TINJAUAN SISTEM KESELAMATAN REAKTOR DAYA TIPE PWR

Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006

ISSN: 1412 - 3258

TINJAUAN SISTEM KESELAMATAN REAKTOR DAYA TIPE PWR Oleh : Suharno Pusat Teknologi Reaktor dan Keselamatan Nuklir BATAN

ABSTRAK TINJAUAN SISTEM KESELAMATAN REAKTOR DAYA TIPE PWR. Tinjauan sistem keselamatan reaktor daya tipe PWR telah dilakukan. Tujuannya untuk memperoleh gambaran pentingnya peran sistem keselamatan dalam pengoperasian reaktor daya khususnya tipe PWR dan untuk melihat apakah masih ada kelemahan. Untuk tujuan tersebut maka bahasan dibatasi dengan meninjau tiga contoh kecelakaan untuk melihat perannya dan kelemahannya. Sistem keselamatan mempunyai fungsi utama yaitu sebagai proteksi dan pencegahan kecelakaan serta mitigasi konsekuensi kecelakaan. Berdasarkan sistem keselamatan yang ada, ditinjau fungsinya untuk melihat perannya dan kelemahannya dengan menerapkan pada kejadian kehilangan aliran pendingin (LOFA) dan pada kejadian kehilangan air pendingin (LOCA). Sistem keselamatan berdasarkan fungsinya dijelaskan terkait untuk menjaga keutuhan teras dengan pendinginan yang memadai. Berdasarkan fungsinya disediakan banyak peralatan keselamatan, tetapi untuk setiap kecelakaan tidak semua bekerja secara efektif, maka diperiksa operasi bekerjanya sistem keselamatan pada kejadian LOFA dan LOCA. Hasilnya adalah gambaran secara kualitatif bahwa sistem keselamatan reaktor secara umum mempunyai peran penting, dan hasil lain adalah bahwa berdasarkan pada kecelakaan pipa pecah (LOCA) dan pipa U steam generator pecah, fungsi sistem keselamatan sudah memadai, tetapi pada kejadian LOFA untuk kehilangan daya listrik secara total yang berlangsung lama, kemampuan pendinginan teras masih menjadi pertanyaan dan diperlukan analisis yang lebih mendalam karena ada kemungkinan teras hanya tergenangi pada level nosel pipa dingin. Kesimpulan, masih ada kelemahan pada sistem keselamatan. Kata kunci : sistem keselamatan, reaktor trip, sistem injeksi, akumulator, PWR

ABSTRACT REVIEW OF POWER REACTOR SAFETY SYSTEM OF PWR TYPE. Review of power reactor safety system of PWR type has been carried out. The aim is to get impression the inportance of the role of safety system in the operation of power reactor especially PWR type, and to see the weakness. For that purpose, the description is limited by reviewing three examples of accident to see the role and the weakness. The safety system has main function as protection, prevention and mitigation of the accident consequences. Based on the available safety system, its function is reviewed to see the role and the weekness by implementing on loss of flow accident (LOFA) and loss of coolant accident (LOCA). The safety system based on its function is explained related to keep the core integrity by adequate core cooling. Based on its function, it is provided many safety equipment , but for any accident not all equipment effectivelly work, therefore it is checked the operation of safety system on LOFA and LOCA. The result is the qualitative impression that the safety system has generally important role, and the other result that based on pipe break event (LOCA) and steam generator tube rupture the function of safety system is adequate, but especially for total loss of power supply or station blackout event (LOFA) in long period, the capability of core cooling is to be question and needed a deep analysis, because there is possibility the core is only covered by coolant at the level of cold leg nozle. Conclusion, there is still weakness on the safety system. Keyword : safety system, reactor trip, injection system, accumulator, PWR

PENDAHULUAN Instalasi nuklir Reaktor Daya atau Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) harus dioperasikan dengan aman dan selamat dengan memenuhi persyaratan dan kriteria

