korosi erosi pada htgr - ansn.bapeten.go.idansn.bapeten.go.id/files/22.sriyono_(ok).pdf ·...

Prosiding Seminar Keselamatan Nuklir, 5 – 6 Agustus 2009

KAJIAN PENGARUH KOROSI EROSI AKIBAT ADANYA PARTIKEL LADEN KARBON TERHADAP KESELAMATAN PENGOPERASIAN

HTGR

SriyonoBidang Pengembangan Reaktor, PTRKNBATAN

Email : [email protected]

AbstrakKAJIAN PENGARUH KOROSI EROSI AKIBAT ADANYA PARTIKEL LADEN KARBON

TERHADAP KESELAMATAN PENGOPERASIAN HTGR. Reaktor HTGR tipe PBMR (Pebble Bed Modular Reactor) dan GTMHR (Gas Turbine Modular Helium Reactor) menggunakan bahan bakar dilapis dengan pyrocarbon. Pada saat reaktor beroperasi memungkinkan bahan bakar ini saling bergesekan satu sama lain, mengakibatkan sebagian pelapis karbon akan terlepas ke pendingin helium. Partikulat debu karbon yang terlepas ini dinamakan laden gas. Debudebu yang terbawa aliran pendingin helium, dengan kecepatan yang tinggi akan mengerosi permukaan logam yang dilalui, mengakibatkan adanya korosi erosi. Laden gas akan terakumulasi sesuai dengan bertambahnya umur reaktor. Permasalahan akan menjadi semakin rumit karena pada temperatur tinggi debu karbon akan berubah sifat hardnessnya menjadi lebih keras. Korosi erosi mengikis permukaan logam sehingga terjadilah proses thinning (penipisan) sehingga memungkinkan terjadinya kecelakaan kehilangan pendingin. Pengikisan oleh laden gas ini harus diantisipasi untuk menjamin keselamatan pengoperasian HTGR. Tujuan kajian ini adalah mengetahui pengaruh laden gas terhadap keselamatan pengoperasian HTGR. Kajian ditekankan pada beberapa parameter yaitu: penyebab terjadinya laden gas, karakteristik laden gas, kuantitas laden gas, penanganan laden gas dan pengaruhnya terhadap korosi erosi pada sistem HTGR. Selain berasal dari gesekan bahan bakar, pada pengalaman 20 tahun operasi AVR (Arbeitsgemeinshaft Versuchsreaktor) 60 kg debu terakumulasi, debu karbon juga dimungkinkan berasal dari insersi batang kendali ke teras grafit. Korosi erosi yang terjadi pada sistem pendingin HTGR sangat tergantung pada konfigurasi disain sistem, dan tingkat degradasi yang terjadi sangat ditentukan oleh jenis reaktor. Untuk mengantisipasi debu karbon akibat insersi batang kendali, pada disain HTGR generasi lanjut, kanal insersi dibuat terpisah dengan aliran pendingin. Sedangkan untuk mengendalikan debu karbon 0,15% aliran helium dialirkan ke HSS (Helium Supply System) untuk dipurifikasi.

Kata kunci : laden gas, korosi erosi, keselamatan, HTGR

AbstractREVIEW OF EROSION CORROSION EFFECT CAUSED BY PARTICLE LADEN CARBON TO

THE HTGR SAFETY OPERATION. Both of advanced HTGR, Pebble Bed Modular Reactor (PBMR) and GTMHR use pyrocarbon coating fuel element type. During the normal operation, these fuels rub each other causes carbon coating release to helium coolant. This dust is called laden gas. Laden gas will follow the helium coolant flow and eroded the surface of material, which called corrosion erosion. The corrosion erosion causes material thinning and degraded the pipe or material will induced loss of coolant accident. To ensure the safety of operation PBMR the corrosion erosion should be anticipated. This paper will discuss review of many literatures based on many countries experiences that operating HTGR. The main purpose of review is to understand the effect of laden gas to safety operation of HTGR. The main parameters should be analyzes are total amount of laden gas produced in HTGR, Laden gas establish in helium coolant caused by, the method to reduce laden gas by design. From 20 years of the AVR operating experience 60 kg of carbon dust has been accumulated. Corrosion erosion in HTGR depend to its system design and the degraded level depend on reactor type. Except because of fuel balls friction, releasing of the carbon dust can be resulted from control rod insertion. For anticipating the carbon dust in future design of advanced HTGR the control rod insertion channel will be separated from helium coolant channel. To control the carbon dust in the HTGR coolant system, 0.15% helium flows to HSS (Helium Supply System) for purification process. It can reduce the dust accumulation and less amount comparing to the AVR.

