Prosiding Seminar Nasional Pengembangan Energi Nuklir IV, 2011 Pusat Pengembangan Energi Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional
KAJIAN PENGAWASAN DESAIN SISTEM PERPIPAAN PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA NUKLIR Yusri Heni, Nurwidi Astuti Pusat Pengkajian Sistem dan Teknologi Pengawasan Instalasi dan Bahan Nuklir Badan Pengawas Tenaga Nuklir (BAPETEN) Jl. Gajah Mada No.8, Jakarta 10120, Indonesia.
ABSTRAK KAJIAN PENGAWASAN DESAIN SISTEM PERPIPAAN PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA NUKLIR. Pembangunan Pusat Listrik Tenaga Nuklir atau PLTN dipersiapkan oleh pemerintah selaras dengan Undang Undang No. 17 Tahun 2007 tentang rencana pembangunan jangka panjang Tahun 2005 – 2025. Dalam proses perijinan pada tahap konstruksi PLTN, BAPETEN harus melakukan evaluasi atau verifikasi untuk memastikan bahwa desain dan pemasangan sistem pemipaan telah memenuhi ketentuan keselamatan, sehingga kecelakaan pipa pecah atau Loss of Coolant Accident (LOCA) yang dapat berdampak melelehnya teras reaktor dan pelepasan produk fisi dapat dihindari. Dalam melakukan evaluasi yang sangat penting diperhatikan terhadap keselamatan sistem pemipaan adalah analisis fleksibilitas dan tegangan yang dapat dilakukan menggunakan computer code seperti PS CAEPIPE, AUTO PIPE, CAESAR II. Standar keselamatan untuk evaluasi desain dan konstruksi sistem pemipaan PLTN menggunakan ASME section III untuk komponen nuklir dan standar keselamatan terkait seperti ASTM, API, serta harus memenuhi ketentuan keselamatan nasional yang diatur dalam Perka BAPETEN No. 3 Tahun 2011 tentang Ketentuan Keselamatan Desain Reaktor Daya. Kata kunci : Analisis Fleksibilitas, Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir, ASME Section III
ABSTRACT REGULATORY ASSESMENT ON DESIGN OF PIPING SYSTEM FOR NUCLEAR POWER PLANT. The development of Nuclear Power Plant that prepared by government match with Act No. 17 year 2007 on Planning of Long Term Development Year 2005 – 2025. In licensing process on period NPP construction, BAPETEN should do the evaluation or verification in order to ensure that design and installation of piping system has already met safety requirement, so loss of coolant accident (LOCA) that can effect core melt reactor and fission product release can be prevented. In the evaluation the most important to be concerned for safety of piping system are flexibility and stress analysis which can be done using computer code such as PS CAEPIPE, AUTO PIPE, CAESAR II. Safety Standard to evaluate design and construction of NPP piping system used ASME section III for nuclear component, and used related standard such us ASTM, API, also should be met national safety requirement from Perka BAPETEN No. 3 year 2011 on Safety Requirement of Nuclear Power Plant Design. Keywords : Flexibility Analysis, Nuclear Power Plant, ASME Section III
1.
PENDAHULUAN
Dalam rangka memenuhi kebutuhan dan keamanan persediaan energi untuk jangka panjang, maka pemerintah mempersiapkan pembangunan PLTN sebagai salah satu energi alternatif. Hal ini tertuang dalam UU No. 17 Tahun 2007 tentang rencana pembangunan jangka panjang Tahun 2005 – 2025. Pembangunan PLTN di Indonesia harus mengacu pada peraturan keselamatan terkait, diantaranya PP. 43 Tahun 2006 tentang Perijinan Reaktor Nuklir. Seluruh tahapan pembangunan PLTN akan diawasi oleh Badan Pengawas Tenaga Nuklir (BAPETEN). Dalam proses perijinan pada tahap konstruksi PLTN, BAPETEN harus
ISSN 1979-1208
356
