kekuatan alam, daripada
membutuhkan intervensi dari sistem aktif, seperti pompa injeksi darurat.
Reaktor air didih konvensional
2
BAB II
PEMBAHASAN
2.1. PRINSIP KERJA UMUM
Pada reaktor air didih, air pendingin dididihkan di dalam bejana reaktor
sehingga menghasilkan uap. Uap ini kemudian secara langsung dialirkan ke turbin
yang memutar generator listrik. Setelah uap air menggerakkan turbin,uap disalurkan
ke kondenser dan diubah menjadi air kembali. Dengan pompa utama, air kemudian
dikembalikan ke bejana reaktor. Sebagian air pendingin yang berada dalam bejana
reaktor disirkulasi dengan pompa (disebut pompa resirkulasi). Air yang keluar dari
pompa resirkulasi disalurkan ke bagian bawah teras reaktor melalui katup yang
bekerja sebagai pompa jet. Tekanan dari pompa resirkulasi ini akan menaikkan
kecepatan aliran air pendingin dalam teras reaktor. Secara umum bentuk konstruksi
dari reaktor BWR diperlihatkan pada gambar 1.
Gambar 1. Reaktor Air didih
Reaktor tipe ini menggunakan air (H2O) sebagai pendingin dan moderator, Air
pendingin digunakan untuk mengambil panas yang dihasilkan dalam teras reaktor
(reactor core) sehingga temperatur air akan naik. Temperatur air dibiarkan meningkat
hingga mencapai titik didih. Uap yang dihasilkan pada proses pendidihan air
kemudian disalurkan untuk memutar turbin yang terhubung dengan generator listrik.
Reaktor air didih konvensional
3
2.2. KOMPONEN SISTEM PENYUSUN BWR
2.2.1. Sistem inti reactor
2.2.1.1. Komponen
1) Bejana tekan reactor
Bejana tekan reaktor adalah bejana tekan yang berisi selubung
inti dan teras reaktor.
Gambar 2. Bejana Tekan Reaktor
1. Selubung inti
Selubung inti adalah silinder berbahan stainless steel
yang mengelilingi teras reaktor nuklir yang mana berfungsi
untik mengatur aliran air pendingin. Karena reaksi pada teras
reaktor adalah eksotermis, maka dibutuhkan air pendingin
untuk mencegah pelelehan (melting down ) pada teras reaktor.
Yaitu dengan menjaga kestabilan reaksi nuklir.
Selubung inti tersusun atas banyak lapis bahan penahan
termal yang saling bertumpuk. Diantara bahan penahan termal
tersebut terdapat plat silinder stainless steel yang menopang
penahan termal tersebut. Plat-plat tersebut dilas dengan
Reaktor air didih konvensional
4
penahan termal tersebut sehingga membentuk kesatuan struktur
yang solid.
2. Inti reactor
Teras reaktor adalah tempat dimana reaksi nuklir terjadi
dan juga tempat dimana dihasilkannya panas.
2) Elemen bakar nuklir
Elemen bakar BWR berbentuk batang silinder, setiap
batang tersebut dikumpulkan menjadi satu bundle yang mana
bundle tersebut dibungkus kembali dengan pipa pelapis yang tipis.
Hal ini ditujukan agar dapat mengurangi keberbedaan kerapatan
yang mana akan mempengaruhi dinamika neutronik dan hidrolika
termal dari teras reaktor. Pada satu bundle biasanya berisi banyak
batang bahan bakar antara 91, 92 maupun 96 batang bahan bakar
tiap pemasangan tergantung pada produsen reaktor. Umumnya
untuk BWR digunakan 368 bundle hingga 800 bundle. Untuk
setiap batang bahan bakar diberi helium sehingga memiliki
tekanan 3 atmosphere.
Gambar 3. Elemen Bakar Nuklir
3) Batang kendali
Batang kendali digunakan pada reaktor nuklir untuk
mengendalikan laju fisi dari bahan bakar. Batang kendali tersusun
atas berbagai macam senyawa kimia diantarannya adalah Boron,
Perak Indium dan cadmium yang mana mampu melakukan
Reaktor air didih konvensional
5
penyerapan neutron tanpa mengalami aktivasi. Dikarenakan
senyawa-senyawa tersebut memiliki tingkat penangkapan neutron
yang berbeda untuk berbagai tingkat energy. Adapun susunan dari
batang kendali diharuskan menyesuaikan spectrum neutron dari
BWR.
Gambar 4. Struktur batang kendali
4) Pompa resirkulasi
Pompa resirkulasi berguna untuk melakukan sistem resilkulasi
yang mana betujuan :
a. Mengendalikan tingkat daya reaktor melalui pengendalian laju
pompa resirkulasi.
b. Melakukan pendinginan reaktor pada mode off-normal
c. Sebagai saluran bahan kimia pemurni darurat
Komponen utama dari sistem resirkulasi terdiri dari dua loop.
Setiap loop terdiri dari pipa yang terhubung ke pompa resirkulasi
yang mana akan terhubung kembali ke reaktor. Pompa
dikendalikan dengan merekayasa laju motor. Semakin tinggi laju
pompa maka akan semakin banyak gelembung yang dihilangkan
dari reaktor yang mana akan mengakibatkan meningkatnya jumlah
neutron termal yang diproduksi. Yang mana dengan alur tersebut
akan berdampak pada meningkatnya daya.
Yang dilakukan pada saat air melalui loop resirkulasi
a. Sistem pembersih air reaktor digunakan untuk memurnikan
pendingin reaktor
b. Sistem pendingin shutdown digunakan untuk mendinginkan
reaktor dibawah 350F
Katup motor
Reaktor air didih konvensional
6
Katup yang digerakkan menggunakan motor biasanya
digunakan untuk memisahkan pompa resirkulasi pada saat
perawatan.
Instrumen
Adapun instrument yang diperhatikan adalah laju aliran.
2.2.1.2. Sub-sistem pengendalian batang kendali
Adapun sistem pengendalian batang kendali adalah sebagai berikut
Gambar 5. Diagram sistem kendali batang kendali
1) Daya reaktor yang diinginkan (PTar) diset oleh operator yang
kemudian dibandingkan dengan daya yang sudah ada pada reaktor,
yang diperoleh dari detector neutron dan pengukuran suhu inti.
Adapun sinyal error Perr = P act – Ptar dikirimkan ke controller
batang kendali dan juga pengendali alir resirkulasi
2) Dengan adanya sinyal error kemudian batang kendali akan
menyesuaikan posisi di dalam teras reaktor berdasarkan logika
berikut:
a) Untuk daya reaktor< 65 %
Jika Perr < 0, geser batang kendali keluar untuk
meningkatkan daya reaktor
Jika Perr < 0, geser batang kendali masuk untuk
mennurunkan daya reaktor
Jika Perr = 0, tidak perlu pergerakkan
b) Untuk daya reaktor> 65%
Pengendalian daya reaktor dikendalikan dengan
pengontrol alir resirkulasi
Batang kendali akan bergerak masuk ataupun keluar
secara otomatis untuk membantu pengendali alir
resirkulasi dalam mengendalikan reaktor, hanya jika nilai
error absolut lebih besar melampaui deadband, karena
Reaktor air didih konvensional
7
pengendali alir resirkulasi mengendalikan daya reaktor
melalui deadband tersebut.
2.2.1.3. Sub-sistem Alir resirkulasi
1) Dalam rangka menanggapi sinyal error daya reaktor, kendali alir
resirkulasi menentukan “setpoint aliran inti” berdasarkan diagram
Daya dan Aliran.
2) Kendali aliran inti membandingkan setpoint terhadap laju aliran
yang sudah ada, yang hasilnya akan didapat sinyal control untuk
menentukan laju pompa internal reaktor
3) Pengendali laju pompa akan mengubah frekuensi induksi motor
yang mengendalikan pompa hingga mendapat nilai yang sesuai
dengan setpoint
4) Perbedaan laju pompa akan mengakibatkan perbedaan dinamika
putaran alir pada teras reaktor. Perubahan aliran peda teras reaktor
akan dapat mengubah kerapatan gelembung pada air dua fasa pada
teras reaktor. Adapun digunakan pula bahan pemoderasi guna
menahan fisi neutron. Kemudian pada akhirnya akan
mengakibatkan perubahan reaktivitas seiring perubahan kerapatan
gelembung.
Gambar 6. Diagram sistem kendali aliran resirkulasi
2.2.1.4. Sub-sistem kendali tekanan reaktor
Pada dasarnya tekanan pada reaktor ditujukan agar secara
otomatis terkendali agar selalu dalam kondisi konstan. Agar kondisi
tersebut dapat dipenuhi maka pengendali tekanan reaktor (RPC)
digunakan untuk mengatur tekanan uap yang masuk ke turbin dengan
Reaktor air didih konvensional
8
cara membuka dan menutup katup kendali turbin dan juga katup bypass
uap.
Gambar 7. Diagram sistem kendali tekanan reaktor
2.2.1.5. Sub-sistem kendali ketinggian air reaktor
Kendali ketinggian air reaktor dilakukan dengan pengendali
tiga elemen. Pengendali ketinggian adalah pengendali PI
(proporsional integral) yang digunakan untuk melakukan
pengendalian aliran air umpan. Adapun pengendali tersebut bekerja
dengan persamaan :
ML =KCL [eL + (1/τ) eL dt]
Dimana,
ML
: sinyal pengendali ketinggian air reaktor untuk
mengendalikan katup
KCL : kenaikan proporsional
eL
: error ketinggian reaktor
τ
: konstanta waktu reset
Pengendali aliran air umpan juga merupakan pengendali PI.
