1 / 44

REAKTOR NUKLIR

REAKTOR NUKLIR. nanikdn.staff.uns.ac.id nanikdn@uns.ac.id. Reaktor nuklir adalah tempat terjadinya reaksi inti berantai terkendali , baik pembelahan inti ( fisi ) atau penggabungan inti ( fusi ).

lonato
Download Presentation

REAKTOR NUKLIR

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. REAKTOR NUKLIR nanikdn.staff.uns.ac.id nanikdn@uns.ac.id

  2. Reaktornukliradalahtempatterjadinyareaksiintiberantaiterkendali, baikpembelahaninti (fisi) ataupenggabunganinti (fusi). • Jenisdanfungsireaktornuklirbergantungpadatujuanpemanfaatanhasilreaksi, sepertiuntuk PLTN, produksiradionuklida, radiografi neutron, analisisaktivasi neutron danberbagaieksperimendenganhamburan neutron. • Fungsireaktorfisidibedakanmenjadidua, yaitureaktorpenelitiandanreaktordaya.

  3. Reaktor PENELITIAN • Utamanyamenggunakanpemanfaatannetronhasilpembelahanuntukberbagaipenelitiandaniradiasisertaproduksiradioisotop. • Panas yang ditimbulkandirancangsekecilmungkinsehinggapanastersebutdapatdibuangkelingkungan. • Pengambilanpanaspadareaktorpenelitiandilakukandengansistempendingin,yangterdiridarisistempendingin primer dansistempendinginsekunder.

  4. Panas yang berasal dari teras reaktor diangkut oleh air di sekitar teras reaktor (sistem pendingin primer) dan dipompa oleh pompa primer menuju alat penukar panas. • Selanjutnya panas dibuang ke lingkungan melalui menara pendingin (alat penukar panas pada sistem pendingin sekunder). • Perlu diketahui bahwa antara alat penukar panas, sistem pendingin primer atau sekunder tidak terjadi kontak langsung.

  5. Reaktor DAYA Panas yang timbul dari pembelahan dimanfaatkan untuk menghasilkan uap yang bersuhu dan bertekanan tinggi untuk memutar turbin.

  6. KOMPONEN Reaktor • Reaktor nuklir pertama kali dibangun oleh Enrico Fermi pada tahun 1942 di Universitas Chicago. • Hingga sat ini telah ada berbagai jenis dan ukuran reaktor nuklir, tetapi semua reaktor atom tersebut memiliki lima komponen dasar yang sama, yaitu: elemen bahan bakar, moderator netron, batang kendali, pendingin dan perisai beton

  7. GambarPenampangReaktor

  8. ELEMEN BAHAN BAKAR • Elemenbahanbakariniberbentukbatang-batangtipisdengan diameter kira-kira 1 cm. • Dalamsuatureaktordayabesar, adaribuanelemenbahanbakar yang diletakkansalingberdekatan. Seluruhelemenbahanbakardandaerahsekitarnyadinamakanterasreaktor. • Umumnya, bahan bakar reaktor adalah uranium-235. • Isotopinihanyakira-kira 0,7% terdapatdalam uranium alam, makadiperlukanproseskhususuntukmemperkaya (menaikkanprosentase) isotopini.

  9. MODERATOR NETRON • Netron yang mudahmembelahintiadalahnetronlambat yang memilikienergisekitar 0,04 eV (ataulebihkecil), sedangkannetron-netron yang dilepaskanselamaprosespembelahaninti (fisi) memilikienergisekitar 2 MeV. • Olehkarenaitu , sebuahreaktor atom harusmemilikimateraial yang dapatmengurangikelajuannetron-netron yang energinyasangatbesarsehingganetron-netroninidapatdenganmudahmembelahinti. • Material yang memperlambatkelajuannetrondinamakanmoderator.

  10. Moderator yang umumdigunakanadalah air. Ketikanetronberenergitinggikeluarkeluardarisebuahelemenbahanbakar, netrontersebutmemasuki air disekitarnyadanbertumbukandenganmolekul-molekul air. • Netroncepatakankehilangansebagianenerginyaselamamenumbukmolekul air (moderator) terutamadengan atom-atom hidrogen. Sebagaihasilnyanetrontersebutdiperlambat.

