Tiga kalimat ringkasan dokumen tersebut adalah: Dokumen ini membahas sejarah pengembangan reaktor gas bertemperatur tinggi di China serta penjelasan mengenai desain, konstruksi, dan uji coba reaktor eksperimental HTR-10 berdaya 10 MW yang dibangun untuk memperoleh pengetahuan dalam teknologi HTGR modular.

1. Sekilas Proyek HTR-10 China*
Tim Pendukung Teknis Reaktor Daya Eksperimen
PTKRN-BATAN
Agustus 2014
*Ulasan dari makalah:
Yuanhui Xu, Kaifen Zuo, `Overview of the 10 MW high temperature gas cooled reactor
– test module project`, Nucl. Eng. Des. 218(2002) 13-23.
1

2. Dokumen informal ini disusun sebagai bahan studi literatur dan
sosialisasi pengembangan HTGR Modular khususnya tipe Pebble
Bed Reaktor.
Bagian dari kegiatan Tim Pendukung Teknis Reaktor Daya Eksperimen
(PT-RDE) BATAN, namun isi dari dokumen ini tidak mewakili hasil
kajian ataupun rekomendasi dari Tim PT-RDE BATAN.
2
Disclaimer

3. Bahasan
1. Sejarah pengembangan High Temperature
Gas Cooled Reactors (HTGR) di China.
2. Desain dan sasaran pengembangan HTR-10
3. Desain, konstruksi, dan komisioning HTR-10
4. Eksperimen keteknikan HTR-10
5. Pengalaman dari konstruksi HTR-10
6. Simpulan
3

4. 1.Sejarah pengembangan HTGR di
China
• Mid-1970an: 100 MWt Thorium Thermal
Breeder.
• 1981-1985: Program 5 tahun `Riset tentang
Teknologi Dasar HTGR`.
• 1986-~: Pengembangan HTGR dalam Program
863.
• Proyek HTR-10
4

5. Mid-1970an: 100 MWt Thorium Thermal
Breeder (1/3)
• Desain konseptual HTGR tipe Pebble Bed dengan
dua zona (core-blanket)*.
• Keunikan desain konseptual diatas:
– Desain yang kompak (specific power yang tinggi)
– Rasio pembiakan yang tinggi (mendekati satu)
– Performa operasi yang baik (inherently stable, on-load
refueling, dll.)
• HTGR didesain untuk beroperasi dengan siklus
thorium.
• Dikembangan perangkat lunak untuk fisika
neutronik reaktor, termal hidraulik, dll. Juga
melakukan beberapa eksperimen.
5

6. Mid-1970an: 100 MWt Thorium Thermal
Breeder (2/3)
• Eksperimen/studi yang dilakukan:
– Tes pemodelan pengungkung reaktor beton dengan skala 1:10
– Tes seismik pemodelan struktur teras berbahan grafit dengan
skala 1:10.
– Tes sistem penanganan bahan bakar (termasuk komponennya)
– Tes kekuatan mekanik
– Test model control rod drive dengan skala 1:2.7 dan 1:1
– Eskperimen stabilitas aliran dua-fasa dan vibration-induced wear
dari generator uap.
– Tes bering berpelumas minyak untuk pompa He.
– Tes static sealing.
– Riset reprosesing bahan bakar bekas mengandung Th.
– Pengembangan grafit nuklir.
– Riset teknologi bahan bakar HTGR. 6

7. Mid-1970an: 100 MWt Thorium Thermal
Breeder (3/3)
Pembangunan reaktor ini ditunda hingga waktu
yang tidak ditentukan (dihentikan!) karena
berbagai alasan terutama masalah pendanaan.
7