Keywords: laden gas, erosion corrosion, safety, HTGR

241

mailto:[email protected]


BAB I

PENDAHULUAN

HTGR adalah reaktor maju yang

menggunakan helium sebagai pendingin,

dan menggunakan inti (kernel) bahan

bakar berdiameter 0,5 mm dilapisi

dengan beberapa lapis pirokarbon. Di

dunia ada beberapa jenis disain reaktor

maju HTGR, diantaranya adalah PBMR

(Pebble Bed Modular Reactor) dan GT

MHR (Gas Turbine Modular Helium

Reactor). Disain reaktor GTMHR

menggunakan kerangka bahan bakar

berbentuk heksagonal prismatik dengan

lebar flat alas 35 cm, dan tinggi 75 cm.

Elemen bahan bakar berbentuk batang

dengan inti TRISO (triple coated

isotropic carbon) dimasukkan ke dalam

blok grafit berbentuk segi enam

(prismatik). Disain prismatik blok grafit

bahan bakar GTMHR dapat dilihat pada

Gambar 1.

Gambar 1. Bahan bakar tipe prisma untuk GTMHR

Sedangkan reaktor PBMR

mengunakan bahan bakar berbentuk bola

bola (spheres fuel) berdiameter 60 mm,

dengan setiap bola di dalamnya terdapat

sejumlah partikel TRISO yang menyatu

di dalam matriks grafit dan dikungkung

dalam shell grafit setebal 5 mm. Disain

bolabola bahan bakar PBMR dapat

dilihat pada Gambar 2.

242


Gambar 2. Bahan bakar tipe pebble (bola) untuk PBMHR

Pada saat reaktor beroperasi

normal, bahan bakar di teras teraliri oleh

pendingin helium dengan kecepatan

tinggi, mengakibatkan bolabola bahan

bakar saling bergesekan (dalam PBMR)

ataupun antar batang bahan bakar

bergesekan dengan blok grafit (dalam

GTMHR). Gesekan tersebut akan

mengakibatkan sebagian pelapis karbon

terkikis dan terbawa ke aliran pendingin

helium. Partikulat debu karbon ini

dinamakan laden gas.

Debudebu yang terbawa dalam

aliran pendingin helium akan menjadikan

permasalahan tersendiri. Partikulat debu

karbon yang terbawa aliran dengan

kecepatan yang tinggi akan mengerosi

permukaan logam yang dilalui

mengakibatkan adanya korosi erosi.

Permasalahan akan menjadi semakin

rumit karena pada temperatur tinggi debu

karbon akan berubah sifat hardnessnya

menjadi lebih keras. Korosi erosi

mengikis permukaan logam sehingga

terjadilah proses thinning (penipisan).

Penipisan yang berlebihan

mengakibatkan kecelakaan kehingan

pendingin, sehingga akan berdampak

buruk pada keselamatan HTGR.

Pengikisan oleh laden gas ini

harus diantisipasi untuk menjamin

keselamatan pengoperasian HTGR. Pada

makalah ini akan dijelaskan kajian dari

berbagai literatur tentang pengaruh laden

gas terhadap keselamatan pengoperasian

HTGR. Laden gas sesuai dengan umur

beoperasinya reaktor akan terakumulasi

dengan jumlah yang semakin meningkat.

Hal ini disebabkan pada sistem purifikasi

helium, hanya 0,15% aliran yang diolah

atau diperbarui. Kajian ditekankan pada

parameter: penyebab terjadinya laden gas

pada sistem HTGR, ukuran laden gas,

243


jumlah laden gas, dan pengaruhnya

terhadap korosi erosi.

