Operasi Daya Bintang

LAPORAN PRAKTIKUMOPERASI KINETIKA DAN PENGENDALIAN REAKTOR OPERASI REAKTOR KARTINI

Di susun oleh :Nama: Bintang Dewan ToroNIM: 021200322Program Studi : Elektronika Instrumentasi VI

SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NUKLIRBADAN TENAGA NUKLIR NASIONALYOGYAKARTA2015

Operasi Reaktor Nuklir Kartini

A. Tujuan PraktikumAgar mahasiswa memahami dan melakukan pengoperasian reaktor Kartini mulai dari start up sampai shut down.

B. Dasar TeoriReaktor kartini merupakan reaktor riset yang telah dioperasikan sejak Maret 1979 dengan daya maksimum 100 Watt. Reaktor riset Kartini ini telah dimanfaatkan untuk pelayanan aktivasi / iradiasi neutron, pendidikan, pelatihan, serta penelitian dalam bidang teknologi nuklir. Dalam keadaan rutin, reaktor Kartini dioperasikan rata-rata selama 6 jam pada hari kerja / jam kerja. Fenomena fisika yang terjadi pada teras reaktor pada saat operasi daya adalah adanya reaksi fisi antara neutron dengan U-235 sehingga melahirkan 2-3 neutron baru, dan disertai timbulnya energi panas rata-rata sebesar 180 MeV dan radiasi baik alpha, beta, ataupun gamma serentak.Sebagai pendingin digunakan air murni (H2O) dengan pH antar 5,5 5,6 dan suhu air pada pendingin primer dipermukaan air tangki reaktor (ATR) tidak melampaui batas yang diijinkan yaitu 40C.A. Komponen dan Fasilitas Sistem Reaktor Kartini

1. Bahan Bakar Reaktor KartiniElemen bahan bakar yang digunakan pada reaktor Kartini adalah tipe 104 dan 204 (dua buah) buatan General Atomic Co. California, USA. Elemen bahan bakar tersebut merupakan campuran homogen Uranium Zirconium Hidrida (UZrH) yang rata-rata mengandung 8% berat uranium dengan diperkaya 20%. Untuk pendayagunaan pelayanan Reaktor Kartini saat ini dalam teras reaktor diisi 68 bahan bakar tipe 104 dan 2 buah bahan bakar tipe 204 (untuk pengukuran suhu bahan bakar reaktor)2. Batang KendaliUntuk pengendlian daya, pada reaktor kartini dilengkapi 3 buah batang kendali yaitu, sebuah batang pengaman, batang kompensasi, dan batang pengatur. Batang kompensasi dan pengatur berbentuk tabung silinder dari bahan aluminium yang berisi serbuk Boron Carbida (B4C) sebagai bahan penyerap neutron. Po sisi (penempatan) di dalam teras reaktor dari masing-masing batang kendali tersebut adalah untuk batang pengaman di ring C-5, kompensasi di ring C-9, dan pengatur di ring E-1. Untuk reaktor Kartini secara periodis dilakukan kalibrasi batang kendali setiap 6 bulan sekali, yaitu kalibrasi untuk menentukan besarnya nilai reaktivitas dari tiap batang kendali tersebut.3. Refleksi Teras ReaktorDisekitar teras reaktor dipasang grafit secara melingkar yang berfungsi sebagai reflektor neutron, dengan tujuan untuk memantulkan kembali neutron ke dalam teras reaktor sehingga mengurangi bocoran neutron. Ukuran reflektor grafit ini adalah diameter dalam 45,7 cm, tebal radial 30,5 cm dan tinggi 55,9 cm. Perangkat reflektor itu berfungsi pula sebagai penyangga bagi kedua plat kisi (atas dan bawah) untuk penempatan bahan bakar. Sedangkan perangkat reflektor ini bersandar diatas dudukan yang terletak di atas tangki.4. Plat KisiAda 2 buah plat kisi teras reaktor, yaitu plat kisi atas dan bawah. Plat kisi atas terbuat dari alumunium dengan tebal 19 mm dan diameter 49,5 cm. Adapun plat ini berfungsi untuk memberikan penempatan komponen-komponen teras secara tepat. Sementara plat kisi bawah berupa plat alumunium setebal 19 mm dan berdiameter 40,7 cm, yang berfungsi untuk memberikan penempatan bahan bakar secara tepat serta menahan beban berat teras.5. Sistem Pendingin ReaktorAda 2 macam sistem pendingin Reaktor Kartini, yaitu sistem pendingin primer dan sistem pendingin sekunder. Sistem Pendingin PrimerSistem pendingin primernya adalah air murni bebas mineral (H2O), yang berada di dalam tangki dimana teras reaktor diletakkan. Kedalam air tangki reaktor (ATR) adalah 641 cm. Air pendingin primer harus selalu dipertahankan kemurniannya (bebas mineral). Indikator dari kemurnian bebas mineral yang memenuhi syarat sebagai pendingin primer adalah pH air sekitar 5,5 - 6,5 dan tahanan air harus R > 6 M (konduktivitas air rendah). Berdasarkan atas pengalaman untuk menjaga kualitas pH dan konduktivitas air di raktor Kartini, sirkulasi pemurnian ATR dilakukan pada saat sepanjang reaktor sedang dioperasikan . Sistem pendingin primer terdiri atas : 2 buah pompa primer 2 buah pesawat sistem penukar panas (Heat Exchanger = HE)Pada pemipaan sistem primer tersebut dibuat cabang dengan debit sekitar 10% yang dialirkan ke sistem demineralizer untuk proses pemurnian agar kualitas air pendingin primer tetap memenuhi standar yang telah ditetapkan. Sistem Pendingin SekunderSistem pendingin sekunder berfungsi untuk mengambil panas dari pendingin primer lewat sistem penukar panas (HE) dan panas tersebut dibuang ke udara lingkungan lewat cooling tower. Sistem pendingin sekunder terdiri atas 3 buah pompa sentrifugal dan 2 buah cooling tower yang terhubung secara paralel sehingga dapat dioperasikan secara bergantian (redudance).

