Dampak Gempa dan Tsunami 11-3-2011 di Jepang
Terhadap PLTN Fukushima Daiichi Unit 1
Riwayat Kejadian (file excel)
Gempa dengan kekuatan 9 skala Richter yang diikuti oleh Tsunami pada hari Jumat tanggal 11 Maret 2011 telah memporak-porandakan negara Jepang. Gempa terjadi pada pukul 14:46 (waktu setempat) dan kemudian menimbulkan Tsunami setinggi hingga sepuluh meter yang melanda pantai pesisir timur Jepang satu jam kemudian. Sebagian besar daerah pantai timur Jepang mendapat dampak langsung dari tsunami. Gambar 1 berikut ini menunjukkan area daerah yang terkena dampak tersebut.
Gambar 1: Daerah yang terkena dampak gempa bumi Jepang 11-3-2011
Hingga saat ini Jepang mengoperasikan 54 buah PLTN, sedang membangun 2 buah PLTN dan merencanakan membangun 10 buah PLTN, sehingga total akan terdapat 66 buah PLTN yang akan dioperasikan di Jepang. Seperti ditunjukkan pada Gambar 2, lokasi PLTN tersebar di 19 tempat.
Dilaporkan oleh sumber resmi pemerintah Jepang, bahwa sistem keselamatan sebelas PLTN melakukan tanggapan reaktif terhadap gempa 11-3-2011 dengan menghentikan reaktor secara otomotis (automatic shutdown) sehingga reaksi fisi praktis terhenti. Tidak ada PLTN yang gagal melakukan prosedur automatic shutdown. PLTN lainnya tetap beroperasi secara normal. Diskripsi pada Tabel 1 memperlihatkan status operasi dari beberapa lokasi PLTN yang tersebar di pantai timur negara Jepang yang menerima dampak langsung dari serangan tsunami.
Tabel 1: Status operasi beberapa PLTN yang terletak di pantai timur Jepang
NO | NAMA PLTN | TIPE PLTN | Status operasi sebelum gempa | Status operasi setelah gempa |
1. | Hokkaido EPCo Unit 1 | PWR | O | O |
2. | Hokkaido EPCo Unit 2 | PWR | O | O |
3. | Hokkaido EPCo Unit 3 | PWR | O | O |
4. | Tohoku EPCo Higashidori Unit 1 | BWR | X | X |
5. | Tokyo EPCo Higashidori Unit 1 | BWR | X | X |
6. | Tohoku EPCo Onagawa Unit 1 | BWR | O | X |
7. | Tohoku EPCo Onagawa Unit 2 | BWR | O | X |
8. | Tohoku EPCo Onagawa Unit 3 | BWR | O | X |
9. | Tokyo EPCo Fukushima I-1 | BWR | O | X |
10. | Tokyo EPCo Fukushima I-2 | BWR | O | X |
11. | Tokyo EPCo Fukushima I-3 | BWR | O | X |
12. | Tokyo EPCo Fukushima I-4 | BWR | X | X |
13. | Tokyo EPCo Fukushima I-5 | BWR | X | X |
14. | Tokyo EPCo Fukushima I-6 | BWR | X | X |
15. | Tokyo EPCo Fukushima II-1 | BWR | O | X |
16. | Tokyo EPCo Fukushima II-2 | BWR | O | X |
17. | Tokyo EPCo Fukushima II-3 | BWR | O | X |
18. | Tokyo EPCo Fukushima II-4 | BWR | O | X |
19. | Japan Atomic PCo Tokai-Dani-1 | BWR | O | X |
20. | Chubu EPCo Hamaoka Unit 3 | BWR | X | X |
21. | Chubu EPCo Hamaoka Unit 4 | BWR | O | O |
22. | Chubu EPCo Hamaoka Unit 5 | BWR | O | O |
23. | Shikoku EPCo Ikata Unit 1 | PWR | O | O |
24. | Shikoku EPCo Ikata Unit 2 | PWR | O | O |
25. | Shikoku EPCo Ikata Unit 3 | PWR | O | O |
26. | Kyushu EPCo Sendai Unit 1 | PWR | O | O |
27. | Kyushu EPCo Sendai Unit 2 | PWR | O | O |
Press release yang dikeluarkan oleh Tokyo Electric Power Company (TEPCO) melaporkan adanya kegagalan sistem pendinginan setelah reaktor padam otomatis pada PLTN yang berada di lokasi Fukushima Daiichi. Kegagalan tersebut terjadi setelah tsunami datang melanda. Pada lokasi ini terdapat enam buah PLTN. Seperti yang ditunjukkan dalam tabel di atas, sebelum gempa terjadi PLTN unit 4 - 6 dalam kondisi tak beroperasi untuk perawatan, sedangkan PLTN unit 1 - 3 sedang beroperasi secara normal. Data enam buah PLTN yang berada pada lokasi Fukushima Daiichi ditampilkan pada tabel berikut.
