“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