8. 1981-1985: Riset Teknologi Dasar
HTGR(1/2)
• Dukungan dana dari State Science and Tech. Committee
pemerintah China.
• Sasaran utama:
– melakukan desain HTR-Module
– Riset fitur keselamatan dari HTR-Module
– Mengembangkan perangkat lunak untuk neutronik reaktor, termal
hidraulik dan analisis keselamatan.
• Desain konseptual reaktor Pebble Bed yang dihasilkan:
– HTR-Module-334: Siklus Multi-pass dengan daya 334 MWt.
– HTR-OTTO-200: Siklus Once-through-then-out (OTTO) dengan daya 200
MWt.
• Desain berbasis HTR-M Jerman, beberapa modifikasi desain baru
dilakukan dengan menambah daya keluaran tanpa mengurangi
fitur keselamatan dan meningkatkan nilai ekonomis reaktor secara
signifikan. 8

9. 1981-1985: Riset Teknologi Dasar
HTGR (2/2)
• Secara paralel, studi pemanfaatan HTGR sebagai
sumber panas bagi berbagai industri (selain
pembangkitan daya listrik) juga dilakukan.
• INET dan Juelich Center melakukan studi kelayakan
teknis dan ekonomis pemanfaatan HTGR sebagai
sumber panas untuk industri heavy oil recovery dan
petro-chemical. Disimpulkan bahwa secara teknis
HTGR dapat dimanfaatkan pada dua industri diatas,
dan secara ekonomis HTGR mampu bersaing
dengan pembangkit berbahan bakar fosil dalam
kondisi tertentu. 9

10. 1986-1990: HTGR dalam Program 863
(1/3)
• Program litbang HTGR menjadi bagian Program 863
(China`s National High Technology Research and
Development Program) .
• HTGR diketahui sebagai salah satu reaktor paling
canggih untuk digunakan pada abad 21 karena fitur
keselamatan inheren HTGR.
• Telah dilaksanakan perhitungan teoritis HTR-Module
dengan keluaran daya 200 MW
• Dilakukan 8 topik penelitian terkait HTGR, dan
direncanakan untuk mulai membangun HTGR setelah
menyelesaikan 8 topik penelitian ini.
10

11. 1986-1990: HTGR dalam Program 863
(2/3)
• Topik riset yang dilakukan:
1. Desain konseptual dan pengembangan perangkat lunak
untuk fisika neutronik teras, termal hidraulik, dan analisis
keselamatan.
2. Pengembangan proses manufaktur bahan bakar
3. Reprosesing siklus bahan bakar Th-U.
4. Desain internal reaktor keramik dan analisis tekanan.
5. Pengembangan teknologi He.
6. Desain bejana tekan.
7. Pengembangan sistem penanganan bahan bakar.
8. Pengembangan ilmu dan teknologi bahan: grafit nuklir,
insulasi temperatur tinggi, dan produksi alloys temperatur
tinggi untuk pembangkit uap.
11

12. 1986-1990: HTGR dalam Program 863
(3/3)
• Mengapa HTGR dipilih dalam Program 863?
– Pengalaman atau rekam jejak HTGR dalam pengembangan
energi nuklir.
Mis. pengalaman desain, konstruksi dan operasi AVR dan THTR-
300 di Jerman.
– Pertimbangan daya saing HTGR secara ekonomis
PLTN dapat bersaing bahkan menggantikan pembangkit fosil
hanya jika biaya listriknya ( khususnya biaya investasi awal) lebih
kecil atau sama dengan biaya pembangkitan dengan pembangkit
fosil. HTGR bs jadi solusi ?!**
– Isu keselamatan yang menghambat pemanfaatan energi nuklir
secara global.
HTGR, khususnya berbasis desain HTR-M Jerman telah terbukti
bahwa dalam kecelakaan apapun temperatur bahan bakar tidak
akan melebihi 1600 oC, tidak mungkin terjadi pelelehan teras
sehingga lingkungan luar tidak akan terkontaminasi. 12

