ABSTRAK - digilib.batan.go.iddigilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/HSL PENEL P2PLR TH...
7
:!sit Penetilian P2PLR Tahun 2002 TINJAUAN TENTANG PENYIMPANAN SEMENTARA BAHAN BAKAR BEKAS REAKTOR DAY A Pratomo B Sastrowardoyo, Mulyanto Pusat Pengemban..gan Pengelolaan Limbah Radioaktif ABSTRAK TINJAUAN TENTANG PENYIMPANAN SEMENTARA BAHAN BAKAR BEKAS REAKTOR DAY A. Suatu kajian tentang penyimpanan sementara bahan bakar bekas (ISFF), dari reaktor daya, telah dilakukan. Kajian awal ini dimaksudkan untuk memperoleh informasi tentang dimensi kolam ISSF. Metodologi yang diterapkan mengacu pada skenario kebutuhan listrik di Indonesia, berdasarkan studi kelayakan oleh BATAN-NEWJEC, yaitu pada asumsi awal pengoperasian 14 PLTN, masing-masing dengan daya 900 MW/reaktor untuk tipe PWR, BWR atau CANDU. Perh!~ungan dilakukan untuk optimalisasi debit air pendingin kolam penyimpanan sementara, suhu air rr.asuk, suhu kolam, dikaitkan dengan optimasi gap antar rak, serta perisai radiasi. Suhu program komputer digunakan untuk menghitung faktor-fa:<tor tersebut secara simultan. Hasil memperlihatkan bahwa sccara umum bahan bakar bekas yang berasai dari reaktor CANDU lebih sederhana pengelolaannya dibandingkan dengan bahan bakar bekas dari jenis reaktor 1ain ABSTRACT PRELIMINARY STUDI ON INTERIM STORAGE OF SPENT FUEL FROM POWER REACTOR. A preliminary study on interim storage of spen fuel (ISSF), from power reactors, has been conducted. The objective of this is to obtain the information about dimention of ISSF's pool. The adobted methodology was referred on the scenario of Indonesian electrical demand, based on feasibility study performed by BA TAN-NEWJEC. In this case, the 900 MW/reactor of 14 NPPs are operated, recpectively for PWR, BWR or CANDU type. The estimations were carried out for optimizing the water cooling debit in air in term storage pool, water temperature inlet and pool temperature, related to the optimizing of gap distance un between of the rack, and the radiation shielding. A computer program was used to calculate these factors simultanly. The result shows that spent fuels from CANDU are generally simpler to managed than other reactor types. PENDAHULUAN Dalam pemenuhan kebutuhan energi listrik masyarakat, khususnya di bidang industri, diperkirakan bahwa kapasitas instalasi pembangkit tenaga listrik mencapai sekitar 125 ribu Mwe pada tahun 2020. Dari kajian oleh Newjec diperkirakan bahwa sekitar 10% diantaranya perlu dipasok dari tenaga nuklir. Karena itu pada sekitar tahun 2019, perlu dioperasikanya 14 pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN), dengan kapasitas 900 MWe per unit[1]. Seperti telah banyak dikenal, bahwa pada pada pengoperasian PLTN umumnya digunakan uranium sebagai bahan bakar. Type reactor yang lebih populer umumnya dioperasikan di dunia hingga saat ini, digolongkan b~rdasarkan jenis pendingin, reaktor air ringan (LWR), dan reaktor air berat (CANDU). Untuk reaktor pendingin air ringan terdapat 2 jenis reaktor daya, yaitu reaktor air tekan (PWR) dan reaktor air mendidih (BWR). Keduanya menggunakan bahan bakar uranium yang diperkaya hingga sekitar 3% U-235), yang memberikan perbandingan konversi rendah.
Transcript of ABSTRAK - digilib.batan.go.iddigilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/HSL PENEL P2PLR TH...
