PWR SEBAGAI jENIS PLTN PALING LAKU SAAT INI

MURSID DJOKOLELONO *)

ABSTRAK

Gambaran ten tang PLTN jenis PWR dijelaskan secara singkat, yoitu mengenai: design dari sistimpembangkit uap nukl ir, daur bahanbakar dan pengurusan sampah radioaktif. Kenyataan bahwa PWRadalah jenis yang paling laku dijelaskan, disamping itu pula diterangkan tentang kegagalan_kegagalanyang pernah terjadi.

ABSTRACT

A view on PWR type nuclear power plants is concisely presented, i.e.: design of nuclear steamsupply system, fuel cycle, waste management. The evidence of most sellable type as well as failureore summeri zed.

PENDAHULUAN

Pembangki t Iistrik tenaga nukl ir dengan reaktor jenis air_tekan atau pressurizedwater reactor, PWR, menggunakan air yang bertekanan tinggi (sekitar 140 atmosfir)untuk mengambil panas dari reaktornya. Tekanan tinggi ini diperlukan agar pendinginsecara keseluruhan tidak mendidih didalam mendinginkan teras reaktor.Panas yang diambil deri teras reaktor ini di dalam air pembangkit_uap (steam generator)digunakan untuk membuat uap jenuh bertekanan sekitar 40 atmosfir, yang akan di_alirkan untuk memutar turbin. Puteran turbin ini sekaligus memutar generator listrik,sehingga diperol eh hasil akhir berupa tenaga Iistrik.

GAMBARAN TENTANG PLTN JENIS PWR

Secara sepintas suatu PLTN jenis PWR akan terlihat sebagai suatu kelompokbangunan seperti pada PLTU_minyak. Hanya saj a terdapat kubah tertutup (contai nmentbuilding) dimana di dalamnya berada reaktor don peralatan nuklir lainnya yangmerupakan sisti m pembangki t_uap nuklir (nucl ear steam suppl y system). Jodi kubah

*) Pusat Penelitian Gama, BATAN

34

tertutup pada PUN berfungsi boil er poda PLTU. Sebuah contoh dapat dil ihat padagambar 1, rancangan PLTN Braidwood do •• Byron.

Diagram aliran dari PWR dapat dilihat pada gambar 2, PUN Indian Point unit 2.Sistim primer yang bertekanan tinggi terpisah dengan sistim sekunder yang merupakansistim primer adalah: bejana tekan (pressure vessel);

pengatur tekanan (pressurizer);pembangki t _uap (steam generator);pompa sirkulasi.

Gombar 3 menunjukkan bejana tekan, yang terbuat dari low_alloy carbon steel,beserta isinya yaitu:

- perangkat_perangkat bahan bakar don kontrol;perisai termal, sebagai pel indung di ndi ng bejana terhadap radicsi dan tegangtermal;keranjang teras (core barrel), pada mana perangkat bahan bakar don perisaitermal bertumpu;pipa_pipa bimbing untuk instrumentasi, di bawah teras;pipa_pipa bimbing untuk perangkat kontrol, diatas teras. Perangkat kontrol inidigerakkan dari atas, dari Iuar bejana, dengan bantuan batang_gerak yangmenembus Iewat tutup bejana.

Dolam gambar 4 tertera perangkat bahanbakar (fuel assembl y) beserta perangkatkontrol (control cl uster assembl y ). Dolam teras reaktor j umlah perangkat kontrolkira_ki ra sepertiga jumlah perangkat bahanbakar. Dolam perangkatnya, batang_batangbahanbakar tersusun menurut kisi persegi, antara 14 x 14 deret. Tiap batang terdiridari susunan pil_pil U02 dengan perkayaan 2,25 _ 3,3% U235 di dalam kelongsongzircaloy atau stainless steel. Sedang tiap batang kontrol tersusun dari pil_pil B4C

atau Ag_ln_Cd di dalam kelongsong stainless steel. Batang_batang kontrol dengansusunan ini memberikan serapan Iebi h homogen dari pada batang berpenampang pal ang •Kontrol reaktivitas jangka panjang dilakukan pula dengan "burnable poison", yaitudengan mengganti batang bahanbakar dengan batang yang berisi borosilicate glassdol am kelongsong stainless steel. Disamping itu kontrol reaktivitas dilakukan puladengan "chemical shim", yaitu adanya boron (asam borat) yang dapat diubahkonsentrasinya di dalam pendingin. Hal ini sangat membantu mengurangi gerakanbatang kontrol, yang mana perl u di cadangkan untuk mengatasi keracunan xenon.