Tabel 2: Data operasi PLTN Fukushima Daiichi
No. Unit | Tipe PLTN | Operasi pertama | Daya | Pemasok | Teknologi sistem keselamatan |
1 | BWR | March 26, 1971 | 460 MWe | General Electric | MARK I |
2 | BWR | July 18, 1974 | 784 MWe | General Electric/Toshiba | MARK II |
3 | BWR | March 27, 1976 | 784 MWe | Toshiba | MARK II |
4 | BWR | October 12, 1978 | 784 MWe | Hitachi | MARK II |
5 | BWR | April 18, 1978 | 784 MWe | Toshiba | MARK II |
6 | BWR | October 24, 1979 | 1100 MWe | General Electric/Toshiba | MARK II* |
PLTN Fukushima Daiichi unit 1 – 3 berhasil dipadamkan secara otomatis karena reaksi tanggapan dari sistem keselamatan terhadap adanya gempa. Setelah reaktor padam, dalam teras reaktor (inti reaktor) masih terkandung energi panas dalam jumlah cukup besar yang disebut panas peluruhan (decay heat), walaupun energi panas ini secara bertahap akan menurun kuantitasnya, tetapi untuk mengambil energinya diperlukan pendinginan. Setelah dilanda tsunami, sistem pendinginan paska pemadaman (decay heat removal system) pada PLTN Fukushima Daiichi unit 1 – 3 gagal beroperasi karena genset diesel gagal dan tak dapat memasok energi listrik cadangan pada sistem pendinginan paska pemadaman (catu daya listrik utama dari jaringan lsitrik negara mati karena gempa bumi). Penyebab kegagalan genset diesel adalah tangki bahan bakar yang hanyut terbawa arus tsunami. Kegagalan genset diesel juga mempengaruhi semua sistem pendingin darurat aktif yang membutuhkan listrik untuk menggerakkan pompa. Beberapa pompa sistem pendingin teras darurat digerakkan oleh turbin uap yang mengambil uap dari bejana reaktor, tetapi sistem ini mempunyai keterbatasan, terutama jika tekanan dan temperatur dalam bejana pengungkung reaktor cukup tinggi.
Gambar 3: Lokasi Kompleks PLTN Fukushima Daiichi dilihat dari atas
PLTN Fukushima Daiichi unit 1 adalah PLTN yang tua, bahkan merupakan PLTN tipe BWR tertua yang ada di Jepang. Dalam waktu beberapa bulan ke depan, sedianya PLTN ini direncanakan untuk dihentikan secara permanen. Sesuai dengan statusnya sebagai PLTN tertua, maka teknologi sistem keselamatan yang dimilikinya juga dari teknologi lama. Teknologi sistem keselamatan PLTN yang baru banyak mengandalkan sistem pasif, dan tidak tergantung dengan pasokan catu daya listrik, sedangkan teknologi lama masih mengandalkan sistem aktif yang membutuhkan catu daya listrik. Oleh karena itu PLTN lama ini mengalami kegagalan sistem pendinginan paska pemadaman karena kehilangan catu daya listrik cadangan dari genset diesel. Struktur sistem keselamatan PLTN Fukushima Daiichi unit 1 ditunjukkan dalam Gambar 4. Pada gambar ini terlihat bahwa banyak sistem keselamatan yang membutuhkan catu daya listrik. Struktur konstruksi sistem keselamatan penurun tekanan pengungkung yang dianut adalah sistem dengan teknologi Mark I yang mana ruang dalam bajana pengungkung reaktor (reactor containment vessel) agak kecil. Pada struktur konstruksi keselamatan penurun tekanan pengungkung dengan teknologi Mark II, ruang dalam bejana pengungkung reaktor didesain lebih besar sehingga peningkatan tekanan ruangan pengungkung pada saat kecelakaan dapat diredam lebih lambat. Diskripsi dari sistem keselamatan penurun tekanan pengungkung teknologi Mark I ditunjukkan pada Gambar 4 dan 5.
