TEKNOLOGI REAKTOR Dr.Ir. Mohammad Dhandhang Purwadi Pusat Teknologi Reaktor dan Keselamatan Nuklir Dipresentasikan Oleh : PAMUJI WASKITO R, S.Pd Guru Fisika SMKN 4 Pangkalpinang GO GREEN Sabtu, 10 September 2011 PUSAT TEKNOLOGI REAKTOR DAN KESELAMATAN NUKLIR 1
Latar belakang Penduduk dunia terus bertambah, tahun 2050 menjadi dua kali lipat, timbul masalah: Keamanan pasokan pangan (food supply security) Keamanan pasokan energi (energy supply security) Pemanfaatan energi fosil: Sumber energi menyusut dratis (BBM Indonesia hanya tersisa untuk 10-13 tahun) Menghasilkan gas rumah kaca (CO 2 ) Global Warming Es di kutup mencair, Lingkungan dan iklim terganggu Cuaca: tak menentu, susah diterka, semakin ekstrim, bakteri dan hama tanaman mengganas manusia terancam kesejahteraannya (agraria, kesehatan, tempat tinggal..) Reaktor nuklir dapat menjadi salah satu solusi: Energi, PLTN Pemasok energi yang tak menghasilkan gas CO 2 dengan cadangan sumber energi yang masih mencukupi untuk pemakaian jangka panjang Neutron Produksi radioisotop untuk agraria (bibit unggul, manajemen air, pengendalian hama), kesehatan (pencegahan, diagnosis, pengobatan), industri (peningkatan efisiensi) Arah pengembangan teknologi reaktor nuklir dan aplikasinya Teknologi: reaktor nuklir yang aman, ekonomis, sustainable (ramah lingk. & efisien b.bakar) Aplikasi: mudah dioperasikan, fleksible (dapat menyesuaikan dengan kebutuhan dan menggantikan posisi energi fosil dalam memasok energi) BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 2
Sejarah Reaksi fisi nuklir pertama dalam eksperimen, Enrico Fermi 1934 Reaktor fisi kontinu berhasil dikendalikan dalam Chicago Pile 1 (CP-1), Desember 1942 Sukses CP-1, mendasari reaktor rahasia di Hanford yang besar, untuk produksi plutonium, sukses 1945 BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 3
Sejarah 1956, PLTN komersial + militer pertama, Calder Hall, Inggris Calder Hall Magnox 50 MWe, Inggris,1956 1956, PLTN tipe PWR komersial pertama, murni pembangkit listrik, desain awal untuk propulsi kapal induk pengangkut pesawat tempur Shipping Port PWR 60 MWe, USA,1957 BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 4
Sejarah Kecelakaan parah PLTN PWR Three Mile Island Unit II (TMI II), USA, 1979, tak ada korban jiwa, pembebasan rad: 2x sinar ronsen Kecelakaan parah PLTN Chernobhyl Unit IV, Uni Soviet, 1986, 56 korban jiwa langsung, pembebasan rad: 5 200 000 TBq TMI II, 1979 Chernobhyl IV, 1986 BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 5
Sejarah Kecelakaan parah PLTN BWR Fukushima I, reaktor no 1-4 PLTN tipe BWR komersial versi pertama (Generasi II) dengan teknologi sungkup Mark-I tahun 80-an Pembebasan radioaktif dan radius pembebasan 1/10 dari Chernobhyl (20 km vs 500km), 370 000 TBq Kecelakaan mencapai level INES 7, terjadi pelelehan teras reaktor Tidak ada korban jiwa akibat radiasi BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 6
Internasional Nuclear & Radiological Event Scale (INES) TMI-II 5 CHERNOBHYL 7 FUKUSHIMA 1-4 7 KERUSAKAN PARAH PD TERAS REAKTOR B. BAKAR LELEH 0,1% ZRA LEPAS Sabtu, 13 Juli 2013 PUSAT TEKNOLOGI REAKTOR DAN KESELAMATAN NUKLIR 7
Sejarah Sumber: Power Reactor Information System http://www.iaea.org/programmes/a2/ Teknologi PLTN berkembang semakin matang, kecelakaan demi kecelakaan menjadi pelajaran berharga utk desain PLTN berikutnya, yang semakin bertambah aman Kepercayaan terhadap penggunaan PLTN meningkat di dunia, Asia dan juga ASEAN BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 8
Sejarah Sumber: Power Reactor Information System (PRIS), IAEA : http://www.iaea.org/programmes/a2/ BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 9
TEKNOLOGI REAKTOR Sabtu, 13 Juli 2013 BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 10
