Sistem Proteksi Reaktor
Sistem keselamatan yang dipergunakan pada Reaktor Kartini berdasar pada prinsip defense in depth yaitu:
Þ lapisan pertahanan dasar
Þ lapisan pencegahan gangguan
Þ lapisan pembatasan akibat gangguan
Lapisan Pertahanan Dasar
Lapisan pertahanan dasar menggunakan sistem kendali daya untuk mengatasi gangguan-gangguan transient dan sistem catu otomatis air pendingin primer untuk mengatasi kehilangan air pendingin primer. Informasi daya diperoleh dari besaran fluks netron rata-rata yang berbanding lurus dengan daya. Fluks netron rata-rata diukur dengan detektor CIC.
Operasi reaktor dapat dikendalikan oleh operator secara manual atau otomatis. Pengendalian daya otomatis berbasis komputer mempunyai pengaman berupa watch-dog timer dari komputer yang dihubungkan dengan trip reaktor serta pengendalian manual dari sistem hardwired yang secara otomatis berfungsi jika terjadi trip.
Air pendingin primer dimonitor melalui tinggi permukaan air tangki reaktor dan dicatu secara otomatis jika tinggi permukaannya telah mencapai batas minimum yang ditentukan.
Lapisan Pencegahan Gangguan
Lapisan ini fungsinya adalah membuat reaktor mati (scram) apabila sistem proteksi reaktor diaktuasi oleh sinyal trip, yaitu:
1. Tegangan tinggi (HV) dari detektor FC berubah ± 10% dari tegangan operasinya (± 300V)
2. Pada saat star-up sumber neutron berada diluar teras (level 1)
3. % daya logaritmis menunjukkan 110%
4. Periode menunjukkan < 7 detik.
Monitor daya dari aras (level) sumber netron hingga operasi daya dilakukan oleh dua unit kanal daya log yang masing-masing terdiri dari detektor Fission Chamber (FC) serta sistem pencacah dan sistem Campbell, keduanya buatan General Atomic. Kedua kanal daya log tersebut adalah NLW-2 yang menggunakan rangkaian analog dan NM1000 yang menggunakan software dengan basis mikroprosesor Z-80.
Pada sistem NLW2 semua sinyal trip dibangkitkan secara hardware. Selain keandalan hardwire system, NLW2 telah terbukti andal selama operasi reaktor hingga saat ini. Dengan pertimbangan tersebut, maka sistem NLW2 dipergunakan sebagai salah satu bagian dari sistem proteksi reaktor.
NP1000 kanal daya linier yang menggunakan detektor CIC yang menggunakan hardwire untuk membangkitkan sinyal trip. NP1000 ini dipergunakan juga sebagai bagian dari sistem proteksi reaktor.
Slave computer dipergunakan untuk akuisisi safety related parameter, oleh karena itu keberadaannya selama operasi perlu dimonitor dan dihubungkan dengan sistem trip.
Selain sinyal trip yang mampu mengaktuasi scram secara otomatis, sistem proteksi reaktor dilengkapi juga dengan sistem yang bekerja secara manual. Pada sistem manual tersebut aktuasi scram dilakukan oleh operator.
Lapisan Pembatasan Akibat Gangguan
Cara penanggulangan akibat gangguan kesetimbangan bahang (heat), baik berupa gangguan transient maupun kehilangan air pendingin perlu dipersiapkan. Gangguan transient dapat dibatasi oleh sifat bahan bakar reaktor tipe TRIGA yang memiliki reaktivitas negatip cukup besar, oleh karena sifat tersebut maka daya reaktor akan turun dengan sendirinya jika terjadi gangguan transient. Gangguan transient ini misalnya akibat batang kendali naik secara tidak terkendali dan sistem proteksi reaktor tidak berfungsi.
Kehilangan air pendingin terjadi jika ada kebocoran di kalang primer. Andai sistem proteksi reaktor tidak berfungsi, maka tinggi air tangki reaktor turun dan kemudian berhenti pada ketinggian lubang anti-syphon di bagian keluaran pipa pendingin primer (keluaran air pendingin dari tangki reaktor).
Scram
Pada prinsipnya sistem scram reaktor bekerja untuk memutus arus elektromagnet pemegang batang kendali. Batas setiap parameter yang telah ditentukan sebagai batas keselamatan, harus dipergunakan untuk mengaktuasi pemutusan arus tersebut.
