EMERGENCY CORE COOLING SYSTEM(LIGHT WATER REACTOR)

Angga Kautsar

23309010

Light Water Reactor Merupakan jenis PLTN yang paling banyak

dibangun (PWR 265 unit, BWR 94 unit) Menggunakan air (H2O) sebagai pendingin dan

moderator PWR : 2 siklus pendingin BWR: 1 siklus pendingin

Loss of Coolant Accident (LOCA) Merupakan kecelakaan kehilangan pendingin

pada reaktor nuklir. Merupakan salah satu kejadian parah yang

diperhitungkan dalam desain reaktor nuklir. Berdasarkan dampaknya dapat dibedakan

menjadi Large Break LOCA (LBLOCA) dan Small Break LOCA (SBLOCA)

Emergency Core Cooling System ECCS adalah sistem pendinginan darurat pada

teras reaktor yang digunakan pada saat terjadi LOCA.

ECCS berfungsi untuk: mendinginkan teras pada saat LOCA untuk

mencegah kerusakan bahan bakar dengan menginjeksi sejumlah besar pendingin campuran air dan boric acid ke sistem pendingin reaktor.

Memberikan racun neutron tambahan untuk menjamin reaktor tetap shutdown.

Sistem ECCS PWR HPIS (High Pressure

Injection System) set point pada12,41 MPa

Low Pressure Injection System (LPIS) set point 1,03 MPa

Accumulator Injection System set point 4,14 Mpa

Sistem ECCS pada BWR

Low Pressure Core Spray: Bersama LPCI dan HPCS pada LOCA, Bersama LPCI dan ADS pada small LOCA

Low Pressure Core Injection: Digunakan pada saat Residual heat removal system

High Pressure Core Spray: Dapat mendinginkan teras pada small LOCA Auto-Depressurisation System: Menurunkan tekanan dengan melepaskan

steam ke kolam suppresi

Contoh Large Break LOCA pada PWR Design Based Accident (DBA) pada PWR adalah

patahan guillotine pada cold leg sistem primer yang mengakibatkan hilangnya pendingin dari kedua sisi.

Fase kejadian : Blowdown phase, Refill phase, Bypass phase, Reflood phase, Long term cooling phase

LBLOCA phases Blowdown phase:

Terjadi penurunan tekanan sangat cepat dan hilangnya aliran massa yang besar.

Mengaktifkan sistem ECCS high pressure safety injection dan accumulator.

Bypass phase: Ketika ECCS mulai beroperasi tekanan uap dalam teras menahan aliran pendingin accumulator sehingga air mengalir melalui bagian atas

LBLOCA phases (2) Refill Phase:

Tekanan Reactor Vessel sudah berkurang Aliran accumlulator sudah tidak terhambat Diaktifkan Low Pressure Safety Injection

Reflood Phase: Pada fase ini lower plennum sudah terisi dan teras

mulai tergenang air. Air terus mengisi sampai ketinggian saluran

masukan, kelebihan air akan dikeluarkan melalui tempat terjadinya kebocoran

LBLOCA phases (3) Long term cooling phase:

air pendingin dialiran ke sisi kaki dingin yang tidak bocor dari pompa LPIS dan dijaga tekanan hidrostatisnya sehingga aliran menuju teras dapat dilakukan dengan sirkulasi alam

Uap yang dihasilkan dalam teras keluar melaui bocoran dan dikondensasikan oleh semprotan air dalam sungkup reaktor.

PWR Small Break LOCA Untuk kebocoran yang lebih kecil, tekanan

sistem primer berkurang sehingga mengaktifkan set point High Pressure Safety Injection sehingga High Pressure Safety Injections dimulai.

Pada kebocoran kecil teras tetap tergenangi air karena make up water reaktor dapat mengganti jumlah yang hilang.

Contoh BWR LOCA Design Basis Accident untuk LOCA pada BWR

adalah kebocoran pada jalur resirkulasi bagian suction

Contoh BWR LOCA Hilangnya pendingin menyebabkan

temperatur kelongsong bahan bakar meningkat dengan cepat dan teras mulai tidak terendam.

Pengaktifan High Pressure Core Spray untuk mendinginkan bagian atas teras.

Low Pressure Injection Safety aktif ketika tekanan mulai turun.