:!sit
Penetilian P2PLR Tahun 2002
TINJAUAN TENTANG PENYIMPANAN SEMENTARA BAHAN BAKARBEKAS REAKTOR DAY A
Pratomo B Sastrowardoyo, MulyantoPusat Pengemban..gan Pengelolaan Limbah Radioaktif
ABSTRAKTINJAUAN TENTANG PENYIMPANAN SEMENTARA BAHAN BAKAR BEKAS
REAKTOR DAY A. Suatu kajian tentang penyimpanan sementara bahan bakar bekas (ISFF),dari reaktor daya, telah dilakukan. Kajian awal ini dimaksudkan untuk memperoleh informasitentang dimensi kolam ISSF. Metodologi yang diterapkan mengacu pada skenario kebutuhanlistrik di Indonesia, berdasarkan studi kelayakan oleh BATAN-NEWJEC, yaitu pada asumsi awalpengoperasian 14 PL TN, masing-masing dengan daya 900 MW/reaktor untuk tipe PWR, BWRatau CANDU. Perh!~ungan dilakukan untuk optimalisasi debit air pendingin kolam penyimpanansementara, suhu air rr.asuk, suhu kolam, dikaitkan dengan optimasi gap antar rak, serta perisairadiasi. Suhu program komputer digunakan untuk menghitung faktor-fa:<tor tersebut secarasimultan. Hasil memperlihatkan bahwa sccara umum bahan bakar bekas yang berasai darireaktor CANDU lebih sederhana pengelolaannya dibandingkan dengan bahan bakar bekas darijenis reaktor 1ain
ABSTRACTPRELIMINARY STUDI ON INTERIM STORAGE OF SPENT FUEL FROM POWER
REACTOR. A preliminary study on interim storage of spen fuel (ISSF), from power reactors, hasbeen conducted. The objective of this is to obtain the information about dimention of ISSF'spool. The adobted methodology was referred on the scenario of Indonesian electrical demand,based on feasibility study performed by BA TAN-NEWJEC. In this case, the 900 MW/reactor of14 NPPs are operated, recpectively for PWR, BWR or CANDU type. The estimations werecarried out for optimizing the water cooling debit in air in term storage pool, water temperatureinlet and pool temperature, related to the optimizing of gap distance un between of the rack, andthe radiation shielding. A computer program was used to calculate these factors simultanly. Theresult shows that spent fuels from CANDU are generally simpler to managed than other reactor
types.
PENDAHULUANDalam pemenuhan kebutuhan energi listrik masyarakat, khususnya di
bidang industri, diperkirakan bahwa kapasitas instalasi pembangkit tenagalistrik mencapai sekitar 125 ribu Mwe pada tahun 2020. Dari kajian oleh Newjecdiperkirakan bahwa sekitar 10% diantaranya perlu dipasok dari tenaga nuklir.Karena itu pada sekitar tahun 2019, perlu dioperasikanya 14 pembangkit listriktenaga nuklir (PL TN), dengan kapasitas 900 MWe per unit[1].
Seperti telah banyak dikenal, bahwa pada pada pengoperasian PL TNumumnya digunakan uranium sebagai bahan bakar. Type reactor yang lebihpopuler umumnya dioperasikan di dunia hingga saat ini, digolongkanb~rdasarkan jenis pendingin, reaktor air ringan (LWR), dan reaktor air berat(CANDU). Untuk reaktor pendingin air ringan terdapat 2 jenis reaktor daya,yaitu reaktor air tekan (PWR) dan reaktor air mendidih (BWR). Keduanyamenggunakan bahan bakar uranium yang diperkaya hingga sekitar 3% U-235),yang memberikan perbandingan konversi rendah.
Hasil Penelitian P2PLR Tahun 2002
Oitinjau dari aspek ekonomi, keselamatan, efisiensi teknik, serta kemapuanpendayagunaan bahan bakar uranium, keduanya memiliki karakteristik yangsetara. Jenis reactor daya dengan pendingin 020, menggunakan bahan bakaruranium alami.