  11. BATANG KENDALI… • Jikakeluarandayadarisebuahreaktordikehendakikonstan, makajumlahnetron yang dihasilkanharusdikendalikan. • Jikanetron yang dihasilkanselalukonstandariwaktukewaktu (faktormultiplikasinyabernilai 1), makareaktordikatakanberadapadakondisikritis. Sebuahreaktor normal bekerjapadakondisikritis. Padakondisiinireaktormenghasilkankeluaranenergi yang stabil.

  12. Jika netron yang dihasilkan semakin berkurang (multiplikasinya kurang dari 1), maka reaktor dikatakan berada pada kondisi subkritis dan daya yang dihasilkan semakin menurun. • Sebaliknya jika setiap saat netron yang dihasilkan meningkat (multiplikasinya lebih besar dari 1), reaktor dikatakan dalam keadaan superkritis. • Selama kondisi superkritis, energi yang dibebaskan oleh sebuah reaktor meningkat.

  13. Jika kondisi ini tidak dikendalikan, meningkatnya energi dapat mengakibatkan mencairkan sebagain atau seluruh teras reaktor, dan pelepasan bahan radioaktif ke lingkungan sekitar. • Kendali ini dilakukan oleh sejumlah batang kendali yang dapat bergerak keluar-masuk teras reaktor. • Batang kendalli terbuat dari bahan-bahan penyerap netron, seperti boron dan kadmium.

  14. Jikareaktormenjadisuperkritis, batangkendalisecaraotomatisbergerakmasuklebihdalamkedalamterasreaktoruntukmenyerapkelebihannetron yang menyebabkankondisi itu kembali ke kondisi kritis. • Sebaliknya, jikareaktormenjadisubkritis, batangkendalisebagianditarikmenjauhiterasreaktorsehinggalebihsedikitnetron yang diserap. Dengandemikian, lebihbanyaknetrontersediauntukreaksifisidanreaktorkembalikekondisikritis. • Untukmenghentikanoperasireaktor (misaluntukperawatan), batangkendaliturunpenuhsehinggaseluruhnetrondiserapdanreaksifisiberhenti.

  15. PENDINGIN… • Energi yang dihasilkan oleh reaksi fisi meningkatkan suhu reaktor. • Suhu ini dipindahkan dari reaktor dengan menggunakan bahan pendingin, misalnya air atau karbon dioksida. • Bahanpendingin (air) disirkulasikanmelaluisistempompa, sehingga air yang keluardaribagianatasterasreaktordigantikan air dingin yang masukmelaluibaginbawahterasreaktor.

  16. PERISAI BETON… • Inti-inti atom hasil pembelahan dapat menghasilkan radiasi. • Untuk menahan radiasi ini (radiasi sinar gamma, netron dan yang lain), agar keamanan orang yang bekerja di sekitar reaktor terjamin, maka umumnya reaktor dikungkungi oleh perisai beton.

  17. kalor yang dihasilkandalambatang-batangbahanbakardiangkutkeluardariterasreaktoroleh air yang terdapatdisekitarnya (sistempendingin primer). • Air inisecaraterus-menerusdipompakanolehpompa primer kedalamreaktormelaluisaluranpendinginreaktor (sistempendingin primer). • Untukmengangkutkalorsebesarmungkin, suhu air dikondisikanmencapai 3000C.

  18. Untukmenjaga air tidakmendidih (yang dapatterjadipadasuhu 1000C padatekanan 1 atm), air diberitekanan 160 atm. • Air panasdiangkutmelaluisuatualatpenukarpanas (heat exchanger), dankalordari air panasdipindahkanke air yang mengalirdisekitaralatpenukarpanas (sistempendinginsekunder). • Kalor yang dipindahkankesistempendinginsekundermemproduksiuap yang memutarturbin. • Turbindikopeldengansuatugenerator listrik, tempatdayakeluaranlistrikmenujukonsumenmelaluikawattransmisitegangantinggi. • Setelahkeluardariturbin, uapdidinginkankembalimenjadi air olehpengembun (condenser) dankemudiandikembalikanlagikealatpenukarpanasolehpompasekuder.

