sistem instrumentasi dan kendali reaktor...
TRANSCRIPT
Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006 ISSN: 14123258
SISTEM INSTRUMENTASI DAN KENDALI REAKTOR TRIGA 2000
(Sudjatmi K.A.*, P. Ilham Y.*, Didi Gayani *)
ABSTRAKSistem 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
ABSTRACTInstrumentation 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
Gambar 1. Diagram blok Sistem Instrumentasi Reaktor TRIGA 2000
Thermocoupleamplifier # 1
Thermocoupleamplifier # 2
RTDamplifier # 1
RTDamplifier # 2
Thermocoupleamplifier # 3
Power SafetyChannel
PulseChannel
Data Acquisition And
Control Unit(DAC)
Control SystemComputer
(CSC)
powertrend
recorder
highresolution
colormonitor
printer
Amplifier,Counters /
Transmitter
DisplayMicroprocessor
Keypad
RTDamplifier # 3
RodDrives (5)
NM1000fission
chamber
ionchamber
fueltemp. # 1
fueltemp. # 2
fueltemp. # 3
watertemp. # 1
watertemp. # 2
watertemp. # 3
ionchamber
rodcontrol
switches
reactormode
switchesreactorstatus
displaymonitor
computerkeyboard
NP1000
NPP1000
linear power
power monitor channel
period
log
% power
FT #1
FT #2
% power
% power
% power
cooling system
direct wiredindicator
bar graph
high speedtransmitter
analog inputs
digital inputscomputerkeyboard
monochromedisplay
DACcomputer
CSCcomputer
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.
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
Modifikasi
DIS064digital input
scanner
CSC
network
CRTdisplays
DOM32digitaloutput
module
network
DAC
relayactuation
( DAC)
( console )( DAC )
( console )
( console )
( console )
rodup / down
drivemoves
up / down
translator
driveposition
pot.
AIO16 # 10 10 Volt
( core bridge )( core bridge )
( DAC)( DAC)
( reactor room )
( stepping roddrive )
Panel MeterDijital
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.
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.
M
U
D
M
U
D
M
U
D
M
U
D
M
U
D
888 777 888 888 567
/
SHIM 1 SHIM 2 SHIM 3 SHIM 4 SHIM 5
MAG.PWR
MAN.SCRAM
ROD POSITION
RESETACK.
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
MAGSUPPLY
20 V
WD1PRI
FLOWWATER
LVLEXT.
SCRAM 1
WD2 PERIOD EXT.SCRAM 2
FT1
FT2 FT3OUTLET
TEMPNPP
LEVELNPPHV.
NPLEVEL
NPHV.
A1
B1
A1
B1
A2
B2
to CSC
P16
14
151
2
100 K
100 K DIS064
AIO16E/I
DAC
DAC
DAC
DAC
532
Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006 ISSN: 14123258
Gambar 4a. Diagram garis pengkawatan sistem scram
Gambar 4b. Diagram garis pengkawatan sistem scram (lanjutan)
WD1MANUAL
SCRAMMAG.
POWER
WD2
120 OHM1 WATT
RESET
MANUALSCRAM
REGMAG.
SHIM 1MAG
SHIM 2MAG
SHIM 3MAG
SHIM 4MAG
HOLDSH4SCRAM
SH3SCRAM
SH2SCRAM
SH1SCRAM
REGSCRAM
SCRAMCLEARA24
A24
A2
B2
A3
B3
A3
B3
A4
B4
CSC
CSC
CSC
P16
1
2
14
15
TB2
TB2
sw11
sw14
Belumdiaktifkan
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
Gambar 5. Skema Rangkaian Penggerak Batang Kendali
5 V DCAdd Oncard
DOM 32(IBM)
V / F Sig.Cond Translator
Add on Card DAC(IBM)
optocoupler&
Digital input scanner
Power supply,
voltagedivider
&Filter
Add on Card ADC(IBM)
Auto ON
Manual UP
Manual DN
K A O
K M U
K M D
K M UAK M UA
K M DAK M DA
K A OA
K A OBK A OB
K 0
K 0
Scram
ScramCircuit
12345678
Up(+)
Dn()
MAG UP
MAG DN
ROD DN
ElectroMagnet
RodPosition
StepMotor
12 V
15V
+
c
+c
ROD DNSig.
