RANCANG BANGUN SISTEM TELEMONITORING PAPARAN RADIASI SECARA KONTINYU DAN TERPUSAT BERBASIS KOMPUTER PADA INSTALASI PENGOLAHAN LIMBAH RADIOAKTIF

PROSIDING SEMINAR PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan Yogyakarta, 27 Juli 2011

RANCANG BANGUN SISTEM TELEMONITORING PAPARAN RADIASI SECARA KONTINYU DAN TERPUSAT BERBASIS KOMPUTER PADA INSTALASI PENGOLAHAN LIMBAH RADIOAKTIF Adi Wijayanto *, L. Kwin Pudjiastuti*, I Putu Susila**, Eko Adi Setiawan*** *) Pusat Teknologi Pengolahan Limbah Radioaktif-BATAN, **) Pusat Rekayasa Perangkat Nuklir-BATAN, ***) Universitas Indonesia-UI Email: [email protected]

ABSTRAK RANCANG BANGUN SISTEM TELEMONITORING PAPARAN RADIASI TERPUSAT SECARA KONTINYU DAN TERPUSAT BERBASIS KOMPUTER PADA INSTALASI PENGOLAHAN LIMBAH RADIOAKTIF. Untuk merespon dengan efektif akan ketidaknormalan disaat proses dan untuk mengetahui paparan radiasi di ruang proses secara kontinyu dan terpusat, telah dilakukan perancangan dan pembuatan sistem telemonitoring paparan radiasi terpusat pada Instalasi Pengolahan Limbah Radioaktif untuk melengkapi sistem pemantauan yang ada saat ini. Ruang proses yang dipantau secara telemetry, meliputi ruang kompaksi, sementasi dan tempat penyimpanan sementara. Tujuan rancang bangun system ini untuk mengetahui paparan radiasi pada ketiga daerah kerja tersebut secara cepat sehingga dibutuhkan sebuah sistem telemonitoring paparan radiasi gamma terpusat. Sistem telemonitor radiasi gamma terpusat menggunakan prinsip telemetri, data dari detektor, kemudian datanya dikirim dan diolah dengan komputer dan diteruskan ke microcontroller untuk menampilkan custom display, serta alarm yang berfungsi sebagai indikator jika melebihi batasan aman radiasinya. Data hasil laju dosis radiasi di ruang kompaksi pada tanggal 13 Mei 2011 pukul 12.00 sebesar 0,16 µSv/jam dan dosis kumulatifnya sebesar 8,3 x 10 -5 Sv. Data laju dosis tersebut masih jauh di bawah batasan atau 1,6% di bawah batasan sebesar 10 µSv/jam. Data dapat digunakan sebagai informasi dini kepada pekerja radiasi dan untuk evaluasi keselamatan pekerja radiasi di PTLR. Kata Kunci: Sistem Telemonitoring, Paparan Radiasi, Microcontroller, Komputer, Limbah Radioaktif.

ABSTRACT COMPUTER-BASED DESIGN OF CONTINUOUS RADIATION EXPOSURE TELEMONITORING CENTRALIZED SYSTEM FOR NUCLEAR AND RADIOACTIVE WASTE TREATMENT FACILITIES. In order to respond effectively to abnormal when the process and find out the exposure of radiation in process room is centralized and real-time, design and manufactured of radiation exposure telemonitoring system centralized on radioactive waste treatment installation in order to complete the monitoring system currently exists with telemetry process, includes compaction, compaction and interim storage. The purpose from system design, in order to measure the radiation exposure in the three work area, it is required a gamma radiation exposure telemonitoring centralized system. The system is designed using the principle of telemetry. The data from the detector is sent and processed by computer. Then, the data is transmitted to the microcontroller for custom displays and alarm as an indicator if it exceeds the safe limit of radiation. The dose rate data results of radiation in compaction room on May 13, 2011 at 12:00 is 0.16 μSv / hr and cumulative dose of 8.3 x 10 -5 Sv. Data dose rate is still far below the limit, or 1.6% Adi Wijayanto, dkk.