MFS =KCF [eFS + (1/τ) eFS dt]
Dimana,
MFS : Sinyal pengendali aliran reaktor untuk mengendalikan katup
KCF : Gain proporsional
eFS : Error aliran = (aliran uap-aliran air umpan)
τ
: Konstanta waktu reset
dengan membandingkan aliran uap dengan aliran air umpan
kemudian digunakan untuk mengatur ketinggian air, pengendali tiga
elemen menghasilkan sinyal kendali total M = ML + MFS digunakan
Reaktor air didih konvensional
9
untuk mengatur posisi katup kendali air umpan, yang dengan
sendirinya akan menyesuaikan laju aliran air umpan terhadap
generator uap.
2.2.2. Sistem uap dan air umpan
2.2.2.1. Komponen
A. Air umpan
Ketika uap keluar turbin mengalir ke kondensor yang
terletak di bawah turbin tekanan rendah di mana uap didinginkan
dan kembali ke keadaan cair (kondensat). kondensat tersebut
kemudian dipompa melalui pemanas air umpan yang menaikkan
suhu dengan menggunakan uap ekstraksi dari berbagai tahap
turbin. Air umpan dari pemanas air umpan memasuki bejana tekan
reaktor (RPV) melalui nozel.
B. Turbin tekanan tinggi
Jadi pada turbin tekanan tinggi ini uap air dari bejana
reactor dikonversikan terlebih dahulu untuk dialirkan ke dalam
turbin tekanan rendah sebelum digunakan untuk menggerakkan
generator, karena untuk menggerakkan generator itu sendiri
membutuhkan uap dengan tekanan rendah.
Fungsi utama:
1) Mengkonversi energi dari uap tekanan tinggi ke turbin tekanan
rendah
2) Mengontrol jumlah uap turbin
3) Melumasi generator
4) Menjaga uap di dalam turbin
5) Menghilangkan uap air dari uap meninggalkan turbin tekanan
tinggi sebelum mengakui uap ke turbin tekanan rendah
C. Turbin tekanan rendah
Pada turbin tekanan rendah ini uap hasil turbin tekanan
tinggi dikonversikan ke energi mekanik dalam bentuk putaran
poros untuk menggerakkan reaktor. Fungsi utamanya adalah
mengkonversi energi dari uap dari turbin tekanan tinggi ke energi
mekanik dalam bentuk putaran poros sehingga generator akan
berubah.
Reaktor air didih konvensional
10
Gambar 8. Perbandingan laju alir terhadap luas penampang
Rumus yang digunakan
2.2.2.2. Sub-sistem kendali daya turbin
1) Sistem kendali daya turbin melingkupi sistem kendali governor
turbin yang mana akan mengatur aliran uap melalui turbin guna
memenuhi nilai target dengan mengendalikan katup turbin
governor.
2) Pada operasi normal, kendali tekana reaktor (RPC) akan menjaga
masukkan tekanan secara konstan dengan menyesuaikan posisi
buka tutup katup pengatur laju turbin governor.
3) Karena berlebihnya muatan uap ke turbin maka laju putar
generator akan meningkat dan akan terjadi penolakan tiba-tiba
yang mana kemudian unit kendali laju dari sistem turbin governor
akan mangambil alih kendali tekanan reactor dan akan menutup
katup turbin governor.tindakkan serupa akan dilakukan apabila
turbin berputar terbalik maupun terdapat trip turbin.
2.2.2.3. Sub-sistem kendali jalur alternative uap turbin
Sesuai dengan (kendali tekanan), tekanan reaktor pada dasarnya
dijaga agar dapat selalu bernilai konstan yang ditentukan melalui
kesetimbangan panas antara masukkan ke teras reaktor dan asupan uap
turbin. Pada saat terjadi penurunan masukkan turbin secara tiba-tiba,
misalnya terdapat penolakkan masukkan ataupun trip turbin. Maka
terdapat jalur alternative langsung uap otomatis yang digunakan untuk
membuang uap kekondenser.
2.2.3. Sistem Turbin generator
2.2.3.1. Komponen
A. Generator
Pada generator ini bisa bergerak untuk mengalirkan listrik
dengan uap yang sudah dikonversikan oleh turbin tekanan rendah.
Generator ini memiliki satu fungsi utama yaitu menghasilkan
Reaktor air didih konvensional
11
listrik AC untuk memasok grid. Tegangan generator nominal 2022 KV (1 KV = 1000 volt). Frekuensi adalah baik 50 atau 60
siklus per detik. Frekuensi ini ditentukan oleh kecepatan putar
generator - antara 1500 dan 3600 siklus per detik.
B. Exciter
Exciter merupakan alat yang digunakan untuk
membangkitkan arus listrik DC untuk disalurkan ke rotor
generator. Generator sendiri merupakan perlatan yang berfungsi
untuk membangkitkan energi listrik dengan cara mengubah energi
mekanik menjadi energi listrik.
C. Pengkondensasi/Pengembun
Fungsi kondensor adalah mengembunkan uap bekas dari
turbin menjadi air kondensate melalui pipa-pipa pendingin agar
dapat disirkulasikan kembali. Dalam BWR, air kembali ke teras
reaktor sedangkan dalam PWR airnya kembali ke steam generator.
D. Pendingin
Pendingin dalam reaktor nuklir digunakan untuk
menghilangkan panas dari teras reaktor nuklir dan transfer ke
generator listrik dan lingkungan. Berupa cairan atau gas yang
mengalir sepanjang teras reaktor dan memindahkan panas dari dalam keluar. Dalam reaktor yang memakai air biasa, fungsi moderator biasanya merangkap sebagai pendingin.
E. Sambungan jaringan listrik
Connection to electricity grid berfungsi menghubungkan ke
jaringan listrik.
2.2.4. Sistem Pengungkung
Yaitu struktur di sekitar teras reaktor yang dirancang untuk melindunginya dari gangguan luar dan melindungi bagian luar dari efek radiasi jika ada
kesalahan. Bagian ini dibuat dari struktur beton dan baja dengan tebal mencapai 1 m.
2.2.5. Sistem Keamanan
2.2.5.1. SCRAM reactor
Prosedur Scram akan dilakukan apabila :
Fluks neutron terlalu tinggi / aliran inti terlalu rendah
Reaktor air didih konvensional
12
Apabila suatu ketika daya reaktor melebihi 113% dari ketentuan
design reaktor tersebut maka laju alir tersebut melalui diagram
Daya/Alir maka akan dilakukan scram,
Tingginya tekanan sumur penguras/adanya LOCA (Lost Of
Coolant Accident)
Ketinggian air reaktor terlalu rendah
Scram level rendah SP7870 kPa
Level air reaktor terlalu tinggi
Scram SP>14.5m (normal level = 13.4 m)
Katup pengisolaso uap utama tertutup/reaktor terisolasi
Jalur uap utama mengandung tingkat radioaktif terlalu tinggi
Daya turbin maupun masukkannya tidak seimbang
Terdapat getaran tanah yang terlalu tinggi
Scram manual
2.2.5.2. Batang kendali “tertahan”
Apabila suatu ketika daya reaktor mencapai 105% dari daya
pada keadaan laju aliran tertentu (berdasarkan diagram Daya/Alir)
maka penarikan batang kendali akan ditahan sampai dara turun 5%
dari keadaan sebelumnya.
2.2.5.3. Batang kendali “terperosot”
Apabila daya mencapai 110% dari yang seharusnya
(berdasarkan Diagram Daya/Alir) maka batang kendali akan secara
langsung dimasukkan/diperosotkan ke inti guna mengurangi daya
secara cepat dan tindakan” terperosotnya batang kendali” tersebut akan
terhenti/kembali ke posisi sebelumnya hingga daya berkurang 10% dari
daya sebelumnya.
2.2.5.4. Penyuntikan darurat pendingin ke inti reactor
Terjadi apabila terdapat kondisi :
Kerusakkan sumur penguras
Rusaknya pipa air umpan
Rusaknya pipa uap
Rusaknya alas reactor
Keempat peristiwa tersebut akan menyebabkan tingginya
tekanan pada sumur penguras yang mana akan memicu sinyal LOCA.
Prosedur Penyuntikan darurat pendingin teras reaktor (ECC) akan
dilakukan, lalu reaktor discram dan diisolasi.
Reaktor air didih konvensional
13
2.3. PENGOPERASAN SIMULATOR
2.3.1. Simulator Start Up.
1. Setelah progam dijalankan, pilih Full Power IC to load. Lalu, tekan Ok
untuk menjalankanya.
2. Kemudian akan muncul tampilan simulator BWR, dan di RUN.
2.3.2. Tampilan Layar Pada Simulator BWR
Setelah di RUN dalam simulator keluar 9 tampilan layar yaitu : Reaktor
Nuklir BWR keseluruhan, Kendali BWR, Diagram Daya dan Kendali,
Reaktivitas dan Set Point BWR, Parameter Scram, Turbin Generator, Air
Umpan dan Ekstraksi Uap, Muatan BWR, Kecenderungan BWR.
2.3.3. Tampilan Fitur Umum pada Simulator BWR
1. Dalam simulator juga terdapat 21 alarm dan Notifikasi yaitu : Reaktor
scram, High Neutron Power vs Flow, Reaktor Isolated, Turbine Trip,
Reaktor Pressure Vessel High, Reactor Pressure High, Reaktor Pressure
Vessel Low, Reaktor Pressure Low, Core Flow Low, Rods Run-in Req’d,
Reactor Level Low, Reactor Level High, High Dryw P/LOCA, Reaktor
Level Vessel Low, Turbine Governing in Manual, Turbine Runback, Low
Turbine Forward Power, Loss RIP Pompa, Gen Breaker Open, Feed
Water pumps Trip, Malfunction Active.
2. Dibagian atas kanan terdapat status simulator :
Tampilan dibawah labview menunjukan Counter yang akan
bertambah ketika Labview dijalankan, dan sebaliknya. Dibawah
tapilan counter terdapat tampilan Cassim. Yang akan berwarna
hijau, dan counter berjalan yang mengidentifikasikan simulator
tidak berjalan, dan tampilan cassim akan bewarna merah jika
simultor berjalan.
