Prosiding Seminar Nasional Teknologi dan Aplikasi Reaktor NuklirPRSG Tahun 2016

ISBN 976-602-6423-00-9

PEMBUATAN SISTEM PEREKAM DATA KEGAGALANBATANC KENDALl REAKTOR RSG-GAS BERBASIS LABVIEW

Heri Suherkimant, Budi Supriyatman2, Hari prijanto3

ABSTRAKPEMBUATAN SISTEM PEREKAM DATA KEGAGALAN BATANG KENDALl REAKTOR RSG­GAS BERBASIS LABVIEW. Batang kendali di Reaktor RSG-GAS yang berjumlah 8 buah merupakansalah satu komponen penting dalam suatu reaktor nuklir, yang berfungsi sebagai penyerap neutron untukmengendalikan reaksi fisi yang terjadi di reaktor. pemantauan sinyal-sinyal yang timbul dari indikator sistempenggerak batang kendali reaktor rsg-gas dilakukan di meja kendal, RKU(ruang kendali utama). sistempemantauan yang ada saat ini belum dapat mendeteksi urutan waktu jatuhnya batang kendali jika mengalamikegagalan yang mengakibatkan reaktor scram. pembuatan sistem pendeteksi kegagalan penggerak batangkendali rsg-gas berbasis labview bertujuan untuk mendapatkan data batang kendali mana yang jatuh pertamakali ketika terjadi scram. Pembuatan sistem perekam data telah menghasilkan suatu perangkat lunak yangditempatkan di RKU, perangkat tersebut dapat memudahkan operator dan supervisor reaktor dalammelakukan analisis pada saat teIjadi gangguan operasi reaktor yang mengakibatkan scram reaktor, danmemudahkan petugas perawatan dalam menentukan batang kendali mana yang harus diperbaiki.

Kala klllici: Sislem perekamon dala, batang kendo!;'· Scram

ABSTRACTMANUFACTURE THE SYSTEM OF FAILURE DATA RECO~WER ON CONTROL RODS RSG-GASREACTOR BASED ON LABVIEW. Control rod in the RSG-GAS amounting to 8pieces is a key component

in a nuclear reactor system, that functions as a neutron absorber, which then allows it to (;(Introl the fissionreactions that occurs within the nuclear reactor. Monitoring of the signals that are indicated jrum a controlrod actuator system indicator is done from a control desk located within RKU(Main Control Roum).Monitoring systems that an used today cannot detect the sequence of events that occurs when there is afailure in the system that causes the reactor to enter a state called scram, and the control rod drops becauseof it. Mamifacture of data recorder system has produced software is placed at the RKU, the device canfacilitate the reactor operators and supervisors to peryorm the analysis in terms of mterruption of operationsthat produce s::rem the reactor, and facilitate the maintenance personr.::! in cktermining where the controlwds to be fixed

KeyWord: data recording system, control rods, Scram

PENDAHULUAN

Reaktor S~rba Guna G. A. Siwabessy(RSG-GAS) merupakan salah satu reaktor penelitianyang ada di Indonesia. RSG-GAS dibangun sejaktahun 1983, setelah dicapai kritis pertama pada 27Maret 1987, kemudian diresmikan oleh Presiden RIpada tanggal 20 Agustus 1987. Akhirnya pada bulanMaret 1992 dicapai operasi reaktor pada daya penuh30 MW. RSG-GAS digunakan untuk penelitian,melayani kegiatan iradias~ pendidikan danpelatihan.

Reaktor RSG-GAS mempunyai 8 buahbatang kendali. Batang kendali merupakan salah satukomponen penting dalam suatu reaktor nuklir, yangberfungsi sebagai penyerap neutron uotukmengendalikan reaksi fisi yang teIjadi di reaktor.Pemantauan parameter-parameter pergerakan batangkendali berupa indikator sistem penggerak batang

19

kendali reaktor RSG-GAS dilakukan di mcja kend~liRKU (Ruang Kendali Utama). Sistem pemantauanyang ada saat ini belum dapat mendeteksi urutanwaktu jatuhnya batang kendali jika mengalamikegagalan yang mengakibatkan reaktor scram,operator dan supervisor reaktor kesulitan mencaribatang kendali mana yang menjadi penyebabteIjadinya scram. Hal tersebut juga menyulitkanpetugas perawatan untuk menentukan !:istempenggerak batang kendali yang harus diperbaiki.

Pada penelitian ini dilak:ukan pembuatansistem pendeteksi urutan kejadian kegagalanpenggerak batang kendali RSG-GAS berbasisLab VIEW dengan memanfaatkan sinyalarmaturedropped.