BAB II

KONDISIKONDISI TAK

NORMAL PADA

PENGOPERASIAN HTGR

Di dalam pengoperasian HTGR,

ada beberapa kondisi tak normal yang

mungkin terjadi dan memicu perubahan

lingkungan didalam sistem internal

reaktor HTGR. Perubahan lingkungan ini

akan berdampak pada komponen logam

(metal) di dalamnya, seperti internal

reaktor, sistem pemipaan, sistem konversi

daya, dan lainlain. Kejadian tak normal

pada pengoperasian HTGR dan menjadi

pemicu degradasi material adalah antara

lain meliputi :

• Kejadian kehilangan pendingin

(Loss of Coolant)

• Kebocoran udara dan atau steam

(Water and steam ingress)

• Adanya partikulat (laden) gas

dalam pendingin gas helium

2.1 Kejadian Kehilangan Pendingin

(Loss of Coolant)

Kecelakaan atau kejadian

kehilangan pendingin pada HTGR dapat

disebabkan oleh banyak faktor. Salah

satu faktor tersebut adalah karena

kebocoran pipa pendingin akibat

degradasi material karena proses korosi

baik itu korosi erosi ataupun yang

lainnya. Kehilangan pendingin pada

HTGR berakibat pada kehilangan

pengambilan panas pada teras. Hal ini

dapat meningkatkan temperatur teras

sehingga mengakibatkan kegagalan

bahan bakar dan mengakibatkan

pelepasan produk fisi ke lingkungannya.

Produk fisi seperti Cs (Cesium), Sr

(Strontium) dan I (Iodin) dapat

mempengaruhi material struktur,

tergantung pada seberapa banyak

terlepaskan dan seberapa lama pelepasan

terjadi pada kejadian tidak normal

tersebut. Untuk menjamin

keselamatannya sebuah sistem HTGR

mempunyai 3 lapis proteksi dalam

mengungkung produk fisi yang terjadi.[2].

Pada Gambar 3 ditunjukkan sebuah

diagram skematik pertahanan berlapis

lapisan pengungkung (barrier) produk

fisi yang ada dalam elemen bakar TRISO.

Pertahanan berlapis bahan bakar TRISO

itu meliputi :

• Pengungkung yang pertama

adalah kernel bahan bakar. Kernel bahan

bakar sebagai pertahanan pertama dalam

mengungkung produk fisi yang terjadi,

baik yang bersifat gas mudah menguap

244


ataupun yang berbentuk radionuklida non

volatile. Temperatur dan tingkat burnup

bahan bakar HTGR dibatasi pada level

tertentu untuk memastikan bahwa produk

fisi akan tetap terkungkung dalam kernel

tersebut.

• Pengungkung yang kedua

adalah lapisan coating protektif kernel

bahan bakar. Coating ini terdiri dari 3

lapis terbuat dari bahan pyrolitic carbon

dengan densitas yang berbedabeda.

Lapisan pirolitik karbon terletak pada

lapis terluar, kemudian lapisan SiC dan

lapisan ke tiga adalah pirolitik karbon

lagi. Ketiga lapisan ini telah terbukti

mampu mengungkung produk fisi sampai

dengan temperatur 1600°C, sesuai dengan

temperatur maksimum yang mungkin

terjadi pada saat kondisi darurat atau

kecelakaan reaktor HTGR.

• Pengungkung yang ke tiga

adalah shell dan matriks

grafit. Partikel bahan bakar

berdiameter 1 mm akan

disatukan (dikompaksi) dalam

matriks grafit, dan

dikungkung dalam shell grafit

sehingga terbentuk bola

elemen bakar dengan diameter

60 mm. Matriks grafit ini

mampu sebagai barier untuk

mengungkung produk fisi

yang dihasilkan dari proses

reaksi fisi seperti Cs, Rb, Se,

dan Ba secara lebih efektif.

Gambar 3. Pertahanan berlapis pada elemen bahan bakar TRISO (a) partikel bahan bakar

(b) elemen bahan bakar [1]

Pada saat proses fabrikasi

probabilitas kegagalan partikel adalah

6× 105, hal ini menunjukkan bahwa rata

rata kegagalan partikel bahan bakar

karena adanya cacat pelapisnya

diperkirakan kirakira dua atau tiga

245


partikel pada setiap matriks elemen bola

bahan bakar[2]. Lapisan coating TRISO

tidak akan terdegradasi sampai pada

temperatur 2000°C. Pada kondisi operasi

normal temperatur bahan bakar tidak

akan melebihi 1250°C. Dan temperatur

ini akan selalu dijaga dibawah 1600°C

pada kondisi darurat, seperti terjadinya

kehilangan pendingin. Ketahanan lapisan

coating bahan bakar terhadap temperatur

dapat ditunjukkan pada Gambar 4.