Reaksi Fisi NEUTRON LAMBAT 0,025 ev ( v = 2200 meter/detik ) NEUTRON CEPAT ± 2 MeV/neutron 140 Cs 235 U 93 Rb KEKEKALAN MASSA: n + U-235 Cs-140 + Rb-93 + 3 n 1 + 235 = 140 + 93 + 3 = 236 n + U-235 Ba-141 + Kr-92 + 3 n 1 + 235 = 141 + 92 + 3 = 236 Ek fragmen fisi Ek partikel neutron Energi partikel gamma Ek partikel beta Ek partikel neutrino Total 169,130 MeV 4,914 MeV 12,930 MeV 6,500 MeV 8,750 MeV 202,226 MeV Sabtu, 13 Juli 2013 BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 11
Reaksi Fisi Kontinu Reaksi fisi secara kontinu sebenarnya sulit untuk diwujudkan, terutama dalam uranium alam, yang mana dalam 1000 atom hanya ada 7 isotop U-235 (0,7%) NEUTRON LAMBAT 238 U 238 U 238 U 238 U 235 U 238 U 140 Cs MODERATOR 235 U 235 U 93 Rb 141 Ba 92 Kr 235 U 141 Ba 92 Kr 238 U 238 U 238 U NEUTRON CEPAT 238 U 238 U BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 12
Pengkondisian Reaksi Fisi Kontinu AIR Sabtu, 13 Juli 2013 BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 13
Pengendalian Reaksi Fisi Kontinu BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 14
Konstruksi Dasar Reaktor Nuklir BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 15
Perangkat Bahan Bakar Nuklir Sabtu, 13 Juli 2013 BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 16
Struktur Reaktor Nuklir PLTN BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 17
APLIKASI REAKTOR NUKLIR BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 18
Cara Kerja PLTN Berpendingin Air PLTN BWR Fukushima PLTN CANDU Three Mile Island II PLTN PWR BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 19
Tipe Reaktor Nuklir REAKSI FISI U-235, MENGHASILKAN: 3 NEUTRON E k = ± 2 MeV/neutron 2 FRAGMEN FISI + RADIASI E k = 197 MeV REAKTOR RISET, memanfaatkan neutron Produksi radio isotop untuk (pertanian, kedokteran, industri dll) Evaluasi bahan dan pengujian bahan Kedokteran REAKTOR DAYA Pembangkit listrik Penggerak kapal selam, kapal pemecah es, kapal selam Sabtu, 13 Juli 2013 BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 20
Tipe Reaktor Nuklir BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 21
Prinsip Kerja Reaktor Riset T AIR = ±45 O C T AIR = ±40 O C BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 22
Reaktor Riset di Universitas PUR-1 1 kw MTR Purdue University (1962 sekarang) BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 23
Reaktor Riset Untuk Kesehatan Sabtu, 13 Juli 2013 BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 24
Pemanfaatan Neutron di Reaktor Riset BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 25
Reaktor Riset di Indonesia REAKTOR SERBA GUNA G.A. SIWABESSY, SERPONG REAKTOR RISET TRIGA Reaktor TRIGA 2000 Bandung Reaktor Kartini Yogyakarta Sabtu, 13 Juli 2013 BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 26
Reaktor Daya Propulsi Sabtu, 13 Juli 2013 BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 27
Reaktor Daya Kogenerasi (Sedang dikembangkan di ) REAKTOR KOGENERASI PEMANFAATAN PANAS 80% PLTN PWR/BWR EFISIENSI TERMAL 30% Sabtu, 13 Juli 2013 BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 28
Pemanfaatan Hidrogen FUEL CELL Sabtu, 13 Juli 2013 BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 29
Pengambilan Minyak Kental Sumur Tua Enhanced Oil Recovery (EOR) Sabtu, 13 Juli 2013 BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 30
KESELAMATAN PLTN Sabtu, 13 Juli 2013 BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 31
PRINSIP KESELAMATAN REAKTOR NUKLIR POTENSI BAHAYA: RADIOAKTIVITAS + PANAS DI PELET BAHAN BAKAR REACTOR SAFETY PRINCIPLES: WRAP AND KEEPS THE WRAPPERS / CONTAINS AND KEEPS THE CONTAINERS Sabtu, 13 Juli 2013 BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 32
Konsep Keselamatan PLTN (Bungkus rapat dan jaga keutuhan bungkusnya) PEMBUNGKUS PENGHALANG GANDA (MULTIPLE BARRIERS) PENJAGAAN KEUTUHAN BUNGKUS PERTAHANAN BERLAPIS (DEFENSE IN DEPTH) : PENCEGAHAN Desain dan pengawasan PROTEKSI Penjagaan dan pembatasan MITIGASI Mitigasi kecelakaan dgn ESF PENANGANAN Pengelolaan resiko kecelakaan Pengelolaan resiko paska kecelakaan Sabtu, 13 Juli 2013 BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 33
