REAKTOR AIR RINGAN STANDAR KOREA (KSNP)

RINGKASAN

Memasuki abad 21 dan demi menjaga stabilitas pemasokan daya listrik di Korea maka pada tahun 1990 ditetapkan Reaktor Air Ringan Standar yang disebut KSNP (dari tipe Reaktor Air Tekan, PWR). Reaktor ini dikembangkan berdasarkan PLTN System80 produksi perusahaan Amerika ABB-CE, tetapi dilakukan modifikasi sehingga ongkos pembangunannya rendah namun kehandalannya tinggi. PLTN tipe KSNP ini mempunyai daya 1000 MWe dan dua buah untai primer. Konsep modifikasi pengembangan dilakukan berdasarkan prasyarat institusi penelitian tenaga listrik Amerika (EPRI), yaitu meliputi prasyarat kesederhanan disain, keselamatan, kematangan disain, mampu implementasi/diwujudkan, pembangunan dan perawatan. Selain itu probabilitas kemungkinan terjadinya pelelehan teras reaktor dapat ditekan sampai 1/10 kali dari reaktor setipe yang saat ini beroperasi.

URAIAN

Reaktor KSNP adalah standar PLTN Korea menyongsong abad 21 yang dicanangkan pada tahun 1990. Reaktor ini dikembangkan berdasarkan PLTN System80 produksi perusahaan ABB-CE Amerika. Reaktor yang tergolong tipe reaktor air tekan (PWR) ini mempunyai daya 1000 MWe, dengan konstruksi sistem primer dua untai. PLTN tipe KSNP yang telah beroperasi adalah Ulchin-3, 4 dan Yonggwang-3, sedangkan KSNP yang sedang dibangun adalah Ulchin-5, 6 dan Yonggwang-5, 6. Unjuk kerja dari reaktor air ringan standar Korea (KSNP) diperlihatkan pada Tabel 1.

1. Arah Kebijakan Disain Pokok

1. Penyederhanaan sistem dengan menurunkan jumlah komponen, penggunaan komponen standar, modularisasi komponen, memisahkan secara jelas sistem yang terkait dan tak terkait dengan keselamatan.
2. Introduksi konsep berdasarkan keamanan yang tinggi dengan cara pencegahan terjadinya kecelakaan, pencegahan kerusakan teras reaktor, disain pengelompokan kejadian operasional sesuai dengan standar perizinan.
3. Perencanan matang terhadap cara penghentian reaktor, menjalankan sistem-sistem keselamatan, memutuskan suatu langkah tepat menghadapi kecelakan operasi reaktor.
4. Mengadopsi teknologi nyata yang diperoleh dari PLTN yang telah dibangun dalam hal pembangunan sistem dan komponen, dan berbagai pengalaman operasional secara umum.
5. Peningkatan sifat mampu bangun dan mampu melindungi melalui modularisai dan penyediaan ruang yang cukup (untuk mengurangi efek ekplosif).
   
   

2. Bangunan Reaktor

Diskripsi konstruksi bangunan PLTN tipe KSNP diperlihatkan pada Gambar 1.

1. Bejana tekan pengungkung reaktor
   Bejana pengungkung reaktor berbentuk silinder terbuat dari beton. Tebal silinder dari bejana ini adalah 1,22 m, dan pada bagian kubah ketebalannya 1,07 m. Tebal fondasi 3,66 m, tinggi silinder bejana tekan 67 m dengan diameter 43,9 m.
   
2. Gedung bantu reaktor
   Gedung bantu reaktor terbuat dari bahan beton, digolongkan menjadi gedung primer yang menampung sistem terkait keselamatan dan gedung sekunder yang menampung sistem tak terkait keselamatan seperti sistem pengendalian bahan kimia dlsb. Dalam gedung bantu primer sistem dipisahkan dengan pemisah TOREN.
   
3. Bangunan lain
   Selain bangunan utama terdapat bangunan lain diantaranya adalah ruang turbin, ruang administrasi inventori, ruang bahan bakar, ruang limbah, ruang alat penukar panas sistem bantu pendinginan.