Berdasarkan analisis, pelepasan produk

fisi akan tetap terkungkung dalam

matriks bahan bakar karena ketahanan

lapisan coating terhadap temperatur yang

sangat baik.

Gambar 4. Karakteristik lapisan coating partikel bahan bakar TRISO terhadap perubahan

temperatur[1]

2.2 Kebocoran Udara dan Steam pada

Pendingin Helium

Kebocoran udara ataupun steam

ke dalam aliran pendingin helium harus

dihindari. Apabila terdapat senyawa air

atau udara yang masuk ke aliran

pendingin mengakibatkan terjadinya

reaksi dengan grafit yang berada pada

teras. Selain itu akan bereaksi pula

dengan lapisan coating bahan bakar.

Reaksi reaksi ini akan merubah

komposisi gas helium pada pendingin

HTGR. Perubahan pada pendingin ini

akan berdampak pada keandalan dan

integritas dari komponenkomponen

metal (logam). Kastcher dan Moorman[7]

246


telah menganalisis kinetika reaksi antara

struktur grafit dengan oksigen, karbon

dioksida, dan uap air yang terjadi akibat

adanya kecelakaan kebocoran pipa.

Mereka telah menghitung laju burnoff

grafit dengan pasokan oksigen tak

terbatas dan disimpulkan bahwa ada

ketakpastian perhitungan yang

dipengaruhi oleh ukuran dan lokasi

kebocoran, laju kebocoran udara, dan

proses pencampuran.

Pada disain GTMHR (Gas

Turbine Modular Helium Reactor)

dirancang dengan tingkat kemungkinan

kebocoran yang lebih kecil sehingga

menurunkan konsekuensi kejadian yang

seharusnya terjadi. Spesifikasi teknis

yang mendukung filosofi ini adalah

antara lain:

• Tekanan kerja pada cooler PCS

(Power Conversion System) dan heat

exchanger helium adalah lebih kecil

daripada tekanan kerja helium pada aliran

primer, yaitu 0,35 –0,8 MPa pada PCS

dan 7 MPa pada aliran primer. Kondisi

ini akan mengelimasi adanya

kemungkinan kebocoran air ke teras

selama operasi daya dan juga selama

reaktor shutdown dikarenakan perbedaan

tekanan yang signifikan tersebut.

• Penerapan konsep leak before

break akan membatasi potensial

kehilangan integritas vessel.

Pengendalian yang ketat pada disain

vessel akan menghindari adanya

kebocoran air dan atau udara ke teras

reaktor. Pada saat terjadi kejadian

kejadian kebocoran udara, secara

otomatis helium akan terisi oleh udara

dengan waktu yang cukup panjang yang

diakibatkan adanya proses pertukaran

massa dan proses difusi. Karena kedua

proses ini berjalan sangat lambat maka

akan menghambat laju kebocoran yang

terjadi.

2.3 Partikulat gas laden dalam

pendingin gas helium

Salah satu tujuan HSS (Helium

Supply System) pada GTMHR (Gas

Turbine Modular Helium Reactor) adalah

kemampuan sistem untuk merawat dan

menyediakan komposisi helium

pendingin primer pada tingkat kemurnian

tertentu untuk jangka waktu yang

panjang. Selain itu sistem ini juga

bertanggung jawab dalam menjaga

keandalan operasi dari komponen sistem

primer pada operasi normal dan

kecelakaan berkaitan dengan air atau

intrusi udara ke pendingin primer. HSS

meliputi sistem purifikasi helium

(Helium Purification System), yang

247


terdiri dari peralatan pemurnian dari

pengotor radionuklida produk fisi,

pearalatan penukar panas (HE), sistem

pipa, katup (valve), sensorsensor

instrumentasi dan peralatan untuk

regenerasi.

Tingkat pengotor gas helium yang

diijinkan pada kondisi normal yaitu pada

level sebagai berikut: H2O < 2 vppm

(volume part per million), CO2 + CO < 6

vppm, H2 < 5 vppm. Keadaan ini selalu

dijaga dengan mengoperasikan sistem

purifikasi dari Helium Supply System

(HSS). Sedangkan jumlah partikulat debu

karbon dalam gas helium (laden gas)

tidak diketahui secara pasti. [2,3]

Laju alir helium melalui HPS

(Helium Purification System) adalah 0,5

kg/s. Laju alir total melalui teras adalah

316 kg/s. Laju ini mengindikasikan

bahwa hanya 0,15% dari helium di

reaktor adalah diperbarui setiap saat.