ISSN 1410 – 8178

Buku I hal 299


below the limit of 10 μSv / hr. Data can be used as early information to radiation workers and for the evaluation of radiation safety of workers in Radioactive Waste Technology Center . Keywords: Telemonitoring System, Radiation Exposure, Microcontroller, Computer, Radioactive Wastes.

PENDAHULUAN

I

nstalasi Pengolahan Limbah Radioaktif memiliki ruang penyimpanan limbah sementara (Interim Storage/ IS-1) untuk limbah radioaktif baik yang beraktivitas rendah, sedang maupun tinggi dari berbagai jenis radionuklida pemancar alpha, beta, maupun gamma. Semakin bertambah banyaknya limbah yang disimpan di IS-1, maka tidak dapat dihindari lagi adanya peningkatan potensi bahaya paparan radiasi yang berisiko pada penerimaan dosis bagi pekerja. Untuk memantau paparan radiasi pada daerah kerja yang jauh dan lebih dari satu lokasi, dibutuhkan sebuah sistem telemonitoring terpusat. Biasanya sistem telemonitoring paparan radiasi terpusat terpasang di fasilitas nuklir. Sebagai contoh, Instalasi Pengolahan Limbah Radioaktif pada Pusat Teknologi Limbah Radioaktif - Badan Tenaga Nuklir Nasional. Untuk mengurangi atau menekan serendah mungkin efek stokastik pada pekerja baik pada saat proses pengolahan limbah secara kompaksi dan sementasi maupun penyimpanan limbah di IS-1, maka perlu dilakukan pemantauan paparan radiasi pada ruangan tersebut untuk selanjutnya memberi informasi kepada pekerja kondisi daerah radiasi . Informasi ini akan berguna bagi pekerja untuk mengatur waktu dan jarak yang aman selama melaksanakan pekerjaan proses pengolahan limbah secara kompaksi, sementasi maupun penyimpanan limbah di IS-1, hal ini tertuang dalam Peraturan Pemerintah No 33 tahun 2007 tentang Keselamatan dan Kesehatan terhadap Pemanfaatan Radiasi Pengion [2] dan Peraturan Pemerintah No 27 tahun 2002 tentang Pengelolaan Limbah Radioaktif [3]. Limbah radioaktif padat diolah dengan cara kompaksi dan sementasi yang kemudian disimpan dalam IS-1. Pada saat proses berpotensi akan meningkatkan dosis radiasi di ruang tersebut. Oleh karena itu, untuk menjamin keselamatan dan kesehatan pekerja yang hendak melaksanakan pekerjaan dilakukan pemantauan rutin terhadap dosis radiasi ruang kompaksi, sementasi dan IS-1 sebagai informasi bagi pekerja yang akan bekerja di daerah radiasi tersebut, sesuai dengan prinsip ALARA (As Low As Reasonably Achievable) Buku I hal 300

dapat diambil untuk menjamin keselamatan dan kesehatan pekerja radiasi. Tujuan perancangan sistem telemonitoring paparan radiasi secara kontinyu dan terpusat berbasis komputer pada instalasi pengolahan limbah radioaktif dengan menggunakan teknologi microcontroller dan prinsip pemograman yang dipusatkan di Ruang Health Physics, dengan demikian paparan radiasi gamma yang ada di dalam ruang kompaksi, sementasi dan IS-1 pada Instalasi Pengolahan Limbah Radioaktif dapat diketahui tanpa perlu mengukur paparan radiasi secara langsung di dalam daerah tersebut (in situ) sehingga baik pekerja radiasi maupun petugas proteksi radiasi tetap dapat terjamin keselamatan dan kesehatannya. TATA KERJA BAHAN YANG DIGUNAKAN Bahan yang diperlukan dalam kegiatan ini meliputi :  Monitor gamma Ludlum 375  Konverter RS232 to RS485  Konverter RS485 to RS232  Microcontroller  Display Seven Segment  Display Dot Matriks  Komputer ALAT YANG DIGUNAKAN Peralatan yang diperlukan dalam kegiatan ini meliputi :  Protoboard  Kabel Jumper  Tang Potong  Tang Buaya  Tang Kombinasi  Power Supply  Multimeter  Logic Probe  Cutter  Gunting  Laptop

