SISTEM INSTRUMENTASI DAN KENDALI REAKTOR TRIGA 2000

Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006                                                                         ISSN: 1412­3258

 SISTEM INSTRUMENTASI DAN KENDALI REAKTOR TRIGA 2000 (Sudjatmi K.A.*, P. Ilham Y.*, Didi Gayani *)

ABSTRAK Sistem   Instrumentasi     dan   Kendali   Reaktor   TRIGA   2000.   Untuk   mengatasi  permasalahan   instrumentasi   yang   timbul   akibat   ketregantungan   perangkat   lunak   yang  penuh  dari  pemasok  sistem instrumentasi  reaktor  dalam  hal  ini  General  Atomic, telah  dilakukan   modifikasi   terhadap   sistem   instrumentasi   dan     kendali   reaktor   TRIGA   2000  Bandung.   Modifikasi   dilakukan   secara   bertahap   mulai   dari   pembuatan   panel   kontrol  dalam mode manual sampai dengan penggunaan komputer untuk sistem pengamatan  dan selanjutnya diteruskan dengan penggunaan dalam mode otomatik. Modifikasi sistem  instrumentasi reaktor TRIGA 2000  Bandung dilakukan agar kelangsungan pemeliharaan  dan perbaikan sistem instrumentasi reaktor dapat dilaksanakan dengan lebih baik serta  merupakan   latihan   untuk   menyongsong   kemandirian   dalam   perancangan   sistem  instrumentasi dan kendali reaktor. Prioritas utama dalam kegiatan ini adalah membuat  sistem  kontrol  daya  reaktor,   mengatur   gerak  naik   turun  batang   kendali   reaktor   secara  aman, kemudian dilanjutkan dengan pengamatan pengukuran pengukuran teknis melalui  komputer.   Pengujian   hasil   modifikasi   dilakukan   melalui   tahap   komisioning   sesuai  prosedur yang diketahui BAPETEN. Kata kunci: Sistem Instrumentasi dan Kendali (SIK), Instrumentasi Reaktor

ABSTRACT Instrumentation and Control System of TRIGA 2000 Reactor. To solve the problem   arise   from   the   software   dependence   upon   the   vendors   i.e.   General   Atomic,   the   modification   of   the   Instrumentation   and   Control   of   reactor   TRIGA   2000   Bandung   is   performed.   Modification   being   performed   in   several   stage  of   activity,   starting   from  the   modification   of   panel   control   of   reactor   control     in   manual   mode   up   to   the   usage   of   computer system for monitoring and control. Modification of instrumentation and control of   reactor   TRIGA   2000   is   conducted   in   the   order   to   assure   the   continuity   of   repair   and   maintenance of reactor instrumentation can be done better and get experience to build   the capability in reactor instrumentation design. The main priority in this activity is to make   the   control   system   of   reactor   power,   to   raise   and   lower   the   control   rod     in   the   safe   operation. The testing of modification is performed through the stage of commissioning   along the procedure of BAPETEN. Key words: Instrumentation and Control (I & C), Reactor Instrumentation

523  

 

Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006                                                                         ISSN: 1412­3258

LATAR BELAKANG Sistem instrumentasi reaktor Triga 2000 dibangun sebagai sistem instrumentasi  berbasiskan mikrokomputer. Walaupun sistem instrumentasi reaktor tersebut mempunyai  mode pengoperasian reaktor secara manual dan otomatis, tetapi kinerja seluruh sistem  tersebut sangat tergantung sepenuhnya pada kondisi normal dari komputer yang terlibat  beserta   sistem   jaringan   (network)   antar   sub   sistem   yang   tercakup   dalam   keseluruhan  sistem   instrumentasi   reaktor   tersebut.   Gambar   1   memperlihatkan   diagram   blok   dari  sistem instrumentasi reaktor Triga 2000. [1] Keunggulan sistem tersebut adalah kompleksitas kinerja peralatan dapat dengan  mudah   ditangani   dengan   bantuan   komputer   melalui   program   perangkat   lunak   yang  menyertainya. Dalam sistem tersebut digunakan 2 buah komputer yang masing­masing  ditempatkan pada bagian  DAC  (Data Acquisition  &  Control) dan bagian CSC  (Control  System   Console).  DAC  berfungsi   sebagai  interface  yang   mengatur   interaksi   antara  kegiatan di ruang kontrol dengan apa yang terjadi di reaktor, sedangkan CSC berfungsi  sebagai  interface  antara   operator   dengan   sistem   instrumentasi.   Dalam   hal   ini   segala  tindakan operator terhadap sistem kontrol reaktor akan dibaca dan diterjemahkan melalui  komputer yang ada di CSC, dan informasi dari sistem teramati oleh operator baik melalui  layar   monitor   ataupun   melalui   indikator   lampu­lampu   yang   bersangkutan.   Komunikasi  antara   masing­masing   komputer   dilakukan   melalui   saluran  network  yang   mempunyai  saling ketergantungan.  Kendala   sistem   yang   tersebut   di   atas   bagi   pemakai   adalah   ketergantungan  sepenuhnya   terhadap   komputer   dan   sistem   perangkat   lunak   yang   menyertainya.  Pengalaman   menunjukkan   bahwa   sering   terjadi   kerusakan   pada   perangkat   lunak   dan  bahkan   pada   media   penyimpan   perangkat   lunak   (harddisk).   Pada   saat   terjadi   hal  demikian   dan   posisi   pemakai   yang   tidak   mempunyai   program   sumber   dari   perangkat  lunak, maka hal ini akan sangat tergantung sekali pada pemasok sistem dalam hal ini  General Atomic. Ketergantungan ini akan sangat menyulitkan baik dalam hal biaya, waktu  maupun risiko ketiadaan suku cadang yang sudah dianggap usang. Dalam   mengantisipasi   kesulitan   tersebut   di   atas,   timbul   pemikiran   untuk  memodifikasi sistem instrumentasi tersebut dengan rancangan atas kemampuan mandiri  dengan tetap memperhatikan sistem keselamatan yang sudah baku serta memanfaatkan  bagian   perangkat  keras   yang  sudah  ada  dan  dianggap   mempunyai  unjuk     kerja  yang  baik.