Oleh sebab itu, partikulat seperti debu

karbon dapat terakumulasi pada laju

aliran helium sebagai fungsi waktu,

meskipun perkiraan jumlahnya tidak

diketahui secara pasti. Demikian pula

halnya deposisi (endapan) debu karbon

pada permukaan serta pengaruhnya

terhadap erosi pada struktur material

logam dan material PCS (Power

Conversion System) masih dikaji dan

diteliti.

BAB III

METODOLOGI

Metodologi kajian yang

digunakan dalam makalah ini adalah

dengan membandingkan pengalaman

operasional HTGR seperti AVR dengan

disain modular HTGR (PBMR dan GT

MHR). Salah satu pengalaman yang

menarik untuk dikaji pada pengoperasian

AVR adalah ditemukannya akumulasi

partikulat debu karbon sebanyak 60 kg

pada saat dishutdown permanen.

Permasalahan ini mengakibatkan

perubahan disain PBMR dan GTMHR.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Berdasarkan pengalaman

operasional reaktor AVR

(Arbeitsgemeinshaft Versuchsreaktor) 15

MWe di Jerman mengindikasikan adanya

partikelpartikel debu karbon di dalam

gas helium. Reaktor ini telah beroperasi

selama waktu 20 tahun dan mengonsumsi

sekitar 100.000 bolabola bahan bakar.

Pada akhir masa beroperasinya terdapat

248


60 kg debu karbon yang terakumulasi.[1].

Sehingga setiap bola bahan bakar akan

menghasilkan: 60 kg/ (100.000 x 20) =

0,03 gr/bola.tahun. Hal ini berarti setiap

bola bahan bakar akan melepaskan 0,03

gram debu karbon dalam setiap tahunnya.

Untuk mengantisipasi hal ini, pada disain

HTGR harus memiliki sistem purifikasi

yang memadai.

Pada siklus loop yang tertutup,

penambahan (replenishment) helium

diperkirakan sekitar 0,15% per hari, hal

ini berarti perubahan inventori

keseluruhan helium di dalam sistem

diperkirakan setiap 3 tahun, dan debu

debu yang terbentuk semakin lama akan

semakin meningkat sesuai umur reaktor

yang semakin tua.

Seperti telah dijelaskan bahwa

pada disain GTMHR, laju alir helium

melalui HPS (Helium Purification

System) adalah 0,5 kg/s. Laju alir total

melalui teras adalah 316 kg/s. Laju ini

mengindikasikan bahwa hanya 0,15%

dari helium di reaktor adalah diperbarui

setiap saat. Tentu saja hal ini

mengakibatkan akumulasi debu pada

sistem pendingin, karena minimnya aliran

gas helium yang dipurifikasi melalui

HPS. Laju alir ini harus ditingkatkan

sampai pada batas tertentu sehingga tidak

terjadi penumpukan debu pada sistem

helium. Hal ini akan berkaitan dengan

kapasitas atau kemampuan sistem

purifikasi dalam mengambil debu atau

gasgas pengotor yang ada.

Dari pengalaman operasional

AVR menunjukkan bahwa material

komponen blowerblower di sistem

reaktor terdegradasi sangat signifikan dan

penyebabnya tidak diketahui, salah satu

kemungkinan adalah akibat adanya laden

gas yang terbawa dalam aliran gas

helium.

Selain akibat gesekan antar

elemen bahan bakar, salah satu penyebab

adanya debu dalam AVR adalah akibat

insersi batang kendali ke teras reaktor.

Berdasarkan pengalaman AVR ini maka

akan diusulkan pada disain HTGR

generasi maju dibuat kanal terpisah

antara pendingin (coolant) dan kanal

insersi batang kendali, dengan demikian

diharapkan timbulnya debu akan lebih

sedikit dibandingkan pada AVR.