13. Strategi Pembangunan HTGR?
• Opsi pembangunan HTGR:
1. Bekerja sama dengan negara atau perusahaan asing untuk
membangun prototipe HTGR Modular.
• Lebih mudah dan cepat, tak perlu membangun reaktor eksperimen karena
teknologi HTGR Modular telah dikembangkan di negera lain.
• Namun, investasi untuk mendapatkan dukungan pemerintah akan terlalu
besar juga pertimbangan kesiapan basis industri China. Sehingga resiko opsi
ini terlalu tinggi.
2. Mulai dengan membangun reaktor eksperimen dengan daya kecil
untuk mendapatkan know-how yang diperlukan untuk bisa
menggunakan teknologi HTGR modular.
• Menghasilkan model praktis untuk mencoba fiture keselamatan inheren dari
HTGR Modular.
• Lebih realistis dan cocok dengan kondisi (industri) China saat itu.
• Selain itu, China (INET) memiliki hubungan baik dengan Juelich Center dan
Siements/Interatom. Khususnya Siemens yang menyatakan akan mendukung
secara teknis dan pendanaan.
• China (INET bekerja sama dengan Siemens/Interatom)
memutuskan untuk membangun 10 MW Modul tes HTGR (HTR-
10) di INET. 13

14. Bahasan
1. Sejarah pengembangan High Temperature
Gas Cooled Reactors (HTGR) di China.
2. Desain dan sasaran pengembangan HTR-10
3. Desain, konstruksi, dan komisioning HTR-10
4. Eksperimen keteknikan HTR-10
5. Pengalaman dari konstruksi HTR-10
6. Simpulan
14

15. 2. Desain dan Sasaran HTR-10 (1/2)
• Isu-isu penting dalam proses desain konsep HTR-10:
– Reaktor pebble bed dipilih, bukan tipe prismatik.
– Daya 10 MWt (investasi awal dari Program 863, transisi ke
prototipe HTR-Modular tidak terlalu besar, kesiapan
kapasitas mannufaktur industri China saat itu.
– Desain HTR-10 merepresentasikan fitur-fitur penting dari
HTR-Modular (Mis. Side-by-side, multi-loading mode, CR di
reflektor samping, confinement, dll.) meskipun akan
membuat desain HTR-10 lebih komplek.
– Diputuskan untuk membangkitkan listrik dengan HTR-10
meskipun daya nya terbatas.
– Aplikasi HTGR dan eksperiment terkait keselamatan menjadi
pertimbangan dalam desain konseptual. 15

16. 2. Desain dan Sasaran HTR-10 (2/2)
• Sasaran utama dari HTR-10:
1. Mendapatkan know-how dalam melakukan desain,
konstruksi, dan operasi HTGR.
2. Membangun fasilitas irradiasi dan eksperimen
3. Mendemonstrasikan fitur keselamatan inheren dari
HTGR modular.
4. Melakukan tes pembangkitan listrik, kogenerasi, dan
teknologi turbin gas siklus tertutup.
5. Menyelesaikan litbang aplikasi panas dari nuklir.
16

17. Bahasan
1. Sejarah pengembangan High Temperature
Gas Cooled Reactors (HTGR) di China.
2. Desain dan sasaran pengembangan HTR-10
3. Desain, konstruksi, dan komisioning HTR-10
4. Eksperimen keteknikan HTR-10
5. Pengalaman dari konstruksi HTR-10
6. Simpulan
17

18. 3. Desain, konstruksi, dan komisioning
HTR-10 (1/4)
• 1988-1990: INET dan Siemens/Interatom melakukan
desain konseptual HTR-10. (Makalah Steinwarz thn
1990 di NED)
• 1991-1992: INET menyelesaikan studi pra-kelayakan
untuk proyek HTR-10.
• 1992 (Maret): Izin membangun HTR-10 dikeluarkan
oleh State Council.
• Pengajuan Environmental Impact Report untuk
menentukan tapak HTR-10 ke Nat. Environmental
Protection Administration (NEPA), juga Sitting and
Seismic Report ke Nat. Nuclear Safety Administration
(NNSA). Keduanya disetujui pada Desember 1992.
18

