PWR SEBAGAI
jENIS
PLTN
MURSID DJOKOLELONO
PALING
LAKU
SAAT
INI
*)
ABSTRAK Gambaran ten tang PLTN jenis PWR dijelaskan secara singkat, yoitu mengenai: design dari sistim pembangkit uap nukl ir, daur bahanbakar dan pengurusan sampah radioaktif. Kenyataan bahwa PWR adalah jenis yang paling laku dijelaskan, disamping itu pula diterangkan tentang kegagalan_kegagalan yang pernah terjadi.
ABSTRACT A view on PWR type nuclear power plants is concisely presented, i.e.: design of nuclear steam supply system, fuel cycle, waste management. The evidence of most sellable type as well as failure ore summeri zed.
PENDAHULUAN Pembangki t Iistrik tenaga nukl ir dengan reaktor jenis air_tekan atau pressurized water reactor, PWR, menggunakan air yang bertekanan tinggi (sekitar 140 atmosfir) untuk mengambil panas dari reaktornya. Tekanan tinggi ini diperlukan agar pendingin secara keseluruhan tidak mendidih didalam mendinginkan teras reaktor. Panas yang diambil deri teras reaktor ini di dalam air pembangkit_uap (steam generator) digunakan untuk membuat uap jenuh bertekanan sekitar 40 atmosfir, yang akan di_ alirkan untuk memutar turbin. Puteran turbin ini sekaligus memutar generator listrik, sehingga diperol eh hasil akhir berupa tenaga Iistrik.
GAMBARAN
TENTANG
PLTN JENIS PWR
Secara sepintas suatu PLTN jenis PWR akan terlihat sebagai suatu kelompok bangunan seperti pada PLTU_mi nyak. Hanya saj a terdapat kubah tertutup (contai nment building) dimana di dalamnya berada reaktor don peralatan nuklir lainnya yang merupakan sisti m pembangki t_uap nuklir (nucl ear steam suppl y system). Jodi kubah *)
Pusat Penelitian
34
Gama,
BATAN
tertutup pada PUN berfungsi boil er poda PLTU. Sebuah contoh dapat dil ihat pada gambar 1, rancangan PLTN Braidwood do •• Byron. Diagram aliran dari PWR dapat dilihat pada gambar 2, PUN Indian Point unit 2. Sistim primer yang bertekanan tinggi terpisah dengan sistim sekunder yang merupakan sistim primer adalah: bejana tekan (pressure vessel); pengatur tekanan (pressurizer); pembangki t _uap (steam generator); pompa sirkulasi. Gombar 3 menunjukkan bejana tekan, yang terbuat dari low_alloy carbon steel, beserta isinya yaitu: - perangkat_perangkat bahan bakar don kontrol; perisai termal, sebagai pel indung di ndi ng bejana terhadap radicsi dan tegang termal; keranjang teras (core barrel), pada mana perangkat bahan bakar don perisai termal bertumpu; pipa_pipa bimbing untuk instrumentasi, di bawah teras; pipa_pipa bimbing untuk perangkat kontrol, diatas teras. Perangkat kontrol ini digerakkan dari atas, dari Iuar bejana, dengan bantuan batang_gerak yang menembus Iewat tutup bejana. Dol am gambar 4 tertera perangkat bahanbakar (fuel assembl y) beserta perangkat kontrol (control cl uster assembl y ). Dolam teras reaktor j uml ah perangkat kontrol k ira_ki ra sepertiga juml ah perangkat bahanbakar. Dol am perangkatnya, batang_batang bahanbakar tersusun menurut kisi persegi, antara 14 x 14 deret. Tiap batang terdiri dari susunan pil_pil U02 dengan perkayaan 2,25 _ 3,3% U235 di dalam kelongsong zircaloy atau stainless steel. Sedang tiap batang kontrol tersusun dari pil_pil B4C atau Ag_ln_Cd di dalam kelongsong stainless steel. Batang_batang kontrol dengan susunan ini memberikan serapan Iebi h homogen dari pada batang berpenampang pal ang • Kontrol reaktivitas jangka panjang dilakukan pula dengan "burnable poison", yaitu dengan mengganti batang bahanbakar dengan batang yang berisi borosilicate glass dol am kelongsong stainless steel. Disamping itu