165


ISSN: 1412 - 3258

keselamatan sejak dari tahap pemilihan tapak sampai dengan tahap operasi. Sejak PLTN pertama dioperasikan, tingkat keselamatannya selalu ditingkatkan dengan berdasarkan pengalaman operasi sampai dengan kondisi sekarang ini dimana PLTN telah mencapai generasi ke III. Hal ini dilakukan untuk memenuhi sasaran dan tujuan keselamatan nuklir sesuai dengan filosofi keselamatan. Ada tiga tujuan keselamatan fundamental [1] yaitu tujuan umum keselamatan nuklir, tujuan proteksi radiasi dan tujuan keselamatan dari aspek teknis. Untuk mencapai tujuan keselamatan, maka pada setiap kegiatan yang terkait dengan keselamatan diterapkan konsep defence in depth. Penerapan defence in depth yang paling mendapat perhatian lebih adalah pada tahap desain dan operasi instalasi nuklir. Penerapan defence in depth pada desain dan operasi adalah menyiapkan perlindungan terhadap kondisi transien, kondisi tidak normal dan kondisi kecelakaan termasuk kegagalan alat dan kesalahan manusia dan bahkan kejadian yang diawali dari luar ( banjir, angin ribut, pemboman, gempa bumi, dll ). Ada dua hal penerapan konsep defence in depth [2], yaitu : a. Penyediaan sederet tingkat peralatan dan prosedur untuk mencegah kecelakaan atau menjamin perlindungan yang memadai dalam hal terjadi kegagalan pencegahan. b.

Penyediaan sederet penahan berlapis (multiple barriers) untuk menahan zat radioaktif pada lokasi yang ditentukan, misalnya untuk reaktor daya adalah sebagai berikut yaitu matrik bahan bakar

sebagai

penahan pertama, kelongsong bahan bakar

sebagai penahan ke dua, sistem pendingin primer

sebagai penahan ke tiga dan

kontainmen (cangkang) sebagai penahan ke empat. Dengan menerapkan konsep defence in depth tersebut maka reaktor dibangun dan dioperasikan untuk menghasilkan operasi yang aman dan selamat dan tujuan dari keselamatan nuklir terpenuhi, yaitu dengan melengkapinya dengan sistem keselamatan. Tinjauan dalam makalah ini dibatasi yaitu tentang uraian sistem keselamatan dan melakukan bahasan terhadap kondisi kejadian kehilangan aliran pendingin (LOFA) dan kehilangan air pendingin (LOCA). Tujuannya adalah untuk memperoleh gambaran pentingnya peran sistem keselamatan dalam pengoperasian reaktor daya tipe PWR yang beroperasi saat ini dalam menanggulangi insiden maupun kecelakaan agar teras reaktor tetap terjaga keutuhannya atau tidak terjadi kerusakan elemen bakar. Dalam hal ini akan ditinjau apakah masih ada kelemahan sistem keselamatan dalam penanggulangan terhadap kecelakaan dengan melihat pada kejadian LOFA dan LOCA. Sebagai dasar untuk pembahasan akan dijelaskan peralatan-peralatan sistem keselamatan yang meliputi uraian sistem dan fungsinya dan sekuensi untuk tiga kecelakaan. Tiga kecelakaan tersebut adalah kehilangan aliran pendingin (LOFA) dipilih daya listrik hilang secara total (station blackout), pipa pendingin primer pecah (LOCA) dan pipa U steam generator retak atau pecah dimana kejadian ini juga termasuk LOCA.

166


ISSN: 1412 - 3258

DASAR TEORI SISTEM KESELAMATAN REAKTOR DAYA TIPE PWR Untuk memenuhi tujuan keselamatan nuklir yaitu dengan menerapkan konsep defence in depth, reaktor dilengkapi dengan sistem keselamatan yang berfungsi untuk perlindungan atau proteksi dan pencegahan terjadinya kecelakaan dan mencegah penyebaran konsekuensi

kecelakaan [1], [3]. Kejadian yang probabilitas terjadinya tinggi tetapi

konsekuensinya rendah disebut insiden, dan kejadian yang probabilitas terjadinya rendah tetapi konsekuensinya tinggi disebut kecelakaan. Terhadap insiden dan kecelakaan tersebut harus ada tindakan penanggulangan dan perlindungan serta pengaman untuk menjaga agar integritas teras reaktor tetap terjaga. Secara umum sistem proteksi dan pencegahan serta pengaman adalah sebagai berikut [3], [4], [5]: -

