Prosidillg Seminar J/asil Pel1clirioll P2TRRTallllll 200./

ISSN OS5~-527R

DESAIN DAN PEMBUA T AN SISTEM PENGAMBILAN UDARATANGKI TUNDA

Djaruddin HasibuanPusat Pengembangan Teknologi Reaktor Riset-Batan

ABSTRAKDESAIN DAN PEMBUATAN SISTEM PENGAMBILAN UDARA TANGKI TUNDA.

Oengan adanya gangguan teknis pada pengoperasian reaktor daya tinggi, sebagai akibatakumulasi udara secara terus menerus pada tangki tunda dapat mengakibatkan reaktor scram.Untuk mengatasi gangguan terse but telah dilakukan desain dan pembuatan sistem pengambilanudara tangki tunda di ruang operasi reaktor RSG-GAS. Oengan instaJasi yang direncanakan,akumulasi udara di bagian atas tangki tunda dapat disalurkan ke stack. Instalasi yangdirencanakan memerlukan 30 m pipa SS 316 diameter nominal Y2inci, schedule lOS, satu unitpompa vakum dengan kemampuan vakum > -2 mBar. Oari uraian yang dikemukakan di atasdapat disimpulkan bahwa desain sistem pengambilan udara tangki tunda ini layak untukdirealisasikan.

Kala kU/lci: Tekw/(/ll, Udara

ABSTRACTDESIGN AND MANUFACTURING OF AIR EXHAUST SYSTEM OF DELAY

CHAMBER. By the technical disturb once on the high power reactor operation, as a result ofcontinuously of air accumulation in the upper part of the delay chamber could makes the reactorscram. To outcome the problem disturb mention above, the design and manufacturing of airexhaust of delay chamber has been done. By the design installation, the continuously of airaccumulation in the upper part of the delay chamber can be remove to stack. The design andmanufacturing of the system needs 30 mlong ofSS 316 pipe by Y2in nominal pipe diameters of10 S schedule number, a unit of vacuum pump with -2 mar vacuum capacity. By thedescription mention above, it can be concluded that the design is feasible to be realized.

Key words: Pressure, Air

PENDAHULUAN

Berdasarkan hasil pengamatan yang dilakukan selama pengoperasian RSG-GAS,

ditemukan adanya persoalan teknis ketika reaktor dioperasikan pada tingkat daya tinggi.

Persoalan tersebut adalah menurunnysa permukaan air pada bagian atas tangki tunda

yang mengakibatkan terjadinya penurunan tekanan pad a inlet pompa primer sehingga

mencapai batas keselamatan yang diijinkan yang dapat mengakibatkan reaktor scram.

Hal ini diakibatkan adanya akumulasi udara di bagian atas tangki tunda (delay chamber)

secara terus menerus (continue) sehingga udara menekan permukaan air dan

mengakibatkan penurunan permukaan air di atas permukaan tangki tunda terse but.

Secara teoritis hal ini juga dibuktikan dengan penelitian yang telah dilakukan yang

90

ISSN 085~-5278 Desai" dan I'cmbu£lton Sislcm ...

Djamddin lIl/sliman

tertuang dalam laporan .• Studi of thermal Hydraulik Behavior Of MPR-30 GAS

Primary Cooling Sistem Using Atrecs-II Code[l]. Scbagai fungsi waktu pengoperasian,

jumlah udara terus bertambah sehingga menekan permukaan air tangki tunda terus

menurun. Hal ini sangat mengganggu kinclja reaktor, sehingga harus segera diatasi atau

dicarikan jalan keluarnya. Dari laporan penelitian di atas, disarankan bahwa salah satu

bent uk penyelesaianya adalah mengeluarkan (menyedot) udara yang terperangkap di

dalam tangki tunda tersebut. Untuk mengeluarkan udara ini dari dalam tangki tunda

perlu dirancang suatu sistem penghisap yang menggunakan serangkaian pemipaan yang

dilengkapi dengan pompa vacum dan tangki pemisah untuk menampung air yang

mungkin tersedot. Sistem ini dihubungkan dengan tangki tunda melalui ujung pipa

pembuangan tangki tunda (pipa venting) yang telah terpasang sampai di bagian atas

permukaan air kolam penyimpanan bahan bakar bekas di level 13 m. Udara dari dalam

tangki tunda akan disalurkan/dibuang ke stek melalui HOT CELL dengan menggunakan

pipa pembuangan. Dengan terpasangnya fasilitas ini diharapkan dapat mengatasi

persolanan penurunan tekanan yang mengakibatkan menurunnya kinerja reaktor.