524  

 

Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006                                                                         ISSN: 1412­3258

linear power

NM­1000

fission chamber

Amplifier, Counters / Transmitter

bar graph

period log

Display Microprocessor Keypad

ion chamber

power trend recorder

% power FT #1

NP­1000

direct wired indicator

FT #2

Power Safety Channel

power monitor channel

% power

fuel temp. # 1

% power Thermocouple amplifier  # 1

fuel temp. # 2 fuel temp. # 3

Thermocouple amplifier  # 2

monochrome display

Control System Computer (CSC)

rod control switches high resolution color monitor

Thermocouple amplifier  # 3

water temp. # 1 cooling system

Data Acquisition  And  Control Unit (DAC)

water temp. # 2

RTD amplifier # 2

reactor mode switches

high speed transmitter

RTD amplifier # 1 DAC computer

reactor status display monitor

CSC computer

RTD amplifier # 3

water temp. # 3

printer

analog inputs digital inputs

% power

Rod Drives (5)

ion chamber

computer keyboard

computer keyboard

NPP­1000 Pulse Channel

Gambar 1. Diagram blok Sistem Instrumentasi Reaktor TRIGA 2000 525                                                                    

 

Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006                                                                         ISSN: 1412­3258

Sistem yang direncanakan adalah sistem yang mampu mengendalikan daya secara  manual dan mampu bekerja melakukan pengendalian daya melalui komputer. Pekerjaan  ini  dilakukan dalam beberapa tahap perencanaan.

BAHAN DAN TATA KERJA  Lingkup pekerjaan : Modifikasi   yang   dilakukan   adalah  membuat   sistem   instrumentasi   tersebut   mampu  bekerja secara manual tanpa ketergantungan komputer. Lingkup pekerjaan yang dilakukan  adalah  bagaimana   membuat   suatu   panel   kontrol   baru   yang   dapat   mengaktifkan   secara  langsung sistem rele penggerak (relay actuation system) motor untuk naik / turunnya batang  kendali dengan tetap memperhatikan kriteria keselamatan operasi yang sudah baku. Untuk  sistem pengamatan ketinggian posisi batang kendali dibahas pada kesempatan lain termasuk  dalam sistem pengamatan parameter parameter dalam pengoperasian reaktor seperti daya,  temperatur   dan   sebagainya.    Rancangan   modifikasi   dilakukan   dengan   memahami   kinerja  peralatan yang sudah ada dan dianggap baik, sehingga tidak banyak melakukan perubahan  dari rancangan semula yang sudah ada.  Gambar  2   merupakan   blok   fungsional   kinerja   kendali  reaktor  yang   sudah   ada.[1,2,3]  Pada   gambar   tersebut   terlukiskan   bahwa   kinerja   kendali   reaktor   secara   manual   terjadi  sebagai berikut :

1. Operator melakukan penekanan tombol pada blok rod Up / Down. Status tombol  Up  atau   Down yang ditekan dan dipilih untuk batang kendali (rod control) yang  bersangkutan     akan   dideteksi   oleh  Digital   Input   Scanner  (DIS064)   dan  diinformasikan kepada komputer CSC.

2. Komputer CSC akan menganalisa berdasarkan kriteria keselamatan dan setelah  itu perintah yang sesuai akan disalurkan melalui network ke komputer DAC.

3. Perintah dari komputer CSC akan diartikan oleh komputer  DAC  dan diteruskan  melalui blok Digital Ouput Module (DOM32) untuk mengaktifkan rele (relay) yang  bersangkutan pada blok rangkaian rele.

4. Selanjutnya   aktifnya   rele   yang   bersangkutan   akan   menentukan   aktifnya   blok  translator yang bersangkutan sebagai penggerak motor langkah (stepping motor)  untuk   membawa   batang   kendali   naik  atau   turun   sesuai   dengan  perintah   yang  diaktifkan oleh operator. Dalam kondisi normal batang kendali yang bersangkutan  terpegang oleh elektro­magnet yang diaktifkan.