kontrol reaktivitas dilakukan pula dengan "chemical shim", yaitu adanya boron (asam borat) yang dapat diubah konsentrasinya di dalam pendingin. Hal ini sangat membantu mengurangi gerakan batang kontrol, yang mana perl u di cadangkan untuk mengatasi keracunan xenon. Gombar 5 menunjukkan contoh susunan perangkat di dalam teras menurut perkaya_ annya. Di sini teras terbagi dalam tiga daerah sebenarnya, tetapi duo daerah dicampur seperti papan catur. Perkayaannya adalah: 2,25%, 2,80% don 3,30%. Contoh pengaturan perangkat kontrol dapat di Iihat pada gambar 6 menurut fungsi nya perangkat ini dik~lompokkan menurut kelompok "shut_down" don kelompok kontrol. Sudah tentu dalam bekerjanya reaktor maka kelompok shutdown berada dalam posisi di atas teras. Sedang pada gambar 7 diberikan contoh pengaturan burnabl e poison dalam teras reaktor. Di sini terdapat perangkat bahanbakar yang disisipi / diganti dengan 8, 9, 12, 16 don 20 batang burnabl e poison. Gombar 8 menunjukkan sebuah pressurizer yang dalam bekerjanyc; separo terisi air. Unsur utamanya adalah pemanas Iistrik dan moncong_sembur air. Uap yang dihasilkan 01 eh pemanas pada suatu suhu tertentu mempertahankan tekanan pada ti ngkat tertentu pula. Perubahan dalam beban listrik hanya akan mengubah tinggi permukaan air untuk sementara soja. Pemanas akan bekerja untuk mengimbangi turunnya tekanan bila beban Iistrik naik. Sebal iknya pada turunnya beban, air akan disemburkan masuk dari atas untuk mengurangi tekanan. Bagian utama dari suatu steam generator pada gambar 9, ialah pipa_pipa pindah panas yang berbentuk U don di atasnya adalah alat_alat pemisah lengas (moisture separator) • 35
GAMBAR PLTN Braidwood (atas) dan Keduanya jenis PWR dengan beroperasi mulai akhir tahun Design hanya berbeda dalam
36
duplikatnya PLTN Byran (bawah). daya masing_masing 2 x 1120 MWe yang direncanakan 1973. pendinginan kandensar dan perbedaan akibat keadaan
untuk tanah setempat.
/ I
/
.
·..--.-
......•..... "'-.
NUCLEAR \
SUPPL Y
STEAM SYSTEM MOISTURE SEPARATORS
\
PRESSURIZER
r-I-------------'
STEAM GENERATORS
(4)
I
• I
(6)
- -- - - - - - - --,I
I
r---y-----, r----+ I II
I
A
II
II
I
II
I
! I COOLANT
GENERA
i
__.__.=S:J 5'h
HEATERS
(3)
-
-
"""T
,
-
-
af
3
--
-
-
-
-
r-
-
-
-
-
-
-"-
-
-
r, I I
HEATERS
(each
un;',)
FLOW DIAGRAM GAMBAR 2.
INDIAN
POINT_2
DIAGRAM All RAN
--
-
--
TOR
I III /
1t3;Ji1:;l1'4'~ '\ ,.{/
CONTROL ROD "'J PLATE LEDGE CLUSTER (WITHDRAWN)CLOSURE HEAD DRIVE MECHANISM ASSEMBL V CASTING PORTS DRIVE SHAFT 111111111111111111111111111111111111
II1I1I11111111111111111I111111111111
/
COLUMN OUTLETSUPPORT NOZZLE CONTROL ROD
/
INSTRUMENTATION
3
REACTOR
CONTROL ROD SPRING HOLD,DOWN GUIDE TUBE INLET NOZZLE ACCESS PORT
/
LOWER PLATE CONTROLREACTOR ROD CORE VESSEL LIFTING LUG
r-
,""MAC"" ••
GAMBAR
38
-
VESSEL
I NTERNALS
-.---
Cross Section of Typical Four-Loop Core (193 Fuel Assemblies)
CONTROL ROD ASSEMBLY
FUEL ROD GRID ASSEMBLY
ABSORBER ROD GUIDE THIMBLE
GRID ASSEMBLY
DASH POT REGION
is
;; '" o I: o '" GAMBAR
4
PERANGKAT
BAHAN
BAKAR
DAN
KONTROl
39
GAMBAR
5:
PENGATURAN PERANGKAT BAHANBAKAR MENURUT PERKAYAAN SECARA 3 DAERAH DENGAN PAPAN CATUR DI TENGAH
2,8
2,25
perkayaan,
40
% _ berat
3,3
x x
GAMBAR
6:
shutdown
PENGATURAN
PERANGKAT
group
KONTROL
jumloh
~
8
IT!!ill
8
~
4
~
4
control
group
Em
4
~
8
~
8
rnrn
9
fmJj
X
8
(sebagian) (tempat
cadangan)
12
41
GAMBAR
7:
berisi
m ~
42
PENGATURAN PERANGKAT BANYAKNYA 8. 89 bt., iumlah 12. MENURUT 12jumlah don 4 bt. 16 24. 18. source, jumlah 2. "burnable poison" 20 bt., jumlah 32.