TEORI

Parameter yang dibutuhkan dalam desain dan pembuatan sistem pengambilan

udara tangki tunda (delay chamber) ini adalah perbedaan tekanan udara atmosfir

sekeliling dengan tekanan udara yang terperangkap di dalam delay chamber yang dapat

ditentukan dcngan persamaan (I).

L1P = Palm - P udara ........•.•••....•..••••...•..•...•.••.•..••..•.•.•......... (1)

Besarnya daya pompa vakum yang digunakan disesuaikan dengan perbedaan

tekanan yang terjadi antara udara sekitar dengan tekanan udara yang terperangkap di

dalam delay chamber. Secara umum kemampuan vakum pompa vakum harus lebih

besar dari kevakuman udara yang terperangkap P = -2 mBar.

Data-data lain yang masih dibutuhkan adalah data lokasi dimana sistem

penyedot udara tangki tunda ini ditempatkan.

Untuk menyalurkan udara dari dalam delay chamber digunakan pipa SS 304

dengan diameter pipa nominal 1f2 inchi. Ketebalan pipa yang digunakan ditentukan

dengan persamaan (2)

t = A1 ( P .D + C) (2)2S

91

Prosidil1g Sl'mil1ar /lasi/ PCl1t'/irial1 P27RNT(lh/ll/ 200-1

ISSN OS5·1-527X

dengan f = tcbal dinding pipa

p = tekanan yang bekelja dalam pipa.

D = diameter luar pipa = 0,840 inci.

51 = Tegangan maksimum yang diijinkan (psi), sebagai variasi suhu.

Untuk pipa 55 316, pada range suhu _20° F sid 100 of. 5 = 18750 psi.

M = toleransi pembuatan, M = 1,125

C = toleransi untuk pengkaratan, 0,05 in untuk diameter pipa :S I"

Pada prinsipnya suatu desain dinyatakan aman apabila tegangan yang timbul

lebih kecil dari tegangan maksimum yang diijinkan, maka dengan persamaan 1 dan 2,

sistem pengambilan udara delay tangki tunda telah dapat didesain.

METODEPERANCANGAN

Metode perancangan sistem penyedot udara tangki tunda ini dilakukan dengan

tahapan-tahapan sebagai berikut:

1. Penentuan tata letak instalasi

2. Perancangan pipa penyalur dan pompa vakum.

3. Pembuatan gambar konstruksi

4. Penentuan kebutuhan bahan.

TATA KERJA

Pencntuan Tata Letak Instalasi.

Berdasarkan hasil survey yang telah dilakukan dilapangan, maka ditentukan

bahwa lokasi yang cocok untuk pemasangan sistem pengambilan udara tangki tunda ini

ditunjukkan pada Gambar I.

1. Kolam reaktor

2. Kolam penyimpanan

bahan bakar bekas.

o o

R

Gambar 1. Tata Letak Instalasi

92

3. HOT CELL

:::: Saluran (duct)

Lokasi usulan

ISSN 0854-5278 IJesaill dOll FemhualoJl .)'fSICJJ1..

l~jarllddiJ1 l/asllwol1

Perancangan Pipa Saluran

Pipa saluran udara sistem penyedot udara delay chamber ini berfllngsi untuk

menyalurkan udara yang disedot oleh pompa vakllm. Bentuk dari pipa saluran ini

disesllaikan dengan kondisi lapangan dan dirancang sedemikian rupa agar dalam

pelaksanaan pemakuman dapat dilakllkan dengan mlldah dan am an pada kondisi reaktor

operasi. Pipa sa luran ini dibllat dari beberapa batang pipa SS 304, yang dipasang

mengikuti . bentuk saluran kabel yang tersedia di lantai ruang operasi R0721.

Penyambungan pipa ini dilakukan dengan menggunakan sambungan ulir, karena tidak

dimungkinkan untuk melakllkan pengelasan di dalam gedung reaktor.

Besarnya beban yang bekerja pad a pipa saluran akibat pemakuman dihitung dengan

menggunakan rumus (1), diperoleh ,0.P= - 0,002 Bar = - 0,03 psi.

Beban ini merllpakan beban tekan atau kompressi yang bekerja dari luar

dinding pipa. Untuk menghindari pengarah dari beban tak terdllga, maka harga PlOtdi

atas digandakan dengan sllatll faktor (k) yang disebut faktor keselamatan, dimana untllk

konstruksi nllklir grade k = 1,6[4] sehingga harga ,0.Ptotmenjadi 0,048 psi. Dengan

memasukkan harga ,0.PlOt= - 0,048 psi (desakan dari luar pipa) pada persamaan (2),

maka tebal pipa yang diperlllkan diperoleh t = 0,050 inci. Jika tebal pipa berdasarkan

perhitungan ini diplotkan pada Tabe! pipa standar, maka dipilih menggllnakan pipa V;

inchi dengan nomor schedule lOS, dengan tebal t = 0,083 inchi. Jika tebal pipa hasil

perhitungan dibandingkan dengan teba! pipa yang tersedia di pasaran, maka akan

diperoleh bahwa t = 0,050.i11(0,083 cm).