Sistem proteksi dengan reaktor trip,

-

Sistem injeksi pendingin dengan tekanan tinggi termasuk sistem penambah air (make-up system),

-

Sistem pembuang panas sisa dan panas peluruhan dengan sistem pendingin cadangan (Emergency Core Cooling System = ECCS). Ini dikategorikan sebagai pendinginan jangka pendek,

-

Sistem pendinginan jangka panjang pada tekanan rendah, bekerja setelah ECCS selesai berfungsi,

-

Katup pengaman (Safety Valve) dan Relief Valve,

-

Sistem semburan kontainmen (Containment Spray System).

Bekerjanya sistem keselamatan tersebut dimaksudkan untuk menjaga integritas penahan berlapis terutama adalah bahan bakar dan kelongsong bahan bakar, agar tidak terjadi pelepasan produk belah yang berupa zat radioaktif [1]. Apabila

bahan bakar dan

kelongsong gagal, diharapkan sistem pendingin menahan tetap di sistemnya, dan apabila sistem pendingin gagal maka penahan terakhir adalah kontainmen. Pada kontainmen dijaga untuk tidak ada kegagalan fungsinya dan tidak ada kebocoran pada sistem isolasinya. Sistem proteksi dengan reaktor trip Reaktor trip merupakan perlindungan pertama. Sinyal untuk memicu sistem reaktor trip berasal dari banyak parameter proses, dan sinyal mana yang berfungsi tergantung dari macam kecelakaannya. Tujuannya adalah untuk menghentikan reaksi pembelahan berantai sehingga reaktor padam dan tidak terjadi pembentukan panas dari reaksi pembelahan. Panas yang masih ada adalah panas sisa dan panas peluruhan dari produk belah. Panas inilah yang harus dibuang dengan sistem injeksi atau dengan sistem pengaman lain yang tepat dalam

167


ISSN: 1412 - 3258

penanganannya. Kegagalan reaktor trip mempunyai konsekuensi besar terhadap keutuhan bahan bakar, dimana teras bisa rusak karena panas hasil belah masih terbentuk dan sistem pengaman yang bekerja berikutnya tidak akan mampu menanggulangi untuk membuang panas yang terbentuk. Kemungkinan gagalnya reaktor trip adalah sangat kecil karena selain banyak sinyal parameter proses yang memicu, setiap parameter terdiri dari 3 sinyal dengan kriteria Two Out of Three Logic, artinya 2 boleh gagal tetapi yang 1 harus berhasil dan tidak gagal. Sinyal untuk reaktor trip atau disebut scram adalah sebagai berikut [4], [5]: -

fluks netron tinggi

-

laju perubahan fluk netron tinggi

-

aktuasi Emergency Core Cooling System (ECCS)

-

sinyal yang menunjukkan pendidihan pada pendingin primer

-

kenaikan daya panas dalam hal kelebihan kapasitas pendingin

-

tekanan pendingin primer tinggi

-

tekanan pendingin primer rendah

-

laju alir pendingin primer rendah

-

tegangan daya listrik pompa pendingin primer rendah

-

frekuensi sumber listrik pompa pendingin primer rendah

-

sinyal penutupan stop valve pada pipa uap utama turbin

-

level air pada steam generator (SG) rendah

-

level air pada tabung penekan (pressurizer) tinggi

-

level air pada tabung penekan rendah

-

percepatan seismik tinggi

-

sinyal manual

Sistem Penambah Air (make-up system) Sistem penambah air bekerja dengan aktuasi dari sinyal level air tabung tekan pada posisi rendah akibat adanya bocoran pada sistem primer atau sistem primer mengalami pendinginan berlebihan sehingga volumnya berkurang. Sehingga fungsi sistem penambah air adalah untuk menjaga volum atau level air pada kondisi normal. Sistem Injeksi Tekanan Tinggi Sistem injeksi tekanan tinggi bekerja pada kecelakaan yang menimbulkan penurunan inventori air dan penurunan tekanan pada pendingin primer. Sistem injeksi tekanan tinggi bekerja dengan aktuasi dari sinyal tekanan pendingin primer mencapai 1850 psia akibat LOCA kecil atau katup pengaman terbuka. Sehingga fungsi sistem injeksi tekanan tinggi adalah