Pelepasan produk fisi selama

operasi normal HTGR dapat diabaikan

karena adanya sistem pertahanan berlapis

pada disain bahan bakarnya. Kroger et

(1988) melaporkan adanya pelepasan

radionuklida produk fisi pada

pengalaman pengoperasian AVR yaitu

adanya Cs. Dari total keseluruhan

aktivitas Cs pada AVR, 73% pelepasan

249


Cesium terdeposisi pada permukaan

logam yang lebih dingin, 5% akan

terbawa oleh akibat adanya debu karbon

yang terbawa ke teras, dan sisanya akan

tertahan (retained) oleh reflektor grafit.

Pelepasan produk fisi yang terdeposisi

pada aliran primer di luar teras hanya

dimungkinkan apabila kondisi kecelakaan

kecelakaan terjadi. Pada saat reaktor pada

kondisi depressurized (tak bertekanan)

karena proses perawatan, maka debu

akan terdeposisi di permukaan logam.

Dalam jangka waktu yang lama, deposisi

ini akan mengeras dan sulit dikelola.

Pada reaktor tipe PBMR

diperkirakan mempunyai kirakira 1,2

juta bolabola bahan bakar, dan tingkat

inventori helium yang sangat tinggi.

Apabila dibuat kanal khusus untuk insersi

batang kendali yang terpisah dengan

pendingin gas helium maka akan

menghasilkan jumlah (densitas) laden

gas yang lebih sedikit dibandingkan

dengan AVR. Dengan kondisi yang

seperti ini maka kemungkinan degradasi

material akibat adanya proses korosi erosi

menjadi semakin kecil.

Adanya laden gas pada pendingin

HTGR menjadikan permasalahan

tersendiri. Partikulatpartikulat yang

terbawa pada aliran pendingin gas helium

yang mengalir dengan kecepatan tinggi

akan memicu terjadinya korosi erosi.

Korosi erosi adalah sebuah fenomena

yang kompleks dan ditentukan oleh

banyak faktor. Faktorfaktor itu adalah

antara lain: ukuran partikel debu, fluks

(jumlah) partikel, kecepatan aliran,

temperatur, dan mekanikal properties

partikel pengerosi[2].

Partikulat debu karbon di teras

reaktor HTGR karena pengaruh

temperatur yang tinggi sifat kekerasannya

akan semakin meningkat. Dengan

meningkatnya sifat kekerasan ini maka

akan meningkatkan kekuatan erosinya

terhadap permukaan logam yang

dilaluinya. Banyak eksperimen dan kajian

yang menunjukkan bahwa laju erosi akan

semakin meningkat seiring dengan

kekerasan erodennya (partikel

pengerosinya).

Ukuran partikel debu karbon yang

dihasilkan di teras HTGR ukurannya

sangat bervariasi. Partikulat dengan

ukuran lebih kecil dari 1 mikrometer

akan cenderung mudah terbawa oleh

aliran gas, sedangkan partikel debu

dengan ukuran diatasnya akan cenderung

terdeposisi pada permukaan logam.

Partikel debu karbon dengan nilai

kekerasan Vickers ratarata 20 dan ukuran

partikel ratarata 1 mikrometer (dengan

asumsi tanpa aglomerasi) akan cenderung

250


untuk terdeposisi pada permukaan

daripada menyebabkan erosi. Proses

pengikisan (thinning) permukaan oleh

partikelpartikel di dalam gas akan lebih

mempercepat penipisan logam sehingga

memungkinkan terjadinya kecelakaan

reaktor apabila tidak diantisipasi.

Proses korosi yang umum terjadi

pada pendingin helium ada 2 macam,

yaitu proses oksidasi yang menghasilkan

kerak oksida, dan proses karburasi

aktivitas karbon yang menghasilkan

senyawa karbida. Kedua produk korosi

ini akan terdeposisi pada permukaan

logam. Pada kondisi tertentu, kerak

oksida akan berfungsi sebagai pelapis

protektif dari logam yang ada

dibawahnya. Berdasarkan eksperimen

Liu dan Natesan[4,6], mengindikasikan

adanya pengaruh korosi erosi akibat

laden gas terhadap kerak protektif yang


Kekuatan kerak akan sangat menentukan

dalam melindungi permukaan lapisan

dibawahnya. Hasil penelitian yang

dilakukan mengindikasikan adanya

perapuhan kerak akibat adanya korosi

erosi oleh laden gas. Lapisan protektif

lamakelamaan akan rapuh dan runtuh

sehingga permukaan dalam material ikut

terkorosi.