Gambar 4: Struktur sistem keselamatan Fukushima Daiichi unit 1
Gambar 5: Tampang lintang potongan struktur konstruksi PLTN Fukushima Daiichi unit 1
Kegagalan sistem pendinginan panas peluruhan akan membahayakan reaktor, karena temperatur dan tekanan reaktor serta ruang pengungkung akan meningkat. Untuk itu dilakukan usaha pendinginan dengan memasukkan air laut dengan bantuan alat pemadam kebakaran ke dalam bejana reaktor melalui jalur injeksi asam borat. Rupanya upaya ini tidak memadai, sehingga terjadi pengauapan berlebihan dalam teras reaktor, dan volume pendingin berkurang karena telah berubah menjadi uap. Akibatnya permukaan pendingin teras turun dan terdapat bagian bahan bakar yang tak tercelup air. Peningkatan temperatur teras reaktor terus berlanjut sehingga mencapai temperatur oksidasi bahan struktur teras yang terbuat dari zirkaloy, stainless steel serta bahan lainnya, serta tersedianya cukup uap air yang akan meningkatkan produksi gas hidrogen. Uap air dan gas hidrogen yang terbentuk akan melipatgandakan tekanan dalam bejana reaktor dan bejana pengungkung. Untuk menghidari tekanan berlebihan maka dilakukan “venting” (membuang uap dan gas yang berlebihan keluar dari bejana pengungkung primer reaktor).
Gambar 6: Struktur pengungkun dalam BWR dengan teknologi MARK I
Proses venting ini sedikit banyak akan meningkatkan pembebasan radioaktivitas ke lingkungan. Dari monitor radioaktif, peningkatan dosis lingkungan paska venting terlihat jelas, bahkan radioaktivitas meningkat sampai kira-kira seribu kali dari kondisi normal. Bahkan uap dan gas hidrogen yang dibuang dari ruang pengungkung reaktor ini bergerak ke ruang gedung reaktor (pengungkung sekunder) dan bertemu dengan oksigen, hasilnya adalah terjadinya ledakan yang cukup besar. Akibat ledakan ini struktur atap gedung reaktor PLTN Fukushima Daiichi unit 1 terlepas seperti ditunjukkan pada gambar birikut ini.
Gambar 7: Kondisi bangunan reaktor setelah ledakkan 12-3-2011 pukul 15:36 (b)
Ledakan menghancurkan struktur konstruksi atap gedung reaktor yang menjadi rumah untuk perangkat crane. Walaupun demikian laporan dari TEPCO tidak menyebutkan bahwa ledakan tersebut telah merusak bejana pengungkung primer reaktor (reactor containment vessel). Oleh karena itu diharapkan tidak terjadi pembebasan zat radioaktif secara besar-besaran. Data pemantauan radioaktivitas lingkungan di sekitar PLTN ditunjukkan pada Tabel 3 membuktikan hal tersebut.