"BURNABLE
POISON"
RELIEF NOZZLE
MANWAY UPPER HEAD
HEATER SUPPORT PLATE
LOWER HEAD
INSTRUMENTATION NOZZLE ELECTRICAL
HEATER
SUPPORT SKIRT
GAMBAR
8
PRESSURIZER
Gf..MB":-.R
9
STEAM
GENERA TOR
43
Seluruh alat_alat dari sistim primer, termasuk juga penyimpanan sementara spent fuel terkurung dalam gedung containment. Containment ini merjoga penyebaron zat_zot radjoaktif dalam hal terjadinya kecelakaon kebocoran sistim primer, disamping itu juga sebogoi perisai radiasi. Jenis containment yang digunakan untuk PWR adalah full pressure containment, baik tunggal atau dobel, sedang design yang baru adalah "ice condenser containment system". Gombar 10 menunjukkan bagan dari containment ini, yang terdiri dari tiga ruangan utama. Bilik bawah dimana terdapat alat_alat sisti m primer dol am keadaan darurat akan dihubungkan den9an bil ik atas Iewat bil ik refrigerator. Dengan cora ini uap air yang ado akan berkondensasi / subl imasi, sehingga tekanannya dapat ditindas.
PENGURUSAN
V
SAMPAH RADIOAKTIF
Isotop-isotop radioaktif yang terdapat pada PLTN berasal dari bahanbakar, dari reaksi pembelahan dalam bahanbakar don dari hasil aktivasi netron dalam bahan struktur, bahan moderator / pendingin don dalam bahan Iainnya. Isotop_isotop atau zat_zat radioaktif hasil fisi yang terlepas dari kelongsongnya don zat_zat radioaktif hasil aktivasi i nil ah yang disebut "sampah", yang memerl ukan pengurusan tersendiri agar tidak membahayakan para pekerja don Ii ngkungan. Sampah ini dapat berupa zat padat, cairan ataupun gas, yang dalam pengurusannya diperlakukan sendiri-sendiri sesuai dengan pembagian itu. Pada PLTN jenis PWR, sampah terbanyak dalam hal volum don aktivitasnya adalah berupa cai ran, terutama cairan Iebihan dari pendi ngin primer. Seperti diketahui pada jenis PWR untuk kontrol reaktivitas ke dalam moderator/pendingin ditambahkan larutan asam borat, don untuk menekan Ioj u radial isa di tambahkan gas hi drogen, sedang untuk menekan Ioj u korosi diadakan pengontrol an pH dengan menambahkan hidroksi do Ii tium_7 • Bila diperl ukan pengenceran kadar boron, maka akan di tambahkan air, sedang untuk memperpekat ditambahkan cairan pula tetapi lebih pekat. Ini berarti selalu ado tambahan vol um. Begi tu pula pada kenaikan suhu moderator terjadi expansi sehi ngga diperoleh lebihan lagi. Padahal di dalam sistim primer terlarut gas-gas hasil fisi, zat_zat hasil aktivasi termasuk hasil_hasil korosi, oleh karena itu lebihan cairan pendingin berarti tambahan sampah. Larutnya gas-gas hasil fisi ini adalah akibat difusi lewat bahan kelongsong, apalagi kalau terdapat kebocoran kelongsong maka akan terikut pula isotop_isotop hasil fisi lainnya. Hasil korosi tentunya bergantung pada bahan apa yang digunakan, biasanya me_ ngandung isotop_isotop radioaktif seperti Co_60, Mn_56, Fe-59 don Cr_51. Tritium juga terjadi di dalam pendingin dari reaksi netron dengan boron don litium. Sampah cair yang lain aclalah dari kebocoran_kebocoran, bekas untuk analisa (sampling), bekasdekontami nasi don sebagai nya. Untuk jenis PWR pendi ngi n sekunder, yang merupakan zat_kerja pada bagian konvensionil dari PLTN, hanya akan terkontaminasi apabil a terjadi kebocoran dol am pembangkit_uap. Sampah padat terdiri dari filter_filter don penukar_ion, alat_alat serta pakaian yang terkontaminasi don sebagainya. Sampah gas pada jenis PWR jumlahnya sedikit, yang bagian utamanya adalah hidrogen, tercampur dengan gas_gas mulia xenon dan kripton. Polo pengurusan sampah pada umumnya adalah: - Sampah gas dikumpulkan, diberikan waktu "delay" sampai aktivitas menurun, dilewatkan fil ter, kemudian dibuang lewat cerobong menurut porsi_porsi tertentu yang dikontrol dengan monitor_monitor. - Sampah cair dikumpulkan, dibersihkan dari gas_gas yang terlarut, dilewatkan resi n_resi n penukar ion, di moni tor don dibuang dol am porsi _porsi tertentu (dengan 44