3. Sistem Primer

1. Pendingin utama dan perangkatnya
   Sistem primer terdiri dari dua untai (loop), masing-masing untai memiliki 1 perangkat pembangkit uap dan 2 pompa sirkulasi primer. Selain itu terdapat 1 alat pengatur tekanan (pressurizer) yang dipasang pada pipa penyalur pendingin, yaitu pada lokasi setelah pendingin keluar dari bejana tekan reaktor. Diskripsi aliran pendingin primer ditunjukkan pada Gambar 2, sedangkan konstruksi bejana tekan dan komponen di dalamnya ditunjukkan pada Gambar 3. Didalam perangkat pembangkit uap vertikal yang di dalamnya berisi pipa berbentuk huruf U terbalik diletakkan suatu perangkat yang disebut ekonomiser. Ekonomiser adalah suatu perangkat yang memasok air pada sisi luaran pipa U dari pendingin primer yang mempunyai temperatur rendah, hasilnya adalah meningkatnya efisiensi termal dari perangkat pembangkit uap. Pompa pendingin primer adalah tipe pompa sentrifugal satu tahap (detail konstruksi, lihat Gambar 4).
   
2. Teras reaktor dan batang bahan bakar
   Teras reaktor tersusun dari perangkat bahan bakar, batang kendali, perangkat perlengkapan nuklir dan bahan struktur penopang teras. Seperti ditunjukkan pada Gambar 5, perangkat bahan bakar adalah berupa susunan batang bahan bakar dalam grid (grid terbuat dari zirkalloy-4) yang membentuk kisi bujur sangkar dengan ukuran 16 x 16. Batang bahan bakar terbuat dari pil-pil UO₂ (uranium oksida) yang disusun dalam kelongsong (berbentuk pipa silinder panjang) yang terbuat dari zirkalloy-4 (lihat Gambar 6). Batang bahan bakar dengan diameter 20,7 mm dikelompokkan menjadi kluster berisi 4 batang dan kluster berisi 12 batang (lihat Gambar 7). Tampang lintang potongan secara horisontal dari batang bahan bakar dan batang kendali ditunjukkan pada Gambar 8.
   
3. Sistem injeksi keselamatan
   Sistem injeksi keselamatan (sistem injeksi pendingin sebagai salah satu sistem keselamatan teknik) terdiri dari 2 pompa injeksi bertekanan tinggi, 2 pompa bertekanan rendah serta 4 tangki akumulator pendingin, yang mana sistem ini akan bekerja jika pada reaktor terjadi kecelakaan kehilangan pendingin primer (Lost Of Cooling Accident, LOCA). Ketika terjadi LOCA, tekanan pendingin primer menurun, pada saat itu sistem injeksi keselamatan secara otomatis bekerja mengambil air dari akumulator pendingin dan menginjeksikannya ke sistem pendingin primer melalui pipa-pipa penghubung pendingin primer pada sisi tekanan rendah (pendingin akan masuk ke teras reaktor). Selain itu, berdasarkan sinyal tekanan rendah dari alat pengontrol tekanan (pressurizer) atau sinyal tekanan tinggi dalam bejana pengungkung, pompa pendingin primer bekerja dan menginjeksi pendingin ke pipa penghubung (pipa rangkaian) sistem primer pada sisi temperatur rendah. Pendingin diambil dari tangki air untuk penggantian bahan bakar. Jika air dalam tangki air penggantian bahan bakar habis, maka air dalam penampung air sirkulasi (sump) diinjeksikan. Pompa dan peralatan-peralatan lain mempunyai tingkat redudansi yang memadai. Diskripsi sistem ditunjukkan pada Gambar 9.
   