  19. SiSTeM KeSeLaMaTaN… • Sistem keselamatan operasi reaktor terutama ditujukan untuk menghindari bocornya radiasi dari dalam teras reaktor. • Sistem keselamatan reaktor dirancang mampu menjamin agar unsur-unsur radioaktif di dalam teras reaktor tidak terlepas ke lingkungan, baik dalam operasi normal atau waktu ada kejadian yang tidak diinginkan.

  20. Kecelakaanterparah yang diasumsikandapatterjadipadasuatureaktornukliradalahhilangnyasistempendinginterasreaktor. • Peristiwainidapatmengakibatkanpelelehanbahanbakarsehinggaunsur-unsurhasilfisidapatterlepasdarikelongsongbahanbakar. • Hal inidapatmengakibatkanunsur-unsurhasilfisitersebarkedalamruanganpenyungkupreaktor. • Agar unsur-unsurhasilfisitetapdalamkeadaanterkungkung, makareaktornuklirmemilikisistemkeamanan yang ketatdanberlapis-lapis. • Karena digunakan sistem berlapis, maka sistem pengamanan ini dinamakan penghalang ganda.

  21. SiSTeM PeNGHaLaNG gAndA… • Penghalangpertamaadalahmatrikbahanbakarnuklir. Lebihdari 99 & unsurhasilfisiakantetapterikatsecarakuatdalammatriksbahanbakarini. • Penghalangkeduaadalahkelongsongbahanbakar. Apabilaadaunsurhasilfisi yang terlepasdarimatriksbahanbakar, makaunsurtersebutakantetapterkungkungdidalamkelongsong yang dirancangtahanbocor.

  22. Penghalangketigaadalahsistempendingin. Seandainyamasihadaunsurhasilfisi yang terlepasdarikelongsong, makaunsurtersebutakanterlarutdalam air pendingin primer sehinggatetapterkungkungdalamtangkireaktor. • penghalangkeempatadalahperisaibeton. Tangkireaktordisanggaolehbangunanberbentukkolamdaribeton yang dapatberperansebagaipenampung air pendinginapabilaterjadikebocoran. • Penghalangkelimadankeenamadalahsistempengungkungreaktorsecarakeseluruhan yang terbuatdaripelatbajadanbetonsetebaldua meter sertakedapudara.

  23. PLTN BWR … • Reaktortipeinimenggunakan air (H2O) sebagaipendingindan moderator. • Moderator adalah medium untukmemperlambatkecepatanpartikel neutron cepat. • Air pendingindigunakanuntukmengambilpanas yang dihasilkandalamterasreaktor (reactor core) sehinggatemperatur air akannaik. • Temperatur air dibiarkanmeningkat hingga mencapai titik didih. • Uap yang dihasilkanpadaprosespendidihan air kemudiandisalurkanuntukmemutarturbin yang terhubungdengan generator listrik.

  24. Dalamreaktortipeini, uap yang terbentukakanmenyebabkanreaktivitasreaktormenjadinegatif. Reaktivitasnegatifdapatmenahankenaikandayareaktor, sehinggapenambahanreaktivitas (penaikandayareaktor) dapatdikendalikansecarastabildenganbatangkendali. • ReaktornuklirtipeReaktor Air Didihpertama kali dikembangkanolehperusahaan General Electric, AmerikaSerikat. PLTN Dresden 1 dengandaya 200 MWe (Mega Watt electric) merupakan PLTN denganreaktortipe air didih yang pertama kali dioperasikansecarakomersialpadaJuli 1960.

  25. Konstruksi DASAR … • 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 reaktor.

  26. KonstruksiBeJaNaTeKaNReaKtoR … • Dalambejanatekaniniterdapatsekumpulanbahanbakar, batangkendalidankonstruksipenyangga yang membentuksuatukonstruksi yang disebutterasreaktor. • Di atasterasreaktorterdapatkonstruksiperangkatpemisahuap-air (steam separator) dandiatasperangkatpemisahterdapatperangkatpengeringuap. • Pemasangankeduaperangkatiniditujukanuntukmenjamin agar uap yang akandipakaiuntukmemutarturbinbenar-benarberupauapkering.