GAMBAR Main Steam
10
steam
generator
encl osure
Pressuri zer
Pressuri zer enclosure hatch
Ice
UPPER
Ventilating
unit
COMPARTMENT
(4)
PLAN
VIEW
Reactor
Pressurixer pump
Personnel
lock
LOWER
(4)
pump
COMPARTMENT
PLAN
VIEW
ELEVATION
OF
AN
ICE
CONDENSER
PWR
CONTAINMENT
Seluruh alat_alat ,.
I
•
I
I
I
dari sistim primer, - __ I_~_
---.&._!
termasuk I.
r__
.L_~
juga penyimpanan &.
=_=
=
sementara ,
..
spent
"'1...,. •.•...•••• _ •.••.
diencerkan bila perlu) ke kanal pembuangan ke sungai atau ke laut. Dalam hal ini gas yang terbebaskan diperlakukan sebagai sampah gas, sedang resin penukar ion kemudian diperlakukan sebagai sampah padat. _ Sampah padat dikumpulkan, yang masih bisa diperkecil volumenya di press yang bisa terbakar dibakar untuk kemudian abunya direkat sedang gas diperlakukan sebagai sampah gas, yang mudah tersebar direkat, dimasukkan dalam wadah dan kemudian dikirim ketempat penyimpanan. Tempat penyimpanan ini mula_mula di daerah PLTN itu, kemudian dipindah ke tempat khusus untuk selamanya. Sebuah contoh pada gambar 11 adal ah pengurusan sampah pada PLTN San Onofre. Dalam contoh ini asam borat yang telah diperlakukan sebagai sampah tidak diperoleh kembali. Pada PWR yang lain asam borat diperoleh kembali dengan menggunakan penukar _kation dan evaporator.
DAUR BAHAi"-JBAKAR(FUEL CYCLE) Dalam menilai beaya bahanbakar (fuel cost) pada PLTN diperlukan pengetahuan tentang tahap-tahap daur. Termasuk dalam satu daur adalah tahap-tahap berikut: - pembelian U30S - konversi U30S menjadi UF6 _ pengayaan (emi chment) - fabrikasi perangkat bahanbakar - operasi dalam reaktor _ penyimpanan sementara untuk menurunkan radioaktivitas _ proses ulang bahanbakar - penjualan U sisa ,ian Pu sisa. Karena satu daur memerlukan waktu dapat sampai 6 tahun, maka faktor bunga modal yang dipakai untuk pembel ian bahanbakar akan ikut menentukan beaya bahan bakar, di samping ongkos-Ongkos langsung yang dikel uarkan untuk tiap-tiap tahap serta transportasi dan administrasi. Suatu contoh jadwal waktu untuk tahap_tahap daur dapat dilihat pada gambar 12. Banyaknya bahan yang terlibat dalam setiap tahap untuk PLTN jenis PWR dapat dilihat dalam gambar 13. Di sini ditunjukkan berapa kg bahan yang diperlukan tiap kg uranium sebagai perangkat bahanbakar yang siap dipakai di dalan. teras reaktor. Misalnya untuk PLTN jenis PWR dengan daya sebesar 480 MWe memerlukan bahanbakar sekitar 47 ton untuk teras reaktornya, maka untuk ini diperlukan pembelian U30S sebanyak 47.103 x 6,96 kg = 327 ton. Selanjutnya untuk tiap pengisian ulang (reload) akan diperlukan kira_kira sepertiga dari jumlah yang ada di dalam teras, yaitu sebanyak 16 ton U,. atau sebanyak 109 ton U30S' Dalam hal ini bila burn_up sebesar 31 .500 MWtD/ ton U tercapai dan efisiensi PLTN sebesar 0,30, maka bahanbakar sejumlah 16 ton itu akan dapat menyediakan listrik sejumlah 31500 x 0,30 x 16 x 1/480 = 315 hari, untuk daya penuh sebesar 480 MWe. Oleh karena itu bila waktu yang diperlukan untuk reload tidak lebih dad 45 hari, maka selang waktu di an tara reload dapat diambil satu tahun. Kemudian setelah kita tahu banyaknya bahan, kita akan dapat memperkirakan beaya yang terlibat dalam tahap_tahap itu. Sudah tentu bila harga bahan dan tarif ongkos_ongkos diketahui. Dengan mengambil tarif seperti dalam tabel I suatu skema arus beaya dari bahanbakar untuk setiap kg dapat dibuat. Skema tersebut tertera dalam gambar 14. Terlihat bahwa bagian terbesar ongkos adalah untuk perkayaan dan fabrikasi, jadi bukan harga bahan mentahnya. Biarpun pada akhirnya suatu juml ah kecil akan dapat diperol eh kembal i, tetapi Pu dan U kredi t ini baru diperol eh setel ah waktu yang lama. 46
GASEOUS
.-----------------
WASTES
:
Sampling stotions
- - - - - - - -- ,, ..