5. Posisi   ketinggian   batang   kendali   dideteksi   oleh   sensor   potensiometer   dan  diakuisisi melalui blok  Analog to Digital Converter  (AIO16) yang diaktifkan oleh  komputer DAC. 526

                                                                     

Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006                                                                         ISSN: 1412­3258

6. Informasi   ketinggian   posisi   batang   kendali   yang   bersangkutan   dikirimkan   oleh  komputer  DAC  melalui  network  ke   komputer   CSC   dan   ditampilkan   pada   layar  monitor yang dapat diamati oleh operator.

(  console

CRT displays

 ) (  console 

Modifikasi

( console )

)

DIS064 digital input scanner

rod up / down

CSC network

( console ) ( DAC )

( DAC)

( DAC)

DOM32 digital output module

relay actuation

network DAC

( reactor room ) translator

Panel Meter Dijital

( stepping rod drive )

drive moves up / down ( core bridge )

drive position pot.

AIO16 # 1 0 ­ 10 Volt

( core bridge )

( DAC)

Gambar 2. Blok fungsional mode manual sistem instrumentasi reaktor Dalam modifikasi yang direncanakan dengan tetap mengacu pada gambar tersebut di  atas dapat diterangkan sebagai berikut :

1. Untuk   sementara   komputer   terpasang   tidak   diaktifkan.   Hal   ini   terlihat   dengan  silang garis di antara blok rod Up / Down dan blok DIS064, antara blok DOM32  dan  blok    relay actuation,  serta     antara  blok  rod  drive  potentiometer  dan blok  AIO16.

2. Aktifitas   penekanan   tombol   pengaturan   batang   kendali   oleh   operator   melalui  rangkaian lojik  akan diteruskan untuk mengaktifkan blok  relay actuation, seperti  terlihat pada gambar melalui garis terputus­putus.  

3. Selanjutnya   urutan   kinerja   tetap   seperti   semula   sampai   pendeteksian   posisi  ketinggian   batang   kendali   yang   bersangkutan   melalui   sensor   potensiometer.  Sinyal   dari   potensiometer   tersebut   yang   awalnya   diberikan   kepada   komputer  melalui blok ADC (AIO16), dialihkan untuk ditampilkan melalui blok Digital Panel   527

                                                                     

Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006                                                                         ISSN: 1412­3258

Meter  yang dipasangkan sebagai blok yang baru, terlihat sebagai blok dengan  garis terputus­putus. Kriteria rancangan modifikasi : Kegiatan modifikasi dalam tahap ini adalah membuat panel kontrol kendali reaktor  secara manual tanpa melibatkan komputer. Kriteria rancangan modifikasi tersebut akan tetap  memperhatikan faktor keselamatan yang telah dibangun sebelumnya melalui sistem  scram  maupun interlock dalam mengatur gerak batang kendali. Di samping itu rancangan modifikasi  akan tetap melibatkan bagian­bagian perangkat keras yang digunakan dan telah dianggap  sebagai rancangan yang baik. Kriteria rancangan yang dibuat dapat dibagi dalam 2 kategori. 1.

Kriteria tampilan : a.

Panel   kontrol   harus   mempunyai   tombol­tombol   untuk   menaikkan   batang  kendali   yang   dipegang   melalui   pengaktifan   magnet   pemegang   batang  kendali.   Untuk   lima   buah   batang   kendali   berarti   mengharuskan   adanya   5  buah  tombol untuk menaikkan batang kendali, yaitu Shim 1, Shim 2, Shim 3,  Shim   4  dan  Shim   5.   Panel   kontrol   harus   mempunyai   tombol­tombol   untuk  menurunkan   batang   kendali   yang   dipegang   melalui   pengaktifan   magnet  pemegang   batang   kendali.   Untuk   lima   buah   batang   kendali   berarti  mengharuskan adanya 5 buah  tombol untuk menurunkankan batang kendali,  yaitu Shim 1, Shim 2, Shim 3, Shim 4 dan Shim 5.

b.

Panel   kontrol   harus   mempunyai   fasilitas   tombol   untuk   melepaskan   batang  kendali secara individu melalui penghilangan arus magnet pemegang batang  kendali   (  scram  individu   ).   Untuk   lima   buah   batang   kendali   berarti  mengharuskan adanya 5 buah tombol untuk membuat scram secara individu  melalui penghilangan arus magnet, yaitu  Mag. Shim 1.  Mag. Shim 2,  Mag.   Shim 3, Mag. Shim 4, Mag. Shim 5. 

c.

Panel kontrol harus mempunyai tombol untuk melakukan pelepasan batang  kendali secara bersama dari 5 buah batang kendali yang digunakan ( Manual   Scram ).

d.

Panel   kontrol  harus   mempunyai   indikator   posisi  batang   kendali  untuk   lima  buah batang kendali, yaitu posisi Shim 1, posisi Shim 2, posisi Shim 3, posisi  Shim 4 dan posisi Shim 5.

e.

Panel kontrol mempunyai saklar kunci (key switch) sebagai pengaman untuk  mengaktifkan   arus   magnet   dalam   keadaan   normal   dan   fasilitas   untuk 

528

                                                                     

Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006                                                                         ISSN: 1412­3258

mereset arus magnet dalam kondisi normal  pada  awal  operasi  atau untuk  kondisi normal setelah adanya gangguan scram pada lingkaran jalur scram. f.