ISSN 1410 – 8178

Adi Wijayanto, dkk


CARA KERJA Sebelum melakukan rancang bangun dilakukan studi literatur, untuk mempelajari mekanisme deteksi dan pengukuran radiasi sesuai dengan manual alat dan mengumpulkan data untuk merancang proses telemetry yang meliputi jarak antara ruang kompaksi, sementasi dan IS-1 dengan ruang health physic. Perancangan diagram blok sistem, desain rangkaian pcb, tata letak komponen, dan papan rangkaian tercetak, perakitan modul rangkaian perangkat interface (TX) dan perangkat interface (RX). Rangkaian microcontroller display yang menampilkan jam dan tanggal menggunakan seven segment dan rtc (real time clock), rangkaian microcontroller display yang menampilkan nama ruangan menggunakan dot matriks, rangkaian microcontroller display yang menampilkan laju dosis/ paparan radiasi menggunakan seven segment. Pembuatan Program Visual menggunakan bahasa pemrograman C# sedangkan database project grabber menggunakan MySQL. Proses pengujian modul rangkaian perangkat interface (TX) dan perangkat interface (RX) menggunakan program comport, yaitu software tera term, sebelum dilakukan proses pengujian menggunakan program hasil perancangan Sistem Pemantau Radiasi. HASIL DAN PEMBAHASAN

Gamma monitor yang terdiri dari detector NaITL dan dose rate meter berfungsi untuk mendapatkan data hasil pengukuran paparan radiasi/ laju dosis daerah kerja, sepert ruang kompaksi, sementasi dan IS-1 kemudian datanya dikirimkan ke komputer melalui komunikasi serial. Konverter RS-232 to RS-485 berfungsi untuk mengubah level tegangan dua arah antara RS232/TTL dan RS-485. Konverter RS-485 to RS232 berfungsi untuk mengubah level tegangan dua arah antara RS-485 dan RS232/TTL. Konverter RS232 to USB berfungsi untuk mengubah level tegangan dua arah antara RS232/TTL dan USB (Universal Serial Bus). Komputer berfungsi untuk sebagai pengolah data dan pengendali suatu sistem dengan kapasitas data tertentu yang dapat bekerja dengan kecepatan yang sangat tinggi. Alarm berfungsi untuk memberikan informasi dini kepada pekerja radiasi jika terjadi paparan radiasi melebihi batas daerah kerja. Microcontroller dan display berfungsi untuk mengolah data yang diberikan oleh komputer, kemudian ditampilkan dengan display seven segment dan dot matriks. Hasil perakitan sistem telemonitoring paparan radiasi ini dijelaskan secara rinci sebagai berikut: Sistem Blok Diagram Diagram blok sistem telemonitoring paparan radiasi secara kontinyu dan terpusat berbasis komputer pada Instalasi Pengolahan Limbah Radioaktif ditampilkan pada Gambar 1 dan Gambar 2.

Gambar 1. Diagram Blok Sistem Telemonitoring Paparan Radiasi Terpusat

Adi Wijayanto, dkk.

ISSN 1410 – 8178

Buku I hal 301


Gambar 2. Diagram Blok Secara Visual Sistem Telemonitoring Paparan Radiasi Terpusat Perangkat Interface Perangkat interface terdiri dari 4 kotak panel yaitu a.

b.

c.

d.