,
Ril
VENT
.....
Coolant system Drain tonk venl
Preuure relief tank, etc.
GAS
SURGE (125
TANK
r.3)
I sgfm COMPRESSOR
DECA Y
DRUMS
(3_125
fr3et!)
ROUGHING
HEPA
flL TER
flL TER
100 psi
2_20,000
sfm
BLOWERS fLASH flASH
TANK
TANK
BUILDING HOLDUP
VENTS TANKS
(770 gal) LIQUID
WASTES
Boron dil ution
wastes I
616000 gal/yeor
§
200
IlGI ml
HOLD_UP
TANKS
r- --I ,
(,3)
(3_7000
I DECON. Contaminated
DRAIN
6
Filler
TANK
'
Ril
(2600 gal)
drains, showers Sumps, Detergent wostes
Decon.
area
Radiochemistry CIRCULATING
lab so~les
350,000
SOLID
STORAGE
WASTES
Compressible
Non co~ressibl wastes
Below
(2000
e
~o D
Spent resins
VAULT
f,3)
wastes
'--
650
O ,
GAMBAR
fr3."
11.
STORAGE
TANK
(700 f,3)
SPENT
RESIN
PENGURUSAN
SAMPAH
PLTN
SAN
ONOFRE
WATER gpm
8Y
N
25th
uran. + enr .
rei aad
3
t
:j
3
!....
1st core ISale Purchase ~~ 1stfabrication ~ + enr • core uran.
~
I
n o 3 3 a. ~.
uran. + enr . 1st rei oad
Q
-. ~ 0 " :J
(2nd
cycle)
fabrication 1st reload
uran. + enr . 2nd reload (3rd
rei oad )
fabrication 2nd reload
,N reprocessing,
1/3
1st core
1/3
1st core
n o ;0
1st rei aad
ARUS I
BAHAN
TIAP
kgU
BAHANBAKAR ,
Perkayaan Fabrikasi Konversi Operasi ulreaktor kePengolahon UFs ang
UNTUK
-
PWR
!
.'
I 5,9 kgU 5,88 kgU 1,003 kgU 6,96 kgU30S 3,2% enr. 15,33 IbUps 12,95 IbU 3,936 kgU SW
0,02 kgU (loss 0,4%)
4,877 kgU 0,2 % enr"
1,000 kgU 3,2% enr.
0,003 kgU
(loss 0,3
9,92 9 Pu
Burn_up 31,5 MWD/kg (mass0,045 9 + 0,229 9 neut.)
0,0362 kg
~1~
GAMBAR
6,7 9
13
PUf
0,25 9 Pu
0,933 kgU 0, 82% enr"
20 g U
---,_f_iS_S_. _p_rO_d_"_(l_OSS_2_'5_0_Yo_) __ ( 2_0A_O_IO_S_S _)---'
Pengetahuan mengenai daur bahanbakar di atas akan diperlukan dalam menghitung ongkos bahanbakar (fuel cost) yang untuk PLTN jenis PWR akan berjumlah kira_kira 30% saja dari seluruh ongkos produksi. Lainnya, sebesar 15% untuk ongkos-ongkos operasi dan pemel iharaan, sedang sebagian besar (55 %) adalah beaya modal (capital cost). Angka_angka generation cost dan construction cost sendiri kiranya akan di_ bicarakan dalam tulisan_tulisan lain. Di sini kami hanya ingin menambahkan bahwa kita masih harus berhati_hati dalam menerapkan dengan kondisi di Indonesia, apalagi untuk sepul uh tahun mendatang. Pada umumnya hasil_hasil perhitungan, baik menurut metode "equil ibrium" maupun "present Worth" sudah cukup tel iti kalau dipakai untuk tujuan planning.