Gombar 5 menunjukkan contoh susunan perangkat di dalam teras menurut perkaya_annya. Di sini teras terbagi dalam tiga daerah sebenarnya, tetapi duo daerah dicampurseperti papan catur. Perkayaannya adalah: 2,25%, 2,80% don 3,30%.

Contoh pengaturan perangkat kontrol dapat di Iihat pada gambar 6 menurut fungsi nyaperangkat ini dik~lompokkan menurut kelompok "shut_down" don kelompok kontrol.Sudah tentu dalam bekerjanya reaktor maka kelompok shutdown berada dalam posisidi atas teras. Sedang pada gambar 7 diberikan contoh pengaturan burnabl e poisondalam teras reaktor. Di sini terdapat perangkat bahanbakar yang disisipi / digantidengan 8, 9, 12, 16 don 20 batang burnabl e poison.

Gombar 8 menunjukkan sebuah pressurizer yang dalam bekerjanyc; separo terisi air.Unsur utamanya adalah pemanas Iistrik dan moncong_sembur air. Uap yang dihasilkan01 eh pemanas pada suatu suhu tertentu mempertahankan tekanan pada ti ngkat tertentupula. Perubahan dalam beban listrik hanya akan mengubah tinggi permukaan air untuksementara soja. Pemanas akan bekerja untuk mengimbangi turunnya tekanan bilabeban Iistrik naik. Sebal iknya pada turunnya beban, air akan disemburkan masukdari atas untuk mengurangi tekanan.

Bagian utama dari suatu steam generator pada gambar 9, ialah pipa_pipa pindahpanas yang berbentuk U don di atasnya adalah alat_alat pemisah lengas (moistureseparator) •

35

GAMBAR

PLTN Braidwood (atas) dan duplikatnya PLTN Byran (bawah).Keduanya jenis PWR dengan daya masing_masing 2 x 1120 MWe yang direncanakan untukberoperasi mulai akhir tahun 1973.Design hanya berbeda dalam pendinginan kandensar dan perbedaan akibat keadaan tanah setempat.

36

COOLANT i__.__.=S:J

5'h HEATERS

(3)

STEAM

GENERATORS (4)

PRESSURIZER

·..--.- ......•.....

.//I

"'-. NUCLEAR STEAM

\ SUPPL Y SYSTEM

\I

r-I-------------' r-----r---y-----,I A I +• I I

I I I II I II I I

I I

!I

MOISTURE

SEPARATORS (6)

- --- - - - - - --,II

GENERA TOR

- - """T - - -- - - - - - - - - - -"- - - -- - --, r-

r,II

HEATERS (each af 3 un;',)

FLOW DIAGRAM INDIAN POINT_2

GAMBAR 2. DIAGRAM All RAN

CONTROL RODDRIVE MECHANISM

"'-111111111111111111111111111111111111 - INSTRUMENTATIONPORTS"'- II1I1I11111111111111111I111111111111 /

UPPER SUPPOR,' PLATE IIII/ / ,""MAC"" ••,.",.ACS, \ r- LIFTING LUG

SUPPORT LEDGE /\ '\J1t3;Ji1:;l1'4'~,.{/CLOSURE HEADASSEMBL VCORE BARREL

SUPPORT COLUMN

HOLD,DOWN SPRING

CONTROL ROD

UPPER COREGUIDE TUBE

PLATE

OUTLET NOZZLE

CONTROL ROD

DRIVE SHAFT

BAFFLE RADIAL

INLET NOZZLESUPPORT

CONTROL ROD

CLUSTER (WITHDRAWN)

IN!.', RUMENTATIO!~

ACCESS PORTTHIMBLE GUIDES

REACTOR VESSEL

RADIAL SUPPORT

LOWER CORE PLATE

BOTTOM SUPPORT CASTING

38

GAMBAR 3 REACTOR VESSEL I NTERNALS

CONTROL RODASSEMBLY

FUEL ROD

ABSORBER RODGUIDE THIMBLE

GAMBAR 4

Cross Section of TypicalFour-Loop Core (193 FuelAssemblies)

GRIDASSEMBLY

GRIDASSEMBLY

DASH POTREGION

PERANGKAT BAHAN BAKAR DAN KONTROl

-.---

39

is;;'"oI:o'"

GAMBAR 5: PENGATURAN PERANGKAT BAHANBAKAR MENURUT PERKAYAAN

SECARA 3 DAERAH DENGAN PAPAN CATUR DI TENGAH

40

2,25 2,8

perkayaan, % _ berat

3,3

x

GAMBAR 6: PENGATURAN PERANGKAT KONTROL

x

shutdown group

~

IT!!ill

~

~

control group

Em

~

~

rnrn

fmJj

X

(sebagian)

(tempat cadangan)

jumloh8

8

4

4

4

8

8

9

8

12

41

GAMBAR 7: PENGATURAN PERANGKAT MENURUT BANYAKNYA "BURNABLE POISON"

~

berisi "burnable poison"8 bt., jumlah8.