168


ISSN: 1412 - 3258

untuk menjaga dan menambah kandungan air pendingin primer dan juga untuk tujuan pendinginan teras selama transien. Sistem Pendingin Cadangan (ECCS) ECCS bekerja pada LOCA dimana penurunan tekanan berlangsung Komponen utama ECCS

cepat.

adalah tangki akumulator yang berisi air bertekanan. Sistem

pendingin cadangan ini bekerja pada saat tekanan air pendingin primer mencapai tekanan 600 atau 700 psia (tergantung desain), dimana katup terbuka dan menginjeksikan air untuk menggenangi

teras reaktor.

Fungsi

injeksi ini untuk membuang panas sisa dan panas

peluruhan setelah reaktor trip sampai dengan air dalam tangki akumulator habis. Pendinginan pada periode ini disebut pendinginan jangka pendek. Fungsi pendinginan selanjutnya dilakukan oleh sistem injeksi tekanan rendah yang berlangsung lama atau disebut sistem pendinginan jangka panjang. Sistem pendinginan jangka panjang berupa sistem injeksi aktif dengan pompa yang dipicu oleh sinyal level air akumulator yang mencapai harga tertentu. Akumulator

memegang peranan penting dalam kondisi LOCA dimana penurunan

tekanan dan blowdown air pendingin primer berlangsung cepat. Air akumulator berfungsi untuk menggenangi kembali (refill) teras reaktor setelah airnya terkuras keluar lewat lubang pipa yang pecah, sehingga volum air akumulator harus tepat jumlahnya dan tepat waktu sesuai sekuensi yang dibutuhkan. Jumlahnya adalah sesuai dengan volum downcomer dan lower plenum. Kemudian setelah air di dalam akumulator habis, penggenangan dibantu dengan sistem injeksi tekanan rendah untuk jangka panjang sebagaimana disebutkan di atas. Aktuasi sistem injeksi tekanan rendah harus tepat agar segera mendorong ke atas air yang berada di lower plenum untuk menggenangi teras. Sistem semburan kontainmen Pada kondisi LOCA dimana terjadi pipa pecah, air pendingin primer yang bersuhu dan bertekanan tinggi tertumpah keluar dari sistem pendingin primer dan berubah menjadi uap yang memenuhi dan memberi beban tekanan pada kontainmen. Untuk menurunkan tekanan uap yang ada di dalam kontainmen disediakan sistem semburan air untuk mengembunkan uap sehingga tekanan menjadi turun. Dengan demikian kontainmen tidak akan menderita tekanan yang berlebihan pada waktu yang lama, sehingga batasan tekanan didesain kontainmen tidak terlampui. Semburan ini bekerja secara otomatis dari sinyal tekanan ruangan di dalam kontainmen. CONTOH SEKUENSI KEJADIAN Tiga kecelakaan dijelaskan sekuensi kejadiannya termasuk bekerjanya sistem keselamatan [4], [6], [7]. LOFA (Loss of Flow Accident)

169


ISSN: 1412 - 3258

Berikut adalah contoh kejadaian LOFA yaitu listrik mati total (station blackout). Sekuensi pada kejadian ini adalah sebagai berikut: -

daya listrik hilang

-

pompa pendingin primer dan sekunder mati

-

aliran pendingin primer dan sekunder menurun dan berhenti

-

reaktor trip, turbin trip, air catu bantu sistem sekunder bekerja dari diesel

-

pendinginan teras dengan sirkulasi alam lewat steam generator (SG)

-

integritas seal pompa primer gagal (sistem tekanan tinggi tidak bekerja)

-

ada bocoran air primer lewat seal pompa

-

tekanan pendingin primer menurun

-

level air pada tabung tekan menurun, level air pada SG menurun

-

bila bocoran berlangsung lama maka sistem pendingin primer (RCS) bisa kosong pada bagian atas bejana reaktor, dan bila posisi ini terisi oleh uap maka proses sirkulasi alam sebagai proses pendinginan elemen bakar dapat terganggu dan suhu elemen bakar akan naik.