Prosiding Seminar Nasional Pengembangan Energi Nuklir IV, 2011 Pusat Pengembangan Energi Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional memastikan bahwa desain sistem pemipaan telah memenuhi ketentuan keselamatan, oleh karenanya kajian pengawasan desain sistem pemipaan dalam pembangunan PLTN perlu dilakukan. Integritas struktur sistem pemipaan pada PLTN merupakan sistem konstruksi yang besar dan kompleks yang harus mampu menahan semua beban yang bekerja, baik beban dinamik maupun beban statik, sehingga kecelakaan akibat kegagalan sistem pemipaan seperti pecahnya pipa atau yang sering disebut loss of coolant accident (LOCA) yang dapat berdampak pelepasan produk fisi tidak terjadi. Dalam melakukan desain sistem pemipaan harus memperhatikan kemampuan sistem pemipaan menahan beban yang bekerja sehingga tidak menimbulkan kegagalan yang dikenal dengan fleksibilitas sistem pemipaan. Desain sistem pemipaan harus mempunyai fleksibilitas yang cukup sehingga dengan adanya ekspansi termal dan kontraksi atau pergerakan pada titik sambungan tidak akan menyebabkan kegagalan pipa atau support yang biasa disebut over stress atau fatique. Desain sistem pemipaan harus mampu menahan beban tetap, sewaktu-waktu dan beban ekspansi. Pada umumnya standar dan kode yang digunakan untuk desain sistem pemipaan mengacu pada ASME Section III Nuclear Component Desain dan Safety of Nuclear Power Plant Desain dari IAEA” Safety Standards Series No.NS-R1” yang sudah diadopsi menjadi Perka BAPETEN No. 3 Tahun 2011 tentang Ketentuan Keselamatan Desain Reaktor Daya. Dalam hal melakukan pengawasan terhadap desain sistem pemipaan PLTN, BAPETEN perlu melakukan evaluasi hasil analisis yang dilakukan oleh pemegang izin, atau verifikasi dengan melakukan analisis sendiri untuk memastikan perhitungan desain sistem pemipaan yang dilakukan oleh pemegang izin, telah memenuhi ketentuan keselamatan. Ada beberapa program komputer yang dapat digunakan untuk melakukan analisis fleksibilitas sistem pemipaan. Hasil dari analisis tersebut dapat digunakan untuk mengetahui apakah desain sistem pemipaan yang disiapkan telah memenuhi ketentuan operasi PLTN yang aman.
2.
DESAIN SISTEM PERPIPAAN PADA PLTN
2.1.
Teori Sistem pemipaan yang handal yang digunakan sebagai media untuk mengalirkan fluida kerja dari suatu komponen ke komponen lain pada pembangkit listrik tenaga nuklir sangat diperlukan. Sistem perpipaan yang ada di instalasi pembangkit listrik tenaga nuklir merupakan sistem konstruksi yang besar dan kompleks, sehingga analisis desain sistem pemipaan ini harus dapat menjamin integritas struktur sistem agar mampu menahan semua beban yang bekerja, baik beban yang besarnya tetap sepanjang waktu (beban statik) maupun beban yang berubah-ubah menurut fungsi waktu (beban dinamik). Kemampuan sistem perpipaan untuk menahan beban yang bekerja sehingga tidak menimbulkan kegagalan dikenal sebagai fleksibilitas sistem perpipaan. Analisis fleksibilitas dan tegangan merupakan analisa yang perlu dilakukan untuk memastikan bahwa sistem pemipaan yang didesain mampu untuk digunakan pada kondisi operasi yang aman. Sistem pemipaan harus mempunyai fleksibilitas yang cukup sehingga ekspansi termal dan kontraksi atau pergerakkan dari supports dan titik persambungan tidak akan menyebabkan : a. Kegagalan dari pipa atau support dari overstress atau fatique b. Kebocoran pada sambungan c. Detrimental stresses atau distorsi pada pipa atau pada titik sambungan equipment (contohnya pompa, bejana, atau katup) yang dihasilkan akibat gaya atau momen pada pipa.
ISSN 1979-1208
357
Prosiding Seminar Nasional Pengembangan Energi Nuklir IV, 2011 Pusat Pengembangan Energi Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional Perhitungan fleksibilitas dan analisis tegangan pada jalur dan titik kritis harus dilakukan, misalnya untuk setiap jalur yang disambung dengan nozzle peralatan. Tujuan analisis fleksibilitas diperlukan untuk menganalisis setiap jalur perpipaan terutama jalur-jalur kritis supaya dapat didesain secara aman sehingga menghasilkan layout pipa yang tidak akan menghasilkan tegangan atau reaksi pada ujung pipa yang berbahaya. Disamping itu tidak kalah pentingnya diperlukan pula data-data peralatan dari fabrikasi atau vendor, terutama untuk batas-batas yang diiizinkan, baik gaya, momen lengkung dan tegangan. Perhitungan sambungan pipa dengan nozzle turbin, kompresor dan pompa dapat dilihat pada standard API serta ANSI. 2.2.