Perangkat interface (TX) pada ruang kompaksi, yaitu kotak panel yang berisi modul rangkaian power supply, konverter RS-232 to RS-485, dan komponen pendukung fan dan timer. Perangkat interface (TX) pada ruang sementasi, yaitu kotak panel yang berisi modul rangkaian power supply, konverter RS-232 to RS-485, dan komponen pendukung fan dan timer. Perangkat interface (TX) pada ruang penyimpanan limbah (IS-1), yaitu kotak panel yang berisi modul rangkaian power supply, konverter RS-232 to RS-485, dan komponen pendukung fan dan timer. Perangkat interface (RX) pada ruang health physic, yaitu kotak panel yang berisi modul rangkaian power suplay, konverter RS-485 to RS-232, konverter RS232 to RS-485 masing masing sebanyak 3 buah dan komponen pendukung fan.

Buku I hal 302

Gambar 3. Perangkat interface (TX)

Gambar 4. Perangkat interface (RX)

ISSN 1410 – 8178

Adi Wijayanto, dkk


Custom Display Custom display dibuat dengan beberapa modul, yaitu a. Modul rangkaian microcontroller display yang menampilkan jam dan tanggal menggunakan seven segment. b. Modul rangkaian microcontroller display yang menampilkan nama ruangan menggunakan dot matriks. c. Modul rangkaian microcontroller display yang menampilkan laju dosis/ paparan radiasi menggunakan seven segment. d. Modul microcontroller utama, rtc (real time clock) dan komunikasi serial. Perakitan modul rangkaian microcontroller display yang menampilkan nilai laju dosis/ paparan radiasi menggunakan seven segment 2 buah, dengan jumlah modul 6 buah. Skema rangkaian ditampilkan pada Gambar 6

Gambar 5. Custom Display .

Gambar 6. Skema Rangkaian Display Jam dan Tanggal

Perakitan modul rangkaian microcontroller display yang menampilkan nama ruangan menggunakan dot matriks 8x8 sebayak 4 buah, dengan jumlah modul 4 buah. Skema rangkaian ditampilkan pada Gambar 7.

Adi Wijayanto, dkk.

Perakitan modul rangkaian microcontroller display nilai laju dosis menggunakan seven segment 4 buah, dengan jumlah modul 3 buah. Skema rangkaian ditampilkan pada Gambar 8.

ISSN 1410 – 8178

Buku I hal 303


Gambar 7. Skema Rangkaian Display Nama Ruangan

Gambar 8. Skema Rangkaian Display Laju Dosis

Buku I hal 304

ISSN 1410 – 8178

Adi Wijayanto, dkk


Catu Daya/ Power Supply Catu daya yang digunakan dalam rangkaian ini adalah catu daya tunggal. Catu daya yang digunakan untuk perangkat interface adalah catu daya tunggal dengan keluaran 9 V dan 12 V.

Gambar 9. Skema Rangkaian Power Supply Perangkat Interface

Sedangkan untuk catu daya yang digunakan dalam custom display adalah catu daya tunggal dengan keluaran 5 V dan 12 V.

T1

D6

Paparan Radiasi Pada Ruang Kompaksi Pada ruang kompaksi menggunakan setting baudrate 2400bps melalui com5. Data yang dihasilkan dengan menggunakan program tera term, sebagai berikut:

B

D9

IC2 7812

0V 12V

Hasil Pengujian Menggunakan Software Tera Term Program dibuat dengan menggunakan program visual c# 2008, namun sebelum dibuat program hasil perancangan, digunakan juga software teraterm untuk memastikan data yang dihasilkan dari perangkat keras dapat diterima oleh komputer. Berikut tampilan software tera term: Sebelum diadakan pengujian pada program hasil perancangan, perangkat interface yang dipasang pada masing masing ruangan diuji dengan salah satu program comport, dengan manggunakan software tera term. Data yang dikirimkan masing-masing gamma monitor harus dapat diterima komputer melalui program tersebut.