Untuk meghentikan (Freeze) Labview cukup menekan tombol
merah pojok kiri atas.
Pada bagian bawah layar menunjukan nilai dari parameter reaktor :
- Daya Neutron reaktor (%)
- Daya Termal reaktor, menunjukkan persentase keluaran
panas dari reaktor sebesar 3926 MWth pada daya penuh.
- Daya keluaran turbin generator.
- Tekanan reaktor.
- Aliran inti
- Ketinggian air reaktor
- Keseimbangan aliran uap pada reaktor yaitu aliran uap
setelah uap pertama
- Katup Isolasi yang utama
- Aliran air umpan
Tombol-tombol yang tersisa di pojok kanan bawah :
a. Iterate : kontrol simulasi pada waktu satu iterasi
Reaktor air didih konvensional
14
b. IC
c. Malf
d. Help
: pemilihan poin inisialisasi
: penyisipan malfungsi
: memanggil layar 'Bantuan' (secara online
hyperlink "Bantuan" belum tersedia)
e. Freeze : Menghentikan simulator
Pada bagian kiri atas terdapat 2 peristiwa reaktor utama
- Reaktor padam atau reaktor scram
- Turbin reaktor
Kemudian pada bagian atas kotak 2 peristiwa terdapat daftar layar
simulator bwr, yaitu :
- BWR Plant Overview
- BWR Control Loops
- BWR Power/Flow Map & Controls
- BWR Reactivity & Setpoints
- BWR Scram Parameters
- BWR Turbine Generator
- BWR Feedwater & Extraction Steam
- BWR Containment
- BWR Trends
Untuk pertama membahas tampilan pada BWR Plant Overview,
dan diketahui parameter reaktor yang ditampilkan pada sebelah
kiri, yaitu :
- Bagian pengungkung reaktor terdapat
T (suhu pengungkung)
satuanya ºC
P (tekanan pada pengungkung)
satuanya kPa
L (ketinggian air reaktor )
satuanya m
- Bagian pendingin ada rektor terdapat
F (aliran uap dari inti) satuanya kg/s
T (suhu pendingin)
satuanya ºC
P (Tekanan pendingin)
satuanya kPa
X (kualitas pendingin)satuanya %
- Suhu bahan bakar
T (suhu bahan bakar) satuanya ºC
- Daya panas yang dihasilkan oleh inti (MW (th))
- Kontrol Batang Kendali
Konttrol kendali dalam inti satuanya %
Tingkat daya neutron satuanya %/s
- Bagian pengungkung bawah
Pompa Reaktor internal Head (kPa)
Pompa Reaktor internal (RPM)
- Di luar bejana tekan reaktor (RPV) dan masih dalam
penahanan akan ditampilkan:
Reaktor air didih konvensional
15
1) Status katup isolasi uap utama, merah berarti
sepenuhnya terbuka.
2) Jalur uap utama memiliki koneksi cabang ke katup
pengaman (srvs) yang terhubung ke kolam
peredam dalam pengungkung tersebut. Di sini
semua srvs yangditunjukkan dalam simbol “satu
katup setara”; sebenarnya ada 8 srvs, dengan 2
srvsterkait dengan setiap baris uap utama; dan ada
empat jalur uap utama yang terpisah.Jadi aliran uap
yang ditampilkan adalah total aliran uap melalui
semua srvs.
Selanjutnya Tampilan pada BWR Control Loops, pada layar ini
menunjukan kontrol loops penting untuk BWR dan memiliki
Parameter yaitu :
- Keluaran generator dan frekuensi
- Aliran air umpan
- Tekanan reaktor
- Ketinggian air reaktor
- Fluks neutron
- Aliran inti
Kemudian Kontrol Loops yang penting yaitu :
- Kontrol Batang Kendali
- Kontrol Daya Reaktor
- Kontrol Tekanan Reaktor
- Kontrol Level Air Reakor
- Kontrol Turbin
- Kontrol Turbin memotong uap
Kemudian Tampilan pada BWR Power/Flow Map & Controls
pada layar ini menunjukan :
- Hubungan antara daya neutron reaktor terhadap alirn inti
- Kondisi teras reaktor sehubungan dengan ketinggian air
mendidih, level air, suhu bahan bakar, suhu pendingin,
tekanan dan aliran, tekanan uap, aliran dan tekanan.
- Kontrol untuk scramming reaktor, untuk ngeset ulang
scrram secara auto ataupun manual untuk batang kendli
(FMCRD) dan pompa internal yang RIP
Tampilan selannjutnya yaitu tampilan pada BWR Reactivity &
Setpoints,pada layar ini menunjukkan perangkat input yang
memfasilitasi masuk setpoint daya reaktor , sertamemfasilitasi
reaktor 'Manual Scram', atau 'Manual Rods Run-in".
BWR Scram Parameters, pada tampilan ini menunjukan semua
parameter yng akan menyebabkan scram reaktor yaitu :
- Neutron fluks tinggi / aliran inti rendah
- LOCA terdeteksi
Reaktor air didih konvensional
16
- Ketinggian air reaktor rendah
- Ekanan rektor tinggi
- Permukaan air reaktor sangat tinggi
- Isolasi uap katup utama ditutup
- Jalur uap utama radioaktivitas tinggi
- Percepatan gempa besar
- Manual Scram.
BWR Turbine Generatorpada tampilan ini menunjukkan
parameter utama dan kontrol yang terkait dengan turbin
dangenerator. Parameter yang ditampilkan adalah :
- Tekanan uap sisi reaktor utama ( sebelum katup isolasi)
- Aliran Uap ke Turbin (kg/s)
- Keluaran Output (MW)
- Status Turbin Mati
- Kecepatan turbin / putarangenerator (rpm)
Menu yang disediakan :
- Turbin Runback
- Turbin Trip Status
- Turbin Kontrol Kenaikan Air / Speedup
BWR Feedwater & Extraction Steam pada mode ini maka akan
muncul tampilan yang menunjukan sistem air umpan
BWR Containment
Parameter yang ditampilkan pada layar adalah:
- Tekanan Drywell, temperatur
- Tekanan Wetwell, suhu kolam.
- simulasi dinamis dari kliring ventilasi dalam hal LOCA.
- ketinggian air teras reaktor; tekanan uap kubah, Tingkat
juga model.
BWR Trends, pada mode ini yang ditampilkan yaitu beberapa
bentuk grafik yaitu adalah:
- Dari sebelah kiri yaitu Daya Termal Inti (MWth) , Suhu
ratarata bahan bakar (Deg. C), Reaktor Power (%), Suhu
rata-rata bahan bakar yang berada di tengah (Deg.C)
- Yang sebelah kanan, Laju aliran recirkulasi inti, Tekanan
kubah reaktor (kPa), Tenaga listrik gross dari turbin (MW),
Aliran uap ke turbin (kg/s).
Reaktor air didih konvensional
17
2.3.4. Manuver daya : penurunan daya 10% dan kembali ke daya penuh.
1. Inisialisasi reactor pada 100% full power, kemudian dijalankan
simulasinya
2. Amati parameter yang adaketika full power
3. Lalu buka tab reaktivitasdansetpoint, tekantombol‘reaktor power
setpoint’. Laluakanmuncul pop up dang anti target menjadi 90% dan Rate
menjadi 5%FP/s. kemudiantekan accept dan return.
Reaktor air didih konvensional
18
4. Setelah diset maka akan tampak perubahan
Reaktor air didih konvensional
19
5. Pada tab power/flow map and controls, dapat dilihat perubahan pada daya
menjadi 90%. Dan aliran inti menjadi 90%.
6. Kemudian kembalike tab reaktivitasdansetpoint, tekantombol ‘reaktor
power setpoint’. Laluganti target menjadi 100% dan Rate menjadi
5%FP/s. kemudiantekan accept dan return.
7. Setelah target di set menjadi 100% makakondisi reactor
akankembalimenjadi full power.
Reaktor air didih konvensional
20
8. Dan pada tab power/flow map and controls, dapat dilihat perubahan pada
daya menjadi 100% Dan aliran inti menjadi 100%.
Reaktor air didih konvensional
21
2.3.5. Penurunan daya hingga 0% daya penuh dan kembali ke 100% daya penuh.
1. Pilih IC 100% FP dan atur reaktor power setpoint target 100%, 75%, 50%, 25%,
0%, dan 100%
2. Lalu dapat dilihat perubahan dari parameter-parameter dari tabel dibawah ini.
Reaktor air didih konvensional
22
3. Tampilan saat penurunan daya
b.
75%
c. 50%
Reaktor air didih konvensional
23
d. 25%
e. 0%
Reaktor air didih konvensional
24
2.4. ANALISIS KECELAKAAN
2.4.1 Kehilangan Air Umpan
Kehilangan umpan air dapat disebabkan dari kegagalan pompa,
kehilangan tenaga listrik, kesalahan petugas, atau variabel sistem reaktor
seperti level ketinggian air yang tinggi pada bejana menyala (L8).
Skema kejadian Kehilangan Air Umpan
Kehilangan air umpan menghasilkan pengurangan persediaan pada bejana,
menyebabkan level ketinggian air pada bejana turun.
Ketinggian air terus-menerus turun dan aliran resirkulasi kembali ke level
4(L4).
Ketika ketinggian bejana mencapai level 3(L3). Maka set poin untuk
terjadinya scram tercapai. Menyebabkan pengurangan pada level tenaga inti
dan tekanan. Ketika level tenaga mulai menurun, aliran uap turbin mulai
jatuh dan regulator tekanan berusaha untuk mempertahankan tekanan.
