“BOILING WATER REACTOR”
(BWR)
Siti Rodliyatin 120210102033
Qurrotul Aini 120210102061
Ayu Fajarotul M. 120210102063
Aji Saputra 120210102069
Handoko 120210102089
Ratna Hapsari E.P. 120210102103
DEFINISI
KARAKTERISTIK
PRINSIP KERJA
KELEBIHAN & KEKURANGAN
Definisi Boiling water
Reactor (BWR)
Merupakan satu tipe reaktor nuklir yang digunakan
dalam Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN).
Moderator adalah medium untuk memperlambat
kecepatan partikel neutron cepat.
Air pendingin digunakan untuk mengambil panas yang
dihasilkan dalam teras reaktor (reactor core) sehingga
temperatur air akan naik.
Efisiensi thermal sebesar 34 %. Efisiensi thermal ini
menunjukkan prosentase panas hasil fisi yang dapat
dikonversikan menjadi energi listrik. Setelah melalui
turbin, uap tersebut akan mengalami proses
pendinginan sehingga berubah menjadi air yang
langsung dialirkan ke teras reaktor untuk diuapkan lagi
dan seterusnya.
Karakteristik Konstruksi Dasar
Boiling water Reactor (BWR)
Air pendingin
dididihkanUap Turbin
Memutar
Generator
Uap
disalurkan ke
kondenser
Air
Dikembalikan
ke bejana
reaktor
Disirkulasi
dengan
pompa
Disalurkan ke
bagian bawah
teras reaktor
Tekanan dari pompa resirkulasi ini
akan menaikkan kecepatan aliran air
pendingin dalam teras reaktor.
Konstruksi bejana tekan reactor
Konstruksi utama bejana tekan reaktor untuk Reaktor Air
Didih dengan kapasitas daya 1100 MWe. Dalam bejana tekan ini
terdapat sekumpulan bahan bakar, batang kendali dan konstruksi
penyangga yang membentuk suatu konstruksi yang disebut teras
reaktor. Di atas teras reaktor terdapat konstruksi perangkat pemisah
uap-air (steam separator) dan di atas perangkat pemisah terdapat
perangkat pengering uap.
Di bagian bawah teras terdapat perangkat pengendali daya
reaktor berupa pengarah batang kendali, penggerak batang kendali
dan batang kendali. Dengan perangkat ini batang kendali dapat
bergerak dari bawah ke atas masuk ke teras reaktor melalui
pengarahnya. Di sekitar teras terdapat konstruksi lorong-lorong
saluran pendingin dan pompa jet.
Konstruksi perangkat bahan bakar. Salah satu contoh
perangkat bahan bakar terdiri atas 62 batang bahan bakar
dan 2 batang yang berisi air membentuk matriks 8 x 8.
Bentuk susunan matriks batang bahan bakar dapat pula
berupa matriks 6 x 6 atau 9 x 9. Matriks kemudian dibungkus
dengan lempeng logam Zirkalloy. Keseluruhan susunan
matriks batang bahan bakar dan pembungkusnya serta
spacer (penjaga jarak antar batang bahan bakar) ini disebut
perangkat bahan bakar.
Batang bahan bakar yang jumlahnya 62 buah tersebut
terbuat dari pipa Zirkalloy dan berisi pelet uranium oksida.
Pipa pembungkus pelet bahan bakar uranium oksida ini
disebut kelongsong. Di kedua ujung kelongsong terdapat
ruang yang disebut plenum. Dalam kelongsong juga terdapat
pegas penekan pelet bahan bakar. Dalam pelet bahan bakar
terjadi reaksi fisi. Bahan hasil fisi ditampung dalam
ruang plenum, karena itu tekanan dalam kelongsong tidak
melonjak terlalu besar
Pengendalian daya reactor
Reaktor air didih beroperasi pada tekanan 70 kg/cm2. Air
pendingin mendidih dan menghasilkan uap di dalam bejana
reaktor. Air dalam kondisi uap dan cair disirkulasikan kembali ke
teras reaktor dengan menggunakan pompa sirkulasi. Dengan
mengatur aliran resirkulasi, reaktivitas reaktor, yang berarti juga
daya reaktor, dapat dinaik-turunkan atau dikendalikan. Ini
adalah salah satu cara pengendalian reaktor air didih yang
disebut metode pengendalian resirkulasi.
Cara lain untuk menaikkan reaktivitas (daya reaktor) adalah
dengan menarik batang kendali dari teras reaktor. Jika batang
kendali ditarik keluar dari teras, reaktivitas atau reaksi fisi
bertambah dan menghasilkan energi panas lebih banyak lagi
(daya reaktor naik). Energi panas ini akan mendidihkan air lebih
banyak, dan dengan demikian uapyang dihasilkan juga
bertambah. Meningkatnya kandungan uap dalam air akan
menurunkan kemampuan air dalam memoderasi partikel
neutron
Jumlah neutron kecepatan rendah (neutron termal) yang
akan menimbulkan reaksi fisi menjadi berkurang, sehingga
akibatnya reaksi fisi (reaktivitas) juga berkurang. Jadi
menaikkan daya reaktor dengan cara menarik batang kendali
akan selalu dikompensasi oleh produksi uap yang menekan
daya. Proses kompensasi ini akan berakhir pada suatu kondisi
stabil pada daya setimbang tertentu
Pada reaktor air didih, jika terjadi perubahan beban
(permintaan beban listrik dari luar), pengendalian
pembangkitan daya dilakukan dengan menaik-turunkan batang
kendali dalam teras reaktor atau dengan menyesuaikan
kecepatan aliran resirkulasi air pendingin. Pada saat terjadi
penyesuaian terhadap permintaan beban, tekanan pendingin
dalam bejana reaktor dapat naik atau turun. Untuk mengatasi
kenaikan dan penurunan tekanan dalam bejana reaktor,
digunakan cara pengendalian dengan mengatur bukaan katup
uap dari reaktor ke turbin. Metode ini disebut Reactor-
master/Turbin-slave (metode mengikuti beban).