Kriteria Analisis Fleksibilitas Sebelum dilakukan analisis fleksibilitas suatu sistem perpipaan, harus terlebih dahulu diketahui perlu atau tidaknya dilakukan analisis fleksibilitas pada sistem perpipaan tersebut. Gambar 1 dan 2 memperlihatkan daerah perlu atau tidaknya dilakukan analisis fleksibilitas suatu sistem perpipaan dimana NPS adalah Nominal Pipe Size. Kedua gambar tersebut digunakan untuk pipa dengan material baja karbon stainless steel, atau pipa paduan. 350 300 250 o
Detail calculation required
B
C 200 150 100
3
4
6
8
10
12
14
NPS
Gambar 1. Grafik untuk Menentukan Perlu Tidaknya Analisis Fleksibilitas Perpipaan Tidak Terhubung Pada Alat yang Berputar (Rotating machinery) Bagian B dapat diperiksa dengan metode yang disederhanakan, namun jika kritis perlu perhitungan yang lebih detil.
300 Detail calculation required
Detail calculation required
250 200 o
Class 600 and higher
C 150 100 Calculation not required
80
2
3
4
6
8
NPS
Calculation not required 10
12
14
2
3
4
6
8
10
12
14
NPS
Gambar 2. Grafik untuk Menentukan Perlu Tidaknya Analisis Fleksibilitas Perpipaan yang Terhubung Pada Alat Berputar (Rotating machinery)
ISSN 1979-1208
358
Prosiding Seminar Nasional Pengembangan Energi Nuklir IV, 2011 Pusat Pengembangan Energi Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional 2.3.
Ketentuan Keselamatan Desain PLTN di Indonesia Pembangunan PLTN harus didesain dengan keselamatan yang tinggi ditujukan untuk melindungi pekerja, masyarakat dan lingkungan hidup yang dilakukan melalui upaya pertahanan yang efektif terhadap timbulnya bahaya radiasi di reaktor daya. Desain reaktor daya harus mempertimbangkan konsep pertahanan berlapis yang pada tingkat pertama disebutkan bahwa, pencegahan kegagalan dan kejadian operasi terantisipasi yang dilakukan dengan desain konservatif, konstruksi dan operasi yang berkualitas tinggi. Dalam Perka Kepala BAPETEN No. 3 Tahun 2011 tentang Ketentuan Keselamatan Desain Reaktor Daya, pasal 18 disebutkan bahwa : [1]. Pemegang izin harus melakukan penilaian keselamatan secara menyeluruh untuk membuktikan bahwa desain yang diajukan untuk fabrikasi, konstruksi dan desain terbangun (as built design) memenuhi persyaratan keselamatan yang ditetapkan pada awal proses desain. [2]. Penilaian keselamatan harus merupakan bagian proses desain, dengan iterasi antara kegiatan desain dan analitis untuk keperluan konfirmasi dan meningkatkan lingkup serta tingkat kerincian sesuai dengan kemajuan program desain. [3]. Penilaian keselamatan sebagaimana dimaksud pada ayat (1) harus didasarkan pada data yang diperoleh dari analisis keselamatan, pengalaman operasi terdahulu, hasil penelitian pendukung dan praktek rekayasa yang telah teruji. Dalam melakukan dasar desain PLTN, pasal 23 menyebutkan bahwa : [1]. Pemegang izin harus menetapkan dasar desain struktur, sistem dan komponen yang penting untuk keselamatan sehingga mampu berfungsi pada: a. kondisi instalasi; dan b. kondisi yang ditimbulkan oleh bahaya internal dan eksternal…dengan memenuhi persyaratan proteksi radiasi yang telah ditetapkan. [2]. Dasar desain struktur, sistem dan komponen harus didokumentasikan dan tersedia untuk pengoperasian reaktor dengan selamat. [3]. Dasar desain sebagaimana dimaksud pada ayat (1) memuat: a. spesifikasi struktur, sistem dan komponen untuk setiap kondisi instalasi; b. klasifikasi keselamatan; c. keandalan; d. asumsi penting; e. metode analisis; dan f. identifikasi dan kuantifikasi ketidakpastian. Sistem perpipaan didalam PLTN berfungsi untuk mengalirkan air pendingin pada sistem primer maupun pada sistem sekunder, oleh karenanya harus mengikuti ketentuan keselamatan desain sistem pendingin yang dituangkan dalam Perka BAPETEN no 3 tahun 2011, pasal 81 yang menyebutkan bahwa : [1]. Sistem pendingin reaktor dan sistem terkait harus didesain dengan margin kemampuan yang memadai untuk memastikan batas desain bahan bakar nuklir dan sistem pendingin reaktor bertekanan tidak terlampaui dalam kondisi operasi. [2]. Sistem perpipaan yang dihubungkan dengan sistem pendingin reaktor bertekanan harus didesain dengan peralatan isolasi yang memadai untuk membatasi hilangnya pendingin. [3]. Komponen sistem pendingin reaktor sebagaimana dimaksud pada ayat (1) harus didesain dan dikonstruksi dengan bahan, standar desain, fabrikasi dan inspeksi sesuai dengan kelas mutu.