Perancangan Pompa Vakum

Untuk mengelllarkan lldara yang terperangkap di bagian atas delay chamber

digunakan pompa vakum. Persyaratan fungsi yang harus dipenuhi pompa vakum

tersebut adalah harus mampu bekerja pad a tekanan yang lebih rendah dari tekanan udara

yang terperangkap di bagian atas delay chamber. Dalam perancangan ini dipilih

menggunakan pompa vakum yang tersedia di P2TRR, yaitu pompa vakum Merk REFCO,

Tipe RZ. 16, dengan kemampuan vakum 4 x 10- 4 mbar, volume 16,6 m3/jam, daya 0,55 kw. Dengan

demikian rancangan yang diajukan dinyatakan aman terhadap tegangan tekan yang

timbul dan dapat berfungsi optimal.

93

I'ro5idillg Sell/illar IIa5il Pelleliritll11'2TRRTaI1lll12()().f

ISSN ()S5~-527R

Pcmbuatan Gamba!" Konst!"uksi

Bentuk sistem penyedot udara delay chamber ini disesuaikan dcngan kondisi

lapangan dimana fasilitas ini akan dipasang. Scperti yang ditunjukkan pada Gambar 2

ber~~~~>~/--~~

( Dinding: Reaktor R-0721II,I,II,IIII,I,II,

---------lI,III

Kc HOT-CEEL

Gambar 2. Gambar instalasi sistem penyedot udara delay chamber

Penentuan spesifikasi bahan dan alat

Dengan berpedoman pada gambar desain yang diajukan, maka kebutuhan bahan

dan alat untuk pembuatan sistem pengambilan udara tangki ini dapat dilihat pada Tabel

1 berikut:

Tabel I. Kebutuhan bahan dan alat

KEBUTUHAN BAHAN PEMBUATAN PEMBUANGAN UDARA TANGKI TUNDA

NO.

NAMA BAHANBANYAKNYA

1Lemari panellistrik 60x40x20 em 1 Buah

2

MCB 10N220 V 3 Buah

3

Kontaktor 15N220 V 3 Buah

4Relay 1ON12V DC 5 Buah

5Dudukan relay 5 Buah

6Rei dudukan relay 1 Meter

7Saklar power 20 N220 V 1 Buah

8Lampu kontrol5 WI 220 V 1 Buah

9

Sensor fotolistrik 12 V DC 2 Pasang10

Sepatu kabel 3 mm2 2 Pak

94

ISSN 0854-5278 /)esain dun l'eJ1lbuo/(I!l ,,)"i.Hem.

qj"r/l(ldill //"s1l'/Iall

11 Isolasi listrik 2 Buah

12

Tali pengikat kabel panjang 20 em 1 Pak

13

Kabel NYM 3x2,5 mm2 1 Roll

14

Kabel instrumentasi 4x1 mm2 1 Roll

15

Fisher 3 em 11Dus16

Sekrup 3 em 100Buah

17

Transformator CT 15 A; 220 V/12 V 1 Buah

18

Dioda jembatan 15 A 1!Buah19

Capasitor 1OOOOJF/25V 11Buah20

Capasitor 470JF/25V 1 Buah

21

Cooling fan 12 V DC 1 Buah

22

IC 7812 3 Buah

23

Buffer instrumentasi 1 Unit

24

Timah solder 1 Roll

25

Stop kontak 3 phase 380V/16 A 1 buah

26

Blind Flens SS dia. 150mm 41ubang baut M16 1 buah

27

Pipa SS dia. 1/2" sch. 10S 20Batang

28

Selang diameter 12 x 18 100meter

29

Elbow 90 SS welded joint dia. 1/2" 20Buah

30

Tee welded joint dia. 1/2" 1 Buah

31

Sambungan T ulir dalam, y.. "