MAG DNSig.
MAG UPSig.
cw/ccw (+)cw/ccw ()
pulse (+)pulse ()
Dod Drive Assembly
536
Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006 ISSN: 14123258
Gambar 7. Rangkaian logik untuk naik turun batang kendali
U2
U2
U1
U2
U2
U1
U3
U3
U1
U3
U3
U1
U4
U4
U1
U11
U11
U11
U11
U12
+5 V
Shim 1 UP
Shim 2 UP
+5 V
+5 V
Shim 3 UP
+5 V
Shim 4 UP
+5 V
Reg UP
+5 V
Shim 1 DN
Shim 2 DN
+5 V
+5 V
Shim 3 DN
+5 V
Shim 4 DN
+5 V
Reg DN
Shim 1 NAIK
Shim 2 NAIK
Shim 3 NAIK
Shim 4 NAIK
REG NAIK
SHIM 1 TURUN
SHIM 2 TURUN
SHIM 3 TURUN
SHIM 4 TURUN
REG TURUN
1 2
3 4
5 6
9 8 8
11 10
1
2
3
4
5
6
9
10
8
12
13
11
1
2
3
4
5
6
9
10
12
13
11
1
2
3
4
5
6
U5
U6
U7
U8
U9
U10
U10
U10
U10
U10
led 3 / mrh
led 4 / mrh
led 1 / mrh
led 2 / mrh
led 5 / mrh
led 1 / kng
led 2 / kng
led 3 / kng
led 4 / kng
led 5 / kng
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
+5 V
+5 V
Shim 5Scram
SHIM 5 MAG Scram
led 1 / pth
led 4 / pth
NCA
NOACA
NCB
NOBCB
V mag, arus magnet
V mag, arus magnet ( return )
2K12reset
120 Ohm1 Watt
A24 "Scram Clear
Catatan :1. Pengaktifan magnet individu dalam keadaan normal dimulai dengan pengaktifan kunci reset magnet2. 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 olehkunci reset magnet
rangkaian initerdapat dalam rak
4 dari unit DAC
sama dengan atas untuk SHIM 2
sama dengan atas untuk SHIM 3
sama dengan atas untuk SHIM 4
Shim 1Scram
SHIM 1 MAG Scram
Gambar 8. Rangkaian lojik untuk mengaktif/nonaktifkan rele scram individu
539
Seminar Keselamatan Nuklir 2 – 3 Agustus 2006 ISSN: 14123258
PS1
+
PS2
+
1
2
5
4
PS1
+
PS2
+
1
2
5
4
1 4 6
81113
16 9
14 6
811
13
16 9
Switchterbuka oleh posisi batas
bawah DN MAG SHIM 1
Switchterbuka oleh posisi batas
bawah DN MAG SHIM 5
nc A
no Ac A
nc B
no Bc B
c A
nc A
no A
c B
nc B
no B
limit switch Sh 1
limit switch Sh 5
lampu 1 dalamperangkat push
button DN Sh 1
lampu 5 dalamperangkat push
button DN Sh 5
Cat : Pada posisi in between status semua limit switch tertutup
sama dengan atas untuk SHIM 2
sama dengan atas untuk SHIM 3
sama dengan atas untuk SHIM 4
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
sensor
c A
nc A
no A
user circuit
Alat Ukur
Indikator
Interface KomputerADC
sensor Transmitter Interface KomputerADC
c B
nc B
no B
+V
+5V
Interface KomputerI/O
DPDTrelay coil
V out
I out
R
scram circuit
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