1. Prinsip kerja PLTN Fukushima Dai-chi tipe Boiling water reaktor
Reaktor jenis BWR merupakan rancangan reaktor jenis air ringan sebagai pendingin dan moderator, yang juga digunakan di beberapa Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir. Reaktor BWR pertama sekali dirancang oleh Allis-Chambers dan General Electric (GE). Sampai saat ini, hanya rancangan General Electric yang masih bertahan. Reaktor BWR rancangan General Electric dibangun di Humboldt Bay di California. Perusahaan lain yang mengembangkan dan membangun reaktor BWR ini adalah ASEA-Atom, Kraftwerk Union, Hitachi. Reaktor ini mempunyai banyak persamaan dengan reaktor PWR; perbedaan yang paling terlihat ialah pada reaktor BWR, uap yang digunakan untuk memutar turbin dihasilkan langsung oleh teras reaktor.
Pada reaktor BWR hanya terdapat satu sirkuit aliran pendingin yang bertekanan rendah (sekitar 75 atm) sehingga aliran pendingin tersebut dapat mendidih di dalam teras mencapai suhu 285ºC. Reaksi fisi pada reaktor menghasilkan energi panas yang mendidihkan air yang kemudian menjadi uap. Uap yang dihasilkan tersebut mengalir menuju perangkat pemisah dan pengering uap yang terletak di atas teras kemudian menuju turbin. Karena air yang berada di sekitar teras selalu mengalami kontaminasi oleh peluruhan radionuklida, maka turbin harus diberi perisai dan perlindungan radiasi sewaktu masa pemeliharaan. Kebanyakan zat radioaktif yang terdapat pada air tersebut beumur paro sangat singkat, misalnya N-16 dengan umur paro 7 detik sehingga ruang turbin dapat dimasuki sesaat setelah reaktor dipadamkan. Uap tersebut kemudian memasuki turbin-generator. Setelah turbin digerakkan, uap diembunkan di kondenser menjadi aliran pendingin, kemudian dipompa ke reaktor dan memulai siklus kembali seperti di atas.
Reaktor jenis BWR merupakan rancangan reaktor jenis air ringan sebagai pendingin dan moderator, yang juga digunakan di beberapa Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir. Reaktor BWR pertama sekali dirancang oleh Allis-Chambers dan General Electric (GE). Sampai saat ini, hanya rancangan General Electric yang masih bertahan. Reaktor BWR rancangan General Electric dibangun di Humboldt Bay di California. Perusahaan lain yang mengembangkan dan membangun reaktor BWR ini adalah ASEA-Atom, Kraftwerk Union, Hitachi. Reaktor ini mempunyai banyak persamaan dengan reaktor PWR; perbedaan yang paling terlihat ialah pada reaktor BWR, uap yang digunakan untuk memutar turbin dihasilkan langsung oleh teras reaktor.
Pada reaktor BWR hanya terdapat satu sirkuit aliran pendingin yang bertekanan rendah (sekitar 75 atm) sehingga aliran pendingin tersebut dapat mendidih di dalam teras mencapai suhu 285ºC. Reaksi fisi pada reaktor menghasilkan energi panas yang mendidihkan air yang kemudian menjadi uap. Uap yang dihasilkan tersebut mengalir menuju perangkat pemisah dan pengering uap yang terletak di atas teras kemudian menuju turbin. Karena air yang berada di sekitar teras selalu mengalami kontaminasi oleh peluruhan radionuklida, maka turbin harus diberi perisai dan perlindungan radiasi sewaktu masa pemeliharaan. Kebanyakan zat radioaktif yang terdapat pada air tersebut beumur paro sangat singkat, misalnya N-16 dengan umur paro 7 detik sehingga ruang turbin dapat dimasuki sesaat setelah reaktor dipadamkan. Uap tersebut kemudian memasuki turbin-generator. Setelah turbin digerakkan, uap diembunkan di kondenser menjadi aliran pendingin, kemudian dipompa ke reaktor dan memulai siklus kembali seperti di atas.