6. Penukar Panas (Heat Exchanger)Ada 2 buah pesawat penukar panas yaitu tipe plat dan tipe tabung U dalam bejana yang terhubung secara paralel agar dapat dioperasikan secara bergantian (redudance). Pesawat penukar panas berfungsi memindahkan panas dari pendingin primer ke pendingin sekunder untuk kemudian dibuang ke udara bebas lewat cooling tower, dengan demikian tidak terjadi akumulasi energi / panas hasil fisi bahan bakar sehingga suhu air tangki raktor tetap rendah (dipertahankan tidak melebihi 40C).7. Fasilitas Kolom ThermalKolom thermal grafit berukuran 1,20 meter x 1,20 meter dan panjang 1,60 meter memanjang dari sisi luar reflektor ke permukaan bagian dalam pintu penutup.

B. Langkah Pengoperasian Reaktora) Memastikan semua sistem dan alat ukur parameter-parameter reaktor serta sistem bantu reaktor (auxiliary system) harus memiliki kelengkapan dokumen prosedur dan juklak operasi serta jadwal rutin kalibrasi dan perawatan. b) Melakukan checklist sistem instrumentasi& kendali (SIK) reaktor dan berbagai parameter sistem bantu.c) Setelah memastikan bahwa semua sistem berfungsi dengan baik, daya reaktor dinaikkan perlahan hingga mencapai kritis (100 kW) dengan mengatur kenaikan batang kendali pengaman, kompensasi, dan pengatur.d) Melakukan checklist operasi daya tiap selang waktu satu jam.e) Setelah operasi selesai, melakukan shutdown pada reaktor.f) Memastikan reaktor dalam keadaan aman ketika shutdown dengan mengisi checklist shut down dan memastikan semua batang kendali berada di bawah.