D7 C4

D8

D10

C5

C6

5V D1

B

D4

IC1 7805

0V D2 D3

C1 D5

C2

C3

Gambar 10. Skema Rangkaian Power Supply Custom Display

Gambar 11. Software Tera Term

Adi Wijayanto, dkk.

Gambar 12. Laju Dosis Radiasi Ruang Kompaksi

ISSN 1410 – 8178

Buku I hal 305


Paparan Radiasi Pada Ruang Sementasi Pada ruang sementasi menggunakan setting baudrate 2400bps melalui com6. Data yang dihasilkan dengan menggunakan program tera term, sebagai berikut:

Paparan Radiasi Pada Ruang IS-1 Pada ruang IS-1 menggunakan setting baudrate 2400bps melalui com7. Data yang dihasilkan dengan menggunakan program tera term, sebagai berikut:

Gambar 14. Laju Dosis Radiasi Ruang Penyimpanan Limbah (IS-1) Gambar 13. Laju Dosis Radiasi Ruang Sementasi

Hasil Pengujian Menggunakan Software Rancangan Data laju dosis pada setiap station yang dihasilkan dengan menggunakan software hasil perancangan, sebagai berikut:

Gambar 15. Laju Dosis Radiasi pada Semua Station Buku I hal 306

ISSN 1410 – 8178

Adi Wijayanto, dkk


Pada kolom station menampilkan ruangan yang dipantau laju dosisnya, sedangkan Date, Time menampilkan tanggal dan jam kondisi terkini. Pada kolom Doserate menampilkan laju dosis daerah kerja sesaat (realtime) per 2 detik, dan Dose menampilkan dosis setiap 2 detik.

Pada kolom Chart menampilkan grafik secara langsung setiap 2 detik dan kolom Alarm dan Logs menampilkan alarm jika terjadi laju dosis di atas batasan. Program ini belum dapat secara online diakses, tetapi jika dionlinekan data yang sudah pada program MySQL langsung dapat dibaca oleh program php.

Gambar 16. Laju Dosis Radiasi Station Ruang Kompaksi Data laju dosis dan yang dihasilkan Data laju dosis radiasi di ruang kompaksi dengan menggunakan software Sistem Pemantau pada tanggal 13 Mei 2011 pukul 12.00 sebesar Radiasi hasil perancangan dapat ditampilkan 0,16 µSv/jam dan dosis kumulatifnya sebesar 8,3 dalam bentuk table berikut ini. x 10 -5 Sv. Tidak terjadi alarm karena tidak melebihi batasan zona daerah kerja yaitu 10 µSv/jam.

Gambar 17. Laju Dosis Radiasi Station Ruang Kompaksi secara Tabel Per 2 Detik. Adi Wijayanto, dkk.

ISSN 1410 – 8178

Buku I hal 307


Data laju dosis radiasi di ruang kompaksi (R3001) pada

tanggal

13 Mei 2011 pukul

02.09.56 pm s.d 02.10.26

pm, sebesar 0,13µSv/jam s.d 0,22 µSv/jam atau masih di bawah batasan zona daerah kerja yaitu 10 µSv/jam.

Gambar 18. Laju Dosis Radiasi Station Ruang Kompaksi secara Grafik Per 2 Detik.

Dari program di atas secara grafik terlihat bahwa laju dosis radiasi di ruang kompaksi (R3001) pada tanggal 13 Mei 2011 pukul 14.09 s.d 14.12, laju dosisnya masih di bawah batasan zona daerah kerja yaitu berkisar antara 0,13µSv/jam s.d 0,22 µSv/jam. Garis merah menunjukkan grafik laju dosis dan grafik biru menunjukkan dosis. Untuk hasil Program Sistem Pemantau Radiasi di atas hanya pada ruang kompaksi saja, untuk ruang atau station yang lain juga hampir sama hasilnya. Program Sistem Pemantau Radiasi juga belum dapat secara online diakses, tetapi jika dionlinekan data yang sudah pada program mysql langsung dapat dibaca oleh program php. KESIMPULAN 1.

2.