  27. Bentuksusunanmatriksbatangbahanbakardapat pula berupamatriks 6 x 6 atau 9 x 9. • MatrikskemudiandibungkusdenganlempenglogamZirkalloy. Keseluruhansusunanmatriksbatangbahanbakardanpembungkusnyasertaspacer (penjagajarakantarbatangbahanbakar) inidisebutperangkatbahanbakar. • Pipapembungkuspeletbahanbakar uranium oksidainidisebutkelongsong. Di keduaujungkelongsongterdapatruang yang disebut plenum. Dalamkelongsongjugaterdapatpegaspenekanpeletbahanbakar.

  28. Di bagianbawahterasterdapatperangkatpengendalidayareaktorberupapengarahbatangkendali, penggerakbatangkendalidanbatangkendali. • Dengan perangkat ini batang kendali dapat bergerak dari bawahkeatasmasukketerasreaktormelaluipengarahnya. Di sekitarterasterdapatkonstruksiloronglorongsaluranpendingindanpompa jet. • Salahsatucontohperangkatbahanbakarterdiriatas 62 batangbahanbakardan 2 batang yang berisi air membentukmatriks 8 x 8.

  29. Dalampeletbahanbakarterjadireaksifisi. Bahanhasilfisiditampungdalamruang plenum, karenaitutekanandalamkelongsongtidakmelonjakterlalubesar. • Batang kendali berfungsi sebagai penyerap partikel neutron. Batang kendali terbuat dari boron karbida danatau hafnium. • Padabagianbawahperangkatkendaliterdapatkonstruksi yang berbentukpayung yang dapatmenghambatjatuhnyabatangkendalikebawah (keluardariteras) agar sesuaidenganbataskecepatan yang diperbolehkan.

  30. Padabagianbawahbatangkendaliinijugaterdapatsuatusoketmekanikuntukmenghubungkanbatangkendalidenganpenggeraknya. • Terdapatduamacampenggerakbatangkendaliyaitupenggerakelektrikdanhidrolik. • Untukmempercepatgerakperangkatbatangkendalimasukketerasterdapatperangkatakumulator yang menggerakkanperangkatbatangkendalidengantekanan gas. • Dalamkondisikecelakaanataukelainanoperasi yang dianggapmembahayakan, keseluruhanperangkatbatangkendali yang adaharussegeradimasukkankedalamterasreaktordengankecepatantinggiuntukmenghentikanreaktor.

  31. Penghentianreaktorsecaramendadakolehkarenasuatusebab yang dianggapmembahayakansepertiinidisebutsebagaipancungdaya (scram). • Jikaperangkatbatangkendaliolehkarenasuatuhaltakdapatdimasukkanketerasreaktordanreaktortidakdapatdihentikanpada temperatur rendah, maka dalam kondisi seperti ini ke dalam reaktor dimasukkan cairan asam borat yang mampumenyerappartikel neutron sehinggaoperasireaktordapatberhenti.

  32. PenGenDalian Daya Reaktor… • Reaktor air didihberoperasipadatekanan 70 kg/cm2. Air pendinginmendidihdanmenghasilkanuapdidalambejanareaktor. • Air dalamkondisiuapdancairdisirkulasikankembaliketerasreaktordenganmenggunakanpompasirkulasi. • Denganmengaturaliranresirkulasi, reaktivitasreaktor, yang berartijugadayareaktor, dapatdinaik-turunkanataudikendalikan. Iniadalahsalahsatucarapengendalianreaktor air didih yang disebutmetodepengendalianresirkulasi.

  33. 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 uap yang 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.

  34. 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. • Sebaliknya jika batang kendali disisipkan masuk ke dalam teras, reaksi fisi berkurang dengan hadirnya penyerap neutron (batang kendali) dalam teras

  35. Akibatnyakemampuan air dalammemoderasi neutron bertambah, danreaksifisiakanmulaimeningkat. Prosespenurunandayaolehbatangkendali yang kemudiandikompensasiolehpenurunan daya karena membaiknya kemampuan moderasi akan terus berlangsung hingga tercapai kondisistabilpadasuatudayasetimbangtertentu. • Fenomenakompensasiolehuap-air menjadisalahsatusaranapentingdalampengendalian-diri (self control) reaktordanmerupakansalahsatukeunikanreaktor air didih.

  36. SiSTeMKeSeLaMaTaNRekayasa… • Sistemkeselamatan yang dapatmenjaminreaktorakanberhentijika terjadi kondisi anomali / kecelakaan. • Bilasuatuketikaterjadikecelakaan yang menyebabkanpipasaluran air pendinginterputusataubocorsehinggapendinginanreaktortidakcukup, makafasilitassistempendinginanterasdarurat (Emergency Core Cooling System, ECCS) bekerja.