Sistem keselamatan rekayasa
Bila suatu ketika terjadi kecelakaan yang menyebabkan
pipa saluran air pendingin terputus atau bocor sehingga
pendinginan reaktor tidak cukup, maka fasilitas sistem
pendinginan teras darurat (Emergency Core Cooling
System, ECCS). Dalam sistem ECCS ini terdapat sistem
penyemprot teras (core spray system), sistem susut-
tekanan mandiri (self-depressurization system) dan
penyemprot teras tekanan rendah.
Pada saat terjadi kerusakan batang bahan bakar, air
pendingin dari teras yang bertekanan tinggi dan
bertemperatur tinggi akan mengandung bahan radioaktif
yang berasal dari batang bahan bakar. Untuk
menghindari lepasnya bahan radioaktif dalam reaktor
terdapat bejana reaktor yang berfungsi sebagai
pengungkung material berbahaya jika terjadi kecelakaan,
dan terdapat juga katup isolasi yang mengisolasi bejana
reaktor dan sistem di luarnya.
Peningkatan tekanan pada saat terjadi isolasi bejana
reaktor dihindari dengan sistem supresi yang mengalirkan
uap yang terbentuk ke kolam supresi. yang berisi air, uap
akan besentuhan dengan air dan mengalami
kondensasi yang mengakibatkan turunnya tekanan uap.
Pada kecelakaan kebocoran pendingin, temperatur bahan
bakar dan kelongsongnya akan naik. Kenaikan temperatur
ini akan memicu reaksi antara air dan logam yang
menghasilkan gas hidrogen. Hidrogen yang bertemperatur
tinggi ini dapat mengancam keutuhan struktur bejana
reaktor. Untuk mencegah kejadian ini, bejana reaktor
dilengkapi dengan ruang kosong khusus untuk
menampung gas bentukan. Di samping itu, terdapat
fasilitas untuk mereaksikan hidrogen yang timbul, agar
dapat bergabung kembali dengan oksigen menjadi air.
Prinsip Kerja Boiling water
Reactor (BWR)
Reaktor tipe ini menggunakan air (H2O) sebagai
pendingin dan moderator. Moderator adalah medium
untuk memperlambat kecepatan partikel neutron cepat.
Air pendingin digunakan untuk mengambil panas yang
dihasilkan dalam teras reaktor (reactor core) sehingga
temperatur air akan naik. Temperatur air dibiarkan
meningkat hingga mencapai titik didih. Uap yang
dihasilkan pada proses pendidihan air kemudian
disalurkan untuk memutar turbin yang terhubung dengan
generator listrik.
Dalam reaktor tipe ini, uap yang terbentuk akan
menyebabkan reaktivitas reaktor menjadi negatif.
Reaktivitas negatif dapat menahan kenaikan daya
reaktor, sehingga penambahan reaktivitas (penaikan
daya reaktor) dapat dikendalikan secara stabil dengan
batang kendali
Pada reaktor air didih, air pendingin dididihkan di dalam
bejana reaktor sehingga menghasilkan uap. Uap ini
kemudian secara langsung dialirkan ke turbin yang
memutar generator listrik. Setelah uap air menggerakkan
turbin, uap disalurkan ke kondenser dan diubah menjadi
air kembali. Dengan pompa utama, air kemudian
dikembalikan ke bejana reaktor.
Sebagian air pendingin yang berada dalam bejana
reaktor disirkulasi dengan pompa (disebut pompa
resirkulasi). Air yang keluar dari pompa resirkulasi
disalurkan ke bagian bawah teras reaktor melalui katup
yang bekerja sebagai pompa jet. Tekanan dari pompa
resirkulasi ini akan menaikkan kecepatan aliran air
pendingin dalam teras reactor
KELEBIHAN
Beroperasi pada tekanan yang lebih rendah
→ integritas lebih terjaga
Temperatur bahan bakar lebih rendah
Komponen lebih sedikit, lebih sederhana
Dapat beroperasi dengan sirkulasi alamiah
Pengaturan daya lebih sederhana,
memungkinkan load following
KELEMAHAN
Analisis mekanika fluida dua fase lebih rumit
Bejana tekan lebih besar → lebih mahal
Radiasi aktivasi air sampai ke turbin , kemungkinan
produk fisi lolos kelingkungan lebih besar jika terjadi
kegagalan batang bahan bakar
Turbin memerlukan perisai radiasi
Batang kendali tidak memenuhi prinsip 'gagal selamat'
Dilihat dari sistem keselamatannya, reaktor air didih
kurang aman karena jika terjadi kebocoran bahan
radioaktif akan terlarut dalam air pendingin primer
dapat menyebabkan terjadinya kontaminasi pada
turbin