-

apabila hilangnya daya listrik berlangsung lama maka dikawatirkan ada masalah pada pendinginan elemen bakar

LOCA (Loss of Coolant Accident) Kejadian LOCA yang dijelaskan adalah LOCA besar, pipa dengan diameter 13,5 inchi pecah sampai dengan ukuran pipa utama pendingin primer pecah dua sisi (doubble ended rupture). Sekuensi kejadian pada LOCA ini adalah sebagai berikut: -

pipa pecah, air pendingin primer tumpah ke kontainmen

-

tekanan dan level air pendingin primer di tabung tekan cepat menurun

-

reaktor trip, kemudian turbin trip

-

tekanan akumulator cepat tercapai dan sistem pendingin cadangan bekerja

-

sistem pendingin jangka panjang bekerja

-

teras terdinginkan dan tidak terjadi kerusakan elemen bakar (sistem penambah air dan sistem injeksi tekanan tinggi tidak efektif berfungsi biarpun kedua sistem ini bekerja)

Pada LOCA dimana sebagian besar dan bahkan semua air primer teruapkan dan memenuhi kontainmen, maka tekanan kontainmen naik sesuai dengan tekanan yang diakibatkan adanya uap. Untuk hal ini maka kontainmen didesain dengan tekanan lebih besar dari tekanan maksimum uap. Biarpun demikian kontainmen tidak boleh dibebani tekanan yang berkepanjangan. Untuk hal itu tekanan uap harus cepat diturunkan yaitu dengan disediakan sistem semburan air, sehingga uap terembunkan.

170


ISSN: 1412 - 3258

Pipa U steam generator pecah atau retak Kejadian ini termasuk kejadian LOCA dan dikategorikan sebagai LOCA kecil. Pipa U pada steam generator dapat mengalami kerusakan yaitu dapat retak atau pecah. Sehingga air pendingin primer masuk ke sistem pendingin sekunder. Penanggulangan dan sekuensi kejadian adalah sebagai berikut: -

pipa U steam generator retak atau pecah

-

air pendingin primer masuk ke sistem pendingin sekunder

-

level air di tabung tekan menurun

-

sistem penambah air bekerja

Apabila laju bocoran dari sistem pendingin primer ke sistem pendingin sekunder lebih kecil dari laju sistem penambah air, maka tidak ada masalah pada sistem pendingin primer. Jumlah kandungan air pendingin primer masih tetap terjaga dan pendinginan teras juga terjaga dan reaktor dipadamkan secara manual. Tetapi apabila laju bocoran lebih besar dari laju sistem penambah air maka sekuensi kejadiannya adalah sebagai berikut: -

jumlah kandungan pendingin primer menurun

-

tekanan sistem pendingin primer menurun

-

level air di tabung tekan menurun

-

reaktor trip dan diikuti turbin trip

-

level tekanan untuk bekerjanya sistem injeksi tekanan tinggi dicapai

-

sistem injeksi tekanan tinggi bekerja dan pendinginan teras berlangsung

-

jumlah kandungan air pendingin primer bertambah (naik) dan level air di tabung tekan naik

-

sistem air catu utama sistem pendingin sekunder berhenti

-

sistem air catu bantu sistem pendingin sekunder bekerja

Pada kejadian pipa U steam generator pecah, teras masih terdinginkan secara memadai melalui pendinginan sirkulasi alam di steam generator dan air dari sistem injeksi tekanan tinggi. Sistem pendingin cadangan tidak bekerja selama tekanan sistem pendingin primer masih tinggi, dan akan bekerja apabila tekanan kerja dicapai yaitu apabila bocoran tidak dapat dihentikan yang menyebabkan tekanan sistem pendingin primer menurun.