Hasil clari penelitian yang dilakukandiharapkan dapat memudahkan operator dansupervisor reaktor dalam melakukan analisis padasaat teIjadi gangguan operasi reaktor yang

mengakibatkan reaktor SCRAM, dan memudahkanpetugas perawatan dalam melakukan perbaikan.

TEORI

Pembangkitan daya RSG-GAS diatur dengancara menggerakkan 8 batang kendali di dalam terasreaktor. Batang-batang kendali tersebut terdistribusidan ditempatkan di posisi tertentu di dalam teras.Sistem penggerak batang kendali mengemudikan 7batang kendali bank dan 1 batang kendali pengatur.Batang-batang kenrlali tersebut diberi kodc denganJDAOI sid JDA08[l]. Batang kendali Reaktor RSG-

Spindle

Pembuatan Sistem Perekam ....(Heri S, dkk)

GAS berfungsi untuk mengendalikan populasinetron di teras reactor. Pengendalian tersebutmeliputi pengurangan, penambahan dan pemutusan(scram) terhadap populasi netron.

Mekanisme Penggerak Batang Kendali RSG­GAS

Mekanisme penggerak batang kendalielektromekanik (CRDM) bertanggung jawab ataspengaturan batang kendali pad a arah vertikal didalam teras reaktor. Hal ini diperlihatkan padaGambar 1 berikut ini:

Electrical Connection

Drive Motor

Transmission

Switch Overtced Insert

Switch Position UpSwitch Armature

Dropped

ReedRelay

Magnet

Pen SwitchArmature Dropped

Switch Position Down

Switch AbsorberDown 100%

Gambar I.Penggerak batang kendall RSG-GAS

20

Prosiding Seminar Nasional Teknofogi dan Ap/ikasi Reaktor NukJirPRSG Tahun 2016

Data desain untuk waktu jatuh diperoleh darianalisis kecelclcaan penyisipan reaktivitas. Adapersyaratan desain yang ketat yaitu apabilakecelakaan tersebut disebabkan oleh gempa bumi.Dalam hal ini, percepatan horizontal mengurangikecepatan jatuh.

Posisi batang kendali bawah ditunjukan olehsaklar "position down", sedangkan posisi atas olehsaklar "position up", masing-masing posisi batangkendali ditampilkan oleh potensiometer [1].

Prinsip kerja Scram adalah denganmengrJlangkan arus yang masuk kedalam koil padakomponen magnet pengangkat batang kendali.Dengan hilangnya arus, maka sifat magnet juga akanhilang. Hal tersebut menyebabkan batang penyerapakan jatuh bebas dengan gaya gravitasi karena tidakdapat lagi menempel pada magnet. Jatuhnya batangpenyerap diarahkan di dalam penyangga atau pipapengarah melalui cincin pengarah (guide ring).Scram dapat dilakukan secara manual atau secaraotomatis diposisi batang kendali manapun dan jugaselama posisi pengaturan.

Selama pro~es pemancungan, lepasnyabatang penyerap dari komponen scram magnet akandideteksi oleh 2 buah saklar "armaturedropped" dansampainya batang penyerap diposisi terbawahditunjukkan oleh saklar "absorberdown 100%''[1].

PLC Siemens 87-300PLC Siemens S7-300 didesain herbentuk

modular, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2beril..-utini:

..Gambar 2. Bentuk fislk PLC Siemens S7-300

PLC S7-300 disusun dari beragam komponenmodular yang meliputi [2]:• Modular Power Supply (PS)• Central Processing Unit (CPU)• Signal Modules (SM)• Function Modules (FM)• Processor Communications (CPs)

21

ISBN 976-602-6423-00-9

Siemens STEP 7 adalah software untuk

melakukan inisialisasi hardware dan mengisiprogram pada PLC Siemens S7-300.

Lab VIEW

Lab VIEW (Laboratory Virtual1nstmmentation Engineering Workbench) adalahbahasa pemrograman dari National 1nstnlmentsberbasis Gill (Graphical User Interface). Gilladalah jenis antarmuka pengguna yangmenggunakan metoC:a interaksi pada pirantiebktronik se~ara grafts/gambar (bukan perintahteks) antara pengguna dan komputer. Lab VIEWumumnya digunakan llntuk akuisisi data, sistemmonitoring, kontrol instrumen, dan otomasi industlipada berbagai platform termasuk Windows danLinux. Lab VIEW menggunakanbahasa pemrograman berbasis grafts atau blokdiagram. Program Lab VIEW dikenal dengansebutan Virtual Instruments (VI) kart:na penampilandan operasinya dapat meniru sebuah instrumen.Dengan bahasa pemrograman berbasis grafts inimaka dapat memudahkan pengguna dalammembangun program atau trouble shooting errorpada program [2]

Ada tiga komponen penting dalam Lab VIEWyaitu Front Panel, Block Diagram serta ControlPallet dan FunctionPa//et. Front Panel adalah

tempat di mana programmer membuat tampilanantarmuh,_sedangkan Block Diagram adalah tempatdi mana programmer membang'Jn dan merangkaifungsi-fungsi yang dibutuhkan untuk sebuahprogram.