!IIllIJ

berisi "burnable poison"9 bt., iumlah 12.

~

berisi "burnable poison" 12 bt., jumlah 18.

~

berisi "burnable poison" 12 bt., don 4 bt. source, jumlah 2.

mberisi "burnable poison" 16 bt., jumlah 24.

~berisi "burnable poison" 20 bt., jumlah 32.

42

RELIEF NOZZLE

MANWAY

UPPER HEAD

HEATER SUPPORTPLATE

LOWER HEAD

INSTRUMENTATIONNOZZLE

ELECTRICAL HEATER

SUPPORT SKIRT

GAMBAR 8 PRESSURIZER Gf..MB":-.R 9 STEAM GENERA TOR

43

Seluruh alat_alat dari sistim primer, termasuk juga penyimpanan sementara spentfuel terkurung dalam gedung containment. Containment ini merjoga penyebaron zat_zot

radjoaktif dalam hal terjadinya kecelakaon kebocoran sistim primer, disamping itujuga sebogoi perisai radiasi. Jenis containment yang digunakan untuk PWR adalahfull pressure containment, baik tunggal atau dobel, sedang design yang baru adalah"ice condenser containment system". Gombar 10 menunjukkan bagan dari containmentini, yang terdiri dari tiga ruangan utama. Bilik bawah dimana terdapat alat_alatsisti m primer dol am keadaan darurat akan dihubungkan den9an bil ik atas Iewat bil ikrefrigerator. Dengan cora ini uap air yang ado akan berkondensasi / subl imasi, sehinggatekanannya dapat ditindas.

PENGURUSAN SAMPAH RADIOAKTIF

Isotop-isotop radioaktif yang terdapat pada PLTN berasal dari bahanbakar, darireaksi pembelahan dalam bahanbakar don dari hasil aktivasi netron dalam bahanstruktur, bahan moderator / pendingin don dalam bahan Iainnya. Isotop_isotop atauzat_zat radioaktif hasil fisi yang terlepas dari kelongsongnya don zat_zat radioaktifhasil aktivasi i nil ah yang disebut "sampah", yang memerl ukan pengurusan tersendiriagar tidak membahayakan para pekerja don Iingkungan. Sampah ini dapat berupa zatpadat, cairan ataupun gas, yang dalam pengurusannya diperlakukan sendiri-sendirisesuai dengan pembagian itu.

Pada PLTN jenis PWR, sampah terbanyak dalam hal volum don aktivitasnya adalahberupa cai ran, terutama cairan Iebihan dari pendi ngin primer. Seperti diketahui padajenis PWR untuk kontrol reaktivitas ke dalam moderator/pendingin ditambahkan larutanasam borat, don untuk menekan Ioj u radial isa di tambahkan gas hi drogen, sedang untukmenekan Ioj u korosi diadakan pengontrol an pH dengan menambahkan hidroksi do Ii tium_7 •Bila diperl ukan pengenceran kadar boron, maka akan di tambahkan air, sedang untukmemperpekat ditambahkan cairan pula tetapi lebih pekat. Ini berarti selalu adotambahan vol um. Begi tu pula pada kenaikan suhu moderator terjadi expansi sehi nggadiperoleh lebihan lagi. Padahal di dalam sistim primer terlarut gas-gas hasil fisi,zat_zat hasil aktivasi termasuk hasil_hasil korosi, oleh karena itu lebihan cairanpendingin berarti tambahan sampah. Larutnya gas-gas hasil fisi ini adalah akibat difusi

V lewat bahan kelongsong, apalagi kalau terdapat kebocoran kelongsong maka akanterikut pula isotop_isotop hasil fisi lainnya.

Hasil korosi tentunya bergantung pada bahan apa yang digunakan, biasanya me_ngandung isotop_isotop radioaktif seperti Co_60, Mn_56, Fe-59 don Cr_51. Tritiumjuga terjadi di dalam pendingin dari reaksi netron dengan boron don litium. Sampahcair yang lain aclalah dari kebocoran_kebocoran, bekas untuk analisa (sampling),bekasdekontami nasi don sebagai nya. Untuk jenis PWR pendi ngi n sekunder, yangmerupakan zat_kerja pada bagian konvensionil dari PLTN, hanya akan terkontaminasiapabil a terjadi kebocoran dol am pembangkit_uap.

Sampah padat terdiri dari filter_filter don penukar_ion, alat_alat serta pakaian

yang terkontaminasi don sebagainya. Sampah gas pada jenis PWR jumlahnya sedikit,yang bagian utamanya adalah hidrogen, tercampur dengan gas_gas mulia xenon dankripton.