Rancang bangun sistem telemonitoring paparan radiasi secara kontinyu dan terpusat berbasis komputer pada Instalasi Pengolahan Limbah Radioaktif dengan menggunakan teknologi microcontroller dan prinsip pemograman. Sistem telemonitoring paparan radiasi secara secara kontinyu dan terpusat berbasis komputer diaplikasikan langsung pada Instalasi Pengolahan Limbah

Buku I hal 308

3.

4.

Radioaktif di Badan Tenaga Nuklir Nasional (BATAN). Data dapat digunakan sebagai informasi dini kepada pekerja radiasi dan untuk evaluasi keselamatan pekerja radiasi di PTLR. Sistem telemonitoring paparan radiasi secara kontinyu secara kontinyu dan terpusat berbasis komputer pada instalasi pengolahan limbah radioaktif diharapkan dapat menjadi konsep pemantauan dan diaplikasikan di semua fasilitas nuklir lainnya di Kawasan Nuklir Serpong (KNS).

DAFTAR PUSTAKA 1. ANONIM, Undang-Undang Negara Republik Indonesia Nomor 10 Tahun 1997 Tentang Ketenaganukliran. 2. ANONIM, Peraturan Pemerintah No 33 tahun 2007 tentang Keselamatan dan Kesehatan terhadap Pemanfaatan Radiasi Pengion 3. ANONIM, Peraturan Pemerintah No 27 tahun 2002 tentang Pengelolaan Limbah Radioaktif. 4. CEMBER, HERMAN, Introduction to Health Physics, United States of

ISSN 1410 – 8178

Adi Wijayanto, dkk


5. America : Pergamon Press, 1983. 6. COUGHLIN, ROBERT F dan FREDERICK F DRISCOLL, Penguat Operasional dan Rangkaian Terpadu Linier, Jakarta: Erlangga, 1994. 7. MULIYADI, REZA, Prinsip - Prinsip Elektronika (terjemahan), Jilid 2, Erlangga, Jakarta 2009. 8. PUTRA, AGFIANTO EKO, Belajar Microcontroller AT89S51/52/55 Teori dan Aplikasinya, Edisi 2, Yogyakarta : Penerbit Gaya Media 2002. 9. PUTRA, AGFIANTO EKO, Teknik Antar Muka Komputer Konsep dan Aplikasi, Yogyakarta: Graha Ilmu, 2002. 10. TOCCI, RONALD J, Digital Systems Principles and Application. United States of America: Prentise/Hall International, Inc, 1980. 11. www.atmel.com/dyn/resources/prod_documen ts/doc0368.pdf 12. www.batan.go.id/ptlr 13. www.batan.go.id/pusdiklat/elearning/Penguku ran_Radiasi 14. www.instructables.com/id/LED-Scolling-DotMatrix-Font-Graphics-Generator-/

Adi Wijayanto, dkk.

TANYA JAWAB Endro Kismolo  Indikator apa yang digunakan? Adi Wijayanto  Indikator yang digunakan adalah laju dosis (per 2 sekon) realtime, penelitian selanjutnya kontaminasi udara Agus Nur Rachman  Sistem interface nya menggunakan apa?  Mengapa harus menggunakan converter 232 to 485, mengapa tidak langsung dari alat to PC? Adi Wijayanto  Sistem interfacenya menggunakan converter Rs-232 to Rs-485 dan Rs-485 to Rs-232  Karena jarak yangakan dimonitoring laju dosisnya lebih dari 15m, jadi harus menggunakan converter 232 to 485 dapat max 1200m, kalo langsung dari alat ke PC hanya 15m

ISSN 1410 – 8178

Buku I hal 309

RANCANG BANGUN SISTEM TELEMONITORING PAPARAN RADIASI SECARA KONTINYU DAN TERPUSAT BERBASIS KOMPUTER PADA INSTALASI PENGOLAHAN LIMBAH RADIOAKTIF

Recommend Documents