C. Data Pengoperasian Reaktor Data checklist saat Start UpOperator: 1. Suratno2. WahyuProteksi radiasi: SalamSistem Bantu: 1. Heru Prayitno2. RatmadiSupervisor: Noor Harjono

A. Sistem BantuDebit pendingin primer553 Liter/m

Debit demineralizer14 GPM

Suhu air primer (HE) In HE Out HE30C29C

Tahanan pendingin primer Demin In Demin Out5 M.Ohm/cm~ M.Ohm/cm

pH tangki air reaktor6,2

Level air tangki14,5 cm

Debit pendingin sekunder583 LPM

Suhu sekunder In (HE) Out (HE)26,7C28,3C

Blower yang digunakanBlower 2

Tekanan pada Blower In prefilter Out prefilter In filter Out filter0,03 inch/w2,27 inch/w0,03 inch/w2,712 inch/w

B. ReaktorTeras Reaktor

Lampu Reaktor

Sumber NeutronF-17

Beamport

Kolom Thermal

C. Sistem Instrumentasi dan Kendali1. Kalibrasi :a. Daya LCR (Posisi 1, 2, 3)b. Daya CAMBELL (Posisi 4, 5, 6)c. Periodad. Daya Linier

2. Pengecekan Pancung & Interlock :SafetyShimRegulating

a. Manual

b. % daya

c. Perioda

d. HV

3. Sistem Komputer

D. Kesimpulan :Reaktor dapat dioperasikan

Keterangan : : BaikX : Tidak Baik

Data Checklist Operasi Daya :A. Operasi pada tingkat daya tanggal 8 April 2015, pukul 09.05 Waktu09.05 WIB

Reaktor kritis pada daya100 kW

Posisi batang kendali Pengaman Kompensasi Pengatur100 %80 %57 %

Suhu permukaan ATR24C

Suhu Primer In HE Out HE30C29C

Suhu Sekunder In HE Out HE24C30C

Debit primer552 /menit

Debit sekunder614 /menit

Suhu bahan bakar131C

Laju paparan radiasi Dek reaktor Sub kritik Demineralizer Kolom Thermal Bulk Shielding Ruang Kontrol0,90 mR/jam0,09 mR/jam0,28 mR/jam0,10 mR/jam0,49mR/jam0,04 mR/jam

Keterangan :Pada pukul 9.19 sistem pendingin primer dimatikanPada pukul 9.21 batang kendali pengatur dinaikkan

B. Operasi pada tingkat daya tanggal 8 April 2015, pukul 09.22Waktu09.22 WIB


Posisi batang kendali Pengaman Kompensasi Pengatur100 %80,2 %75,9 %


Suhu Primer In HE Out HE-C-C

Suhu Sekunder In HE Out HE-C-C

Debit primer- /menit

Debit sekunder614 /menit

Suhu bahan bakar166,6C

Laju paparan radiasi Dek reaktor Sub kritik Demineralizer Kolom Thermal Bulk Shielding Ruang Kontrol0,90 mR/jam0,09 mR/jam0,28 mR/jam0,10 mR/jam0,49 mR/jam0,04 mR/jam

Keterangan :10.18 Daya diturunkan batang pengatur 59,5%; daya reaktor 65 kW10.20 Pendingin primer hidup, daya reaktor 100 kW

C. Operasi pada tingkat daya tanggal 8 April 2015, pukul 10.22Waktu10.22 WIB


Posisi batang kendali Pengaman Kompensasi Pengatur100 %80,3 %58 %


Suhu Primer In HE Out HE37C34C

Suhu Sekunder In HE Out HE29C30C

Debit primer541/menit

Debit sekunder611/menit

Suhu bahan bakar138C

Laju paparan radiasi Dek reaktor Sub kritik Demineralizer Kolom Thermal Bulk Shielding Ruang Kontrol4,90 mR/jam0,10 mR/jam0,50 mR/jam0,11 mR/jam0,48 mR/jam0,03 mR/jam

Keterangan :11.22 Reaktor Shut down

D. Data Checklist pada saat Shut Down pada tanggal 8 April 2015, pukul 11.22Waktu Shut down11.22 WIB

Posisi batang kendali Pengaman Kompensasi Pengatur0 %0 %0 %


Suhu primer In HE Out HE36C34C

Suhu sekunder In HE Out HE29C31C

Debit Primer547 /menit

Debit Sekunder603 /menit

Suhu Bahan Bakar42C

Laju Paparan Radiasi Dek Reaktor Subkritik Demineralizer Kolom Thermal Bulk Shielding Ruang Kontrol4,1 mR/jam0,5 mR/jam0,5 mR/jam0,1 mR/jam0,68 mR/jam0,09 mR/jam

Kondisi Teras

Lampu penerangan Teras

Level ATR14,5 cm

Keterangan :Semua batang kendali berada di bawah (reaktor shutdown) dalam kondisi aman.