4. Sistem pembuang panas sisa
   Sistem pembuang panas sisa biasanya bekerja pada saat rektor berhenti normal, reaktor berhenti secara tak normal (karena adanya anomali operasional, scram), atau pada saat terjadi penggantian bahan bakar. Sistem ini bekerja untuk mengambil energi panas yang berasal dari peluruhan zat-zat radioaktif (zat radioaktif dalam teras reaktor dalam peluruhannya memancarkan partikel dan atau gelombang elektromagnetik yang mengenai material dalam teras dan menimbulkan energi panas). Sistem pembuang panas ini dilengkapi dengan 2 buah pompa, kapasitas sistem ini cukup memadai untuk membuang panas sisa dalam teras reaktor pada saat kondisi darurat. Pompa yang dipakai pada sistem pembuang panas sisa adalah tipe pompa tekanan rendah. Sistem ini mulai melakukan pendinginan dari perangkat pembangkit uap setelah tekanan sistem primer menurun.
   
5. Sistem keselamatan penurun tekanan
   Sistem keselamatan penurun tekanan adalah sistem yang bekerja untuk menurunkan tekanan pada sistem primer. Pada saat tekanan sistem pendingin primer tidak dapat diturunkan dengan hanya menggunakan air dari sistem pemasok air bantu, sistem akan menurunkan tekanan dengan membuka katup pembebas tekanan terbuka dan membebaskan uap pada alat pengatur tekanan ke bejana pengungkung reaktor. Dengan cara ini alat pengatur tekanan tidak memberikan tekanan penuh ke sistem pendingin primer, seperti layaknya pada saat pengatur tekanan bekerja normal. Apabila tekanan sistem pendingin primer sudah turun, pompa injeksi tekanan tinggi memasok air ke sistem pendingin primer. Katup keselamatan pembebas tekanan bekerja secara elektrik.
   
6. Sistem pengendali bahan kimia
   Sistem pengendali bahan kimia didalamnya termasuk sistem pemurnian pendingin primer, sistem pengatur asam borat, sistem pengatur kandungan mineral air pendingin primer dan sistem penampungan air pendingin primer.

4. Sistem Sekunder

1. Sistem air pasokan uap
   Seperti ditunjukkan pada Gambar 10, sistem ini terdiri dari perangkat yang menyalurkan uap dan air pada sistem sekunder. Pada sistem ini, uap dibangkitkan/diproduksi di pembangkit uap, masuk ke turbin tekanan tinggi, kemudian ke alat pemisah/pembersih partikel air (moisture), selanjutnya masuk ke turbin tekanan rendah, terus ke kondensor yang mengubah uap menjadi air, selanjutnya masuk ke pompa kondenser, terus ke pemanas air pasokan bertekanan rendah, kemudian ke pemisah/pembersih udara, dilanjutkan ke pompa pemasok air, pemanas air pasokan bertekanan tinggi, dan akhirnya kembali ke perangkat pembangkit uap.
   
2. Sistem pemasok air bantu
   Sistem pemasok air bantu ini bekerja dan memasok air ke sistem pendingin sekunder bilamana sistem pemasok air biasa tidak bekerja atau gagal fungsi, terjadi kecelakaan kebocoran pendingin sekunder, terjadi kecelakaan kebocoran pipa-pipa pada pembangkit uap, sistem pasokan listrik alat-alat sistem primer gagal atau terjadi kecelakaan LOCA kecil dan lain sebagainya. Pada reaktor KSNP terdapat sistem pemasok air bantu 2 unit, masing-masing unit mempunyai pompa elektrik 1 unit, pompa yang digerakkan oleh turbin 1 unit, selain itu dalam sistem ini terdapat pipa penghubung yang menghubungkan antara satu peralatan dan lainnya, instrumen pengukur dan venturi pengatur aliran air. Sumber air dari sistem ini diambilkan dari air dalam kondensor.

TABEL DAN GAMBAR:

Tabel 1. Unjuk kerja PLTN tipe KSNP

Gambar 1. Bangunan PLTN tipe KSNP
Gambar 2. Diskripsi dan aliran sistem primer PLTN tipe KSNP
Gambar 3. Reaktor PLTN tipe KSNP
Gambar 4. Pompa primer PLTN tipe KSNP
Gambar 5. Perangkat bahan bakar PLTN tipe KSNP