Polo pengurusan sampah pada umumnya adalah:

- Sampah gas dikumpulkan, diberikan waktu "delay" sampai aktivitas menurun,dilewatkan fil ter, kemudian dibuang lewat cerobong menurut porsi_porsi tertentuyang dikontrol dengan monitor_monitor.

- Sampah cair dikumpulkan, dibersihkan dari gas_gas yang terlarut, dilewatkanresi n_resi n penukar ion, di moni tor don dibuang dol am porsi _porsi tertentu (dengan

44

Main steam

Steam generator

Pressuri zer

Pressuri zer

enclosure

Ice

UPPER COMPARTMENT PLAN VIEW

GAMBAR 10

encl osure

hatch

Ventilating unit (4)

Pressurixer

Personnel lock

Reactor

pump (4)

pump

LOWER COMPARTMENT PLAN VIEW ELEVATION OF AN ICE CONDENSER PWR CONTAINMENT

Seluruh alat_alat dari sistim primer, termasuk juga penyimpanan sementara spent,. I • I I I - __ I_~_ ---.&._! I. r__.L_~ &. =_= = , .."'1...,. •.•...•••• _ •.••.

diencerkan bila perlu) ke kanal pembuangan ke sungai atau ke laut.Dalam hal ini gas yang terbebaskan diperlakukan sebagai sampah gas, sedang

resin penukar ion kemudian diperlakukan sebagai sampah padat._ Sampah padat dikumpulkan, yang masih bisa diperkecil volumenya di press yang

bisa terbakar dibakar untuk kemudian abunya direkat sedang gas diperlakukansebagai sampah gas, yang mudah tersebar direkat, dimasukkan dalam wadah dankemudian dikirim ketempat penyimpanan.Tempat penyimpanan ini mula_mula di daerah PLTN itu, kemudian dipindah ketempat khusus untuk selamanya.

Sebuah contoh pada gambar 11 adal ah pengurusan sampah pada PLTN San Onofre.Dalam contoh ini asam borat yang telah diperlakukan sebagai sampah tidak diperolehkembali. Pada PWR yang lain asam borat diperoleh kembali dengan menggunakanpenukar _kation dan evaporator.

DAUR BAHAi"-JBAKAR(FUEL CYCLE)

Dalam menilai beaya bahanbakar (fuel cost) pada PLTN diperlukan pengetahuantentang tahap-tahap daur. Termasuk dalam satu daur adalah tahap-tahap berikut:

- pembelian U30S

- konversi U30S menjadi UF6

_ pengayaan (emi chment)- fabrikasi perangkat bahanbakar- operasi dalam reaktor_ penyimpanan sementara untuk menurunkan radioaktivitas_ proses ulang bahanbakar- penjualan U sisa ,ian Pu sisa.Karena satu daur memerlukan waktu dapat sampai 6 tahun, maka faktor bunga

modal yang dipakai untuk pembel ian bahanbakar akan ikut menentukan beaya bahanbakar, di samping ongkos-Ongkos langsung yang dikel uarkan untuk tiap-tiap tahapserta transportasi dan administrasi. Suatu contoh jadwal waktu untuk tahap_tahap daurdapat dilihat pada gambar 12.

Banyaknya bahan yang terlibat dalam setiap tahap untuk PLTN jenis PWR dapatdilihat dalam gambar 13. Di sini ditunjukkan berapa kg bahan yang diperlukan tiapkg uranium sebagai perangkat bahanbakar yang siap dipakai di dalan. teras reaktor.Misalnya untuk PLTN jenis PWR dengan daya sebesar 480 MWe memerlukan bahanbakarsekitar 47 ton untuk teras reaktornya, maka untuk ini diperlukan pembelian U30S

sebanyak 47.103 x 6,96 kg = 327 ton. Selanjutnya untuk tiap pengisian ulang (reload)akan diperlukan kira_kira sepertiga dari jumlah yang ada di dalam teras, yaitu se­banyak 16 ton U,. atau sebanyak 109 ton U30S' Dalam hal ini bila burn_up sebesar31 .500 MWtD/ ton U tercapai dan efisiensi PLTN sebesar 0,30, maka bahanbakarsejumlah 16 ton itu akan dapat menyediakan listrik sejumlah31500 x 0,30 x 16 x 1/480 = 315 hari, untuk daya penuh sebesar 480 MWe. Oleh

karena itu bila waktu yang diperlukan untuk reload tidak lebih dad 45 hari, makaselang waktu di an tara reload dapat diambil satu tahun.