Manual scram
Tombol manual scram bila ditekan akan mengakibatkan terputusnya arus ketiga pemegang batang kendali. Manual scram ini dapat dilakukan bersama-sama untuk ketiga batang kendali atau dapat pula dilakukan satu per satu.
Trip
Rangkaian trip dipergunakan untuk memonitor suatu besaran yang dibatasi dan akan mengubah status trip apabila besaran yang dimonitor berada diluar batas-batas yang telah ditentukan. Batas-batas untuk trip Reaktor Kartini adalah sebagai berikut:
a. Trip Watch-Dog
Terdapat pada komputer pembantu untuk akuisisi parameter keselamatan. Watch-Dog aktif jika eksekusi program komputer terhenti.
b. Trip Catu Daya Tegangan Tinggi CIC
Memonitor jika terjadi kegagalan tegangan tinggi yang digunakan untuk mencatu detektor CIC.
c. Trip daya maksimum
Untuk memonitor jika daya reaktor mencapai 110%
d. Trip Catu Daya Tegangan Tinggi FC
Untuk memonitor jika terjadi kegagalan tegangan tinggi yang digunakan untuk mencatu detektor FC
e. Trip periode
Terjadi trip bila periode kurang dari 7 detik
f. Trip aras sumber
Untuk memonitor apakah sumber netron sudah berada pada tempatnya. Trip terjadi bila sumber netron tidak berada pada tempatnya atau bila pulsa dari pre-amp. kurang dari 4 pulsa/detik.
g. Trip aras atas
Trip bekerja bila daya reaktor menunjukkan 110%
h. Trip manual yaitu: penekanan tombol SCRAM, pemutaran KUNCI OPERASI dan monitoring catu daya 12 Volt jika terjadi hubung singkat dengan ground.
i. Sinyal RESET untuk mulai menjalankan reaktor.
Sistem Saling Kunci (interlock)
Sistem interlok akan menyebabkan reaktor selalu berada dalam keadaan scram atau batang kendali tidak dapat dinaikkan apabila kondisi-kondisi yang dikendalikan oleh sistem ini tidak dipenuhi.
Interlok Kunci Daya Magnet
Batang kendali hanya dapat dinaikkan apabila kunci daya magnet dimasukkan ke lubang kunci dan berada di posisi ON. Selama kunci tidak berada pada tempatnya, tombol-tombol UP/DOWN tidak dapat difungsikan sehingga reaktor selalu berada dalam keadaan aman.
Interlok Sumber
Untuk mengoperasikan reaktor, sumber neutron luar harus berada di dalam teras reaktor. Apabila pada saat reaktor tidak dioperasikan dan sumber ini berada di luar teras, tingkat fluks neutron/daya reaktor akan amat rendah. NM-1000 mendeteksi hal ini dan memberikan sinyal interlok sumber (Rod Withdrawal Prohibit, RWP) kepada rangkaian scram sehingga reaktor tidak dapat dioperasikan. Hal ini akan mencegah kenaikan daya reaktor yang tak terkendali, karena jika reaktor ternyata sudah dimulai-jalankan (startup) walaupun sumber neutron masih berada di luar teras, maka berarti jumlah neutron awal sudah terlampau tinggi, yang menunjukkan bahwa reaktivitas lebih reaktor terlalu tinggi. Hal lain adalah dengan mengingat bahwa di dalam teras reaktor akan selalu terdapat sejumlah neutron yang berasal dari peluruhan inti hasil fisi. Apabila detektor neutron tidak dapat mendeteksi neutron-neutron tersebut maka berarti ia mengalami kerusakan/kegagalan.
Interlok Gerakan Naik Batang Kendali
Jika dua atau lebih tombol UP ditekan secara bersama-sama, batang-batang kendali akan tetap diam pada posisi mereka semula. Hal ini dilakukan untuk mencegah terjadinya kenaikan daya yang terlampau cepat, yang akan menyebabkan scram terjadi.
Tabel 1. Parameter untuk aktuasi SCRAM dan ALARM
Sekian materi yang saya pelajari dari instrumentasi kendali reaktor, semoga bermanfaat bagi pembaca.
Terima kasih.