METODE DAN TATA KERJA Sesuai dengan tujuan dari tinjauan ini yaitu untuk memperoleh gambaran secara kualitatif pentingnya peran sistem keselamatan dalam mempertahankan keutuhan teras reaktor dan untuk melihat apakah masih ada kelemahannya, maka metode dan tata kerja untuk mencapai tujuan tersebut adalah dengan meninjau fungsi sistem keselamatan dan

171


ISSN: 1412 - 3258

meninjau beberapa kejadian. Kejadian yang dipilih adalah kejadian yang dapat mewakili kejadian-kejadian lainnya, bahwa kejadian yang dipilih adalah termasuk kejadian yang mempunyai konsekuensi besar terhadap keutuhan teras. Pada setiap kejadian dikaji sekuensi bekerjanya sistem keselamatan dan dilihat apakah masih ditemukan kelemahan fungsi sistem keselamatan. Uraian terhadap fungsi keselamatan dan 3 kecelakaan telah dijelaskan di depan dan hasilnya dibahas pada bab hasil dan pembahasan.

HASIL DAN PEMBAHASAN Sesuai dengan tujuan keselamatan pengoperasian PLTN, keselamatan reaktor yang diindikasikan dengan keutuhan teras atau keutuhan elemen bakar adalah tergantung dari bekerjanya sistem proteksi, sistem pencegahan dan sistem mitigasi yang telah dipersiapkan sebagai sistem keselamatan pada tahap desain, sehingga untuk hal tersebut sistem keselamatan mutlak harus ada. Diperhitungkannya sistem keselamatan ini adalah sebagai penerapan konsep defence in depth sebagaimana dijelaskan pada pendahuluan. Sistem keselamatan harus dapat mengantisipasi untuk segala tingkat kejadian dari yang ringan sampai yang berat, maka harus disediakan dengan selengkap mungkin. Efektifitas, kerja dan fungsi sistem keselamatan berbeda-beda dimana tergantung dari macam kejadiannya. Reaktor trip adalah perlindungan pertama dan utama dalam setiap insiden dan kecelakaan. Apabila reaktor trip gagal bekerja secara otomatis, ancaman yang serius terhadap keutuhan teras bisa terjadi, karena sistem pendingin yang tersedia tidak cukup mampu mengatasinya untuk mengambil dan membuang panas dari teras reaktor. Kapasitas sistem pendingin sebagai sistem keselamatan hanya diperhitungkan untuk membuang panas sisa dan panas peluruhan setelah reaktor trip. Untuk hal itu, reaktor trip tidak boleh gagal. Maka reaktor trip dipicu dari banyak parameter dan setiap parameter mempunyai tiga sinyal, dengan perhitungan dan asumsi bahwa dua sinyal boleh gagal , tetapi satu sinyal tidak boleh gagal. Sistem keselamatan selain reaktor trip, bekerja setelah reaktor trip berlangsung dan sekuensinya tergantung dari macam kejadiannya, bahwa untuk LOFA berbeda dengan LOCA. Semua bekerja secara otomatis dengan

sinyal pemicu yang telah diperhitungkan dalam

desain. Apabila semua sistem keselamatan bekerja dengan baik maka integritas teras dapat terjamin dengan pendinginan yang memadai. Dengan demikian peran sistem keselamatan sangat penting dalam pengoperasian reaktor daya untuk memenuhi tujuan keselamatan nuklir dengan mengoperasikan reaktor secara aman dan selamat. Berdasarkan sekuensi pada kejadian daya listrik hilang secara total, pipa pendingin primer pecah dan pipa U steam generator retak atau pecah, maka hasilnya bahwa pada kejadian pipa pendingin primer pecah (LOCA) dan pada kejadian pipa U steam generator retak, sistem keselamatan berfungsi secara memadai sesuai yang diharapkan yaitu masih tersedianya proses pendinginan teras reaktor untuk menjaga keutuhan teras. Tetapi terhadap