Panel kontrol harus mempunyai indikator lampu yang menyatakan masing­ masing batang kendali tersebut dalam posisi batas atas dan batas bawah.  Masing­masing indikator tersebut dinyatakan sebagai Mag UP, Mag DN, dan  Rod DN.

Gambar dari panel kontrol yang direncanakan terlihat seperti pada Gambar 3.

/ MAG.PWR

RESET

ROD POSITION

888

777

888

888

567

M

M

M

M

M

U

U

U

U

U

D

D

D

D

D

SHIM  1

SHIM  2

SHIM  3

SHIM  4

SHIM 5

MAN. SCRAM

ACK.

Gambar 3. Panel Kontrol Batang Kendali 2. Kriteria kinerja panel kontrol :      Kinerja dari panel kontrol diatur secara elektronis melalui rangkaian lojik  pengaturan batang kendali yang memberikan kondisi­kondisi sebagai berikut : a. Naik   /   turunnya   penggerak   batang   kendali   hanya   dilakukan   melalui  penekanan tombol yang bersangkutan pada panel kontrol. b.

Secara   manual   naiknya   batang   kendali   hanya   diijinkan   satu   melalui  penekanan tombol yang tunggal. Jika ada lebih dari satu buah tombol  naik (UP) ditekan, maka tidak ada gerak motor yang menaikkan batang  kendali.

c.

Secara   manual   turunnya   batang   kendali   dapat   dilakukan   secara  bersama­sama   melalui   penekanan   tombol   turun   (DN)   dari   masing­ masing yang bersangkutan.

d.

Jika   ada   satu   tombol   naik   (UP)   batang   kendali   ditekan   dan   satu   atau  lebih tombol turun (DN) dari batang kendali yang lainnya ditekan, maka  hal tersebut diijinkan.

e. Tercapainya batas atas atau bawah dari posisi magnet pembawa batang  kendali   diindikasikan   dengan   lampu   yang   menyala   pada   tombol   yang  bersangkutan untuk masing­masing batang kendali. f.

Terbawa  naiknya batang   kendali  oleh   magnet  harus  diindikasikan   oleh  lampu yang menyala. 529

                                                                     

Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006                                                                         ISSN: 1412­3258

g.

Batas posisi ketinggian batang kendali yang digerakkan diinformasikan  melalui digital panel meter dalam jangkauan dari 0 sampai dengan 999.

h.

Scram individu diaktifkan melalui penekanan tombol yang  bersangkutan  untuk maksud pemutusan arus magnet pemegang batang kendali yang  bersangkutan.

i.

Scram  bersama   secara   serentak   dapat   dilakukan   melalui   penekanan  tombol  Manual   Scram  dengan   maksud   melakukan   pemutusan   arus  magnet pemegang selruh batang kendali secara total.

j.

Tombol­tombol   tersebut   harus   baik   dan   stabil   tidak   mudah   teraktifkan  hanya dengan sentuhan ringan.

k.

Untuk menghindari kesalahan yang tidak diinginkan serta mengingatkan  operator, pengaturan arus magnet (Mag. Reset) dalam keadaan normal  pada   saat   awal   atau   setelah   penghilangan   penyebab  scram  dilakukan  dengan pemutaran saklar kunci (key switch) ke posisi tertentu.

3. Kriteria keselamatan dalam sistem a.

Untuk mencegah hal yang tak diinginkan, pada saat awal dalam  kondisi  minimum   source  tidak   tercapai   harus   terjadi  interlock  untuk   tidak   bisa  menaikkan batang kendali.

b.

Untuk   menjamin   keselamatan   operasi,   modifikasi   panel   kontrol   batang  kendali akan tetap memperhatikan sistem keselamatan yang baku dan  telah   ada   pada   sistem   sebelumnya   melalui   pengaktifan   kondisi  scram  secara hard­wired, kecuali untuk hal­hal yang disebabkan oleh komputer  melalui kondisi perangkat watch­dog. Gambar 4a dan 4b memperlihatkan  jalur   arus   magnet   yang     dapat   diputuskan   atas   kondisi  scram  melalui  kondisi abnormal dari masing­masing elemen pendukungnya yang telah  ada sebagai sistem semula. Pada kondisi sebagai rancangan yang baru,  elemen pendukung sistem scram dari watch­dog 1 (WD1) dan watch­dog   2 (WD2) baik dari unit CSC maupun dari unit  DAC akan ‘dinon­aktifkan’  untuk sementara sejalan dengan tidak digunakannnya sistem komputer.  Pada gambar ditandai dengan kotak garis terputus­putus.

Kriteria Penerimaan : Kriteria   penerimaan   hasil   modifikasi,   haruslah   tersangkut   pada   kriteria   rancangan  modifikasi.   Uji   coba   hasil   modifikasi   didahului   dengan   pengamatan   kesesuaian   kriteria  tampilan yang direncanakan dengan hasil fisik. Pengujian kriteria kinerja peralatan dilakukan  melalui  prosedur pengujian  yang disesuaikan dengan syarat­syarat yang tertuliskan dalam  530

                                                                     

Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006                                                                         ISSN: 1412­3258

kriteria   kinerja   peralatan   yang   direncanakan.   Kriteria   penerimaan   dalam   aspek   yang  berhubungan   keselamatan   operasi   dilakukan   melalui  prosedur   pengujian  yang   dilakukan  melalui  pengujian dingin  dan  pengujian panas, yang utamanya menguji sistem pengaktifan  kondisi scram.  