ISSN 1979-1208
359
Prosiding Seminar Nasional Pengembangan Energi Nuklir IV, 2011 Pusat Pengembangan Energi Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional [4]. Reaktor harus didesain untuk meminimalkan kerapuhan pada komponen sistem pendingin reaktor bertekanan yang disebabkan oleh kondisi instalasi. [5]. Komponen di dalam sistem pendingin reaktor bertekanan harus didesain untuk meminimalkan kemungkinan kegagalan pada struktur, sistem dan komponen lain yang penting untuk keselamatan dalam kondisi operasi dan DBA, dengan memberikan margin terhadap degradasi yang mungkin terjadi selama operasi. Ketentuan mengenai desain Sistem Struktur Komponen PLTN juga terdapat dalam 10 CFR 50, App. A, GDC (General Design Criteria). 2.4.
ASME Section III Untuk melakukan desain terhadap komponen dan sistem pada PLTN digunakan ASME Section III. Desain sistem perpipaan pada nuklir komponen dibedakan dalam 3 (tiga) kelas yaitu kelas 1 (NB), Kelas 2(NC) dan kelas 3(ND). Sistem Struktur dan Komponen (SSK) safety Class 1 merupakan SSK yang fungsinya menjamin: o Integritas RCPB (reactor coolant pressure boundary) o Kemampuan untuk memadamkan reaktor dengan aman dan mempertahankannya dalam kondisi padam yang aman. o Kemampuan untuk mencegah/ meringankan akibat kecelakaan yang menghasilkan paparan radiasi luar-tapak melebihi NBD yang ditetapkan dalam 10 CFR 50.34 Struktur yang fungsinya mencegah atau meringankan akibat kecelakaan, termasuk dalam “Seismic Category I Structure”. Fungsi tersebut merupakan “fungsi keselamatan”, sehingga SSK PLTN dapat diklasifikasikan pula ke dalam kelas keselamatan (Safety Class =SC). Dalam desain Struktur Sistem dan Komponen (SSK) termasuk didalamnya desain sistem perpipaan terkait keselamatan PLTN harus dirancang agar tetap berfungsi saat terjadi SSE (safe shutdown earthquake) dan dikategorikan sebagai SSK SC (Seismic Category) I. Ketentuan tentang SSK yg termasuk SSK SC I terdapat dalam Regulatory Guide (RG) 1.29, 1.143, dan 1.151. Sistem perpipaan yang terhubung ke reaktor dan ke steam generator dan komponen kritis lainnya harus didesain dengan analisis kelas 1. Desain sistem pemipaan dalam ASME section III untuk nuklir komponen memuat antara lain : - Faktor fleksibilitas dan intensifikasi tegangan, - Beban momen akibat beban sustain, beban occasional termasuk akibat beban gempa dan akibat thermal expansion contraction - Tegangan longitudinal akibat tekanan, akibat beban sustain, akibat beban occasional, akibat beban sustain dan tegangan ekspansi thermal. - Tegangan ekspansi thermal akibat ekspansi thermal Tegangan ijin maksimum material akibat internal pressure dan effisiensi sambungan pada temperatur desain dan pergerakan anchor. - Allowable stress dan basic material allowable stress ( akibat beban sustain, beban occasional akibat gempa atau angin dan eksternal force, beban thermal expansion, beban operasi, displacement). Dalam kondisi umum, biasanya pipa mengalami beban sustain, occasional, dan beban ekspansi. Dalam ASME section III untuk komponen nuklir, sistem pemipaan yang harus dilakukan analisis tegangan mencakup beberapa kategori sbb: Pipa 3 in atau lebih besar, yang terhubung dengan peralatan yang berputar, yang tersambung dengan peralatan dan atau penyangga, atau temperature dibawah 20 oF Pipa yang tersambung dengan reciprocating equipment
ISSN 1979-1208
360
Prosiding Seminar Nasional Pengembangan Energi Nuklir IV, 2011 Pusat Pengembangan Energi Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional Pipa 4 in atau lebih besar yang terhubung dengan pendingin udara, pembangkit uap, atau pemanas pipa api . Pipa 6 in, dan lebih besar dengan temperatur 250 oF dan lebih tinggi. Pipa dengan temperature 600oF dan lebih besar. Pipa 16 in dan lebih besar Pipa alloy Pipa tekanan tinggi Pipa atau duct dengan diameter 18 in atau lebih, mempunyai ratio diameter luar dan ketebalan dinding lebih dari 90. Pipa untuk proses bawah tanah Pipa dengan menggunakan sistem tekanan relief Analisis desain terhadap kategori sistem pemipaan diatas masih harus disesuaikan dengan kelas keselamatan dari sistem tersebut. 2.5.