Kemudian setelah kita tahu banyaknya bahan, kita akan dapat memperkirakanbeaya yang terlibat dalam tahap_tahap itu. Sudah tentu bila harga bahan dan tarifongkos_ongkos diketahui. Dengan mengambil tarif seperti dalam tabel I suatu skemaarus beaya dari bahanbakar untuk setiap kg dapat dibuat. Skema tersebut terteradalam gambar 14. Terlihat bahwa bagian terbesar ongkos adalah untuk perkayaan danfabrikasi, jadi bukan harga bahan mentahnya. Biarpun pada akhirnya suatu juml ahkecil akan dapat diperol eh kembal i, tetapi Pu dan U kredi t ini baru diperol ehsetel ah waktu yang lama.

46

.-----------------:

.....

GASEOUS WASTES

Sampling stotionsCoolant systemDrain tonk venl

Preuure relief tank,etc.

LIQUID WASTES

Boron dil ution wastes I

616000 gal/yeor§ 200 IlGI ml

GAS SURGE TANK I sgfm

(125 r.3) COMPRESSOR

flASH TANK

(770 gal)

DECA Y DRUMS

(3_125 fr3et!)

100 psi

ROUGHING HEPA

flL TER flL TER

fLASH TANK

- - -- - - - --..,,,

2_20,000 sfmBLOWERS

BUILDING VENTS

HOLDUP TANKS

RilVENT

Contaminated

drains, showersSumps, Detergent

wostes

Decon. area

Radiochemistrylab so~les

HOLD_UP TANKS

(3_7000 (,3)

DECON. DRAIN TANK

(2600 gal)

Filler

r- - --I, '

I 6Ril

CIRCULATING WATER

350,000 gpm

SOLID WASTES

Compressible wastes

Non co~ressibl ewastes

Below

~oD<ums

STORAGE VAULT

(2000 f,3)

650 fr3."

Spent resins O SPENT RESIN

'-- , STORAGE TANK

(700 f,3)

GAMBAR 11. PENGURUSAN SAMPAH PLTN SAN ONOFRE

8Y

~SaleIPurchase~N

:j3uran. + enr .

~uran. + enr •25th rei aad ~

1st core

3I

fabrication

t!.... 1st core

,N

no;0

no33

a. ~.Q -.~ 0" :J

uran. + enr .1st rei oad

(2nd cycle)

fabrication1st reload

uran. + enr .2nd reload

(3rd rei oad )

fabrication2nd reload

reprocessing, 1/3 1st core

1/3 1st core

1st rei aad

ARUS BAHAN TIAP kgU BAHANBAKAR UNTUK PWR-I

PembelianKonversi

,

U30Ske UFsPerkayaanFabrikasiOperasi reaktor

!Pengolahon ulang

I.'

5,9 kgU 5,88 kgU 1,003 kgU6,96 kgU30S 3,2% enr.

15,33 IbUps 12,95 IbU 3,936 kgU SW

1,000 kgU3,2% enr.

Burn_up31,5 MWD/kg

(mass0,045 9 + 0,229 9 neut.)

9,92 9 Pu6,7 9 PUf

0,933 kgU0, 82% enr"

0,02 kgU(loss 0,4%)

4,877 kgU0,2 % enr"

0,003 kgU 0,0362 kg 0,25 9 Pu 20 g U

(loss 0,3 ~1~ ---,_f_iS_S_._p_rO_d_"_(l_OSS_2_'5_0_Yo_)__ ( 2_0A_O_IO_S_S_)---'

GAMBAR 13

Pengetahuan mengenai daur bahanbakar di atas akan diperlukan dalam menghitungongkos bahanbakar (fuel cost) yang untuk PLTN jenis PWR akan berjumlah kira_kira

30% saja dari seluruh ongkos produksi. Lainnya, sebesar 15% untuk ongkos-ongkosoperasi dan pemel iharaan, sedang sebagian besar (55 %) adalah beaya modal (capitalcost). Angka_angka generation cost dan construction cost sendiri kiranya akan di_bicarakan dalam tulisan_tulisan lain. Di sini kami hanya ingin menambahkan bahwakita masih harus berhati_hati dalam menerapkan dengan kondisi di Indonesia, apalagiuntuk sepul uh tahun mendatang. Pada umumnya hasil_hasil perhitungan, baik menurutmetode "equil ibrium" maupun "present Worth" sudah cukup tel iti kalau dipakai untuktujuan planning.