531

                                                                     

Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006                                                                         ISSN: 1412­3258

PRI FLOW

WD1

WATER LVL

EXT. SCRAM 1

A1

DAC

100 K MAG SUPPLY 20 V

100 K

DIS064

E/I

AIO16

P16 14 15

1

to  CSC

2

WD2

 DAC

A1

B1

EXT. SCRAM 2

PERIOD

FT­1

NP LEVEL

NP HV.

NPP LEVEL

NPP HV.

A2

 DAC

FT­2

OUTLET TEMP

FT­3

B1

B2

 DAC

532

                                                                     

Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006                                                                         ISSN: 1412­3258

Gambar 4a. Diagram garis pengkawatan sistem scram  MANUAL SCRAM

WD1

A2

CSC P16

A3

sw1­1 MANUAL SCRAM

TB2

1

MAG. POWER

sw1­4 2

CSC TB2

14 15

B3 B2

WD2

CSC Belum diaktifkan

A3

A4 RESET REG SCRAM

SH­1 SCRAM

SH­2 SCRAM

SH­3 SCRAM

SH­4 SCRAM

HOLD A24

120 OHM 1 WATT REG MAG.

SHIM 1 MAG

SHIM 2 MAG

SHIM 3 MAG

SHIM 4 MAG SCRAM CLEAR

A24

B4

B3

Gambar 4b. Diagram garis pengkawatan sistem scram (lanjutan) 533

                                                                     

Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006                                                                         ISSN: 1412­3258

Pengaturan gerak  motor penaik­turun batang kendali

Dalam membuat rangkaian elektronik untuk pengaturan naik turun batang kendali,  dilakukan   dengan   tetap   memperhatikan   rangkaian   dari   sistem   yang   sudah   terpasang  sebelumnya. Dalam hal ini perlu diperhatikan blok  relay actuation  untuk pengaturan gerak  batang kendali yang terdapat pada Gambar 2 dan diperlihatkan secara rinci  pada Gambar  5  untuk setiap kontrol batang kendali. Jika kita perhatikan Gambar 5 tersebut maka untuk menggerakkan motor pembawa  batang kendali adalah dengan mengaktifkan rele rele yang berhubungan dengan pengaturan  gerak   motor.   Pengaktifan   tersebut   dilakukan   melalui   DOM   32   yang   dikendalikan   oleh  kompuer. Sebagai contoh untuk menaikkan batang kendali maka akan diaktifkan rele KMU  sehingga menyebabkan terminal kontak rele KMU tersebut akan terhubung dan mengalirkan  sinyal luaran dari V/F Converter diteruskan ke translator gerak motor langkah setelah melalui  microswitch  di  rod assembly  dan rangkaian  Signal Conditioning. Demikian juga pada saat  menurunkan   penggerak   batang   kendali   maka   akan   diaktifkan   rele   KMD   sehingga  menyebabkan terminal kontak rele KMD akan terhubung dan mengalirkan sinyal luaran  V/F   Converter diteruskan ke Translator setelah melalui microswitch di rod assembly dan rangkaian  Signal Conditioning. Pada kondisi gerak manual sinyal penggerak motor langkah berasal dari  tegangan   searah   5   Volt   yang   diubah   menjadi   untaian   pulsa   oleh   rangkaian  Voltage   to   Frequency Converter. Sedangkan pada mode otomatis semua rele baik untuk manual  UP  ,  manual  DN  dan  AUTO  akan   diaktifkan   dan   sinyal   penggerak   motor   langkah   berasal   dari  rangkaian DAC (Digital to Analog Converter) sebagai bagian dari sistem pengaturan. Polaritas  tegangan dari DAC dapat positip atau negatip yang akan menentukan gerak pembawa batang  kendali bersangkutan nnaik atau turun. Sedangkan   posisi   batang  electromagnet  pembawa   batang   kendali   akan   dideteksi  melalui potensiometer yang akhirnya dibaca oleh rangkaian ADC. Selain itu posisi magnet pada batas terbawah atau teratas dan juga posisi batang  kendali di bawah akan dibaca oleh digital input scanner melalui kopling optis. Jadi dalam hal  memodifikasi panel  kontrol gerak batang kendali yang tidak tergantung komputer, dilakukan  dengan cara membuat suatu rangkaian  yang menggantikan fungsi DOM32 dengan masukan  dari   operator,   rangkaian   monitor   lojik   sebagai   pengganti  digital   input   scanner  baik   untuk  deteksi posisi ekstrim  electromagnet  dan batang kendali maupun untuk fungsi keselamatan  melalui sistem cram serta rangkaian yang berfungsi sebagai pengukuran analog pengganti  ADC.