Konsep Keselamatan PLTN (Bungkus rapat dan jaga keutuhan bungkusnya) PENGHALANG GANDA (MULTIPLE BARRIERS) 1. MATRIKS B. BAKAR UO 2 2. KELONGSONG SS atau Zirkalloy 3. BEJANA REAKTOR Baja tebal (25 cm) dan masif 4. SUNGKUP REAKTOR Baja tahan benturan dari luar 5. GEDUNG REAKTOR Beton tebal (1m) dan tahan gempa 6. DAERAH EKSKLUSIF Area kosong di sekitar PLTN PERTAHANAN BERLAPIS (DEFENSE IN DEPTH) 1. PENCEGAHAN Desain dan pengawasan 2. PROTEKSI Penjagaan dan pembatasan 3. MITIGASI Mitigasi kecelakaan 4. PENANGANAN Pengelolaan resiko kecelakaan Sabtu, 13 Juli 2013 BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 34
Penghalang Ganda ( Multiple Barrier ) Sabtu, 13 Juli 2013 BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 35
Pertahanan Berlapis ( Defense in Depth ) Tingkatan pertahanan berlapis Kondisi operasi Fitur esensial sistem Tingkat 1 Tingkat 2 Tingkat 3 Tingkat 4 Tingkat 5 Operasi normal Desain konservatif, kualitas dalam konstruksi dan operasi Kejadian operasional terantisipasi Pengendalian, sistem proteksi dan pembatas & fitur pengawasan lain Kecelakaan dasar desain Fitur keselamatan teknis dan prosedur kecelakaan Melampaui kecelakaan dasar desain Kecelakaan parah Tindakan pelengkap, manajemen kecelakaan termasuk proteksi thd pengungkung Pasca kecelakaan parah Tanggap kedaruratan di luar tapak Tujuan Mencegah operasi tak normal dan kegagalan Mengendalikan operasi tak normal, deteksi kegagalan Mengendalikan kecelakaan agar tetap di bawah level parah postulasi dalam dasar desain Mengendalikan kondisi yang parah, menghambat kecelakaan berlanjut, mitigasi konsekuensi kecelakaan parah, proteksi pengungkung Mitigasi konsekuensi radiologi akibat pembebasan zat radioaktif tertentu yang penting Sabtu, 13 Juli 2013 BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 36
Keselamatan melekat Inherent Safety TEMPERATUR MODERATOR NAIK NEUTRON TERMAL BERKURANG TEMPERATUR BHN. BAKAR NAIK REAKSI FISSI BERKURANG REAKSI FISSI BERTAMBAH TEMPERATUR BHN. BAKAR TURUN TEMPERATUR TINGGI TEMPERATUR TINGGI NEUTRON TERMAL BERTAMBAH TEMPERATUR MODERATOR TURUN Sabtu, 13 Juli 2013 BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 37
Sistem Keselamatan Teknis PARR: MENGAMBIL RADIOAKTIVITAS DARI RUANG SUNGKUP DGN SEMPROTAN AIR & FILTER CI: SUNGKUP MENJAGA PEMBEBASAN RADIOAKTIF KE LINGKUNGAN PENYERAP NEUTRON UTK HENTIKAN PEMBANGKITAN PANAS RT: PANAS KE RUANG SUNGKUP ATAU AIR MENJAGA PEMBEBASAN RADIOAKTIF DARI B. BAKAR ECC: DGN INJEKSI AIR PAHR: MENGAMBIL PANAS DARI RUANG SUNGKUP UNTUK MENGENDALIKAN TEKANAN RUANG ALAT PENUKAR KALOR AIR PANAS AIR DINGIN PANAS DARI RUANG SUNGKUP Sabtu, 13 Juli 2013 BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 38
Daur Bahan Bakar PLTN Sabtu, 13 Juli 2013 BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 39
Pengelolaan Bahan Bakar Sabtu, 13 Juli 2013 BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 40
Limbah PLTN LIMBAH OPERASIONAL PLTN Tingkat radioaktivitas: rendah sampai sedang Asal limbah: filter purifikasi udara Filter/resin purifikasi air Bahan habis pakai lain yang terkontaminasi Air terkontaminasi radioaktif, dari pencucian jas lab, sarung sepatu, tutup kepala, dlsb... LIMBAH DARI BAHAN BAKAR BEKAS PLTN Tingkat radioaktivitas: rendah sampai tinggi Sabtu, 13 Juli 2013 BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 41
Komposisi Bahan Bakar Bekas BENTUK B.BAKAR BEKAS Sabtu, 13 Juli 2013 BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 42
Penyimpanan Bahan Bakar Bekas TRANSFER CASK Sabtu, 13 Juli 2013 BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 43
PLTN di Indonesia Sabtu, 13 Juli 2013 BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 44
Sabtu, 13 Juli 2013 BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 45
PLTN MIHAMA, FUKUI, JEPANG Sabtu, 13 Juli 2013 BIDANG PENGEMBANGAN REAKTOR - PTRKN 46
TERIMA KASIH ATAS PERHATIAN ANDA Sabtu, 13 Juli 2013 PUSAT TEKNOLOGI REAKTOR DAN KESELAMATAN NUKLIR 47