19. 3. Desain, konstruksi, dan komisioning
HTR-10 (2/4)
• Penyusunan desain dasar (basic design):
– Pengajuan `Design Criteria` dan `Standard Content and
Format of the Safety Analysis Report`. Disetujui oleh Nat.
Nuclear Safety Administration pada September 1992 dan
Maret 1993.
– Review oleh Siemens/Interatom terhadap desain dasar yang
disusun INET, sekaligus saran untuk desain detail dan
konstruksi HTR-10. Review selesai pada Agustus 1994.
• Penyusunan desain detail oleh INET dan lembaga lain:
– The Architecture Inst. Of Tsinghua: bangunan reaktor.
– The Nuclear Power Inst. Of China: Sistem pemurnian He.
– China`s Electric Power Technology Import and Export Corp.:
Unit konversi daya.
19

20. 3. Desain, konstruksi, dan komisioning
HTR-10 (3/4)
• Prosedur perizinan HTR-10 sama dengan yang
digunakan untuk reaktor nuklir lain di China:
– Pengajuan izin konstruksi
– Pengajuan izin komisioning
• Desember 1993 INET mengajukan Preliminary Safety
Analysis Report (PSAR) untuk izin konstruksi kepada
NNSA. Izin konstruksi dikeluarkan pada Desember
1994.
• 14 Juni 1995 – Oktober 1997: Konstruksi bangunan
reaktor.
• 1999: konstruksi `conventional island` selesai.
20

21. 3. Desain, konstruksi, dan komisioning
HTR-10 (4/4)
• Komponen utama HTR-10 semuanya dimanufaktur oleh berbagai industri di
Shanghai (bejana tekan, pembangkit uap, hot gas duct, internal reaktor,
pompa He).
• Nov. 1998: Instalasi 3 bejana tekan dan pembangkit uap.
• Des.1999: Instalasi internal reaktor keramik dan metalik.
• Mei 2000: instalasi batang kendali, sistem small absorber ball, sistem
penanganan bahan bakar, pompa He, dan unit konversi daya.
• Agust. 2000: tes siklus primer dari kebocoran udara. (laju kebocoran lebih
rendah dari spesifikasi teknis).
• Okt. 2000: tes pra-operasi mencakup
– sistem siklus utama dan sistem sampingan (auxiliary) pada kondisi dingin, tes
performa sistem suplai daya, tes sistem kontrol dan instrumentasi
• Nov.2000: persetujuan izin komisioning dari NNSA.
• 21 Nov. 2000: Awal pengisian teras.
• 1 Des. 2000: pra-kritikalitas
• 21 Des. 2000: kritikalitas pertama.
21

22. Bahasan
1. Sejarah pengembangan High Temperature
Gas Cooled Reactors (HTGR) di China.
2. Desain dan sasaran pengembangan HTR-10
3. Desain, konstruksi, dan komisioning HTR-10
4. Eksperimen keteknikan HTR-10
5. Pengalaman dari konstruksi HTR-10
6. Simpulan
22

23. 4. Pengalaman Keteknikan HTR-10
(1/2)
• HTR-10 memiliki fitur desain yg sama dengan
HTR-Module Jerman, kecuali beberapa hal yang
disesuaikan dengan kebutuhan desain China
(pembangkit uap, sistem penanganan bahan
bakar, sistem kendali batang kendali).
• Penting untuk melakukan eksperimen teknis
untuk membuktikan modifikasi atau bahkan
komponen baru.  INET melaksanakan
eksperimen teknis untuk 8 teknologi kunci HTR-
10.
23