Level air pada bejana terus-menerus turun dan jatuh ke level 2(L2). Pada
saat itu, tersisa 6 RIP(reaktor internal pump) yang akan jatuh dan operasi
RCIC(Reactor core isolation cooling) mulai berjalan
Dalam plan sebenarnya, petugas harus memastikan aktuasi dari RCIC
sehingga persediaan air dipertahankan dalam bejana reaktor. Selain itu
operator harus memantau ketinggian air reaktor dan kontrol tekanan serta T-G
pembantu selama di matikan (shutdown). Berikut merupakan urutan tindakan
petugas ketika adanya kejadian dan diasumsikan tidak adanya kondisi mulai
kembali (restart) :
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Verifikasi semua batang yang ada , termasuk untuk scram
Verifikasi perjalanan dari empat RIP
Verifikasi inisiasi RCIC
Verifikasi bahwa sisa pompa resirkulasi tersedia untuk perjalanan
reaktor rendah (L2)
Lanjutan pengoperasian Sistem RCIC sampai peluruhan panas
berkurang ke titik dimana Sistem RHR (residual heat removal system)
dapat di jalankan.
Memantau turbin coastdown, dibutuhkan istirahat vakum
Laporan lengkap scram dan persyaratan perawatan survei
Untuk mengamati gejala ini, pilih BWR Feedwater & Extraction Steam
Screen. Isi 100% FP IC, kemudian masukan kerusakan diatas. Kerusakan ini
menyebabkan total dari air umpan ke Tekanan Bejana Reaktor. Ketika terjadi
kerusakan maka :
Pada BWR Feedwater & Extraction Steam Screen, mengamati bahwa kedua
pompa air berhenti.
Reaktor air didih konvensional
25
Buka Power/Flow Map Screen. Level reaktor berkurang drastis karena
kehilangan umpan air.
Tekanan kubah menurun secara bertahap sesuai penurunan level air reaktor.
Untuk memulihkan tekanan reaktor pada set poin, kontroller tekanan turbin
reaktor katup berkurang sedikit, menyebabkan daya generator (MW)
menurun.
Ketika level air turun ke L4, aliran resirkulasi akan kembali.
Perhatikan pergerakan kursor kuning pada Power/Flow Map
Setelah beberapa saat, reaktor akannn scram oleh Low Water Level 3
Ketika mencapai Level 2, RIP yang tersisa akan jatuh, ECC(inti pendingin
darurat) dari RCIC akan aktif pada Low Level reaktor 2
Reaktor air didih konvensional
26
2.4.2. Meningkatnya Laju Aliran Inti Karena Kegagalan Kontrol Aliran
Kerusakan ini akan menyebabkan gagalnya pengontrol aliran
resirkulasi sehingga variabel inputan proses untuk kontroller pada nilai
“rendah”. Tapi pembacaan pemancar aliran menampilkan kondisi normal.
Konsekuensinya adalah Sistem Kontrol Aliran Resirkulasi “tertipu” dengan
berfikir bahwa aliran resirkulasi lebih rendah dari set poin aliran sehingga
akan aliran sehingga meningkatkan kecepatan RIP(reaktor intenal pompa)
untuk meningkatkan aliran.
Pilih bagian Power/Flow Map, isikan 100% FP IC. Jalankan simulator.
Masukan malfungsi, ketika terjadi kerusakan :
Pada layar Power/Flow Map amati pergerakan kursor kuning.
Amati bahwa aliran pendingin meningkat. Karena aliran pendingin
meningkat maka kualitas inti X(%) berkurang. Akibatnya, fluks neutron
reaktor bertambah.
Begitu daya reaktor melebihi set poin, maka sistem kontrol daya reaktor
akan mencoba untuk menurunkan daya reaktor dengan memasukkan
batang kendali
Perhatikan bahwa kursor bergerak diluar jalur operasi pada Power/Flow
Map
Reaktor air didih konvensional
27
2.4.3. Langkah turbin dan katup bypass gagal ditutup
Kerusakan ini akan menyebabkan dua kegagalan terjadi pada saat yang
sama:
1) Langkah turbin
2) Katup bypass turbin uap gagal ditutup.
Konsekuensinya adalah bahwa tekanan uap reaktor akan tinggi, dan
katup pengaman akan terbuka untuk penekanan kolam dalam rangka untuk
meringankan tekanan uap. Layar Turbin Generator BWR, Memuat 100% FP
IC. Jalankan simulator. Sisipkan malfungsi ini ketika kerusakan ini terjadi:
Pada Layar Turbin Generator BWR, teramati bahwa katup turbin utama
berhenti
dan katup pengaman ditutup. Alarm menunjukkan bahwa turbin
bermasalah (tersandung).
Perhatikan tekanan reaktor di bagian bawah layar dan Tekan alarm
“Reaktor High”.
Perhatikan setiap pembukaan katup pengaman keselamatan untuk
penekanan kolam.
Tekanan reaktor akan meningkat pesat, yang mengarah ke alarm
“Tekanan Reaktor. V. High”, diikuti oleh scram reaktor.
Perhatikan parameter reaktor scram dengan melihat parameter layar
scram BWR.
Reaktor air didih konvensional
28
2.4.4. Reaktor Sengaja Terisolasi
Kerusakan ini akan menyebabkan penutupan sengaja katup isolasi
bejana reaktor. Konsekuensinya adalah bahwa bejana reaktor uap tidak
mensuplai turbin generator. Layar Turbin Generator BWR, Memuat 100%
FP IC. Jalankan simulator. Sisipkan malfungsi ini ketika kerusakan ini
terjadi:
Reaktor air didih konvensional
29
Pada Layar Turbin Generator BWR, mengamati status katup isolasi
reaktor.
Perhatikan aliran uap dari kubah reaktor. Mengamati status katup
pengaman
penekanan
kolam.
Aapabila katup isolasi reaktor menutup, tekanan reaktor meningkat
pesat.
Alarm “Tekanan Reaktor High” akan berbunyi.
Karena kekosongan uap tekanan tinggi, maka terjadi kekosongan fraksi
dalam inti, ada penyisipan reaktivitas positif. Oleh karena itu, daya
reaktor meningkat.
Karena kenaikan daya reaktor melebihi batas daya yang diijinkan oleh
Power, maka alarm berbunyi. Reaktor daya menurun untuk mengontrol
penyisipan batang.
Karena kehilangan aliran uap ke generator turbin, keluaran generator
(%)
akan
menurun, dan kemudian turbin tersandung karena Turbin meneruskan
tenaga rendah.
Ketika katup isolasi reaktor sepenuhnya ditutup, reaktor scram karena
reaktor
isolasi. Ini dilakukan dengan melihat parameter layar scram BWR.
Ulangi pemeriksaan kerusakan ini dengan pengecekan ulang 100% FP
IC. Tapi kali ini dengan fokus ke daya dan amati pergerakan kursor
kuning.
Reaktor air didih konvensional
30
BAB. III
PENUTUP
KESIMPULAN
1. Reaktor air didih konvensional bekerja dengan cara langsung mengubah air menjadi uap
melalui inti reactor.
2. Sistem utama reactor air didih adalah Sistem inti, sistem uap dan air umpan, sistem
turbin generator dan sistem pengaman.
3. Simulasi sistem Reaktor air didih dapat dilakukan menggunakan simulator.
Reaktor air didih konvensional
31
DAFTAR PUSTAKA
Nuclear Power Technology Development Section IAEA. 2009. Boiling Water Reactor
Simulator With Active Safety System.Vienna;IAEA
Tim Ensiklopedi BATAN. 2001. Ensiklopedi Teknologi Nuklir Batan. Jakarta; JST.
Suwoto, dkk. 2002. Simulasi Penurunan Level Daya Reaktor Dengan Simulator BWR.
Jakarta; Prosiding Seminar Nasional Teknologi dan Keselamatan PLTN serta Fasilitas Nuklir
B&W mPower Reactor. 2011. Control Rod Drive Mechanism Design and Testing.
Rockville;The Barcock & Wilcox Company
Reaktor air didih konvensional
32
PLTN DAN PEMBANGKIT KONVENSIONAL
REAKTOR AIR DIDIH KONVENSIONAL
Disusun Oleh:
Liza Julianti
Marili Santi
M. Setiawan Bahari
M. Aminudin
M. Kamal Marsetianto
M. Yasir
M. Zaenal Ikhsan
Nungky Noor Abita S
Rahmat Satyawan
Kelompok
Prodi
(021400396)
(021400397)
(021400399)
(021400400)
(021400402)
(021400403)
(021400404)
(021400405)
(021400408)
: 3
: Elektronika Instrumentasi
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NUKLIR
BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL
YOGYAKARTA
2017
DAFTAR ISI
Daftar Isi ................................................................................................................................ 1
Bab 1. Pendahuluan ............................................................................................................... 2
Bab 2. Pembahasan ................................................................................................................ 3
2.1 Prinsip Kerja Umum .......................................................................................... 3
2.2 Komponen Sistem Penyusun Bwr ..................................................................... 4
2.2.1 Sistem Teras reaktor ................................................................................ 4
2.2.2 Sistem Uap Dan Air Umpan .................................................................. 10
2.2.3 Sistem Turbin Dan Generator ................................................................ 11
2.2.4 Sistem Pengukung ................................................................................. 12
2.2.4 Sistem Pengaman ................................................................................... 12
2.3 Pengoperasian Simulator ................................................................................. 14
2.3.1 Simulator Start Up ................................................................................. 14
2.3.2 Tampilan Layar Pada Simulator Bwr .................................................... 14
2.3.3 Tampilan Fitur Umum Pada Simulator Bwr.......................................... 14
2.3.4 Manuver Daya: Penurunan Daya 10 % Dan Kembali
Ke Daya Penuh ...................................................................................... 18
2.3.5 Penurunan Daya Hingga 0% Daya Penuh Dan Kembali
Ke 100 % Daya Penuh .......................................................................... 22
2.4 Analisis Kecelakaan......................................................................................... 25
2.4.1 Kehilangan Air Umpan .......................................................................... 25
2.4.2 Meningkatnya Laju Aliran Inti Karena Kegagalan Control Aliran ....... 27
2.4.3 Langkah Turbin Dan Katup Bypass Gagal Ditutup............................... 28
2.4.4 Reaktor Sengaja Terisolasi ................................................................... 29
Bab 3. Penutup ..................................................................................................................... 31
Daftar Pustaka ...................................................................................................................... 32
Reaktor air didih konvensional
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. TUJUAN
Mahasiswa dapat memahami prinsip kerja umum PLTN tipe BWR
Mahasiswa dapat memahami prinsip kerja sistem komponen penyusun BWR
Mahasiswa dapaat melakukan simulasi menggunakan Simulator BWR
Mahasiswa dapat Menganalisa berbagai jenis kecelakaan pada BWR
1.2. DASAR TEORI
Reaktor Air Didih adalah salah satu tipe reaktor nuklir yang digunakan dalam
Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN). Merupakan tipe reaktor nuklir nomer dua yang
banyak digunakan setelah PWR. Reaktor tipe ini menggunakan air (H2O) sebagai pendingin
dan moderator.