2. Sistem Proteksi PLTN Fukushima Dai-chi tipe Boiling water reaktor (BWR)
Sistem proteksi pada umumnya dirancang untuk menghindari kondisi reaktor dari berdeviasi keluar dari batas aman dan apabila batas aman telah dilewati, akan dilakukan mitigasi terhadap suatu bencana. Konsekuensi dari pelepasan material radioaktif pada pengungkung primer atau sekunder (ataupun ke lingkungan dalam jumlah yang melebihi batasan yang dikeluarkan oleh badan regulasi ataupun pemerintah). Pada sistem proteksi reaktor, sistem shutdown memang sudah menjadi bagian, dan hal-hal yang masuk ke dalam sistem juga berupa pendinginan teras darurat (emergency core cooling system), isolasi pengungkung, reduksi tekanan pada pengungkung, penambahan daya pada keadaan darurat (back-up). Sistem proteksi yang memang umum dan akan digunakan pada saat-saat darurat atau kesalahan adalah sistem shutdown, dimana sistem ini merupakan porsi dari sistem proteksi yang mencakup alat mekanik dan elektrik juga rangkaian yang ada pada kasus reaktivitas darurat. Pada sistem ini, pemasukan cepat batang kendali penyerap (atau scarm juga menjadi hal yang umum untuk mengurangi reaktivitas.
Pada Boiling Water Reaktor (BWR) sistem proteksi reaktor melindungi dari kejadian dimana material radioaktif berbahaya lepas ke udara. Hal ini dilakukan dengan memonitor beberapa parameter yang relevan pada kekuatan bahan bakar dan pelindung proses-sistem. Dasar desain dari sistem proteksi BWR adalah:
1. Sistem proteksi reaktor (SPR) harus dapat memulai scram pada waktunya untuk menghindari kerusakan bahan bakar yang diikuti oleh operasi transien abnormal dan menghindari kerusakan pada pelingdung proses sistem nuklir hasil dari kelebihan tekanan internal
2. SPR harus mmemulai scram pada bahan bakar terpakai dari elem bahan bakar itu sendiri atau pada pelindung sistem proses nuklir
3. Input SPR harus diturunkan dari variable, yang merupakan pengukuran langsung dari kondisi operasional
4. SPR harus merespon pada sensed variable pada kecepatan yang diharapkan dan perubahan.
5. Sensor harus ada pada jumlah yang mencukupi untuk menjangkau variable yang memiliki ketergantungan spatial.
6. Pada kegagalan tunggal, bypass, perawatan, kalibrasi dan uji, jangan sampai merusak kemampuan SPR untuk merespon dengan tepat.
7. Apabila ada kegagalan atau malfungsi yang membuat tindakan SPR berjalan, sis SPR yang tidak mengalami malfungsi harus memiliki persyaratan 1, 2, dan 6.
8. Pergerakan tanah pada gempa bumi tidak boleh sampai merusak sistem dan kemampuan SPR untuk memulai scram.
SPR pada BWR juga meliputi motor-generator power supply yang diasosiasikan dengan kontrol yang menunjukkan perlengkapan, sensor, relay, bypass, rangkaian dan saklar yang mempengaruhi pemasukan batang kendali cepat. Hal ini mencakup keluaran dari output pada proses sistem komputer. Sinyal scram diterima dari sistem pemonitoran neutron.
Layout dari komponen, kabel dan aliran kabel merupakan hal terpenting di SPR. Pemipaan instrumen yang berujung pada bejana reaktor dialirkan pada sumur kering dan berhenti pada pengungkung. Bejana reaktor dan informasi level air diambil pada pemipaan. SPR dari layout komponen di desain agar reaktor dapat dimatikan setelah gangguan seismic.
Penyusunan logic pada sistem RPS menggunakan sistem diversitas, dimana dua sistem trip memiliki tiga logika, dua dari itu memproduksi sinyal trip otomatiis dan sisa sinyal digunakan untuk menggenerasikan sinyal trip. Setiap dua sinyal trip digunakan untuk menerima sinyal input dari kanal trip. Maka dari itu, dua kanal trip diperlukan untuk menyediakan input independen pada logika. Empat trip pada setiap variable dimonitor diperlukan untuk logika trio pada sistem trip.