D. PembahasanPada praktikum pengoperasian Reaktor Kartini ini bertujuan agar praktikan mengetahui cara-cara pengoperasian reaktor mulai dari start up hingga shutdown, dimana terdapat 3 macam checklist, yaitu checklist start up, checklist operasi daya, dan checklist shutdown. Sebelum reaktor dioperasikan, pemeriksaan dilakukan terlebih dahulu untuk mengetahui kondisi sistem, komponen reaktor, dan SIK yang akan menentukan reaktor dapat dioperasikan atau tidak.Pada saat checklist start up, praktikan harus memeriksa ruang kontrol dan menjalankan instrumentasinya, pada pengoperasian kali ini, sistem blower yang dijalankan adalah blower 2, sedangkan blower 1 tidak dijalankan. Tekanan masuk pada blower tersebut adalah 0,03 inch/w dan tekanan keluarnya adalah 2,27 inch/w. Setelah itu ditentukan pompa yang digunakan, dimana pompa primer yang digunakan adalah pompa primer no.2. kemudian melakukan persiapan pada ruang kontrolnya, seperti mengecek fungsi batang kendali dengan cara menaikkan satu persatu. Selanjutnya dilakukan pencatatan semua parameter yang digunakan, pada sistem pendingin primer dicatat nilai-nilai debit pendingin primer, debit demineralizer, suhu air masuk dan keluar dari sistem pendingin, tahanan air masuk dan keluar sistem pendingin, pH air tangki reaktor, serta Level air tangki yang angka-angkanya dapat dilihat pada data praktikum ataupun lampiran data pada saat dilakukan praktikum. Dari semua sistem pendingin primer maupun sekunder juga sistem ventilasinya, di dapatkan hasil yang sesuai dengan parameter-parameter yang terdapat pada buku petunjuk praktikum. Jika semua sistem ternyata tidak ada masalah, maka dengan persetujuan supervisor reaktor dapat mulai dioperasikan.Kemudian melakukan checklist operasi daya, daya dinaikkan sampai dengan 100 kW, dan dicatat perubahan-perubahannya setiap waktu. Pada operasi tingkat daya yang pertama yaitu pada pukul 09.05 WIB reaktor telah kritis pada daya 100 kW, dengan posisi batang kendali pengaman 100 %, kompensasi 80 %, dan pengatur 57 %. Dan mencatat suhu air tangki reaktor yaitu 24C. Suhu air primer dan debit primer tidak mengalami kenaikan yang berarti, pada suhu air keluar saja yang turun menjadi 29C. Suhu pendingin sekunder yang naik menjadi 30C untuk suhu masuk dan 24C untuk suhu keluar. Dengan besar debit primer 552 /menit, sementara debit sekunder sebesar 614 /menit. Suhu bahan bakarnya masih stabil yaitu dibawah 530C, dan laju paparan radiasinya pada setiap titik daerah di kawasan reaktor masih dibawah nilai batas. Sehingga reaktor dapat dikatakan aman.Pada operasi tingkat daya yang kedua, sistem pendingin primer dimatikan pada pukul 9.19. Batang kendali pengatur dinaikkan menuju 75,9%, sehingga reaktor kembali dioperasikan pada daya 100 kW, dimana posisi batang kendali pengaman dan kompensasi tetap, hanya saja posisi batang kendali pengatur yang naik menjadi 75,9%, suhu permukaan ATR juga mengalami kenaikan dari yang tadinya 24C menjadi 32C, suhu air sekunder dan debit sekundernya juga tetap, hanya saja suhu bahan bakar meningkat menjadi 166,6C, dan laju paparan radiasinya tetap. Kenaikan suhu ATR mengindikasikan bahwa adanya kenaikan daya pada reactor tersebut.Pada operasi tingkat daya yang ketiga, daya diturunkan batang pengatur 59,5% pada pukul 10.18, menyebabkan daya reaktor menjadi 65 kW. Sementara pendingin primer kembali dihidupkan, menyebabkan daya reaktor kembali menjadi 100 kW. di mana posisi batang kendali pengaman dan kompensasi tetap. Suhu permukaan ATR juga mengalami kenaikan dari yang tadinya 32C menjadi 35C. Suhu air primer seebsar 37C pada masukannya dan 34C pada kelaurannya, sementara debitnya 541 /menit. Sedangkan suhu air sekunder pada masukannya sebesar 29C dan pada keluarannya sebesar 30C, sementara debit sekundernya turun. Sementara suhu bahan bakar turun menjadi 138C, dan laju paparan radiasinya cenderung meningkat pada beberapa parameter.Pada checklist yang terakhir yaitu shut down, yang dilakukan pada pukul 11.22 WIB, dengan posisi ketiga batang kendali 0%, dan suhu permukaan ATR sebesar 36C, pada pukul 12.10 WIB sistem pendingin primer dihidupkan kembali, dan terlihat suhu serta debitnya yang hanya mengalami sedikit perubahan, suhu sekundernya sebesar 29C baik pada posisi In maupun Out, suhu bahan bakar juga telah turun menjadi 42C dan laju paparan radiasinya dibawah 5 mR/jam. Pada kondisi shutdown Posisi batang kendali semua di bawah dan reaktor shut down dengan selamat (aman).Pada ketiga checklist diatas, nilai-nilainya sebagian besar masih dibawah batas dari nilai-nilai parameter yang terdapat pada buku petunjuk praktikum Operasi Reaktor Kartini dan data-data pada checklist menunjukkan kesesuaian dengan spesifikasi teknik dari reaktor kartini.. Jadi reaktor dalam keadaan tidak bermasalah, atau dapat dioperasikan dengan baik.