Konsep BWR dikembangkan sedikit lebih lambat dari konsep PWR. Pengembangan
BWR dimulai pada awal 1950-an, dan merupakan kolaborasi antara General Electric (GE)
dan beberapa laboratorium nasional AS.
Pada saat ini reaktor tipe air didih telah banyak dioperasikan, bahkan modifikasi. Ada
dua tipe reaktor BWR yang pertama disebut Reaktor Air Didih Maju (Advanced Boiling
Water Reactor/ ABWR) juga sudah mulai dioperasikan di beberapa negara maju. Yang kedua
Reaktor Air Didih Kompak (Simplified Boiling Water Reactor/ SBWR) atau bisa juga
disebut BWR konvensional.
Sejajar dengan perkembangan ABWR itu, General Electric juga mengembangkan
konsep yang berbeda, yang dikenal sebagai (SBWR). 600 megawatt reaktor listrik yang lebih
kecil ini terkenal karena untuk pertama kalinya di reaktor air ringan menggunakan prinsipprinsip desain "keamanan pasif". Konsep keamanan pasif berarti bahwa reactor dirancang
untuk kembali ke keadaan aman hanya melalui operasi kekuatan alam, daripada
membutuhkan intervensi dari sistem aktif, seperti pompa injeksi darurat.
Reaktor air didih konvensional
2
BAB II
PEMBAHASAN
2.1. PRINSIP KERJA UMUM
Pada reaktor air didih, air pendingin dididihkan di dalam bejana reaktor
sehingga menghasilkan uap. Uap ini kemudian secara langsung dialirkan ke turbin
yang memutar generator listrik. Setelah uap air menggerakkan turbin,uap disalurkan
ke kondenser dan diubah menjadi air kembali. Dengan pompa utama, air kemudian
dikembalikan ke bejana reaktor. Sebagian air pendingin yang berada dalam bejana
reaktor disirkulasi dengan pompa (disebut pompa resirkulasi). Air yang keluar dari
pompa resirkulasi disalurkan ke bagian bawah teras reaktor melalui katup yang
bekerja sebagai pompa jet. Tekanan dari pompa resirkulasi ini akan menaikkan
kecepatan aliran air pendingin dalam teras reaktor. Secara umum bentuk konstruksi
dari reaktor BWR diperlihatkan pada gambar 1.
Gambar 1. Reaktor Air didih
Reaktor tipe ini menggunakan air (H2O) sebagai pendingin dan moderator, Air
pendingin digunakan untuk mengambil panas yang dihasilkan dalam teras reaktor
(reactor core) sehingga temperatur air akan naik. Temperatur air dibiarkan meningkat
hingga mencapai titik didih. Uap yang dihasilkan pada proses pendidihan air
kemudian disalurkan untuk memutar turbin yang terhubung dengan generator listrik.
Reaktor air didih konvensional
3
2.2. KOMPONEN SISTEM PENYUSUN BWR
2.2.1. Sistem inti reactor
2.2.1.1. Komponen
1) Bejana tekan reactor
Bejana tekan reaktor adalah bejana tekan yang berisi selubung
inti dan teras reaktor.
Gambar 2. Bejana Tekan Reaktor
1. Selubung inti
Selubung inti adalah silinder berbahan stainless steel
yang mengelilingi teras reaktor nuklir yang mana berfungsi
untik mengatur aliran air pendingin. Karena reaksi pada teras
reaktor adalah eksotermis, maka dibutuhkan air pendingin
untuk mencegah pelelehan (melting down ) pada teras reaktor.
Yaitu dengan menjaga kestabilan reaksi nuklir.
Selubung inti tersusun atas banyak lapis bahan penahan
termal yang saling bertumpuk. Diantara bahan penahan termal
tersebut terdapat plat silinder stainless steel yang menopang
penahan termal tersebut. Plat-plat tersebut dilas dengan
Reaktor air didih konvensional
4
penahan termal tersebut sehingga membentuk kesatuan struktur
yang solid.
2. Inti reactor
Teras reaktor adalah tempat dimana reaksi nuklir terjadi
dan juga tempat dimana dihasilkannya panas.
2) Elemen bakar nuklir
Elemen bakar BWR berbentuk batang silinder, setiap
batang tersebut dikumpulkan menjadi satu bundle yang mana
bundle tersebut dibungkus kembali dengan pipa pelapis yang tipis.
Hal ini ditujukan agar dapat mengurangi keberbedaan kerapatan
yang mana akan mempengaruhi dinamika neutronik dan hidrolika
termal dari teras reaktor. Pada satu bundle biasanya berisi banyak
batang bahan bakar antara 91, 92 maupun 96 batang bahan bakar
tiap pemasangan tergantung pada produsen reaktor. Umumnya
untuk BWR digunakan 368 bundle hingga 800 bundle. Untuk
setiap batang bahan bakar diberi helium sehingga memiliki
tekanan 3 atmosphere.
Gambar 3. Elemen Bakar Nuklir
3) Batang kendali
Batang kendali digunakan pada reaktor nuklir untuk
mengendalikan laju fisi dari bahan bakar. Batang kendali tersusun
atas berbagai macam senyawa kimia diantarannya adalah Boron,
Perak Indium dan cadmium yang mana mampu melakukan
Reaktor air didih konvensional
5
penyerapan neutron tanpa mengalami aktivasi. Dikarenakan
senyawa-senyawa tersebut memiliki tingkat penangkapan neutron
yang berbeda untuk berbagai tingkat energy. Adapun susunan dari
batang kendali diharuskan menyesuaikan spectrum neutron dari
BWR.
Gambar 4. Struktur batang kendali
4) Pompa resirkulasi
Pompa resirkulasi berguna untuk melakukan sistem resilkulasi
yang mana betujuan :
a. Mengendalikan tingkat daya reaktor melalui pengendalian laju
pompa resirkulasi.
b. Melakukan pendinginan reaktor pada mode off-normal
c. Sebagai saluran bahan kimia pemurni darurat
Komponen utama dari sistem resirkulasi terdiri dari dua loop.
Setiap loop terdiri dari pipa yang terhubung ke pompa resirkulasi
yang mana akan terhubung kembali ke reaktor. Pompa
dikendalikan dengan merekayasa laju motor. Semakin tinggi laju
pompa maka akan semakin banyak gelembung yang dihilangkan
dari reaktor yang mana akan mengakibatkan meningkatnya jumlah
neutron termal yang diproduksi. Yang mana dengan alur tersebut
akan berdampak pada meningkatnya daya.
Yang dilakukan pada saat air melalui loop resirkulasi
a. Sistem pembersih air reaktor digunakan untuk memurnikan
pendingin reaktor
b. Sistem pendingin shutdown digunakan untuk mendinginkan
reaktor dibawah 350F
Katup motor
Reaktor air didih konvensional
6
Katup yang digerakkan menggunakan motor biasanya
digunakan untuk memisahkan pompa resirkulasi pada saat
perawatan.
Instrumen
Adapun instrument yang diperhatikan adalah laju aliran.
2.2.1.2. Sub-sistem pengendalian batang kendali
Adapun sistem pengendalian batang kendali adalah sebagai berikut
Gambar 5. Diagram sistem kendali batang kendali
1) Daya reaktor yang diinginkan (PTar) diset oleh operator yang
kemudian dibandingkan dengan daya yang sudah ada pada reaktor,
yang diperoleh dari detector neutron dan pengukuran suhu inti.
Adapun sinyal error Perr = P act – Ptar dikirimkan ke controller
batang kendali dan juga pengendali alir resirkulasi
2) Dengan adanya sinyal error kemudian batang kendali akan
menyesuaikan posisi di dalam teras reaktor berdasarkan logika
berikut:
a) Untuk daya reaktor< 65 %
Jika Perr < 0, geser batang kendali keluar untuk
meningkatkan daya reaktor
Jika Perr < 0, geser batang kendali masuk untuk
mennurunkan daya reaktor
Jika Perr = 0, tidak perlu pergerakkan
b) Untuk daya reaktor> 65%
Pengendalian daya reaktor dikendalikan dengan
pengontrol alir resirkulasi
Batang kendali akan bergerak masuk ataupun keluar
secara otomatis untuk membantu pengendali alir
resirkulasi dalam mengendalikan reaktor, hanya jika nilai
error absolut lebih besar melampaui deadband, karena
Reaktor air didih konvensional
7
pengendali alir resirkulasi mengendalikan daya reaktor
melalui deadband tersebut.
2.2.1.3. Sub-sistem Alir resirkulasi
1) Dalam rangka menanggapi sinyal error daya reaktor, kendali alir
resirkulasi menentukan “setpoint aliran inti” berdasarkan diagram
Daya dan Aliran.