JENIS YANG PAll NG LAKU DI DUNIA

Kalau kita kumpulkan PLTN-PL TN yang telah terpasang, dalam pembangunan danpemesanan, dengan mengecual ikan yang berdaya kecil untuk experimen (daya kurangdari 20 MWe), maka akan kita peroleh gambaran reaktor_reaktor apa yang palinglaku sampai saat ini [7]. Dalam gambar 2 tertera bahwa unit terpasang seluruhnyasebanyak 127, yang menghasilkan daya 43350 MWe. Biarpun jenis PWR hanyamenempati nomor dua sesudah GCR, tetapi daya total yang dihasilkan menempatinomor pertama. Urutan nomor 1 PWR dan nomor 2 BWR ternyata berlaku baik dalamunit maupun daya bagi PLTN dalam pembangunan, ataupun yang sudah dalampemesanan .Sehingga dalam jumlah total kita dapat menyimpulkan PLTN jenis PWR_lah yangmerupakan jenis paling laku di dunia ini.

Interpretasi selanjutnya dari tabel ini adalah bahwa jenis GCR yang sudah adatidak akan bertambah lagi, sedang penggantinya sedang dibangun jenis AGR. Tetapiberikutnya, AGR_pun dari yang sedang dibangun tidak direncanakan lagi, dalam halini penggantinya adalah PHWR_CANDU yaitu jenis yang memanfaatkan uranium alamdengan pendi ngi n & moderator ai r berat.

PERUSAHAAN_PERUSAHAAN YANG BERSANGKUTAN

Dari 173 unit jenis PWR di atas, maka perusahaan penjual reaktor WestinghouseElectri c Corporation mencapai 81 unit, atau 72 .334 MWe. Baru kemudian perusahaanCombustion Enginering 23 unit, 22.935 MWe dan Babcock & Wilcox 23 unit,19.454 MWe.

Unit terbesar dari jenis PWR yang telah terpasang adalah dari Westinghouse,sebesar 1100 MWe untuk PLTN Zion_l milik Commonwealth Edison Company USA,dan ini pula merupakan unit daya terbesar dari semua jenis yang telah terpasang.Sebagai bandingan: unit terbesar untuk BWR adalah 800 MWe untuk PLTN Dresden-2dengan reaktor dari General EIectri c Company.

Selcnjutnya untuk PLTN yang sedang dibangun maupun dipesan, yang terbesar daya

unitnya juga PWR, yaitu dari penjual_penjual reaktor Brown Boveri Kraftwerk Union AG,Babcock & Wilcox, masing_masing 1300 MWe.

Mengenai generator suppl ier, maka 80 di an tara PLTN_PL TN dalam tabel 1 itudari perusahaan Westinghouse pula, kemudian baru General Electric. Memang tidaksemua reaktor Westinghouse dengan turbogenerator Westinghouse begitu pula sebaliknya,misal nya tidak semua BWR dari General EIectric memakai turbogenerator dari perusahaantersebut.

50

TABEL 1

DAFTAR TARIF UNTUK DAUR BAHANBAKAR

Activities Spec. pri ces

1. Natural uranium, U30S

_ yellow cake_ transportation to conversion pi ant

2. Conversion U30S ...• UF6

_ analysis, weighting- conversion U30S ...• UF6

_ transportation to enri chment pi ant

3. Enrichment

_ enrichment incl. analysis, weighting(requi rement contract)

_ packaging and handling

4. Fuel el ement fabri cation

_ transportation to manufacturer plant- conversion UF6 ...• U02_ fabri cation, 1. core

BWRPWR

_ fabrication, l.reloadBWRPWR

_ fabrication, 6.reloadBWRPWR

_ transportation to power station

0,03 $/lbU1,20 $/lbU0,03 $/lbU

38,50 $ /kgSWU

0,07 $/kgU

1,60 $/kgU10,00 $/kgU

f 1,26 $/I.U

$ /kgU$/kgU

$/kgU$ /kgU

$ /kgU$/kgU

5. Reprocessi ng

_ transportation to reprocessing pi ant_ reprocessi ng- conversion UNH ...• UF4

- conversion UF4 ...• UF6_ UF _proceeds_ Pu _proceeds

10,00 $/kgU32,00 $/kgU

3,00 $/kgU2,60 $/kgU

appro 16,00 $/kgU

3,00 $/9Pufiss.

Exampl e for spec. pri ces of the nucl ear fuel cycl e.(German power station, cost basis 1973)

51

(.1\NARUS BEAYA TIAP kgU UNTUK PWR

PembelianKonversiPerkayaan

FabrikasiOperasi reaktor Pengolahan ulangU30a ke UFe

Pu cred

U cred.20.1 $

15.0 $

91,98 $ 108,3 $

n~424,3 $ 471,3 $ 451,2 $ 436,2 $

1 1 16,32 $ I 152,0 $ I 164,0 $ I 147,0 $ 1

GAMBAR 14

u.~

TABEl 2

PLTN YANG TERPASANG, DALAM PEMBANGUNAN DAN PEMESANAN(Bohon disusun dari J. Nucl ear News, September 1973)