534

                                                                     

Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006                                                                         ISSN: 1412­3258

Rangkaian naik turun penggerak batang kendali

Rangkaian ini dibentuk sebagai rangkaian lojik yang mendapat masukan dari tombol  penaik   dan   penurun   batang   kendali   yang   terpasang   pada   panel   kontrol   dan   memberikan  luaran lojik untuk menggerakkan rele yang bersangkutan pada rangkaian penggerak batang  kendali (relay actuation) untuk masing masing batang kendali. Rangkaian ini dirancang untuk  memberikan fungsi  interlock  bila terjadi penekanan tombol naik lebih dari satu. Sedangkan  rangkaian   untuk   penurun   batang   kendali   mempunyai   prioritas   utama   artinya;   bila   terjadi  penekanan tombol naik dan turun secara bersamaan untuk satu batang kendali maka yang  diaktifkan   adalah   gerakan   penurunan   batang   kendali.   Rangkaian   ini   juga   memungkinkan  untuk penurunan semua batang kendali secara bersamaan melalui penekanan tombol turun  batang kendali.  Rangkaian ini dibentuk melalui penggunaan beberapa gerbang lojik TTL yang mampu  untuk   menggerakkan   rangkaian   rele   selanjutnya.   Untuk   memudahkan   pengamatan   dalam  melakukan troubleshooting, rangkaian ini dilengkapi dengan lampu led yang terpasang pada  masing masing luaran dari sinyal gerak naik dan turun dari semua batang kendali. Gambar 6  memperlihatkan   rangkaian   lojik   yang   dibuat   untuk   merealisasikan   gerak   motor  penaik/penurun batang kendali.  

535

                                                                     

Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006                                                                         ISSN: 1412­3258

MAG UP Sig.

Scram

optocoupler & Digital input scanner

K 0

MAG UP

ROD DN Sig.

K 0

Scram Circuit

MAG DN Sig.

MAG DN Add On card DOM 32 (IBM)

5 V DC K A O

Auto ON

+ 12 V

K M U

Manual UP

ROD DN

Power supply,

Manual DN 15V

K M D K M U­A K M D­A K A O­A K A O­B

c + ­ c

voltage divider & Filter

K M U­A K M D­A

Electro Magnet

Add on Card DAC (IBM)

K A O­B 1 2 3 4 5 6 7 8

Dn(­)

Add on Card ADC (IBM)

Up(+)

V / F

Sig. Cond

Rod Position

cw/ccw (+) cw/ccw (­) pulse (+) pulse (­)

Translator Step Motor Dod Drive Assembly

Gambar 5. Skema Rangkaian Penggerak Batang Kendali 536                                                                    

 

Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006                                                                         ISSN: 1412­3258

+5 V U1

1

Shim 1  UP

2

U2

1

3

U5

2

6 5

+5 V U1

3

4

9

led 1 / mrh

U2

8

U6

10 U2

12

5

Shim 3 UP

U1

6

1

U3

3

U7

U10

U11

9

Shim 4 UP

U1

8

9

6 led 3 / mrh

U3

8

U8

10

U10

11

13

11

U1

10

Shim 4 NAIK

U11

U3

12 +5 V

Shim 3 NAIK

U3

5

+5 V

Shim 2  NAIK

led 2 / mrh

4

1

led 4 / mrh

U4

3

U9

2 U4

4 +5 V

U11

11

2

Reg  UP

U10

13

+5 V

Shim 1  NAIK

U11

U2

4

Shim 2 UP

U10

5

U10

U12

REG  NAIK

6 led 5 / mrh

SHIM 1 TURUN

Shim 1 DN

led 1 / kng +5 V

SHIM 2 TURUN

Shim 2 DN

led 2 / kng +5 V

Shim 3 DN

SHIM 3 TURUN

+5 V

led 3 / kng

Shim 4 DN SHIM 4 TURUN

+5 V

led 4 / kng

Reg DN

REG  TURUN

led 5 / kng

Gambar 7. Rangkaian logik untuk naik turun batang kendali 537                                                                      

Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006                                                                         ISSN: 1412­3258

Rangkaian Pengaktif/non_aktif  elektromagnet Jika   kita   lihat   gambar   4b,   maka   terlihat   bahwa  electromagnet  pembawa   masing  masing batang kendali selain tergantung pada semua komponen pendukung lingkaran arus  magnet, juga tergantung pada masing masing rele scram dari Shim 1, Shim 2, Shim 3, Shim   4  dan  Shim   5.   Oleh   karena   itu   untuk   menjatuhkan   batang   kendali   secara   individu,   dapat  dilakukan   dengan   me­non   aktifkan   (deenergize)   dari   masing   masing   rele  scram  yang  bersangkutan melalui penekanan tombol masing masing pada panel kontrol.  Gambar 8 memperlihatkan rangkaian lojik untuk meng­akfif / non aktifkan rele scram  dari masing masing batang kendali. Rangkaian deteksi posisi  ekstrim batang kendali & magnet Rangkaian   ini   dibentuk   untuk   mendeteksi   posisi   ekstrim   batang   kendali   apakah  berada pada posisi teratas atau terbawah.  Ada 3 macam pendeteksian yaitu posisi terbawah  dan   teratas   dari  electromagnet  pembawa   batang   kendali   dan  posisi   terbawah   dari  batang  kendali. Pendeteksian ini berguna bagi operator untuk mengetahui posisi dari batang kendali  dengan   pengaktifan   nyala   lampu   yang   disediakan   untuk   indikator   masing   masing   batang  kendali.   Pendeteksian   ini   dilakukan   dengan   pendeteksian   status   dari   mikroswitch   yang  diaktifkan   oleh   gerak   pembawa   batang   kendali.   Gambar   9   memperlihatkan   rangkaian  pendeteksi   dari   status  microswitch  untuk  DN   Magnet  yang   berada   pada  rod   assembly.  Rangkaian  yang   mirip  juga   dilakukan   untuk   pendeteksian  UP   Magnet  dan  DN  Rod.  Pada  gambar terlihat pendeteksian dari status  microswitch  dilakukan melalui kopling optik, hal ini  dilakukan untuk menghindari interaksi langsung antara rangkaian yang dideteksi dalam hal ini  microswitch dengan rangkaian yang mendeteksi.