172


ISSN: 1412 - 3258

kejadian daya listrik hilang secara total dan hilangnya daya listrik berlangsung lama diragukan teras masih dapat terjaga pendinginannya secara memadai. Hal ini mengingat bahwa pada kejadian daya listrik hilang, semua sistem keselamatan yang memerlukan daya listrik tidak berfungsi, termasuk sistem injeksi dan sistem fluida tekanan tinggi. Terhadap pompa sistem pendingin primer, sistem fluida tekanan tinggi ini berfungsi sebagai seal pompa, yang menahan air pendingin primer tidak keluar dari sistem pompa. Sehingga apabila seal pompa tidak berfungsi maka terjadi kebocoran air pendingin primer lewat seal pompa. Inilah masalah yang timbul pada kejadian daya listrik hilang. Tidak ada sistem keselamatan lain yang dapat menggantikan sistem seal pompa ini. Untuk negara maju mungkin dapat diatasi dengan mengambil daya listrik dari jaringan lain, sehingga masalahnya dapat diatasi. Tetapi sebagai asumsi apabila hanya ada satu jaringan listrik saja dan hilangnya daya listrik ini tidak bisa dijamin segera dapat diatasi, maka akibatnya jumlah air pendingin primer pada bejana reaktor akan menurun dan sampai pada posisi nosel pipa dingin (cold leg). Proses pendinginan secara alami pada sistem pendingin primer tidak dapat berlangsung karena bagian atas bejana reaktor dan pipa panas serta pipa dingin terisi oleh uap yang dapat menghambat proses pendinginan secara alami. Kalau hal ini betul terjadi maka perlu analisis yang lebih terfokus pada pendinginan teras untuk kondisi tersebut. Hal lain adalah sekuensi kejadian dari setiap kecelakaan. Sekuensi dan efektivitas sistem keselamatan pada kecelakaan kehilangan aliran pendingin (LOFA) berbeda dengan sekuensi pada kecelakaan kehilangan pendingin (LOCA). Pada LOFA karena tidak ada pengurangan volum air pendingin dan tidak ada penurunan tekanan pendingin primer, maka sistem penambah air dan sistem injeksi tekanan tinggi tidak bekerja. Pendinginan teras setelah reaktor trip dilakukan dengan pendinginan secara alami lewat steam generator, dan bila terjadi tekanan lebih katup keselamatan akan terbuka. Pada LOCA dimana pipa pecah dan air pendingin primer tertumpah lewat lubang pecahan, maka volum air dan tekanannya menurun. Kecepatan penurunan volum dan tekanan tergantung pada luasnya lubang pecahan. Apabila luas lubang pecahan kecil (LOCA kecil) maka penurunan volum air dan tekanan air akan lambat. Sistem penambah air bekerja, dan sistem injeksi tekanan tinggi juga bekerja. Untuk LOCA kecil fungsi sistem penambah air dan sistem injeksi tekanan tinggi masih efektif dalam mendinginkan teras selama transien. Untuk LOCA besar, biarpun sistem penambah air dan sistem injeksi tekanan tinggi bekerja, tetapi tidak efektif karena air akan ikut tertumpah keluar lewat lubang pecahan bersama air pendingin primer. Setelah tekanan menurun dan mencapai harga dimana sistem pendingin cadangan (ECCS) bekerja, maka air di dalam akumulator terinjeksi masuk ke bejana reaktor untuk menggenangi teras, yang selanjutnya diteruskan oleh sistem pendingin tekanan rendah yang disebut pendinginan jangka panjang untuk menggenangi teras reaktor. Sehingga pada kejadian LOCA besar pendinginan teras dapat dijamin karena sistem keselamatan bekerja secara efektif. Sekuensi dari setiap kejadian yang berbeda antara kejadian satu dengan kejadian lainnya adalah telah diperhitungkan di dalam desain, yaitu untuk mengendalikan kecelakaan

173


ISSN: 1412 - 3258

sehingga tidak mengakibatkan terganggunya sistem pertahanan berlapis, dimana yang utama adalah tetap utuhnya elemen bakar. Apabila terjadi pipa pecah (LOCA) dan air bertemperatur tinggi menyembur ke kontainmen dalam bentuk uap panas, maka kontainmen dilindungi dari tekanan lebih dengan sistem semburan air di dalam kontainmen sehingga uapnya mengembun dan tekanannya menurun