Oalam reaktor nuklir, panas yang terjadi berkaitan dengan adanya reaksifisi terkendali terhadap uranium[2J. Kemudian panas yang terjadi dikonversi
menjadi energi listrik, yang digunakan untuk banyak kegunaan. Bahan bakaruranium dikemas dalam bentuk pellet yang dimasukkan ke dalam batang-
batang kelongsong bahan bakar, dan kelongsong-kelongsong berisi bahanbakar tersebut disusun untuk membentuk assembly (LWR) atau bundel-bundel
(Candu).Selama pengoperasian PL TN, limbah yang ditimbulkan disamping
berupa limbah aktivitas rendah dan sedang dari air pendingin reaktor, jugalimbah aktivitas tinggi berupa bahan bakar bekas. Selain sarat dengankandungan radil)nuklida aktivitas tinggi dan umu;- panjang. Bahan bakar bekasmempunyai karakteristik paparan panas. Karena itu perlu adanya pengelolaanyang memadai, yang memenuhi kriteria keselamatan bagi manusia danlingkunga!:1nya. Sebetum dilakukan penyimpanan akhir bahan bakar bekas(interim storage) atau dilakukan olah ulang (reprocessing), bahan bakar bekasditempatkan di penyimpanan sementara, untuk menurunkan tingkat radiasi
maupun tingkat pencaran panas yang ditimbulkannya. !:-1j()nesia hingga saat inimenganut system daur terbuka. Oalam hal ini bahan bahan bakar bekasdiperlakukan sebagai limbah aktivitas tinggi. Berbagai hasil kajian yangberkaitan dengan ISSF telah dilaporkan[4-6J.
Penyimpanan bahan bakar bekas, dilaksanakan di kolam reactor selama1 -5 tahun. Pada perioda awal tersebut, penyimpanan di kolam reactordimaksudkan untuk mengurangi sejumlah radionuklida valotil, menurunkantingkat radiasi serta paparan panas yang timbul. Setelah itu kemudian bahanbekar bekas dipindahkan ke penyimpanan sementara (ISSF). Oalam hal initerdapat 2 sistem ISSF, yaitu system penyimpanan system basah (wet storage)dan penyimpanan system kering (dry storage). Untuk penetapan tapak ISSF,terdapat 2 opsi yang dapat dipilih, yaitu tergantung kebijakan yang dipilih.Tapak ISSF dapat terletak dekat reaktor, pad a reaktor, atau jauh dari reaktor,away from reactor.
Pada sistem penyimpanan bahan bakar bekas di kolam penyimpanandekat reactor, bahan struktur ISSF terutama berupa beton, yang kemudiandilapisi perisai stainless steel atau logam aluminium.
Selama pengoperasian fasilitas penyimpanan, dilakukan pemantauanyang terutama meliputi tingkat kemurnian dan suhu air pendingin, pengaruhkimia dan fisika selongsong bahan bakar beka. Kelongsong bahan bakar bekasdipertahankan agar tetap terendam dalam air pendingin, dengan suhu airdipertahankan agar berada dibawah 40°C, dan suhu udara dalam ruangan
disekitarnya dijaga pada 20.- 25°C.
133
Hasil Penelitian P2PLR Tahun 2002
Dalam makalah ini disajikan informasi awal tentang sistem penyimpanansemenatara bahan bakar bekas, khususnya untuk penyimpanan system basah,untuk perhitungan kapasitas ruangm, berdasarkan type reaktor yang LWR danCandu.
METODOLOGIMetodologi penelitian mangacu pada skenario kebutuhan listrik di
Indonesia, berdasarkan studi kelayakan oleh BATAN- NEWJEC. Asumsi awalyaitu rencana pengoperasian 14 PL TN, masing-masing dengan daya 900MW/reactor, untuk type PWR, BWR atau CANDU. Reaktor dibangun 1 unitpertahun, dan tiap reactor diopersaikan selama 40 tahun. Setiap tahundilakukan penggantian bahan bakar. Jumlah kemasan bahar bakar bekas padaakhir pengoperasian seluruh PL TN, untuk tiap type reactor dihitung.
Kapasitas penyimpanan sementara dihitung untuk jumlah bahan bakarbekCls pad a akhir pengoperasian reactor PL TN. Sejumlah assembly ataubunde! bahan bakar ditempatkan dalam rak-rak di dasar kolam penyimpanan,dengan dimensi disesuaikan untuk tiap jenis reactor. Perhitungan dilakukanuntuk optimalisasi debit air pendingin kolam penyimpanan sementara, suhu airmasuk, suhu kolam, dikaitkan dengan optimasi gap antar rak, serta perisairadiasi. Suatu program komputer digunakan untuk menghitung faktor-faktortersebut secara simultan.