JENIS YANG
PAll NG LAKU DI DUNIA
Kalau kita kumpulkan PLTN-PL TN yang telah terpasang, dalam pembangunan dan pemesanan, dengan mengecual ikan yang berdaya kecil untuk experimen (daya kurang dari 20 MWe), maka akan kita peroleh gambaran reaktor_reaktor apa yang paling laku sampai saat ini [7]. Dalam gambar 2 tertera bahwa unit terpasang seluruhnya sebanyak 127, yang menghasilkan daya 43350 MWe. Biarpun jenis PWR hanya menempati nomor dua sesudah GCR, tetapi daya total yang dihasilkan menempati nomor pertama. Urutan nomor 1 PWR dan nomor 2 BWR ternyata berlaku baik dalam unit maupun daya bagi PLTN dalam pembangunan, ataupun yang sudah dalam pemesanan . Sehingga dalam jumlah total kita dapat menyimpulkan PLTN jenis PWR_lah yang merupakan jenis paling laku di dunia ini. Interpretasi selanjutnya dari tabel ini adalah bahwa jenis GCR yang sudah ada tidak akan bertambah lagi, sedang penggantinya sedang dibangun jenis AGR. Tetapi berikutnya, AGR_pun dari yang sedang dibangun tidak direncanakan lagi, dalam hal ini penggantinya adalah PHWR_CANDU yaitu jenis yang memanfaatkan uranium alam dengan pendi ngi n & moderator ai r berat.
PERUSAHAAN_PERUSAHAAN
YANG
BERSANGKUTAN
Dari 173 unit jenis PWR di atas, maka perusahaan penjual reaktor Westinghouse Electri c Corporation mencapai 81 unit, atau 72 .334 MWe. Baru kemudian perusahaan Combustion Enginering 23 unit, 22.935 MWe dan Babcock & Wilcox 23 unit, 19.454 MWe. Unit terbesar dari jenis PWR yang telah terpasang adalah dari Westinghouse, sebesar 1100 MWe untuk PLTN Zion_l milik Commonwealth Edison Company USA, dan ini pula merupakan unit daya terbesar dari semua jenis yang telah terpasang. Sebagai bandingan: unit terbesar untuk BWR adalah 800 MWe untuk PLTN Dresden-2 dengan reaktor dari General EIectri c Company. Selcnjutnya untuk PLTN yang sedang dibangun maupun dipesan, yang terbesar daya unitnya juga PWR, yaitu dari penjual_penjual reaktor Brown Boveri Kraftwerk Union AG, Babcock & Wilcox, masing_masing 1300 MWe. Mengenai generator suppl ier, maka 80 di an tara PLTN_PL TN dalam tabel 1 itu dari perusahaan Westinghouse pula, kemudian baru General Electric. Memang tidak semua reaktor Westinghouse dengan turbogenerator Westinghouse begitu pula sebaliknya, misal nya tidak semua BWR dari General EIectric memakai turbogenerator dari perusahaan tersebut.
50
TABEL 1 DAFTAR TARIF UNTUK DAUR BAHANBAKAR
Activities 1. Natural
Spec. uranium,
_ yellow cake _ transportation 2. Conversion
U30S
pri ces
U30S
to conversion
pi ant
...• UF6
0,03 1,20 0,03
_ analysis, weighting - conversion U30S ...• UF6 _ transportation to enri chment pi ant
$/lbU $/lbU $/lbU
f
1,26 $/I.U
3. Enrichment _ enrichment incl. analysis, (requi rement contract) _ packaging and handling 4.
$ /kgSWU
0,07
$/kgU
1,60 10,00
$/kgU $/kgU
Fuel el ement fabri cation _ transportation to manufacturer - conversion UF6 ...• U02 _ fabri cation, 1. core BWR PWR _ fabrication, l.reload BWR PWR _ fabrication, 6.reload BWR PWR _ transportation
5.