National Instruments (NI) OPC serverNational Instruments (NI) OPC Server adalah

salah satu antarmuka Lab VIEW agar dapatberkomunikasi dengan berbagai perangkat luarseperti halnya PLC[2].

Sistem instrumentasi Y<lng kompleksmembutuhkan sebuah standar komunikasi yangdapat mengukomodasi perbedaan kOmlJilikasi padasetiap perangkat. OPC (OLE for Process Control)adalah mekanisme standar untuk berkomunikasi ke

berbagai sumber data, baik perangkat di lingkunganpabrik, atau basis data di ruang kendali [3]. OPCmemungkinkan untuk menghubungkan sistem yangberbeda menjadi satu agar dapat memudahkanseonmg programmer dalam memvisualisasikan,menganalisis, membuat kontrol dan membuatiaporan [4].

METODOLOGIPerancangan sistem pendeteksi kegagalan

penggerak batang kendali Reaktor RSG GASdilakukan dengan dua tahapan yang pertama adalahperancangan tampilan dan perancangan sistem

pendeteksi penggerak batang kendali yangmengalami kegagalan, proses perancangan sistempemantau ditunjukkan pada Gambar 3 berikut ini:

Pengaturan Koneksi PLC dengall NI OPe sero,·er

Tidak

Pembuatan program pendeteksi kegagalanpenggerak batang KendaJi

Tidak

Waktujatubnya batang kendaJipada saat reaktor scram

Gambar 3. Diagr.un aIir proses p~rancangan system

Sinyal-sinyal dari sistem penggerak batangkendali reaktor berupa sinya! analog dan sinyaldigital. Sinyal dig~tal berupa sinyal keluaran dariswitch armarture dropped, overload insert, positionup dan position down. Sinyal digital terseblJt maimkke dalam PLC dan sinyal digital kebaran dari PLCdi kirim ke meja pengatur di ruang kendali utamaRSG-GAS, sedangkan sinyal analog dar! penggerakbatang kendali akan masuk ke pengondisi sinyalkemudian dilewatlrnn distributor aktif yangberfungsi mendistribusikan ~inyal keluaran dariper.gondisi sinyal mr:njadi dua sinyal yang Samabesar dengan nilai masukannya, satu untuk masukan

Pembuatan Sistem Perekam ....(Heri S, dkk)

PLC dan satu untuk ditampilkan di meja pengatur.Sinyal-sinyal yang digunakan untuk sistemperekaman diambil dari port komunikasi PLC yangdihubungkan dengan komputer menggunakan kabelLAN dan perangkat lunak NI OPC server denganprotokol TCPIIP. Port komunilasi LAN tersebutdapat langsung mendeteksi sinyal dari modul digitaldan analog input PLC.

Langkah Konfigurasi OPC-LabVIEWUrutan langkah konfigurasinya dilakukan seperLlberikut:

• Pembuatan nama kanal yang akan dihubungkandengan OPC, pemilihan device driver, untukPLC Siemens S7-300 driver yang dipilih adclahSiemen TCPIIP Ethernet. Kemudian dilakukan

pemilihan networks adapter, write optimat,'ons,non-formalized.float handling.

• Pembuatan nama device channel, pemilihanmodel PLC yaitu S7-300, penentuan identitasatau alamat PLC yaitu 192.168.100.14,pemilihan scan mode yaitu request all datadengan scan rate:100 (ms), pengaturan waktu,auto demotion, comunication parameter, S7Com parameter, addressing opti(ll1S.

• Pembuatall tag name, pengisian, nama alamat,deskripsi, tipe data, client access, dan scan rate.

Pengecekan koneksi antara NI-OPC Serverdengan PLC menggunakan program QuickC/ient.Dengan program ini dapat terlihat bagaimanakualitas koneksi antara NI-OPC Server dengan PLC.

Program pendeteksi kegagalan batang kendalidibuat dengan shift register while loop dimanahasilnya akan ditampilkan dalam tabel dan disimpanke dalam file dengan format Excell.

Blok diagram instrumentasi penggerakpenggerak batang kendali RSG-GAS ditunjukkanpada Gambar 4. Sedangkan proses dalam sistempend~teksi yang dibuat ditunjukkan oleh Gambar 5.