E. Kesimpulana) Pengoperasian reaktor dimulai dengan pengecekan kondisi sistem, komponen reaktor, dan SIK b) Pada reaktor Kartini dilakukan 3 buah checklist rutin, yaitu checklist startup, checklist operasi daya, dan checklist shutdown.c) Pada checklist startup, harus diperhatikan parameter-parameter yang mengindikasikan bahwa Reaktor Kartini dalam keadaan siap dioperasikan.d) Pada checklist daya reaktor, daya reaktor dinaikkan hingga mencapai daya kritis 100 kW.e) Saat checklist shutdown, ketiga batang kendali yaitu kompensasi, pengaman, dan pengatur berada pada posisi 0%.f) Data-data pada checklist menunjukkan kesesuaian dengan spesifikasi teknik dari reaktor kartini dan telah dilakukan pengoperasian sesuai standar dan aman.F. Daftar PustakaPetunjuk Praktikum Operasi Kinetika dan Pengendalian Reaktor.2015. STTN-BATAN:Yogyakarta

Yogyakarta, 19 juni 2015Praktikan,

Bintang Dewan Toro NIM. 021200322

Lampiran 1SPESIFIKASI TEKNIK REAKTOR KARTINI1. Daya maksimum100 kW2. Periode minimum7 detik3. % daya maksimum110 %4. Suhu ATR permukaan 40oC5. Suhu maksimum bahan bakar530oC6. Debit primer76 GPM7. Debit sekunder160 GPM8. Konsentrasi Si, Mg, Ca, Na dalam ATR< 1ppm9. Konduktivitas ATR0,2 0,5 mho10. Tahanan ATR pada demineraliser Inlet> 2 M/cm Outlet> 6 M/cm11. MPC dari pada ATR< 5 x 10-4 FCi/cc12. Radioaktivitas dalam ruang reaktor< 10 12 Fci/cc13. Laju paparan Radiasi Atas permukaan ATR< 100 mR/jam Ruang Kendali< 2,5 mR/jam Dek Reaktor

Documents

Operasi Daya Bintang