Mulai proses refill dan reflood

Kecelakaan Three Mile Islands Three Mile Islands unit 2

Lokasi: Middletown , Pensylvania Reaktor Tipe PWR Daya listrik 959 MWe Rancangan Babcock dan Wilcock Mulai Beroperasi pada 30 Desember 1978

Kecelakaan Three Mile Islands Sequence kejadian (1)

Tanggal 28 Maret 1979 pukul 4 pagi pompa utama loop sekunder gagal beroperasi sehingga tidak terjadi pengambilan panas dari loop primer.

Backup pump diaktifkan tapi ternyata valvenya belum dibuka setelah dilakukan maintenance.

Temperatur dan tekanan dalam loop primer meningkat

Pilot Operated Relief Valve pada pressurizer dibuka untuk menurunkan tekanan,

Sequence (1)

Kecelakaan Three Mile Islands Sequence kejadian (2)

Reaktor scrammed. Setelah tekanan turun PORV tetap terbuka

sehingga sekitar 80 ton sistem pendingin keluar ke quench tank.

Temperatur sistem primer terus naik. Aliran pada sistem sekunder terus berkurang

Sequence (2)

Kecelakaan Three Mile Islands Sequence kejadian (3)

Tekanan yang terus turun mengaktifkan Low Pressure Injection System ECCS

Tekanan naik dan level air pada pressurizer bertambah

Karena tidak ada indikator PORV terbuka dan tidak ada indikator level air dalam reactor vessel, operator mengira level air sudah penuh dan mematikan ECCS.

Sequence (3)

Kecelakaan Three Mile Islands Sequence kejadian (4)

Operator baru menyadari valve back up pump tertutup dan membukanya.

Tank quenching mulai penuh dan pendingin radioaktif jatuh ke lantai containment.

Cairan di lantai containment di pompa ke gedung pendukung sehingga menyebarkan zat radioaktif.

Sequence (4)

Kecelakaan Three Mile Islands Sequence kejadian (5)

Dimatikannya ECCS menyebabkan temperatur naik dan terjadi pembangkitan uap dalam teras sehingga tekanan terus naik.

Adanya uap pada sistem primer menyebabkan vibrasi pada pompa primer

Operator mematikan pompa primer untuk menghindari kegagalan.

Sequence (5)

Kecelakaan Three Mile Islands Sequence kejadian (6)

Semakin berkurangnya pendingin mengakibatkan teras bagian atas tidak terendam air

Temperatur teras telah mencapai 2000oC dan hampir setengah teras telah meleleh

Timbul gas hidrogen pada teras akibat reaksi air dan logam

Dilakukan penambahan cooling water melalui ECCS sehingga terjadi pendinginan dengan sirkulasi alami.

Tanggal 27 April setelah proses shutdown dan pendinginan reaktor resmi dideaktif.

Sequence (6)

Penyebab kejadian Kegagalan mekanik pada pompa sekunder dan PORV Kesalahan petugas maintenance dalam membuka

kembali valve back up pompa sekunder setelah maintenance dan LED indikator valve tertutup dalam keadaan tertutupi oleh tag sheet.

Kesalahan interpretasi operator terhadap kondisi PORV dan kondisi level air pada vessel

Tidak adanya indikator kondisi PORV hanya indikator sinyal listrik ke PORV.

Tidak ada indikator kondisi level air pada vessel hanya ada indikator level air pada pressurizer.

Kurangnya pelatihan bagi operator dalam menghadapi keadaan darurat.

Kondisi Teras akhir

Kesimpulan LOCA adalah kecelakaan hilangnya pendingian pada reaktor

nuklir. Pada PWR dan BWR large break LOCA merupakan kejadian yang

diperhitungkan dalam DBA. ECCS adalah sistem untuk sistem pendingin darurat yang

memberikan pendinginan ke teras pada saat kejadian LOCA Sistem ECCS pada PWR meliputi High Pressure Injection, Low

Pressure Injection dan Accumulator Injection System Sistem ECCS pada BWR meliputi Low Pressure Core Spray, Low

Pressure Core Injection, High Pressure Core Spray dan Auto-Depressurization System.

Penyebab kecelakaan TMI-2 adalah kegagalan mekanik pada pompa sekunder dan kegagalan menutup PORV serta kesalahan manusia.

Pada kecelakaan TMI-2 sistem ECCS telah berjalan dengan baik namun dimatikan karena kesalahan interpretasi dari operator.

Terima Kasih