2) Kendali aliran inti membandingkan setpoint terhadap laju aliran
yang sudah ada, yang hasilnya akan didapat sinyal control untuk
menentukan laju pompa internal reaktor
3) Pengendali laju pompa akan mengubah frekuensi induksi motor
yang mengendalikan pompa hingga mendapat nilai yang sesuai
dengan setpoint
4) Perbedaan laju pompa akan mengakibatkan perbedaan dinamika
putaran alir pada teras reaktor. Perubahan aliran peda teras reaktor
akan dapat mengubah kerapatan gelembung pada air dua fasa pada
teras reaktor. Adapun digunakan pula bahan pemoderasi guna
menahan fisi neutron. Kemudian pada akhirnya akan
mengakibatkan perubahan reaktivitas seiring perubahan kerapatan
gelembung.
Gambar 6. Diagram sistem kendali aliran resirkulasi
2.2.1.4. Sub-sistem kendali tekanan reaktor
Pada dasarnya tekanan pada reaktor ditujukan agar secara
otomatis terkendali agar selalu dalam kondisi konstan. Agar kondisi
tersebut dapat dipenuhi maka pengendali tekanan reaktor (RPC)
digunakan untuk mengatur tekanan uap yang masuk ke turbin dengan
Reaktor air didih konvensional
8
cara membuka dan menutup katup kendali turbin dan juga katup bypass
uap.
Gambar 7. Diagram sistem kendali tekanan reaktor
2.2.1.5. Sub-sistem kendali ketinggian air reaktor
Kendali ketinggian air reaktor dilakukan dengan pengendali
tiga elemen. Pengendali ketinggian adalah pengendali PI
(proporsional integral) yang digunakan untuk melakukan
pengendalian aliran air umpan. Adapun pengendali tersebut bekerja
dengan persamaan :
ML =KCL [eL + (1/τ) eL dt]
Dimana,
ML
: sinyal pengendali ketinggian air reaktor untuk
mengendalikan katup
KCL : kenaikan proporsional
eL
: error ketinggian reaktor
τ
: konstanta waktu reset
Pengendali aliran air umpan juga merupakan pengendali PI.
MFS =KCF [eFS + (1/τ) eFS dt]
Dimana,
MFS : Sinyal pengendali aliran reaktor untuk mengendalikan katup
KCF : Gain proporsional
eFS : Error aliran = (aliran uap-aliran air umpan)
τ
: Konstanta waktu reset
dengan membandingkan aliran uap dengan aliran air umpan
kemudian digunakan untuk mengatur ketinggian air, pengendali tiga
elemen menghasilkan sinyal kendali total M = ML + MFS digunakan
Reaktor air didih konvensional
9
untuk mengatur posisi katup kendali air umpan, yang dengan
sendirinya akan menyesuaikan laju aliran air umpan terhadap
generator uap.
2.2.2. Sistem uap dan air umpan
2.2.2.1. Komponen
A. Air umpan
Ketika uap keluar turbin mengalir ke kondensor yang
terletak di bawah turbin tekanan rendah di mana uap didinginkan
dan kembali ke keadaan cair (kondensat). kondensat tersebut
kemudian dipompa melalui pemanas air umpan yang menaikkan
suhu dengan menggunakan uap ekstraksi dari berbagai tahap
turbin. Air umpan dari pemanas air umpan memasuki bejana tekan
reaktor (RPV) melalui nozel.
B. Turbin tekanan tinggi
Jadi pada turbin tekanan tinggi ini uap air dari bejana
reactor dikonversikan terlebih dahulu untuk dialirkan ke dalam
turbin tekanan rendah sebelum digunakan untuk menggerakkan
generator, karena untuk menggerakkan generator itu sendiri
membutuhkan uap dengan tekanan rendah.
Fungsi utama:
1) Mengkonversi energi dari uap tekanan tinggi ke turbin tekanan
rendah
2) Mengontrol jumlah uap turbin
3) Melumasi generator
4) Menjaga uap di dalam turbin
5) Menghilangkan uap air dari uap meninggalkan turbin tekanan
tinggi sebelum mengakui uap ke turbin tekanan rendah
C. Turbin tekanan rendah
Pada turbin tekanan rendah ini uap hasil turbin tekanan
tinggi dikonversikan ke energi mekanik dalam bentuk putaran
poros untuk menggerakkan reaktor. Fungsi utamanya adalah
mengkonversi energi dari uap dari turbin tekanan tinggi ke energi
mekanik dalam bentuk putaran poros sehingga generator akan
berubah.
Reaktor air didih konvensional
10
Gambar 8. Perbandingan laju alir terhadap luas penampang
Rumus yang digunakan
2.2.2.2. Sub-sistem kendali daya turbin
1) Sistem kendali daya turbin melingkupi sistem kendali governor
turbin yang mana akan mengatur aliran uap melalui turbin guna
memenuhi nilai target dengan mengendalikan katup turbin
governor.
2) Pada operasi normal, kendali tekana reaktor (RPC) akan menjaga
masukkan tekanan secara konstan dengan menyesuaikan posisi
buka tutup katup pengatur laju turbin governor.
3) Karena berlebihnya muatan uap ke turbin maka laju putar
generator akan meningkat dan akan terjadi penolakan tiba-tiba
yang mana kemudian unit kendali laju dari sistem turbin governor
akan mangambil alih kendali tekanan reactor dan akan menutup
katup turbin governor.tindakkan serupa akan dilakukan apabila
turbin berputar terbalik maupun terdapat trip turbin.
2.2.2.3. Sub-sistem kendali jalur alternative uap turbin
Sesuai dengan (kendali tekanan), tekanan reaktor pada dasarnya
dijaga agar dapat selalu bernilai konstan yang ditentukan melalui
kesetimbangan panas antara masukkan ke teras reaktor dan asupan uap
turbin. Pada saat terjadi penurunan masukkan turbin secara tiba-tiba,
misalnya terdapat penolakkan masukkan ataupun trip turbin. Maka
terdapat jalur alternative langsung uap otomatis yang digunakan untuk
membuang uap kekondenser.
2.2.3. Sistem Turbin generator
2.2.3.1. Komponen
A. Generator
Pada generator ini bisa bergerak untuk mengalirkan listrik
dengan uap yang sudah dikonversikan oleh turbin tekanan rendah.
Generator ini memiliki satu fungsi utama yaitu menghasilkan
Reaktor air didih konvensional
11
listrik AC untuk memasok grid. Tegangan generator nominal 2022 KV (1 KV = 1000 volt). Frekuensi adalah baik 50 atau 60
siklus per detik. Frekuensi ini ditentukan oleh kecepatan putar
generator - antara 1500 dan 3600 siklus per detik.
B. Exciter
Exciter merupakan alat yang digunakan untuk
membangkitkan arus listrik DC untuk disalurkan ke rotor
generator. Generator sendiri merupakan perlatan yang berfungsi
untuk membangkitkan energi listrik dengan cara mengubah energi
mekanik menjadi energi listrik.
C. Pengkondensasi/Pengembun
Fungsi kondensor adalah mengembunkan uap bekas dari
turbin menjadi air kondensate melalui pipa-pipa pendingin agar
dapat disirkulasikan kembali. Dalam BWR, air kembali ke teras
reaktor sedangkan dalam PWR airnya kembali ke steam generator.
D. Pendingin
Pendingin dalam reaktor nuklir digunakan untuk
menghilangkan panas dari teras reaktor nuklir dan transfer ke
generator listrik dan lingkungan. Berupa cairan atau gas yang
mengalir sepanjang teras reaktor dan memindahkan panas dari dalam keluar. Dalam reaktor yang memakai air biasa, fungsi moderator biasanya merangkap sebagai pendingin.
E. Sambungan jaringan listrik
Connection to electricity grid berfungsi menghubungkan ke
jaringan listrik.
2.2.4. Sistem Pengungkung
Yaitu struktur di sekitar teras reaktor yang dirancang untuk melindunginya dari gangguan luar dan melindungi bagian luar dari efek radiasi jika ada
kesalahan. Bagian ini dibuat dari struktur beton dan baja dengan tebal mencapai 1 m.
2.2.5. Sistem Keamanan
2.2.5.1. SCRAM reactor
Prosedur Scram akan dilakukan apabila :
Fluks neutron terlalu tinggi / aliran inti terlalu rendah
Reaktor air didih konvensional
12
Apabila suatu ketika daya reaktor melebihi 113% dari ketentuan
design reaktor tersebut maka laju alir tersebut melalui diagram
Daya/Alir maka akan dilakukan scram,
Tingginya tekanan sumur penguras/adanya LOCA (Lost Of
Coolant Accident)
Ketinggian air reaktor terlalu rendah
Scram level rendah SP7870 kPa
Level air reaktor terlalu tinggi
Scram SP>14.5m (normal level = 13.4 m)
Katup pengisolaso uap utama tertutup/reaktor terisolasi
Jalur uap utama mengandung tingkat radioaktif terlalu tinggi
Daya turbin maupun masukkannya tidak seimbang
Terdapat getaran tanah yang terlalu tinggi
Scram manual
2.2.5.2. Batang kendali “tertahan”
Apabila suatu ketika daya reaktor mencapai 105% dari daya
pada keadaan laju aliran tertentu (berdasarkan diagram Daya/Alir)
maka penarikan batang kendali akan ditahan sampai dara turun 5%
dari keadaan sebelumnya.
2.2.5.3. Batang kendali “terperosot”
Apabila daya mencapai 110% dari yang seharusnya
(berdasarkan Diagram Daya/Alir) maka batang kendali akan secara
langsung dimasukkan/diperosotkan ke inti guna mengurangi daya
secara cepat dan tindakan” terperosotnya batang kendali” tersebut akan
terhenti/kembali ke posisi sebelumnya hingga daya berkurang 10% dari
daya sebelumnya.
2.2.5.4. Penyuntikan darurat pendingin ke inti reactor
Terjadi apabila terdapat kondisi :
Kerusakkan sumur penguras
Rusaknya pipa air umpan
Rusaknya pipa uap
Rusaknya alas reactor
Keempat peristiwa tersebut akan menyebabkan tingginya
tekanan pada sumur penguras yang mana akan memicu sinyal LOCA.