  37. Padasaatterjadikerusakanbatangbahanbakar, air pendingindariteras yang bertekanantinggidanbertemperaturtinggiakanmengandungbahanradioaktif yang berasaldaribatangbahanbakar. Air pendingin yang mengandungbahanradioaktiftidakbolehkeluardarireaktorkarenaberbahaya. • Untukmenghindarilepasnyabahanradioaktifdalamreaktorterdapatbejanareaktor yang berfungsisebagaipengungkung (containment) material berbahayajikaterjadikecelakaan, dan terdapat juga katupisolasiyang mengisolasibejanareaktordansistemdiluarnya.

  38. Apabilakecelakaanberlangsungdalamwaktu yang lama, terasreaktordapatmeleleh. Kondisiiniakanmenyebabkanterjadinyakenaikantekanan yang diikutidengankenaikantemperaturdalambejanareaktor. • Apabilabejanareaktortidakdidinginkan, strukturbejanakemungkinanakanrusak. • Untukmengatasihalini, disediakansistempenyemprotuntukmelakukantugas-tugaspendinginandanpenurunantekanan. • Dalamhalterjadikebocoranbejanareaktor, disediakan pula sistempengelolaanbocoran gas agar tetaptidakmenyebarluaskelingkungan.

  39. Gambar PLTN BWR…

  40. LimBaH RadiOAktif… • Limbahradioaktifmerupakanhasilsampingdarikegiatanpemanfaatanteknologinuklir. • Dalamlimbahradioaktifiniterdapatunsur-unsurradioaktif yang masihmemancarkanradiasi. Limbahradioaktiftidakbolehdibuangkelingkungankarenaradiasi yang dipancarkanberpotensimemberikanefekmerugikanterhadapkesehatanmanusia. • Program pengelolaanlimbahradioaktifditujukanuntukmenjamin agar tidakseorang pun akanmenerimapaparanradiasimelebihinilaibatas yang dizinkan.

  41. Terdapathal-halunik yang menguntungkandalamrangkapengelolaanlimbahradioaktif: • Sifatfisikadarizatradioaktif yang selalumeluruhmenjadizatstabil (tidakradioaktiflagi). Karenaterjadipeluruhan, makajumlahzatradioaktifakanselaluberkurangolehwaktu. Sifatinisangatmenguntungkankarenacukuphanyadenganmeyimpansecaraaman, zatradioaktifsudahberkurangdengansendirinya. 2. Sebagianbesarzatradioaktif yang terbentukdalamterasreaktornuklirumumnyamemilikiwaktuparo yang sangatpendek, mulaiordebeberapadetikhinggabeberapahari. Hal inimenyebabkanpeluruhanzatradioaktif yang sangatcepat yang berartiterjadipengurangan volume limbah yang sangatbesardalamwakturelatifsingkat.

  42. PenGoLahanLimBaHRadiOAktif… Secara keseluruhan, pengelolaan limbah radioaktif yang lazim dilakukan meliputi tiga pendekatan pokok bergantung besar kecilnya volume limbah, tinggi rendahnya aktivitas zat radioaktif serta sifat-sifat fisika dan kimia limbah tersebut.

  43. Tiga pendekatan pokok itu meliputi : 1. Limbahradioaktifdipekatkandandipadatkan yang pelaksanaannyadilakukandidalamwadahkhususuntukselanjutnyadisimpandalamwaktu yang cukup lama. Cara iniefektifuntukpengelolaanlimbahradioaktifcair yang mengandungzatradioaktifberaktivitassedangdanatautinggi. 2. Limbahradioaktifdisimpandandibiarkanmeluruhdalamtempatpenyimpanankhusussampaiaktivitasnyasamadenganaktivitaszatardioaktiflingkungan. Cara iniefektifjikadipakaiuntukpengelolanlimbahradioaktifcairataupadat yang beraktivitasrendahdanberwaktuparohpendek. 3. Limbahradioaktifdiencerkandandidispersikankelingkungan. Cara iniefektifuntukpengelolaanlimbahradioaktifcairatau gas beraktivitasrendah.

More Related