Analisis Desain Sistem Pemipaan PLTN Perkembangan teknologi komputer yang sangat cepat dewasa ini sangat membantu kecepatan dan meningkatkan keakuratan perhitungan. Terdapat beberapa program komputer yang digunakan oleh perusahan engineering/ rekayasa untuk melakukan analisis fleksibilitas dan tegangan sistem perpipaan diantaranya adalah program PS CAEPIPE, AUTO PIPE, CAESAR II, Plant Desain Management System (PDMS). Analisis fleksibilitas sistem perpipaan yang dilakukan mencakup analisis pembebanan terhadap gaya-gaya reaksi (loading), analisis pergeseran (displacement), dan analisis tegangan pipa (piping stress analysis ) yang terjadi pada sistem perpipaan. Analisis tegangan yang dilakukan terhadap beban sustain, ekspansi dan beban occasional. Untuk beban occasional akibat angin, perhitungan dilakukan untuk sistem pemipaan yang berada diluar gedung. Untuk meninjau kekuatan dan fleksibilitas akibat gempa/ seismik harus diperhitungan sesuai dengan kelas keselamatan dari sistem pemipaan yang dianalisis. Analisis dilakukan untuk memperkirakan pemberian kelenturan (fleksibilitas) yang cukup dalam sistem perpipaan untuk menjamin bahwa ekspansi karena panas dan kontraksi dari pipa tidak akan menghasilkan tegangan siklus atau pemanjangan yang akan mengakibatkan gagal lelah. Cara penggunaan dan analisis fleksibilitas dimulai dengan pengumpulan data desain, nodalisasi pemodelan sistem perpipaan dengan program CAESAR II terhadap perubahan parameter jenis dan posisi penyangga (support/ hange ), parameter beban gempa, parameter standard material pipa, parameter jenis dan tebal isolasi. Analisis dimulai dengan menyiapkan data masukan, kemudian membuat modelnya dilanjutkan dengan perhitungan serta pembahasan hasil. Informasi yang diperlukan untuk perhitungan analisis tegangan dan fleksibilitas sistem pemipaan dengan menggunakan program komputer antara lain : - Diameter luar, tebal dinding pipa, atau nominal diameter sesuai dengan schedule pipa yang digunakan. - Temperatur dan tekanan internal, corrosion allowance pipa. - Material pipa (koefisien ekspansi, young’s modulus, material density), tebal isolasi dan material isolasi yang dipakai, dari ASTM. - Spesifik gravity fluida - Beban angin yg diperhitungkan, flange rating,psi ( ANSI B16.5) - Beban gempa yang diperhitungkan - Berat valve dan flange Selain informasi diatas data masukan yang perlu dipersiapkan dapat berupa dokumen seperti gambar equipment, informasi proses, informasi spesifikasi material pipa
ISSN 1979-1208
361
Prosiding Seminar Nasional Pengembangan Energi Nuklir IV, 2011 Pusat Pengembangan Energi Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional dan equipment yang digunakan, gambar P & ID, gambar isometrik, dokumen spesifikasi perancangan pipa, dokumen spesifikasi perancangan equipment, ASME Code yang digunakan, ASTM spesifikasi material yang digunakan, Piping material catalog untuk : pipa, elbow, valve, flange, tee, dll. Data-data dari gambar isometrik, gambar P & ID dan data lainnya, dimodelkan/ dimasukkan node, dimensi, jenis komponen pipa, temperatur dan tekanan fluida kerja, jenis material pipa, densitas pipa, densitas fluida kerja, densitas isolasi dan code yang digunakan serta data lainnya. Urutan pengerjaan analisis dengan program CAESAR II dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Gambar 3. Diagram Alir Analisis Dengan Program CAESAR II
Gambar 4. Contoh Desain Sistem Pemipaan dari Heat Exchanger ke Pompa Utama PLTN
ISSN 1979-1208
362
