Bagaimana Robot Mengambil Bahan Bakar dari Reaktor Fukushima

Tiga belas tahun sejak gempa bumi besar dan tsunami melanda pembangkit listrik tenaga nuklir Fukushima Dai-ichi di Jepang utara, yang menyebabkan hilangnya aliran listrik, kehancuran, dan pelepasan besar-besaran bahan radioaktif, operator Tokyo Electric Power Co. (TEPCO) akhirnya tampaknya sudah dekat. hingga mengekstraksi bahan bakar cair pertama dari kompleks tersebut—berkat perangkat robot teleskopik khusus.

Meskipun Jepang memiliki kehebatan dalam bidang robotika industri, TEPCO tidak memiliki robot untuk digunakan segera setelah bencana terjadi. Namun, sejak itu, robot telah digunakan untuk mengukur tingkat radiasi, membersihkan puing-puing bangunan, dan mensurvei bagian luar dan dalam pabrik yang menghadap ke Samudera Pasifik.

Diperlukan waktu puluhan tahun untuk menonaktifkan Fukushima Dai-ichi, dan salah satu tugas yang paling berbahaya dan rumit adalah pemindahan dan penyimpanan sekitar 880 ton bahan bakar cair yang sangat radioaktif di tiga gedung reaktor yang beroperasi saat tsunami melanda. TEPCO yakin campuran uranium, zirkonium, dan logam lain terakumulasi di sekitar dasar bejana penahanan primer (PCV) reaktor—namun komposisi pasti bahan tersebut tidak diketahui. Bahan tersebut adalah “puing-puing bahan bakar,” yang didefinisikan oleh TEPCO sebagai bahan bakar yang terlalu panas yang meleleh bersama batang bahan bakar dan struktur di dalam bejana, kemudian didinginkan dan dipadatkan kembali. Ekstraksi seharusnya dimulai pada tahun 2021 namun mengalami penundaan pengembangan dan hambatan pada jalur ekstraksi; pandemi virus corona juga memperlambat pekerjaan.

Meskipun TEPCO menginginkan sampel bahan bakar cair untuk dianalisis komposisinya secara tepat, mendapatkan satu sendok teh saja terbukti sangat rumit sehingga pekerjaannya terlambat bertahun-tahun dari jadwal. Hal ini mungkin akan berubah segera setelah kru mengerahkan perangkat teleskopik untuk menargetkan 237 ton puing bahan bakar di Unit 2, yang mengalami kerusakan lebih sedikit dibandingkan bangunan reaktor lainnya dan tidak ada ledakan hidrogen, menjadikannya tempat uji coba yang lebih mudah dan aman.

“Kami berencana mengambil sejumlah kecil sisa bahan bakar dari Unit 2, menganalisisnya untuk mengevaluasi sifat-sifatnya dan proses pembentukannya, dan kemudian melanjutkan ke pengambilan skala besar,” kata Tatsuya Matoba, juru bicara TEPCO. “Kami percaya bahwa mengekstraksi sebanyak mungkin informasi dari puing-puing bahan bakar yang diambil kemungkinan akan memberikan kontribusi besar terhadap pekerjaan dekomisioning di masa depan.”

Bagaimana TEPCO Berencana Mengambil Sampel Bahan Bakar

Mendapatkan bahan bakar lebih mudah diucapkan daripada dilakukan. Berbentuk seperti bola lampu terbalik, PCV yang rusak adalah struktur baja setinggi 33 meter yang menampung bejana tekan reaktor tempat terjadinya fisi nuklir. Katup isolasi sepanjang 2 meter yang dirancang untuk memblokir pelepasan bahan radioaktif berada di bagian bawah PCV, dan di sanalah robot akan masuk. Puing-puing bahan bakar itu sendiri sebagian berada di bawah air.

Disetujui untuk digunakan oleh Otoritas Regulasi Nuklir Jepang pada tanggal 31 Juli, sebuah lengan robot mencoba mengambil 3 gram sisa bahan bakar tanpa kontaminasi lebih lanjut ke lingkungan luar. Lalu apa sebenarnya robot ini dan bagaimana cara kerjanya?

Mitsubishi Heavy Industries, International Research Institute for Nuclear Decommissioning dan Veolia Nuclear Solutions yang berbasis di Inggris mengembangkan lengan robot untuk memasuki lubang kecil di PCV, di mana ia dapat mengamati interior dan mengambil bahan bakar. Sebagian besar terbuat dari baja tahan karat dan aluminium, lengannya berukuran panjang 22 meter, berat 4,6 ton, dan dapat bergerak dengan kebebasan 18 derajat. Ini adalah lengan bergaya boom, tidak seperti lengan robot di Stasiun Luar Angkasa Internasional, yang disimpan dalam kotak tertutup jika tidak direntangkan.

Lengan terdiri dari empat elemen utama: kereta yang mendorong rakitan melalui bukaan, sambungan lengan yang dapat dilipat seperti rim kertas printer dot matriks, lengan yang memiliki tiga tahap teleskopik, dan “tongkat” (pipa yang dapat diperpanjang komponen berbentuk) dengan kamera dan gripper di ujungnya. Baik lengan maupun tongkatnya dapat dimiringkan ke bawah menuju area target.

Setelah rakitan didorong melalui katup isolasi PCV, rakitan tersebut mengarah ke bawah di atas rel sepanjang 7,2 meter menuju ke dasar reaktor. Hal ini berlanjut melalui bukaan yang ada pada alas, struktur beton penyangga reaktor, dan platform, yaitu permukaan datar di bawah reaktor.

Kemudian ujungnya diturunkan pada kabel seperti pegangan pada mesin cakar menuju bidang puing-puing di bagian bawah tumpuan. Alat penggenggam di ujung komponen memiliki dua penjepit halus (hanya berukuran 5 milimeter persegi), yang dapat menjepit serpihan kecil kerikil. Puing-puing tersebut dipindahkan ke sebuah wadah dan, jika semuanya berjalan dengan baik, dibawa kembali melalui bukaan dan ditempatkan di dalam glovebox: Wadah bertekanan negatif yang tertutup rapat di gedung reaktor tempat pengujian awal dapat dilakukan. Kemudian akan dipindahkan ke fasilitas Badan Energi Atom Jepang di dekat Prefektur Ibaraki untuk analisis rinci.

Meskipun alat penggenggam mampu menjangkau puing-puing dan mengambil sepotong puing—tidak diketahui apakah itu benar-benar bahan bakar yang meleleh—bulan lalu, dua dari empat kamera pada perangkat tersebut berhenti berfungsi beberapa hari kemudian, dan perangkat tersebut akhirnya tergulung. kembali ke dalam kotak kandang. Kru memastikan tidak ada masalah dengan kabel sinyal dari panel kontrol di gedung reaktor, dan melanjutkan untuk melakukan pengujian osiloskop. TEPCO berspekulasi bahwa radiasi yang melewati elemen semikonduktor kamera menyebabkan penumpukan muatan listrik, dan muatan tersebut akan terkuras jika kamera dibiarkan menyala di lingkungan dengan dosis yang relatif rendah. Itu adalah kemunduran terbaru dalam proyek yang sangat panjang.

“Mengambil sisa bahan bakar dari Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir Fukushima Daiichi adalah tugas yang sangat sulit, dan merupakan bagian yang sangat penting dalam dekomisioning,” kata Matoba. “Dengan tujuan menyelesaikan dekomisioning dalam waktu 30 hingga 40 tahun, kami yakin penting untuk melanjutkan setiap langkah pekerjaan secara strategis dan sistematis.”