Tabel 3: Pengamatan radioaktivitas di sekitar reaktor Fukushima Daiichi
| Tanggal | Waktu | Lokasi Monitor | Radioaktivitas | Arah Angin | Kecepatan Angin [m/s] |
11-3-2011 | 22:10 | Pintu gerbang | 60 nGy/jam | Timur laut | 0,6 |
12-3-2011 | 00:40 | Pintu gerbang | 68 nGy/jam | Timur laut | 1,1 |
12-3-2011 | 03:20 | Pintu gerbang | 69 nGy/jam | Barat | 1,0 |
12-3-2011 | 04:40 | Pintu gerbang | 866 nGy/jam | - | - |
12-3-2011 | 05:10 | Pintu gerbang | 1590 nGy/jam | Barat | 0,5 |
12-3-2011 | 06:40 | Pintu gerbang | 4,92 mSv/jam | Barat laut | 0,7 |
12-3-2011 | 08:50 | Pintu gerbang | 4,87 mSv/jam | Selatan | 1,6 |
12-3-2011 | 09:30 | Pintu gerbang | 5,16 mSv/jam | Tenggara | 2,5 |
12-3-2011 | 10:30 | Pintu gerbang | 385,5 mSv/jam | Utara | 1,8 |
12-3-2011 | 11:30 | Pintu gerbang | 35,77 mSv/jam | Timur | 1,6 |
12-3-2011 | 12:30 | Pintu gerbang | 5,78 mSv/jam | Tenggara | 1,8 |
12-3-2011 | 14:30 | Pintu gerbang | 9,98 mSv/jam | Selatan | 2,7 |
12-3-2011 | 15:00 | Pintu gerbang | 6,95 mSv/jam | Barat daya | 2,7 |
12-3-2011 | 15:30 | Pintu gerbang | 5,49 mSv/jam | Selatan | 2,9 |
12-3-2011 | 16:00 | Pintu gerbang | 5,29 mSv/jam | Tenggara | 2,3 |
12-3-2011 | 20:30 | Pintu gerbang | 3,16 mSv/jam | Barat daya | 0,6 |
12-3-2011 | 22:40 | Pintu gerbang | 2,85 mSv/jam | Barat | 0,3 |
13-3-2011 | 00:00 | Pintu gerbang | 3,16 mSv/jam | Timur laut | 0,3 |
13-3-2011 | 06:00 | Pintu gerbang | 3,467 mSv/jam | Selatan | 0,6 |
13-3-2011 | 12:00 | Pintu gerbang | 5,545 mSv/jam | Timur | 2,4 |
13-3-2011 | 15:00 | Pintu gerbang | 8,311 mSv/jam | Barat daya | 1,3 |
13-3-2011 | 18:00 | Pintu gerbang | 5,382 mSv/jam | Barat laut | 0,6 |
13-3-2011 | 21:00 | Pintu gerbang | 4,371 mSv/jam | Barat laut | 0,8 |
14-3-2011 | 00:00 | Pintu gerbang | 4,855 mSv/jam | Barat | 0,5 |
Pemerintah Jepang menyatakan bahwa kecelakaan ini mencapai level 4 dari katagori INES (lihat Gambar 8). TEPCO melaporkan bahwa pada kecelakaan ini terdapat korban dengan rincian, 2 orang pekerja konsultan terluka, 1 orang karyawan TEPCO tidak bisa berdiri tegak dan terus memegang dada kiri, 1 orang pekerja subkontraktor terluka pada saat gempa dan dilarikan ke rumah Sakit. Selain itu terdapat 4 orang pegawai TEPCO yang terluka dan segera dibawa ke Rumah Sakit. 2 pekerja TEPCO yang berada di lapangan belum dapat dikonfirmasi. Diberitkan oleh Kyodonews bahwa pada kecelakaan ini terdapat 3 pekerja TEPCO dan 19 anggota masyarakat yang terkena paparan radiasi.
Pada saat ulasan ini dibuat PLTN Fukushima Daiichi unit 3 sudah menunjukkan gejala yang serupa dengan unit 1, oleh karena itu tidak tertutup kemungkinan bahwa “over pressure” teras akan diatasi dengan pembebasan gas (“venting”) dari ruang pengungkung primer ke ruang pengungungkung sekunder dengan konsekuensi akan terjadi ledakan hidrogen di dalam bangunan gedung reaktor. Apabila upaya pendinginan panas peluruhan paska reaktor padam pada PLTN unit 2 juga tidak memadai, maka perkembangan berikutnya akan dapat ditebak.
Sumber : Pusat Teknologi Reaktor dan Keselamatan Nuklir, Gd. 80 Kawasan Puspiptek Serpong Tangerang
Tidak ada komentar:
Posting Komentar