24. 4. Pengalaman Keteknikan HTR-10
(2/2)
• Eksperimen teknis:
1. Tes performa hot gas duct.
2. Pengukuran temp. mixture degree pada dasar teras.
3. Tes kestabilan aliran 2-fasa untuk pembangkit uap
once-through.
4. Tes performa untuk sistem penanganan bahan bakar
pulse pneumatic.
5. Tes performa mekanisme batang kendali.
6. Tes validasi dan verifikasi sistem proteksi reaktor
digital.
7. Tes pengukuran penampang lintang serapan neutron
dari grafit reflektor.
8. Tes performa pompa He.
24

25. Bahasan
1. Sejarah pengembangan High Temperature
Gas Cooled Reactors (HTGR) di China.
2. Desain dan sasaran pengembangan HTR-10
3. Desain, konstruksi, dan komisioning HTR-10
4. Eksperimen keteknikan HTR-10
5. Pengalaman dari konstruksi HTR-10
6. Simpulan
25

26. 5. Pengalaman dari Konstruksi HTR-10
(1/4)
- Banyak pengetahuan dan pengalaman yang
diperoleh dari desain, konstruksi, dan operasi
HTR-10.
- Hal diatas akan membantu desain reaktor
prototipe HTGR Modular yang lebih besar.
- Diantara pelajaran utama, bahwa keunggulan
HTR-Modular semakin jelas. Tidak ada keraguan
bahwa HTR-Module aman secara inheren dan
mampu mencapai daya saing ekonomi.
26

27. 5. Pengalaman dari Konstruksi HTR-10
(2/4)
Pelajaran dari proyek HTR-10:
1. HTR-Modular dapat dibangun dalam jangka waktu
yang pendek.
- 5 tahun dari pengecoran pertama hingga kritikalitas.
- Dapat dipersingkat di masa depan:
- Instalasi semua komponen dan sistem 1 tahun.
- Kerja sipil1 tahun.
- Instalasi sitem internal reaktor grafit selama 4 bulan karena
dilakukannya pra-instalasi di bengkel sebelum instalasi pada bejana
tekan reaktor.
- Instalasi sistem dapat dilakukan dengan singkat karena sistem HTR-
10 yang sederhana.
- Penggunaan sistem kontrol dan proteksi reaktor seluruhnya secara
digital dapat mempersingkat masa pra-komisioning. 27

28. 5. Pengalaman dari Konstruksi HTR-10
(3/4)
Pelajaran dari proyek HTR-10:
2. Sistem dari HTR-Modular sederhana dan dapat
diproduksi secara modular. Sistem yang sedikit rumit
dari sisi pengaturan, jumlah komponen, dan
requirement komponen adalah sistem penanganan
bahan bakar dan sistem pemurnian He, selain juga
siklus primer. Sistem lain sangat konvensional dan
mudah di instalasi.
3. Klasifikasi dari komponen dan sistem perlu
dipertimbangkan kembali. HTR-10 menggunakan
klasifikasi untuk reaktor berpendingin air (light water
reactor, LWR). 28

29. 5. Pengalaman dari Konstruksi HTR-10
(3/4)
Pelajaran dari proyek HTR-10:
4. Untuk promosi pengembangan HTGR secara
global, diperlukan kerjasama internasional yang
baik. Dukungan internasional mempercepat
konstruksi HTR-10. Prospek pengembangan HTGR
akan tidak jelas bila pengembangan tanpa
kerjasama internasional.
29

30. 6. Simpulan
• Untuk memenuhi keperluan energi dan meminimalkan
masalah polusi energi nuklir harus menggantikan
sebagian dari energi berbasis fosil.
• HTGR Modular memiliki peluang yang baik sebagai
pengganti pembangkit fosil karena keselamatan
inheren, kesederhanaan sistem, dan daya saing
ekonomis.
• Melihat pengalaman pengembangan HTGR selama 30
tahun, dapat disimpulkan bahwa strategi
pengembangan dari HTGR Modular telah benar dan
cocok dengan kondisi China.
• Komersialisasi HTGR modular akan terealisasi dalam
waktu dekat di China. 30

31. 31