TerpasongDolam pembangunanDolam pemesananJum1ah

Jenis

UnitDoya, MWeUnitDoya, MWeUnitDaya, MWeUnitDaya, MWe

PWR

331701776638236463265173144105

BWR

28117833932733343550710180023

GMLWR

9168444000--135684

PHWR_CANDU

1031544189452890197938

GCHWR

3280---- 3280

BLW_CANDU

1250----1250

LWCHWR

-- 2240-- 2240

BLW_HWR (SGHWR)

194---- 194

GCR

378366----378366

AGR

132106200--116232

HTGR

14013306536085730

HTTR

-- 1300-- 1300

LMFBR

36502882270072232

JUMLAH

12743350139110402111107722377261474

KEJADIAN_KEJADIAN KEGAGALAN

Sukses PWR sebagai jenis paling laku tidok luput dari kejadian-kejadian kegagalan.Beberapa contoh yang berhubungan dengan kekurangan dalam hal design, fabrikasidon pemel iharaan tahun 1968 sampai dengen 1972 dapat dil ihat pada tabel berikut.Data ini disusun dari J. Nuclear Safety dari seri Operating Experiences, di bawaheditor W.R. Casto.

Dalam tabel tertera, misel nya, bahwe karena kabel-kabel yang terlal u berjubelsehi ngga thermall y overload telah menyebabkan kebakaran pada kelompok kabel (1).Karena vibrasi, yang disebabkan gaya-gaya aliran, maka bolt_bolt pada core barreldon thermal shield terjadi "fatique failure" (2, 3, 11). Beberapa batang bahanbakar,yang tidak diberi tekanan_dalam sebelumnya, telah mengalami deformasi dan bocorkarena uranium di dalamnya menjadi lebih padat (densification) (10), dan selanjutnya.

Kekurangan_kekurangan dalam design ternyata banyak ditemui setelah PLTN ber_operasi, sehingga tidak mengherankan jika kegagalan serupa terjadi pada PLTN laindengan design yang sama. Sedang kekurangan dalam fabrikasi serta instalasi me_nyangkut sambungan_sambungan Ias (12, 13) don kurang cermat (7). Beberapakegagalan yang disebabkan kurangnya lubrikasi dan kebersihan kiranya dapat dikurangidengan Iebih seringnya mengadakan pemeriksaan (surveillance).

BEBERAPA PERTIMBANGAN

Jenis PLTN yang paling laku, yang dapat dibuat oleh penjual reaktor yang palinglaku pula, tidak terlepas dari kegagalan_kegagalan. Bahkan kegagalan "fuel densifi_cation" ini tidak pernah diperhitungkan sebelumnya. Kejadian itu sendiri tidak membawc.korban apapun, PLTN_nya tetap beroperasi, pada design sesudahnya telah dilakukanperbaikan, namun pengaruhnya sangat jauh. Kini pada penel itian keselamatan, yangdianggap suatu kecelakaan terbesar bukan sekedar LOCA (lose of coolant accident).tetapi di tambahkan dengan keadaan di mana beberapa bahanbakar mengal ami densi fikasi •

Mengenai kebutuhan bahan mentah, marilah kita bandingkan PLTN dengan daya500 MWe untuk ketiga jenis, yaitu PWR yang menggunakan uranium dengan perkayaanrata_rata 3,2%, BWR perkayaan 2,6% don HWR_CANDU yang menggunakan uraniumalam, yang masing_masing bekerja penuh 300 hari tiap tahun.

PLTN 500 MWe PWRBWRHWR_CA NDU

Produksi listrik, MWe. hari/tahun

150.103150.103150.103

Burn_up MWt. hari / tonU

31500275009000

Efisiensi

0,300,330,30

Kebutuhan urani um, tonU / tahun

15,8716,555,6

Kebutuhan U30S' tonU3OS/tonU

6,965,561,183

Kebutuhan U30S, tonU30 s/ tahun

110,591,665,8

Di sini terlihat bahwa kebutuhan pertama untuk masing_masing jenis PLTN itu sekitar110, 94 dan 66 ton U30S• Angka produksi ini terlalu rendah bila dibandingkandengan produksi tambang yang dianggap ekonomis. Menurut perhitungan Alfredson(9) untuk Australia sebesar 500 ton/tahun minimal bagi penggunaan domestik,

54

TABEL 3

BEBERAPA KEJADIAN KEGAGALAN PADA PWR

Facility

ItemCauseDefi ci encyYear

1 • San Onofre (W)

Cab Ie traysOverloaded (fire)Design1968

2. Yankee (W)

Thermal shield boltsFlow vibrationDesign1968

Ardennes (W)