BAB V

KESIMPULAN

Berdasarkan pengalaman pengoperasian

HTGR, ada dua macam sumber penghasil

debu karbon (laden gas) yang terbawa

oleh aliran pendingin gas helium. Sumber

debu yang pertama adalah akibat adanya

gesekan lapisan coating antar elemen

bahan bakar, dan sumber yang kedua

adalah akibat insersi batang kendali ke

teras grafit (berdasar pengalaman operasi

AVR). Debu karbon berukuran dibawah

1 mikrometer cenderung terbawa oleh

aliran pendingin mengakibatkan adanya

korosi erosi. Sedangkan debu karbon

berukuran lebih besar cenderung akan


Untuk mengantisipasi adanya debu

karbon digunakanlah sistem pemurnian

helium yang handal dan pembuatan kanal

terpisah antara kanal insersi batang

kendali dengan kanal gas helium. Dengan

kedua sistem ini maka debu karbon di

teras dapat ditekan dan korosi erosi dapat

dicegah.

251


DAFTAR PUSTAKA

1. KRÖGER, W., H. NICKEL, AND R. SCHULTEN, 1988, “Safety Characteristics of Modern HighTemperature Reactors,” Nuclear Safety, 29, No. 1, 36.2. K. NATESAN, A., PUROHIT, S.W. TAN, “Material Behavior in HTGR Environments”, Argonne National Laboratory, NUREG/CR6824 ANL0237, July 2003.3. IAEA 2001. “Chapter 4: Review of the Gas TurbineModular Helium Reactor (GTMHR) Plant,”Current Status and Future Development of Modular High Temperature Gas Cooled Reactor Technology”, International Atomic Energy Agency, IAEATECDOC1198, pp. 69113.4. LABAR, M. P., 2002. “The Gas Turbine – Modular Helium Reactor: A Promising Option for Near Term Deployment,” General Atomics, GAA23952.5. MAJUMDAR, S., K. NATESAN, AND A. SARAJEDINI, 1988, “A Review of Solid Particle Erosion of Engineering Materials” Argonne National Laboratory Report, ANL/FE881.6. LIU, Y. Y. AND K. NATESAN, 1988, “Methodologies for Prediction of Metal OxidationVaporizationErosion,” Argonne National Laboratory Report, ANL/FE882.7. KATSCHER, W. AND R. MOORMANN, 1986, “Graphite Corrosion under Severe HTR Accident Conditions,” IAEA Specialists’ Meeting on Graphite Component Structural Design, JAERI, Japan, September 811, 1986, Paper III9, 182.

Tanya Jawab dan Diskusi

1. Nama Penanya : Ismail (BAPETEN)

Pertanyaan:

a. Bagaimana desain HTGR

mengantisipasi akumulasi

ladencarbon ini?

b. Selain menipiskan logam,

aspek apalagi yang

dipengaruhi oleh ladencarbon

di HTGR?

c. Apakah “engineering

judgement” bahwa debu

karbon < 1 m akan

terdisposisi ke pendingin?

Jawaban:

a. Selain proses thinning

(penipisan), pengaruh laden

karbon adalah pada aspek

pengambilan panas pendingin

terhadap bahan bakar.

b. Antisipasi akumulasi laden

adalah dengan pemisahan

kanal insersi batang kendali

dengan gas helium (untuk GT

MHR) dan purifikasi yang

handal pada HSS (helium

supply system).

c. Tergantung pada laju alir gas

helium pada desain HTGR,

jika laju alir = 316 kg/s, maka

diasumsikan debu < 1 m

terbawa aliran, dan yang lebih

besar akan terdisposisi.

252


2. Nama Penanya : Yus Rusdian

(BAPETEN)

Pertanyaan:

Kajian/kegiatan studi tentang HTGR

di BATAN secara umum menuju

pilihan tipe teknologi yang mana?

Jawaban:

Di BATAN ada IFAR (Forum

for Advanced Reactor), UGM

mengkaji SCWR, ITB

mengembangkan molten salt

reactor, dan BATAN

mengkaji HTGR.

Belum dipastikan desain yang

akan digunakan oleh BATAN,

apakah itu pebble bed atau gas

turbine.

253

korosi erosi pada htgr - ansn.bapeten.go.idansn.bapeten.go.id/files/22.sriyono_(ok).pdf ·...

Documents