Prosedur Penyuntikan darurat pendingin teras reaktor (ECC) akan
dilakukan, lalu reaktor discram dan diisolasi.
Reaktor air didih konvensional
13
2.3. PENGOPERASAN SIMULATOR
2.3.1. Simulator Start Up.
1. Setelah progam dijalankan, pilih Full Power IC to load. Lalu, tekan Ok
untuk menjalankanya.
2. Kemudian akan muncul tampilan simulator BWR, dan di RUN.
2.3.2. Tampilan Layar Pada Simulator BWR
Setelah di RUN dalam simulator keluar 9 tampilan layar yaitu : Reaktor
Nuklir BWR keseluruhan, Kendali BWR, Diagram Daya dan Kendali,
Reaktivitas dan Set Point BWR, Parameter Scram, Turbin Generator, Air
Umpan dan Ekstraksi Uap, Muatan BWR, Kecenderungan BWR.
2.3.3. Tampilan Fitur Umum pada Simulator BWR
1. Dalam simulator juga terdapat 21 alarm dan Notifikasi yaitu : Reaktor
scram, High Neutron Power vs Flow, Reaktor Isolated, Turbine Trip,
Reaktor Pressure Vessel High, Reactor Pressure High, Reaktor Pressure
Vessel Low, Reaktor Pressure Low, Core Flow Low, Rods Run-in Req’d,
Reactor Level Low, Reactor Level High, High Dryw P/LOCA, Reaktor
Level Vessel Low, Turbine Governing in Manual, Turbine Runback, Low
Turbine Forward Power, Loss RIP Pompa, Gen Breaker Open, Feed
Water pumps Trip, Malfunction Active.
2. Dibagian atas kanan terdapat status simulator :
Tampilan dibawah labview menunjukan Counter yang akan
bertambah ketika Labview dijalankan, dan sebaliknya. Dibawah
tapilan counter terdapat tampilan Cassim. Yang akan berwarna
hijau, dan counter berjalan yang mengidentifikasikan simulator
tidak berjalan, dan tampilan cassim akan bewarna merah jika
simultor berjalan.
Untuk meghentikan (Freeze) Labview cukup menekan tombol
merah pojok kiri atas.
Pada bagian bawah layar menunjukan nilai dari parameter reaktor :
- Daya Neutron reaktor (%)
- Daya Termal reaktor, menunjukkan persentase keluaran
panas dari reaktor sebesar 3926 MWth pada daya penuh.
- Daya keluaran turbin generator.
- Tekanan reaktor.
- Aliran inti
- Ketinggian air reaktor
- Keseimbangan aliran uap pada reaktor yaitu aliran uap
setelah uap pertama
- Katup Isolasi yang utama
- Aliran air umpan
Tombol-tombol yang tersisa di pojok kanan bawah :
a. Iterate : kontrol simulasi pada waktu satu iterasi
Reaktor air didih konvensional
14
b. IC
c. Malf
d. Help
: pemilihan poin inisialisasi
: penyisipan malfungsi
: memanggil layar 'Bantuan' (secara online
hyperlink "Bantuan" belum tersedia)
e. Freeze : Menghentikan simulator
Pada bagian kiri atas terdapat 2 peristiwa reaktor utama
- Reaktor padam atau reaktor scram
- Turbin reaktor
Kemudian pada bagian atas kotak 2 peristiwa terdapat daftar layar
simulator bwr, yaitu :
- BWR Plant Overview
- BWR Control Loops
- BWR Power/Flow Map & Controls
- BWR Reactivity & Setpoints
- BWR Scram Parameters
- BWR Turbine Generator
- BWR Feedwater & Extraction Steam
- BWR Containment
- BWR Trends
Untuk pertama membahas tampilan pada BWR Plant Overview,
dan diketahui parameter reaktor yang ditampilkan pada sebelah
kiri, yaitu :
- Bagian pengungkung reaktor terdapat
T (suhu pengungkung)
satuanya ºC
P (tekanan pada pengungkung)
satuanya kPa
L (ketinggian air reaktor )
satuanya m
- Bagian pendingin ada rektor terdapat
F (aliran uap dari inti) satuanya kg/s
T (suhu pendingin)
satuanya ºC
P (Tekanan pendingin)
satuanya kPa
X (kualitas pendingin)satuanya %
- Suhu bahan bakar
T (suhu bahan bakar) satuanya ºC
- Daya panas yang dihasilkan oleh inti (MW (th))
- Kontrol Batang Kendali
Konttrol kendali dalam inti satuanya %
Tingkat daya neutron satuanya %/s
- Bagian pengungkung bawah
Pompa Reaktor internal Head (kPa)
Pompa Reaktor internal (RPM)
- Di luar bejana tekan reaktor (RPV) dan masih dalam
penahanan akan ditampilkan:
Reaktor air didih konvensional
15
1) Status katup isolasi uap utama, merah berarti
sepenuhnya terbuka.
2) Jalur uap utama memiliki koneksi cabang ke katup
pengaman (srvs) yang terhubung ke kolam
peredam dalam pengungkung tersebut. Di sini
semua srvs yangditunjukkan dalam simbol “satu
katup setara”; sebenarnya ada 8 srvs, dengan 2
srvsterkait dengan setiap baris uap utama; dan ada
empat jalur uap utama yang terpisah.Jadi aliran uap
yang ditampilkan adalah total aliran uap melalui
semua srvs.
Selanjutnya Tampilan pada BWR Control Loops, pada layar ini
menunjukan kontrol loops penting untuk BWR dan memiliki
Parameter yaitu :
- Keluaran generator dan frekuensi
- Aliran air umpan
- Tekanan reaktor
- Ketinggian air reaktor
- Fluks neutron
- Aliran inti
Kemudian Kontrol Loops yang penting yaitu :
- Kontrol Batang Kendali
- Kontrol Daya Reaktor
- Kontrol Tekanan Reaktor
- Kontrol Level Air Reakor
- Kontrol Turbin
- Kontrol Turbin memotong uap
Kemudian Tampilan pada BWR Power/Flow Map & Controls
pada layar ini menunjukan :
- Hubungan antara daya neutron reaktor terhadap alirn inti
- Kondisi teras reaktor sehubungan dengan ketinggian air
mendidih, level air, suhu bahan bakar, suhu pendingin,
tekanan dan aliran, tekanan uap, aliran dan tekanan.
- Kontrol untuk scramming reaktor, untuk ngeset ulang
scrram secara auto ataupun manual untuk batang kendli
(FMCRD) dan pompa internal yang RIP
Tampilan selannjutnya yaitu tampilan pada BWR Reactivity &
Setpoints,pada layar ini menunjukkan perangkat input yang
memfasilitasi masuk setpoint daya reaktor , sertamemfasilitasi
reaktor 'Manual Scram', atau 'Manual Rods Run-in".
BWR Scram Parameters, pada tampilan ini menunjukan semua
parameter yng akan menyebabkan scram reaktor yaitu :
- Neutron fluks tinggi / aliran inti rendah
- LOCA terdeteksi
Reaktor air didih konvensional
16
- Ketinggian air reaktor rendah
- Ekanan rektor tinggi
- Permukaan air reaktor sangat tinggi
- Isolasi uap katup utama ditutup
- Jalur uap utama radioaktivitas tinggi
- Percepatan gempa besar
- Manual Scram.
BWR Turbine Generatorpada tampilan ini menunjukkan
parameter utama dan kontrol yang terkait dengan turbin
dangenerator. Parameter yang ditampilkan adalah :
- Tekanan uap sisi reaktor utama ( sebelum katup isolasi)
- Aliran Uap ke Turbin (kg/s)
- Keluaran Output (MW)
- Status Turbin Mati
- Kecepatan turbin / putarangenerator (rpm)
Menu yang disediakan :
- Turbin Runback
- Turbin Trip Status
- Turbin Kontrol Kenaikan Air / Speedup
BWR Feedwater & Extraction Steam pada mode ini maka akan
muncul tampilan yang menunjukan sistem air umpan
BWR Containment
Parameter yang ditampilkan pada layar adalah:
- Tekanan Drywell, temperatur
- Tekanan Wetwell, suhu kolam.
- simulasi dinamis dari kliring ventilasi dalam hal LOCA.
- ketinggian air teras reaktor; tekanan uap kubah, Tingkat
juga model.
BWR Trends, pada mode ini yang ditampilkan yaitu beberapa
bentuk grafik yaitu adalah:
- Dari sebelah kiri yaitu Daya Termal Inti (MWth) , Suhu
ratarata bahan bakar (Deg. C), Reaktor Power (%), Suhu
rata-rata bahan bakar yang berada di tengah (Deg.C)
- Yang sebelah kanan, Laju aliran recirkulasi inti, Tekanan
kubah reaktor (kPa), Tenaga listrik gross dari turbin (MW),
Aliran uap ke turbin (kg/s).
Reaktor air didih konvensional
17
2.3.4. Manuver daya : penurunan daya 10% dan kembali ke daya penuh.
1. Inisialisasi reactor pada 100% full power, kemudian dijalankan
simulasinya
2. Amati parameter yang adaketika full power
3. Lalu buka tab reaktivitasdansetpoint, tekantombol‘reaktor power
setpoint’. Laluakanmuncul pop up dang anti target menjadi 90% dan Rate
menjadi 5%FP/s. kemudiantekan accept dan return.
Reaktor air didih konvensional
18
4. Setelah diset maka akan tampak perubahan
Reaktor air didih konvensional
19
5. Pada tab power/flow map and controls, dapat dilihat perubahan pada daya
menjadi 90%. Dan aliran inti menjadi 90%.
6. Kemudian kembalike tab reaktivitasdansetpoint, tekantombol ‘reaktor
power setpoint’. Laluganti target menjadi 100% dan Rate menjadi
5%FP/s. kemudiantekan accept dan return.