Prosiding Seminar Nasional Pengembangan Energi Nuklir IV, 2011 Pusat Pengembangan Energi Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional
Gambar 5. Contoh Desain Sistem Pemipaan dari Pompa Utama ke Reaktor Vessel Hasil analisis yang dapat dilihat berupa gaya dan momen pada support, displacement pipa, tegangan sustain, tegangan ekspansi serta tegangan occasional. Disamping itu hasil analisis tegangan pipa dapat juga digunakan untuk menentukan letak dan jenis supportsupport pipa yang akan dipasang. Contoh apabila letak support jenis XY diletakkan pada posisi 2 m dari belokan kemudian dianalisis terjadi over stress, maka dilakukan perubahan letak support misalnya 0,25 m dari belokan dan jenis support diganti dengan spring support, kemudian dianalisis ulang seterusnya sampai dipastikan tidak dijumpai adanya over stress lagi. Kajian pengawasan desain sistem pemipaan pada PLTN dimulai dengan melakukan studi pustaka terhadap desain sistem pemipaan untuk pembangkit tenaga listrik, studi banding terhadap pelaksanaan evaluasi desain sistem pemipaan untuk PLTU dengan segala permasalahan yang dihadapi oleh PLN dalam tahap konstruksi sistem pembangkit listrik. Dilakukan studi lebih lanjut terhadap standar keselamatan ASME Section III yang digunakan untuk desain struktur sistem dan komponen nuklir termasuk PLTN, serta standard dan peraturan yang terkait dengan pengawasan desain sistem pemipaan PLTN. Kajian terhadap pemakaian code untuk analisis dilakukan terutama untuk penggunaan CAESAR II sampai analisis keselamatan untuk menentukan kriteriaan keberterimaan terhadap desain sistem pemipaan yang disetujui untuk dilakukan konstruksi atau pemasangan.
3.
PEMBAHASAN
Dalam proses perijinan pembangunan PLTN terutama pada tahap desain dan konstruksi, Badan Pengawas perlu melakukan evaluasi atau verifikasi terhadap desain sistem pemipaan pada PLTN. Hal ini diperlukan untuk memastikan apakah desain sistem pemipaan PLTN yang akan dibangun sudah memenuhi ketentuan keselamatan untuk operasi jangka panjang. Sistem pemipaan yang handal sangat diperlukan, mengingat terjadinya kebocoran kecil maupun besar pada sistem pipa yang disebut dengan loss of coolant accident (LOCA) termasuk kecelakaan parah yang dapat mengakibatkan melelehnya teras reaktor. Evaluasi dilakukan oleh Badan Pengawas dilakukan terhadap desain maupun pada saat di konstruksi atau pemasangan. Hal ini perlu dilakukan mengingat pada saat pemasangan sering kali terjadi penyesuaian dengan kondisi di lapangan sehingga mengalami perubahan jalur pipa termasuk penempatan penyangga dan valve yang diperlukan.
ISSN 1979-1208
363
Prosiding Seminar Nasional Pengembangan Energi Nuklir IV, 2011 Pusat Pengembangan Energi Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional Evaluasi terhadap sistem pemipaan digunakan program komputer seperti PS CAEPIPE, AUTO PIPE, CAESAR II diperlukan untuk melakukan analisis fleksibilitas dan analisis tegangan pada sistem pemipaan. Selain memperhitungkan parameter beban tetap, operasi dan beban dinamik, analisis yang dilakukan juga harus memperhitungkan faktor beban occasional akibat angin dan gempa. Data gempa harus sesuai dengan kondisi kegempaan atau seismisitas pada lokasi tapak PLTN yang akan dibangun. Standar keselamatan untuk evaluasi desain dan konstruksi sistem pemipaan PLTN menggunakan ASME section III untuk komponen nuklir dan standar keselamatan terkait seperti ASTM, API, serta harus memenuhi ketentuan keselamatan nasional yang diatur dalam Perka BAPETEN No. 3 Tahun 2011 tentang Ketentuan Keselamatan Desain Reaktor Daya.
4.