HASILPada bagian ini disajikan data dasar. bahan bakar bekas, untk masing2
type reactor. Rangkuman data dasar tersebut untuk sampai akhirpengoperasian PL TN disajikan dalam Tabel 1, sedangkan pada Tabel 2.disajikan dimensi rak sebagai dc-.sar untuk penetapan luasan penyimpanansementara.
Tabel1. Data dasar bahail bakar bekas untuk berbagai jenis reactorPLTN
PWR BWR Candu
~~
Jumlah per reactor PL TN I 157Pen(](}antian ti$p PL 1N per lahul!
5920
134
Hasil Penelitian P2PLR Tahun 2002
Tabel 2. Luasan penyimpanan sementara bahan bakar bekas untukberbagai jenis reaktor PL TN.
Type reactor PWR BWR Candu
295 x 195
419
210x210
444
343 x ~3
544
Rak penY1mpaflan
IAssenl~ly/bundelDimensi rak (cm x cm) I
linggi (cm) I
Jumah assembly/bunde! per
rak23 169 800L
50 x 26 41 x 12 81 x 65
Rak dalam kolam
Jum.lah ~r kolam (unit rak}
Kapasft.oo :PeI1yimpanan (unit
~ 3~sembly/bunde!L29.900 83.148 4.212.000
luasan kolam (am x cm) 14750 x 5070 8610 x 2520 27783 x 22295
Hasil perhitungan disajikan pada Gambar 1 sId Gambar 4, dan skemaluasan kolam disajikan pada Gambar 5.
135
Hasil Penelitian P2PLR Tahun 2002
Gambar 2. Pengaruh Debit Alir Terhadap Suhu Air Kolam ISSF
Gambar 3 Debit Alir Dibutuhkan Agar Suhu Air Kolam ISSFKonstant, Versus Gap Antar Rak (0,1 SID 0,5 M)
HasiJ PeneJitian P2PLR Tahun 2002
Gambar 4. Tebal Perisai Radiasi, DigunakanVersus Gap Antar Rak (0,1 SID 0,5 M)
Pada ISSF,
,
:0... 1I, -..!
.01..
! " fI.c.
;0 ,+ !
i'~.. ~O lD 1.iD ' ~r.k
c~ ..,f t : ~ i'f '~
~;~~~I
Gambar 5. Penampang lintang kolam ISSF
137
Hasil Penelitian P2PLR Tahun 2002
PENUTUPSecara umum bahan bakar bekas yang berasal dari reactor Candu lebih
sederhana penq~lolaannya, dibandingkan jenis reactor lain.
DAFTt.R ACUAN1. NEWJEC INC, "Waste Management and Decommisioning", Report of
Feasibility Study of the First Nuclear Power Plans at Muria PeninsulaRegion,Jakarta, f\JEWJEC INC, September 1993.
2. M. BENEDICT, T.H. PIGFORD, H.W. LEVI, "Nuclear ChemicalEngineering", 2nd Ed., McGraw-Hili Book Company, New York, 1981.
3. MARTONO, H., "Keselamatan Penyimpanan Bahan Bakar Bekas SistemBasah dan Kering", Hasil Penelitian Pusat Teknologi Pengelolaan LimbahPadioaktif 1995/1996, BATAN, 1996.
4. SALIMIN, Z., "Tansfer Panas Bahan Bakar Bek::1s PL TN Dalam SistemPenyimpanan Sementara Type Basah". Hasil Penefitian Pusat TeknologiPengelolaan Limbah Radioaktif 1995/1996, BATAN, 1996.
5. SALIMIN, Z. & SURIPTO, A., 2003, "Spent Fuel Management Strategy forFuture Nuclear Power Plan Operation in Indonesia", Paper presented inInternational Conference on Storage of ~pent Fuel from Power Reactor,Vienna, June 2 -6, IAEA, 2003.
6. IAEA, "Evaluation of Spent Fuel as a Final Waste Form", Technical ReportsSeries No. 320, International Atomic Energy .'\gency, Vienna, 1991.