  

538

                                                                     

Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006                                                                         ISSN: 1412­3258

Catatan : 1.  Pengaktifan magnet individu dalam keadaan normal dimulai dengan pengaktifan kunci reset magnet 2.  Scram individu dilakukan dengan penekanan tombol scram  yang bersangkutan. 3.  Scram simultan yang terjadi pada  scram loop , akan dipulihkan kembali oleh kunci reset magnet,      setelah menghilangkan semua penyebab scram pada  jalur  scram loop

.

diaktifkan oleh kunci reset magnet

V mag, arus magnet 2K12 reset 120 Ohm 1 Watt

A24 " Scram Clear

CA

V mag, arus magnet ( return )

CB

rangkaian ini terdapat dalam rak 4 dari unit DAC

NCA NOA NCB NOB

+5 V

SHIM 1 MAG Scram

Shim 1 Scram

led 1 / pth

sama dengan atas untuk SHIM  2 sama dengan atas untuk SHIM  3 sama dengan atas untuk SHIM  4 +5 V

SHIM 5 MAG Scram

Shim 5 Scram

led 4 / pth

Gambar 8. Rangkaian lojik untuk mengaktif/non­aktifkan rele scram individu

539

                                                                     

Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006                                                                         ISSN: 1412­3258

Cat : Pada posisi

in between

status semua

limit switch

tertutup + PS2 4 c A

1

+ PS1

­ limit switch  Sh 1

5

1 2

13 c B

16

­

6 nc A 8 no A 11 nc B 9 no B

4

lampu 1 dalam perangkat  push button    DN ­ Sh 1

Switch terbuka oleh posisi batas bawah DN MAG SHIM 1 sama dengan atas untuk SHIM 2 sama dengan atas untuk SHIM 3 sama dengan atas untuk SHIM 4

+ PS2 1

4 c A

+ PS1

­ limit switch  Sh 5

5

1 2

16

4

13 c B

6 nc A

­

8 no A 11 nc B 9 no B

lampu 5 dalam perangkat  push button    DN ­ Sh 5

Switch terbuka oleh posisi batas bawah DN MAG SHIM 5

Gambar 9. Rangkaian  Pendeteksi Posisi Ekstrim Electromagnet

AKUISISI DATA Akuisisi data dengan komputer dilakukan untuk pengamatan daya reaktor untuk kanal  linear   dan  logaritmis,   besaran   temperatur   bahan   bakar,   besaran   temperatur  air  pendingin,  posisi ketinggian  batang kendali, limit batas posisi batang kendali, kondisi scram, penyebab  kondisi  scram  dan lain sebagainya. Jadi dalam hal ini akuisisi data dilakukan dengan kartu  interface  komputer   yang   berfungsi   sebagai  analog   to   digital   converter  serta   fungsi   lojik  input/output. Pengukuran Analog dan Lojik Berikut adalah diagram blok untuk akuisisi besaran analog untuk setiap alat ukur : 540

                                                                     

Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006                                                                         ISSN: 1412­3258

Indikator sensor

Alat Ukur

sensor

Transmitter

V out

Interface 

 Komputer ADC

I out

Interface 

 Komputer ADC

R

+V no A

no B

scram circuit

DPDT relay coil

+5V

c A

c B

nc A

nc B

user circuit

Interface 

 Komputer I/O

  Gambar 10. Diagram Blok Akuisisi data Analog & Digital dengan Komputer

Disamping akuisisi data secara parallel melalui komputer, juga dilaksanakan akuisisi  data dengan komunikasi serial melalui RS232 yang disediakan secara khusus oleh peralatan  NM­1000 untuk memberikan data pengukuran daya linear, logaritmik, perioda daya dan lain  sebagainya. Sedangkan pengukuran lojik sebagai indikasi status lojik seperti  limit switch  batang  kendali   atau   indikasi   status   penyebab  scram  dilakukan   melalui   kontak   kontak   rele   seperti  yang terlihat pada Gambar 10.