KESIMPULAN
Rencana pemerintah untuk membangun PLTN dimasa depan harus diikuti dengan kemampuan SDM dari Badan Pengawas untuk memastikan keselamatan dengan melakukan evaluasi atau verifikasi terhadap desain dan konstruksi sistem pemipaan PLTN. Dalam melakukan evaluasi yang sangat penting diperhatikan terhadap keselamatan sistem pemipaan adalah analisis fleksibilitas dan analisis tegangan. Mengingat sistem perpipaan PLTN merupakan pekerjaan yang besar dan kompleks, maka diperlukan suatu perangkat atau computer code untuk dapat membantu mempercepat pelaksanaan analisis perhitungan yang diperlukan. Untuk pembangkit listrik tenaga nuklir, standard perhitungan yang digunakan untuk menghitung momen dan gaya, displacement, sustain stress, expantion thermal stress, dan occasional stress baik akibat gempa atau angin digunakan ASME section III. Hasil perencanaan desain sistem perpipaan pada PLTN yang memenuhi standar keselamatan ASME section III dengan menggunakan program komputer yang teruji diharapkan dapat menjamin operasi sistem PLTN yang aman dan optimal.
DAFTAR PUSTAKA [1]. M. VICTOR HELGUERO, ”Piping Stress Handbook” Gulf Publishing Company, Houston, 1985. [2]. RASWARI, “ Teknologi dan Perencanaan Sistem Perpipaan” UI-Press, 1986. [3]. PAUL R. SMITH –THOMAS J.VAN LAAN ” Piping and Support System” McGraw-Hill, 1987. [4]. SAM KANNAPAN,P.E “ Introduction to Pipe Stress Analysis” John Wiley & Son. [5]. Perka BAPETEN No. 3 Tahun 2011 tentang Keselamatan Desain Reaktor Daya
TANYA JAWAB 1.
:
Pertanyaan dari Sdr. Supardjo (BATAN ) a. Keselamatan desain sistem pemipaan banyak parameter yang harus dipenuhi, selain desainnya sendiri juga masalah material, kondisi operasi, material yang diproses, dll. Dari beberapa parameter itu bagaimana solusinya apabila terjadi perbedaan persepsi (masalah desain) antara user dengan pengawas? b. Bagaimana seandainya suatu instalasi yang sudah terpasang dan beroperasi beroperasi ternyata evaluasi tim pengawas terdapat kesalahan desain, solusinya bagaimana ?
ISSN 1979-1208
364
Prosiding Seminar Nasional Pengembangan Energi Nuklir IV, 2011 Pusat Pengembangan Energi Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional Jawaban : a. Pada dasarnya badan pengawas melakukan verifikasi atau perhitungan mandiri terhadap desain sistem pemipaan untuk memastikan bahwa sistem pemipaan PLTN yang akan dipasang/ dikonstruksi sudah didesain sesuai dengan peraturan dan standar keselamatan yang ditetapkan. Pihak pemegang izin akan diminta oleh pengawas menjelaskan hasil analisis desain sistem pemipaan, dan pengawas mengevaluasi berdasarkan hasil analisis mandiri. Apabila terjadi perbedaan persepsi maka kedua belah pihak akan melihat perbedaan yang ada dan mencocokkan dengan standar keselamatan yang berlaku dalam mencari kesepahaman. Apabila ada perbedaan hasil analisis antara pegang ijin dengan pengawas tidak masalah asalkan masih berada dibawah kondisi standar keselamatan yang harus dipenuhi. Apabila hasil analisis berada diatas kondisi yang diizinkan maka pihak pemegang ijin harus menghitung kembali dan menjelaskan kembali kepada pengawas. b. Apabila instalasi sudah terpasang dan beroperasi terdapat kesalahan desain. Badan pengawas akan menghentikan izin operasi. Pihak pemegang ijin diminta untuk melakukan evaluasi desain ulang pada kondisi operasi seperti apa fasilitas nuklir tersebut dapat dioperasikan dengan selamat sesuai dengan peraturan yang ditetapkan. Badan pengawas akan mempertimbangkan memberikan izin operasi kembali pada kondisi dibawah batas maksimum kondisi operasi yang selamat. 2.