7. Setelah target di set menjadi 100% makakondisi reactor
akankembalimenjadi full power.
Reaktor air didih konvensional
20
8. Dan pada tab power/flow map and controls, dapat dilihat perubahan pada
daya menjadi 100% Dan aliran inti menjadi 100%.
Reaktor air didih konvensional
21
2.3.5. Penurunan daya hingga 0% daya penuh dan kembali ke 100% daya penuh.
1. Pilih IC 100% FP dan atur reaktor power setpoint target 100%, 75%, 50%, 25%,
0%, dan 100%
2. Lalu dapat dilihat perubahan dari parameter-parameter dari tabel dibawah ini.
Reaktor air didih konvensional
22
3. Tampilan saat penurunan daya
b.
75%
c. 50%
Reaktor air didih konvensional
23
d. 25%
e. 0%
Reaktor air didih konvensional
24
2.4. ANALISIS KECELAKAAN
2.4.1 Kehilangan Air Umpan
Kehilangan umpan air dapat disebabkan dari kegagalan pompa,
kehilangan tenaga listrik, kesalahan petugas, atau variabel sistem reaktor
seperti level ketinggian air yang tinggi pada bejana menyala (L8).
Skema kejadian Kehilangan Air Umpan
Kehilangan air umpan menghasilkan pengurangan persediaan pada bejana,
menyebabkan level ketinggian air pada bejana turun.
Ketinggian air terus-menerus turun dan aliran resirkulasi kembali ke level
4(L4).
Ketika ketinggian bejana mencapai level 3(L3). Maka set poin untuk
terjadinya scram tercapai. Menyebabkan pengurangan pada level tenaga inti
dan tekanan. Ketika level tenaga mulai menurun, aliran uap turbin mulai
jatuh dan regulator tekanan berusaha untuk mempertahankan tekanan.
Level air pada bejana terus-menerus turun dan jatuh ke level 2(L2). Pada
saat itu, tersisa 6 RIP(reaktor internal pump) yang akan jatuh dan operasi
RCIC(Reactor core isolation cooling) mulai berjalan
Dalam plan sebenarnya, petugas harus memastikan aktuasi dari RCIC
sehingga persediaan air dipertahankan dalam bejana reaktor. Selain itu
operator harus memantau ketinggian air reaktor dan kontrol tekanan serta T-G
pembantu selama di matikan (shutdown). Berikut merupakan urutan tindakan
petugas ketika adanya kejadian dan diasumsikan tidak adanya kondisi mulai
kembali (restart) :
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Verifikasi semua batang yang ada , termasuk untuk scram
Verifikasi perjalanan dari empat RIP
Verifikasi inisiasi RCIC
Verifikasi bahwa sisa pompa resirkulasi tersedia untuk perjalanan
reaktor rendah (L2)
Lanjutan pengoperasian Sistem RCIC sampai peluruhan panas
berkurang ke titik dimana Sistem RHR (residual heat removal system)
dapat di jalankan.
Memantau turbin coastdown, dibutuhkan istirahat vakum
Laporan lengkap scram dan persyaratan perawatan survei
Untuk mengamati gejala ini, pilih BWR Feedwater & Extraction Steam
Screen. Isi 100% FP IC, kemudian masukan kerusakan diatas. Kerusakan ini
menyebabkan total dari air umpan ke Tekanan Bejana Reaktor. Ketika terjadi
kerusakan maka :
Pada BWR Feedwater & Extraction Steam Screen, mengamati bahwa kedua
pompa air berhenti.
Reaktor air didih konvensional
25
Buka Power/Flow Map Screen. Level reaktor berkurang drastis karena
kehilangan umpan air.
Tekanan kubah menurun secara bertahap sesuai penurunan level air reaktor.
Untuk memulihkan tekanan reaktor pada set poin, kontroller tekanan turbin
reaktor katup berkurang sedikit, menyebabkan daya generator (MW)
menurun.
Ketika level air turun ke L4, aliran resirkulasi akan kembali.
Perhatikan pergerakan kursor kuning pada Power/Flow Map
Setelah beberapa saat, reaktor akannn scram oleh Low Water Level 3
Ketika mencapai Level 2, RIP yang tersisa akan jatuh, ECC(inti pendingin
darurat) dari RCIC akan aktif pada Low Level reaktor 2
Reaktor air didih konvensional
26
2.4.2. Meningkatnya Laju Aliran Inti Karena Kegagalan Kontrol Aliran
Kerusakan ini akan menyebabkan gagalnya pengontrol aliran
resirkulasi sehingga variabel inputan proses untuk kontroller pada nilai
“rendah”. Tapi pembacaan pemancar aliran menampilkan kondisi normal.
Konsekuensinya adalah Sistem Kontrol Aliran Resirkulasi “tertipu” dengan
berfikir bahwa aliran resirkulasi lebih rendah dari set poin aliran sehingga
akan aliran sehingga meningkatkan kecepatan RIP(reaktor intenal pompa)
untuk meningkatkan aliran.
Pilih bagian Power/Flow Map, isikan 100% FP IC. Jalankan simulator.
Masukan malfungsi, ketika terjadi kerusakan :
Pada layar Power/Flow Map amati pergerakan kursor kuning.
Amati bahwa aliran pendingin meningkat. Karena aliran pendingin
meningkat maka kualitas inti X(%) berkurang. Akibatnya, fluks neutron
reaktor bertambah.
Begitu daya reaktor melebihi set poin, maka sistem kontrol daya reaktor
akan mencoba untuk menurunkan daya reaktor dengan memasukkan
batang kendali
Perhatikan bahwa kursor bergerak diluar jalur operasi pada Power/Flow
Map
Reaktor air didih konvensional
27
2.4.3. Langkah turbin dan katup bypass gagal ditutup
Kerusakan ini akan menyebabkan dua kegagalan terjadi pada saat yang
sama:
1) Langkah turbin
2) Katup bypass turbin uap gagal ditutup.
Konsekuensinya adalah bahwa tekanan uap reaktor akan tinggi, dan
katup pengaman akan terbuka untuk penekanan kolam dalam rangka untuk
meringankan tekanan uap. Layar Turbin Generator BWR, Memuat 100% FP
IC. Jalankan simulator. Sisipkan malfungsi ini ketika kerusakan ini terjadi:
Pada Layar Turbin Generator BWR, teramati bahwa katup turbin utama
berhenti
dan katup pengaman ditutup. Alarm menunjukkan bahwa turbin
bermasalah (tersandung).
Perhatikan tekanan reaktor di bagian bawah layar dan Tekan alarm
“Reaktor High”.
Perhatikan setiap pembukaan katup pengaman keselamatan untuk
penekanan kolam.
Tekanan reaktor akan meningkat pesat, yang mengarah ke alarm
“Tekanan Reaktor. V. High”, diikuti oleh scram reaktor.
Perhatikan parameter reaktor scram dengan melihat parameter layar
scram BWR.
Reaktor air didih konvensional
28
2.4.4. Reaktor Sengaja Terisolasi
Kerusakan ini akan menyebabkan penutupan sengaja katup isolasi
bejana reaktor. Konsekuensinya adalah bahwa bejana reaktor uap tidak
mensuplai turbin generator. Layar Turbin Generator BWR, Memuat 100%
FP IC. Jalankan simulator. Sisipkan malfungsi ini ketika kerusakan ini
terjadi:
Reaktor air didih konvensional
29
Pada Layar Turbin Generator BWR, mengamati status katup isolasi
reaktor.
Perhatikan aliran uap dari kubah reaktor. Mengamati status katup
pengaman
penekanan
kolam.
Aapabila katup isolasi reaktor menutup, tekanan reaktor meningkat
pesat.
Alarm “Tekanan Reaktor High” akan berbunyi.
Karena kekosongan uap tekanan tinggi, maka terjadi kekosongan fraksi
dalam inti, ada penyisipan reaktivitas positif. Oleh karena itu, daya
reaktor meningkat.
Karena kenaikan daya reaktor melebihi batas daya yang diijinkan oleh
Power, maka alarm berbunyi. Reaktor daya menurun untuk mengontrol
penyisipan batang.
Karena kehilangan aliran uap ke generator turbin, keluaran generator
(%)
akan
menurun, dan kemudian turbin tersandung karena Turbin meneruskan
tenaga rendah.
Ketika katup isolasi reaktor sepenuhnya ditutup, reaktor scram karena
reaktor
isolasi. Ini dilakukan dengan melihat parameter layar scram BWR.
Ulangi pemeriksaan kerusakan ini dengan pengecekan ulang 100% FP
IC. Tapi kali ini dengan fokus ke daya dan amati pergerakan kursor
kuning.
Reaktor air didih konvensional
30
BAB. III
PENUTUP
KESIMPULAN
1. Reaktor air didih konvensional bekerja dengan cara langsung mengubah air menjadi uap
melalui inti reactor.
2. Sistem utama reactor air didih adalah Sistem inti, sistem uap dan air umpan, sistem
turbin generator dan sistem pengaman.
3. Simulasi sistem Reaktor air didih dapat dilakukan menggunakan simulator.
Reaktor air didih konvensional
31
DAFTAR PUSTAKA
Nuclear Power Technology Development Section IAEA. 2009. Boiling Water Reactor
Simulator With Active Safety System.Vienna;IAEA
Tim Ensiklopedi BATAN. 2001. Ensiklopedi Teknologi Nuklir Batan. Jakarta; JST.
Suwoto, dkk. 2002. Simulasi Penurunan Level Daya Reaktor Dengan Simulator BWR.
Jakarta; Prosiding Seminar Nasional Teknologi dan Keselamatan PLTN serta Fasilitas Nuklir
B&W mPower Reactor. 2011. Control Rod Drive Mechanism Design and Testing.
Rockville;The Barcock & Wilcox Company
Reaktor air didih konvensional
32