38,50
weighting
plant
$ /kgU $/kgU $/kgU $ /kgU $ /kgU $/kgU
to power station
Reprocessi ng _ _ _ _
transportation to reprocessing reprocessi ng conversion UNH ...• UF4 conversion UF4 ...• UF6 UF _proceeds Pu _proceeds
pi ant
10,00 32,00 3,00 2,60 appro 16,00 3,00
$/kgU $/kgU $/kgU $/kgU $/kgU $/9Pufiss.
Exampl e for spec. pri ces of the nucl ear fuel cycl e. (German power station, cost basis 1973)
51
N
(.1\
ARUS
U cred. Konversi Fabrikasireaktor Pengolahan 15.0 $Operasi ke UFe Perkayaan
Pembelian
20.1 $
BEAYA
TIAP
kgU
UNTUK
PWR
ulang
Pu cred
91,98
108,3 $
$
n~
424,3 $
1
1
16,32 $
I
152,0 $
I
164,0 $
147,0
I
GAMBAR
471,3 $
14
$
451,2 $
436,2
$
1
TABEl 2 PLTN YANG TERPASANG, DALAM PEMBANGUNAN DAN (Bohon disusun dari J. Nucl ear News, September 1973)
-----------
311 13 7123121 28 76 Unit 16844 4000 80023 3 9Unit 17017 63823 64 33 5730 53608 250 8366 6232 280 330 300 40 94 37 19 11 Jum1ah 2890 280 7938 9 2232 110402 3154 650 250 300 5684 700 240 8366 882 240 94 2 2139 377 4MWe 127 10 3 6200 32 11783 35507 32733 34 63265 144105 173 1671101 5MWe 107722 261474 43350 1894 111 10 Daya, Doya, Daya, Dol am Dolam pembangunan pemesanan Terpasong
u. ~
-
PEMESANAN
KEJADIAN_KEJADIAN
KEGAGALAN
Sukses PWR sebagai jenis paling laku tidok luput dari kejadian-kejadian kegagalan. Beberapa contoh yang berhubungan dengan kekurangan dalam hal design, fabrikasi don pemel iharaan tahun 1968 sampai dengen 1972 dapat dil ihat pada tabel berikut. Data ini disusun dari J. Nuclear Safety dari seri Operating Experiences, di bawah editor W.R. Casto. Dalam tabel tertera, misel nya, bahwe karena kabel-kabel yang terlal u berjubel sehi ngga thermall y overload telah menyebabkan kebakaran pada kelompok kabel (1). Karena vibrasi, yang disebabkan gaya-gaya aliran, maka bolt_bolt pada core barrel don thermal shield terjadi "fatique failure" (2, 3, 11). Beberapa batang bahanbakar, yang tidak diberi tekanan_dalam sebelumnya, telah mengalami deformasi dan bocor karena uranium di dalamnya menjadi lebih padat (densification) (10), dan selanjutnya. Kekurangan_kekurangan dalam design ternyata banyak ditemui setelah PLTN ber_ operasi, sehingga tidak mengherankan jika kegagalan serupa terjadi pada PLTN lain dengan design yang sama. Sedang kekurangan dalam fabrikasi serta instalasi me_ nyangkut sambungan_sambungan Ias (12, 13) don kurang cermat (7). Beberapa kegagalan yang disebabkan kurangnya lubrikasi dan kebersihan kiranya dapat dikurangi dengan Iebih seringnya mengadakan pemeriksaan (surveillance).
BEBERAPA PERTIMBANGAN Jenis PLTN yang paling laku, yang dapat dibuat oleh penjual reaktor yang paling laku pula, tidak terlepas dari kegagalan_kegagalan. Bahkan kegagalan "fuel densifi_ cation" ini tidak pernah diperhitungkan sebelumnya. Kejadian itu sendiri tidak membawc. korban apapun, PLTN_nya tetap beroperasi, pada design sesudahnya telah dilakukan perbaikan, namun pengaruhnya sangat jauh. Kini pada penel itian keselamatan, yang dianggap suatu kecelakaan terbesar bukan sekedar LOCA (lose of coolant accident). tetapi di tambahkan dengan keadaan di mana beberapa bahanbakar mengal ami densi fikasi • Mengenai kebutuhan bahan mentah, marilah kita bandingkan PLTN dengan daya 500 MWe untuk ketiga jenis, yaitu PWR yang menggunakan uranium dengan perkayaan rata_rata 3,2%, BWR perkayaan 2,6% don HWR_CANDU yang menggunakan uranium alam, yang masing_masing bekerja penuh 300 hari tiap tahun.