Pertanyaan dari Sdr. Sriyana (PPEN-BATAN) a. Apakah BAPETEN akan melakukan analisis pipa lagi jika dari vendor sudah mempunyai/ menerapkan standar ASME section 3 dimaksud ? b. Bagaimana industri kita dalam hal transfer teknologi? Jawaban : a. Meskipun pihak vendor sudah melakukan analisis desain sistem pemipaan dengan menerapkan standar ASME section III, seharusnya BAPETEN tetap melakukan verifikasi dengan melakukan analisis sistem pemipaan terutama pada daerahdaerah yang kritis misalnya pada cold leg dan hot leg pipa yang mempunyai temperatur dan tekanan tinggi. Hal ini diperlukan untuk memastikan bahwa sistem pemipaan ini tidak bocor yang akan berdampak pada pelepasan produk fisi ke lingkungan. Analisis desain sistem pemipaan ini merupakan area yang rawan untuk perubahan pada saat pemasangan. b. Perihal transfer teknologi untuk pemilik PLTN biasanya dalam kontrak pegawai dikirim ke vendor dalam partisipasi desain PLTN. Untuk pengawas training dilakukan melalui kerjasama dengan badan pengawas yang sudah berpengalaman, atas dari Regulatory Technical Supoort Organization yang berpengalaman.
3.
Pertanyaan dari Sdr. D.T.Sony Tjahyani (PTRKN-BATAN) Faktor apa saja yang digunakan dalam pengawasan desain sistem pemipaan selain ”allowable stress”, karena sesuai dengan guide IAEA (missal NSG-1) hubungannya dengan PIE sistem pemipaan. Jawaban : Pada dasarnya struktur, sistem, dan komponen yang penting untuk keselamatan termasuk sistem pemipaan harus didesain dengan keandalan yang mencukupi sehingga mampu untuk melakukan fungsi keselamatan pada semua kondisi instalasi. Perihal
ISSN 1979-1208
365
Prosiding Seminar Nasional Pengembangan Energi Nuklir IV, 2011 Pusat Pengembangan Energi Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional “allowable stress” dalam desain sistem pemipaan diperhitungkan terhadap bahaya internal dan eksternal yang ditetapkan dalam PIE. Semua aspek seperti kalau terjadi lecutan akibat kegagalan sistem pipa diperhitungkan terintegrasi dengan desain ergonomi SSK yang kemudian dibuat dalam wujud isometric drawing desain sistem pemipaan, yang dievaluasi dengan program Plant Desain Management System (PDMS). Seluruh desain SSK harus memenuhi persyaratan umum desain meliputi : desain keandalan struktur, sistem, dan komponen; desain kemudahan pengoperasian, perawatan, surveilan, dan inspeksi; desain kesiapsiagaan dan penanggulangan kedaruratan nuklir; desain kemudahan dekomisioning; desain proteksi radiasi; desain untuk faktor manusia (human factor and ergonomic ); dan desain untuk meminimalkan penuaan. 4.
Pertanyaan dari Sdr. Raymon F (PT. KOBA TIN) a. Kenapa kajian hanya untuk pemipaan tidak yang lain ? b. Siapa kira-kira pelakunya? Jawaban : a. Desain suatu sistem PLTN itu sangat komplek, untuk memperdalam hasil analisis yang lebih baik, maka kajian dapat dilakukan untuk setiap topik. Kali ini saya melakukan kajian sistem pemipaan sesuai dengan basic ilmu yang saya punya. Kemungkinan rekan-rekan lain dapat melakukan kajian dari sistem containment, sistem instrumentasi dan kendali, dan lain-lain yang semuanya membutuhkan perangkat dan ilmu yang berbeda. b. Untuk kajian pengawasan desain sistem pemipaan PLTN pelakunya dari Badan Pengawas Tenaga Nuklir atau Regulatory Technical Support organization (RTSO). Sedangkan dari pihak pemilik PLTN pelakunya ya supplier PLTN dan pemilik PLTN itu sendiri, atau TSO untuk pemilik PLTN.
5.
Pertanyaan dari Sdr. Rr Arum Puni Rijanti (PPEN-BATAN) a. Memerlukan waktu berapa lama dalam proses pengawasan desain pemipaan PLTN ini b. Biaya dibebankan kepada siapa, berapa biaya untuk pengawasan ini? Jawaban : a. Proses pengawasan terhadap desain sistem pemipaan, waktunya sejak pihak yang mengajukan ijin PLTN telah menyampaikan hasil analisis desain sebelum dikonstruksi sampai waktu yang telah ditetapkan dalam proses evaluasi ijin PLTN dalam tahap konstruksi selesai. b. Biaya untuk evaluasi desain sistem pemipaan PLTN yang dilakukan oleh Badan Pengawas dibiayai dari biaya izin yang dibayar oleh calon pemilik PLTN. Besarnya biaya untuk pengawasan ditetapkan dalam Biaya perijinan PLTN dalam PNBP BAPETEN.
ISSN 1979-1208
366