Core barrel bol tsFlow vibrationDesign1968

Trino (W)

Core barrel bol tsFlow vibrationDesign1968

KWO (Siemens)

Core barrel bol tsFlow vibrationDesign1968

3. Connecticut Yankee (W)

Thermal shieldFlow vibrationDesign1970

San Onofre (W)

Thermal shieldFlow vibrationDesign1970

4. Indian Point_l (B& W)

Thermal sl eeveThermal shockDesign1970

5. Robinson_2 (W)

Safety_valve pipeReaction forceDesign1970

6. Turkey Point_3 (W)

Safety_valve pipeReaction forceDesign1971

7. KWO (Siemens)

Zirconium fuel claddingInternal hydridingFabri cation1971

Ginna (W)

Zirconium fuel claddingInternal hydridingFabri cation1971

8. 7 PWRs

Steam generatorExplosive weldingFabri cation1971

incompl ete9. Surry_l (W)

Steam release valveReaction forcesDesign1972

10. Ginna (W)

Fuel rodsDensificationDesign1972

Robinson_2 (W)

Fuel rodsDensi fi cationDesign1972

Point Beach_l (W)

Fuel rodsDensi fi cationDesign1972

Beznau_l (W)

Fuel rodsDensi fi cationDesign1972

11. Oconee_l (B&W)

Thermal shield &Flow vibrationDesign1972vessel internals

12. Indian Point_2 (W)

Steam generatorExplosive weldingFabri cation1972

incompl ete13. Calvert Cliffs_l (C_E)

34_in pipeHeating & BendingInstallation1972

14. Connecticut Yankee (W)

Isolation valveEnvironmentDesign1972

15. Six plants

MiscellaneousLubri cationMaintenance1972

16. Five plants

MiscellaneousInadequateMaintenance1972cI ean Iiness

Keterangan: W _ Westinghouse Electric CorporationB & W _ Babcock & Wilcox Co.

C_E _ Combustion Engineering Inc.

55

1000 ton/tahun bagi export. Jadi kebutuhan PLTN dengan daya hanya 500 MWemasih terlalu kecil untuk memanfaatkan sumber alam sendiri secara ekonomis. Apa_

logi bilo diingat bahwa ongkos fabrikasilah yang merupakan bagian terbesar darior'gkos_ongkos lain dalam beaya bahanbakar, jadi bukanlah beaya bahan mentahnya.

Dalam hal pengolahan ulang, sebenarnya bahanbakar yang diolah ulang justrumenambah beaya saja, karena beaya pengolahan dan transport kira_kira lima kaliharga sisa uranium dan plutonium yang terjadi. Hanya saja harus disediakan tempatpenyimponan bohanbakar, bila ki ta menahan "spent fuel" ini. Juga bagaimanaperjanjian sebelumnyc, apakah ado keharusan mengembalikan don memroses_ulangotoukah tidak.

Dipandang dari scmpah radioaktifnya, sebenarnya proses_ulang di luor negeri akanmenguntungkan tata_lingkungan kita, karena proses_ulang akan melibatkan sampahradioaktif kira_kira seribu kali yang terdapat dalam operasi reaktor. Jadi setelahmemanfcotkan, kita membuang scmpah di negeri orang.

UCAPAi'1 TERIMAKASIH

Kep'Jda Ir. lyas Subki yang telah menambah bahan pustaka baru, kepadaDrs. Bambang Seti adj i yang tel ah membantu menggombar, juga kepada BapakProf. Dr. A. Baiquni ycng telah bersedia memeriksa tul isan ini kami mengucapkanbanyak terimakasi h.

DAFTAR PUSTAKA

1. J. Nuclear New~, August 1973.2. "Directory of Nuclear Reactor", Vol. VII. IAEA, STI/PUB (1968).3. "Refp.rence Safety Analysis Report", Revision I, Vol. I Westinghouse Nuclear

Energy Systems.4. ",Vlanagement of Radioactive Wastes at Nucl ear Power Plants", IAEA Safety Series

No. 28 (1968).5. GERSTEN, G.W. _ "Fuel Cycle Cost Analysis", Bid Evaluation and Implementa_

tion of Nucl ear Power Projects (1972).6. TlMM, M. _ "Fuel Cycle Cost Analysis", Technical and Economic Aspects of

Nuclear Pawer Develapment, IAEA Survey and Briefing Course (1973).7. J. Nucl ear News, September 1973.8. SCOTT, R.L. Jr. "Material Performance at Nuclear Power Plant", J. Nuclear

Safety, September _ October 1973.9. ALFREDSON, P.G. _ Lecture on "Nuclear Fuel Technology", ASNT Nuclear

Technology Course, AAEC (1973).

56