541

                                                                     

Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006                                                                         ISSN: 1412­3258

HASIL DAN KESIMPULAN Rancangan   modifikasi   ini   telah   direalisasikan   dan   diuji   coba   dan   dilakukan  komisioning menurut prosedur yang diterapkan oleh BAPETEN dan hasilnya dapat diterima.  Macam macam pengujian dilakukan diantaranya adalah pengaturan gerak naik turun batang  kendali sebagai pengatur daya reaktor, pengujian sistem  interlock  untuk penggerak batang  kendali serta pengujian sistem keselamatan melalui sistem  scram. Modifikasi ini merupakan  tahap   pertama   dari   rancangan   keseluruhan   Sistem     Instrumentasi   dan   Kendali     yang  bertujuan   membentuk   sistem   instrumentasi   kendali   Reaktor   Triga   2000   yang   berbasiskan  mikrokomputer.   Untuk   pengembangan   selanjutnya   dalam   mode   otomatik   dapat   dilakukan  dengan tetap memanfaatkan   rangkaian penunjang yang telah ada seperti yang digunakan  oleh General Atomic seperti V/F Converter, Tranlator VEXTA dan sebagainya.

542

                                                                     

Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006                                                                         ISSN: 1412­3258

DAFTAR  PUSTAKA

1.

Operation And Maintenance Manual for The Microprocessor Based Instrumentation And  Control System, TRIGA Reactor, General Atomic

2. Operation And Maintenance Manual for The Microprocessor Based Instrumentation And  Control System, TRIGA Reactor, Appnd. C part 1 & part 2. 3. Vendor’s Manual, TRIGA Reactor, General Atomic

543

                                                                     

Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006                                                                         ISSN: 1412­3258

DISKUSI DAN TANYA JAWAB

Penanya: Diella Ayudya S. ( BAPETEN ) Pertanyaan:  a.Uji cicip apakah sudah pernah dilakukan direaktor Jogja dan Serpong? b.Menarik   sekali   istilah   uji   cicip.   Kesan   pertama,   uji   dilakukan   dengan   mencicip  ( merasakan dengan lidah ). Ternyata uji dengan mencacah. Jawaban: a.Uji cicp ini baru pertama kali dilakukan di Reaktor TRIGA 2000 Bandung sementara  reaktor Kartini Jogja dan RS GAS Serpong setahu Saya belum pernah melakukannya. b.Istilah awalnya adalah dalam bahasa inggris “ Sipping Test “ sehingga istilah tersebut di  Indonesiakan menjadi uji cicip. Penanya: Aminuddin ( BAPETEN ) Pertanyaan: a.Proseur atau cara kerja untuk uji cicip? Jawaban: a.Prosedur   atau   cara   kerja   cara   kerja   cicip   sangat   sederhana,   secara   singkat   adalah  sebagai berikut: Elemen bakar yang akan diperiksa kita masukkan kedalam tabung dan di isi aquadest.  Pengadukan dilakukan untuk mendapatkan kondisi homogen dan dilanjutkan dengan  pengambilan   cuplikan   air   pertama   (   Background   ).   Elemen   bakar   didiamkan   atau  direndam   selama   waktu   tertentu.   Culikan   air   kedua   (   Sipping   )   diambil   dengan  sebelumnya dilakukan pengadukan dengan menggunakan kompresor. Kedua Cuplikan  air yang diperoleh dicacah dengan spektrometer gamma untuk di identifikasi adanya  C5­137   dan   diukur   aktivitasnya.   Jika   terdapat   kenaikan   C5­137   pda   cuplikan   maka  elemen bakar tersebut dapat diduga mengalami kebocoran. Penanya: Dedi Sunaryadi ( BAPETEN ) Pertanyaan: a.Seberapa andal uji cicip dapat mendeteksi kebocoran atau produk fisi yang keluar dari  elemen bakar? Jawaban: 544

                                                                     

Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006                                                                         ISSN: 1412­3258

a.Uji cicip memiliki kelebihan yaitu dapat mendeteksi adanya kebocoran suatu elemen  bakar dengan teknik yang sederhana. Dalam uji cicip, kebocoran hanya ditentukan dari  adanya hasil fisi ( C5­137 ) diair rendaman elemen bakar. Keluarnya hasil fisi adalah  akibat   masuknya   air   kedalam   elemen   bakar   melalui   celah   kebocoran   kemudian  melarutkan hasil fisi yang berada diruang antara pelet dengan kelongsong dan karena  perbedaan   konsentrasi   maka   hasil   fisi   dapat   keluar   dari   elemen   bakar.   Proses   ini  menjadikan   uji   cicip   memiliki   dua   keterbatasan   dimana   elemen   bakar   yang   diperiksa  harus yang telah memiliki fraksi bakar tinggi yang memungkinkan hasil fisi telah banyak  terkumpul di ruang pelet – kelongsong dan tingkat kebocoran kelongsong yang tinggi  dengan bentuk dan ukuran kebocoran yang memungkinkan air dapat masuk. Penanya: Darwin ( BAPETEN ) Pertanyaan: a.Apa yang dimaksud uji cicip? Jawaban: a.Uji   cicip   adalah   salah   satu   metode   untuk   mendeteksi   adanya   kebocoran   pada  kelongsong   elemen   bakar   dengan   memanfaatkan   teridentifikasinya   C5­137   di   air  rendaman elemen bakar.

545