__ ~Bua~_32

Fitting pipa ulir luar y.. ", 8S-304 3 Buah

33

Mata snai y.. " no: 14.G 2 bUAH

34

Klem SS dia. 3/4" 5 Buah

35

Manual valve thread conn dia. 1/2" 2 buah

36

Pressure indikator controller range -0,5-1,5 bar, 220 V/50Hz 1 buah

37

Check valve SS dia. 1/2" 1 buah

38

solenoid valve thread conn dia. 1/2", 220V/50Hz 1 buah

39

Flens 8S dia. Pipa 1/2" 4 buah

40

Tangki water trap dia. 6", t=1 meter 1 unit

41

Kawat las SS 316 d=2,6mm 1 box

42

Batu gerinda potong 3 1/2" 10Buah

43

Batu gerinda poles 31/2" 10Buah

44

Sikat baja 3 Buah

45

Gas Argon 1 tabung

46

Dudukan Pompa Vakum 1 unit

47

Pompa Vacum, Merk Refco, Type RZ, capasitas 4 x 10-4mBar 1 unit

HASIL DAN PEMBAHASAN

Dari hasil analisis rancangan yang dilakukan diperoleh bahwa rancangan batang

penyalur yang dibuat dari pipa SS 316 dengan diameter pipa nominal ON = Yz inchi,

95

Prosiding Seminar Ilasil PCl1clitioll P27RRTah/l/12{){).f

ISSN OX5·1-527S

dapat menahan beban yang timbul akibat pell1akuman udara dari dalall1 delay chamber.

Pemilihan pompa vakull1 dengan menggunakan pompa vakum yang tersedia dapat

memenuhi persyaratan fungsi yang ditentukan, dimana kemampuan vakum pompa

vakum 4 x 10 - 4 mbar, sedangkan kevakuman udara yang terperangkap adalah - 2 mbar.

Sehingga kalall dibandingkan antara kemampuan pompa vakum dengan kevakuman

udara akan diperoleh 4 x 10 - 4 mBar > - 2 mBar . Instalasi yang direncanakan yang

perancangannya telah disesuaikan dengan kondisi lapangan dapat dengan mudah

dipasang dan dibongkar dalam keadaan reaktor di shut down. Dengan selesainya

rancangan dan pembuatan sistem penyedot udara delay chamber ini, maka

pengoperasian reaktorpada daya tinggi akan terjamin dan pemanfaatan reaktor akan

semakin optimum.

KESIMPULAN

Dari hasil pembahasan yang dikemukakan maka dapat disimpulkan bahwa :

1. Dilihat dari bentuk konstruksi fasilitas ini yang sangat sederhana dan tclah

disesuaikan dengan kondisi lapangan, sehingga fasilitas ini dapat dengan ll1udah

dipabrikasi dan dipasang di dalam reflektor reaktor.

2. Rancangan sistem penycdot udara delay chamber ini akan menjamin pcngoperasian

reaktor RSG-GAS yang aman pada daya yang bervariasi dari daya rendah sampai

dengan tingkat daya tinggi.

DAFTAR PUSTAKA

I. SETIY ANTO dan BIROY ASO MOCHIZUKI, Study of Thermal Hydraulic

Behavior of MPR 30-GAS Primary Cooling Sistem Using Atrecs-II code, PNC­

Oarai Engineering Center, 1995.

2. Anonimous, Safety Analysis Report, Multypurpose Research Reactor G.A.

Siwabessy, copy no:8, Badan Tenaga Atom Nasional, September 1989.

3. Aninimous, Technical Drawing of: General Arangement Reactor and Fuel Storage

Pools, Tangki tllnda With Internal, No. Ident: TRR.KK.OI.04.63.03, Rev.9.

4. HOWARD. F. RASE, JAMES. R. HOLMES, Piping Design For Process Plants,

John Wiley and Sons, New York 1963.

96

ISSN 0854-5278

DISKUSI

DesaiJ1 dunl'embuollll1 S'i.'ifcl11 ...

[)joruddin Ilasibuon

1. Penanya: Sukmanto Dibyo

Pertanyaan : Berapa tekanan udara di dalam tangki tunda yang akar~ disedot

Jawaban: Tekanan udara yang akan disedot adalah -2 mbar, dengan volume ± 10m3,

berada pada permukaan bagian atas tangki tunda.

2. Penanya: Dhandang Punvadi.

Pertanyaan: Apakah sudah diperkirakan perisai radiasinya ? Mohon perhatian

bahwa tangki penampung dan pipa-pipanya akan rnempunyai radioaktivitas yang

cukup tinggi, oleh karena itu dalam desainnya harus mempertimbangkan adanya

perisai radiasi.

Jawaban: Sampai saat ini belum diperkirakan, karena anggarannya terbatas.

Namun jangan khawatir, sebelum sistem ini di operasikan perisai radiasinya sudah

akan diusulkan pembuatannya.

3. Penanya: Endiah Puji Hastllti.

Pertanvaan: Secar"a riil berapa persen rancangan ini telah dikelJakan ? Dan apa

rencana selanjutnya ?

Jawaban: Sampai saat ini rancangan ini telah dikerjakan 85 %, rencana tahun

berikutnya adalah pembuatan perisai radiasinya dan uji fungsi.

97