27500 PLTN 500 MWe 9000 HWR_CA BWR 55,6 0,30 91,6NDU 0,33 16,5 65,8 1,183 150.103 5,56
PWR
31500 0,30 150.103 15,87 110,5 6,96
Di sini terlihat bahwa kebutuhan pertama untuk masing_masing jenis PLTN itu sekitar 110, 94 dan 66 ton U30S• Angka produksi ini terlalu rendah bila dibandingkan dengan produksi tambang yang dianggap ekonomis. Menurut perhitungan Alfredson (9) untuk Australia sebesar 500 ton/tahun minimal bagi penggunaan domestik, 54
cI ean Iiness incompl ete 12. Indian
TABEL 3 BEBERAPA KEJADIAN
Point_2
(W)
KEGAGALAN
PADA PWR
Year Cause Densification Item 1970 Maintenance Installation Environment Lubri Flow Miscellaneous cation vibration Thermal shock force 1972 1971 Fabri Reaction Densi Fuel fi cation forces rods cation 1968 shield 1968 Thermal Isolation valve Thermal sl eeve Steam Thermal rods release shield valve & Fuel force Thermal bolts Core barrel bol tscladding Defi ciDesign ency Overloaded (fire) Design generator Flow vibration Inadequate Heating & Bending Cab Ieshield trays Explosive welding Zirconium Internal Zirconium hydriding fuel fuel cladding 34_in pipe Safety_valve Steam generator pipe Facility
Keterangan:
W _ Westinghouse Electric Corporation B & W _ Babcock & Wilcox Co. C_E
_ Combustion
Engineering
Inc.
55
1000 ton/tahun bagi export. Jadi kebutuhan PLTN dengan daya hanya 500 MWe masih terlalu kecil untuk memanfaatkan sumber alam sendiri secara ekonomis. Apa_ logi bilo diingat bahwa ongkos fabrikasilah yang merupakan bagian terbesar dari or'gkos_ongkos lain dalam beaya bahanbakar, jadi bukanlah beaya bahan mentahnya. Dalam hal pengolahan ulang, sebenarnya bahanbakar yang diolah ulang justru menambah beaya saja, karena beaya pengolahan dan transport kira_kira lima kali harga sisa uranium dan plutonium yang terjadi. Hanya saja harus disediakan tempat penyimponan bohanbakar, bila ki ta menahan "spent fuel" ini. Juga bagaimana perjanjian sebelumnyc, apakah ado keharusan mengembalikan don memroses_ulang otoukah tidak. Dipandang dari scmpah radioaktifnya, sebenarnya proses_ulang di luor negeri akan menguntungkan tata_lingkungan kita, karena proses_ulang akan melibatkan sampah radioaktif kira_kira seribu kali yang terdapat dalam operasi reaktor. Jadi setelah memanfcotkan, k ita membuang scmpah di negeri orang.
UCAPAi'1 TERIMAKASIH Kep'Jda Ir. lyas Subki yang telah menambah bahan pustaka baru, kepada Drs. Bambang Seti adj i yang tel ah membantu menggombar, juga kepada Bapak Prof. Dr. A. Baiquni ycng telah bersedia memeriksa tul isan ini kami mengucapkan banyak terimakasi h.
DAFTAR PUSTAKA 1. J. Nuclear New~, August 1973. 2. "Directory of Nuclear Reactor", Vol. VII. IAEA, STI/PUB (1968). 3. "Refp.rence Safety Analysis Report", Revision I, Vol. I Westinghouse Nuclear Energy Systems. 4. ",Vlanagement of Radioactive Wastes at Nucl ear Power Plants", IAEA Safety Series No. 28 (1968). 5. GERSTEN, G.W. _ "Fuel Cycle Cost Analysis", Bid Evaluation and Implementa_ tion of Nucl ear Power Projects (1972). 6. TlMM, M. _ "Fuel Cycle Cost Analysis", Technical and Economic Aspects of Nuclear Pawer Develapment, IAEA Survey and Briefing Course (1973). 7. J. Nucl ear News, September 1973. 8. SCOTT, R.L. Jr. "Material Performance at Nuclear Power Plant", J. Nuclear Safety, September _ October 1973. 9. ALFREDSON, P.G. _ Lecture on "Nuclear Fuel Technology", ASNT Nuclear Technology Course, AAEC (1973).
56