KESIMPULAN Berdasarkan hasil tinjauan ini sistem keselamatan yang tersedia pada reaktor daya tipe PWR sudah memadai dalam mengatasi insiden dan kecelakaan yang telah diperhitungkan dan perannya sangat penting, kecuali terhadap kejadian daya listrik hilang secara total. Pada kejadian daya listrik hilang secara total, masih ada keraguan atau dapat disebut kelemahan dalam hal pendinginan teras apabila kejadian ini berlangsung lama yang tidak bisa dipastikan kapan daya listrik akan ada lagi. Akibat kebocoran air pendingin lewat seal pompa primer, ada kemungkinan teras reaktor hanya tergenangi air sampai posisi nosel pipa dingin. Sehingga diperlukan analisis yang lebih mendalam terhadap pendinginan teras pada kondisi tersebut.

DAFTAR PUSTAKA 1.

INTERNATIONAL NUCLEAR SAFETY ADVISORY GROUP, Basic safety Principles for Nuclear Power Plants, 75-INSAG-3 Rev.1, INSAG-12, IAEA, Vienna 1999.

2.

INTERNATIONAL NUCLEAR SAFETY ADVISORY GROUP, Defence in Depth in Nuclear Safety, INSAG-10, IAEA, Vienna 1996.

3.

JACQUES LIBMANN, Element of Nuclear Safety. English Translation by Jean Mary Dalens, Les Editions de Physique, 1996

174


4.

ISSN: 1412 - 3258

Westinghouse Energy System INC, Simplified Passive Advanced Light Water Reactor Plant Program, AP600 Standard Safety Analysis Report, Prepared for U.S. Department of Energy, DE-AC03-90SF 18495, WES, June 1992.

5.

ROLAND ALLEN KNIEF, Nuclear Energy Technology, Theory and Practice of Commercial Nuclear Power, Three Mile Island, Middletown, Pennsylvania USA, Copyright 1981 by Hemisphere Publishing Corporation, Chapter V Reactor Safety and Standars.

6.

Westinghouse Energy System, INC, Mitsubishi Heavy Industries LTD, Feasibility Study of The First Nuclear Power Plant at Muria Peninsula Region, AP600 Technical Document, WES and MHI, June 1992.

7.

BATAN Feasibility Study of The First NPP at Muria Peninsula Region, 600 MW Nuclear Power Plant- Technical Document, Conceptual Design Description on NPI / Siemens, 2 loop Pressurized LWR 600 MW, May 1992.

DISKUSI DAN TANYA JAWAB Penanya: Aris Sanyoto ( BAPETEN ) Pertanyaan: a.Kalau listrik mati total apakah sistem safety reaktor tidak bisa langsung atau otomatis reaktor mati? b.Definisi atau pengertian listrik mati total? Jawaban:

175


ISSN: 1412 - 3258

a.Dalam kondisi kejadian apapun termasuk listrik mati ( hilang ) reaktor akan tetap ( otomatis ) sehingga pengamanan pertama bekerja. b.Listrik hilang total adalah listrik dari jala – jala hilang dan termasuk daya listrik yang dicatat dari reaktor sendiri. Penanya: Soedardjo ( PTRKN BATAN ) Pertanyaan: a. Jika listrik mati apa dapat digunakan air dengan volume sama dengan volume teras lalu air dialirkan kedalam teras secara alamiah melalui Auxiliry Feed Water High Level Injection System langsung ke dalam teras. Jawaban: a. Sistem yang dimaksud tersebut adalah termasuk sistem pasif. Hal tersebut bisa diterapkan misal pada AP 600, tapi untuk PWR yang dikembangkan selain AP 600, belum akan menerapkan sistem pasif, karena skenarionya akan berubah. Guguran air tersebut untuk bekerja, tekanan pendingin primer harus sudah rendah, padahal tekanan sistem primer masih tinggi. Sistem ADS bisa terpasang, tetapi skenario kejadian pada setiap penanggulangan kesalahan pasti berubah seperti AP 600 sehingga sistem guguran secara alami belum diterapkan pada PWR yang dikembangkan dan PWR saat ini.

176

TINJAUAN SISTEM KESELAMATAN REAKTOR DAYA TIPE PWR

Recommend Documents