MeJa Pengatur

Rnang KmdaH Utama

Gambar 4. Blok diagram siJtem pencatat penggerak batang kendaH RSG-GAS

22

Prosiding Seminar Nasional Teknologi dan Aplikasi Reaktor NuklirPRSG Tahun 2016

Micro switch bataogkrodali reaktor

PLC Membaca dao meogolah data

Ni OPC server membaea data PLC

LabVIEW membaca dan mengolahdata NI OPC Server

Tidak

Waktu jatuhnyabatang krodali

Gambar 5. Diagram alir sistem pemantau

ISBN 976-602-6423-00-9

RAsa DAN PEMBABASAN

Basil Pembuatan Program Perekaman DataKegagalan Penggerak Batang Kendali

Program perekaman data kegagalan batangkendali dibuat b~rdasarkan dari shift registerwhileloop yang ada pada palet junction programblok diagram Lab VIEW. Program ini akan membacasignal anr.ature dropped batang kendali yang jatuhterlebih dahulu pada saat reaktor scram akibatterjadinya kegagalan pada penggerak batang kendalireaktor.

Hasil pendeteksian kemudian ditampilkan didalam tabel, di mana urutan yang pertama jatuh akantampil pada urutan pertama pada tabel. Hasilpendeteksian kemudian disimpan dalam file Excell.

Pada Gambar 6 ditampilkan blok diagramhasil pembuatan program pendeteksi kegagalanbatang kendali reaktor RSG-GAS.

23

Pembuatan Sistem Perekam ....(Heri S, dkk)

Gambar 6. CupIikan blok diagram program pendeteksi kegaga!an penggerak batang kendall

BatangKendali JDA04

Pengujian program pendeteksi kegagalan sistempenggerak batang kendali RSG-GAS dilaksanakanpada tanggal 18 Mei 2016, pengujian dilakukandengan melakukan simulasi terjadinya kegagalanpada sistem penggerak batang kendali, denga.t.•menaikkan batang kendali Bank (JDAOl, JDA02,JDA03, JDA04, JDAOS, JDA07 dan JDA08)sam!,ai denga.n posisi 50 mm, st'!lanjutnya salah satukonektor untuk supply arus magnet batang kendalidicabut sehingga reaktor akan scram dan seluruhbatang kendali jatuh. Pengujian program pendeteksikega~alan sistem penggerak batang kendalidilakukan sebanyak 3 kali yaitu dengan melakukansimulasi terjadinya kegagalan pada sistempenggerak batang kendali reaktor yang dilakukandengan cara mencabut kOiiekior batang kendaii

,,;:,:j:~-~\: .'.>,,~ :,'~"';;'::::.~:,': - - - -, .

C'J:~--.-- •• T.at>leADJM 'r'_-----------.I }~ ,- ,.,~ Sg,. I'1. lIJOS,'201S i14:58"2:.197.JDADJ-ArmmnOl'opptd C.".In(On) i

I=;~~::::z::= ~::~:I1 '~~~~1~~_~l:~ ~~~~~ C.."e~,~~

~=-i~~2E;E~=~::~5"Iii[I BatangKendaliJDA03IiI;II~rl

JDA03 dan JDA04 serta meJakukan pengujiandengan melakukan scram manual.

Gambar 7. menampilkan hasil pengujiandengan simulasi kegagalan batang kendali JDA03dan JDA04. Pad a pengujian dengan mer.jatuhkanbatang kendali JDA03 menghasilkan batang kendaliJDA03 dalarn tabel ada di urutan pertama denganperbedaan waktu jatuhnya batang kendali :':eduajatuh yaitu batang kendali JDA04 adalah 80milidetik. Pada pengujian dengan menjatuh batangkendali JDA04 mengha.silkan batang kendaliJDA04 dalam tabel di urutan pertama denganperbedaan waktu jatuhnya batang kendali yangkedua yaitu batang kendali JDA02 adalah 101milidetik.

T•••••• _, s•••••18,'OSI2016 11:5B~.797, lOAD3·.-~e~ ~r,;'(On).iMMot6 t,~;,U!!: JO.w_ .~~ ~ ~1n(00) I1M1512Ot6't,,,,,,,,,_ JONIl. -. Drooped c.nc In 10011Maim6 ,,~"" .••• JD.OQS ••••••••••• o.opp.. c.nc In (0.)~6 --14"""". "J0AD6-:•••••-..;w:; o;.",<d .'c;;;o In (0;.)1B1D5n016 ,1~:5B~S66·~N)i.08.~~~"; ~J:n.(~)Wosmi6 'i,6i· '" ," .. _" .0;.,.;",' c.nc'InCOoIll105im6 lliJS6M7 J!WN •••••••••••• o..p,.d C••• 1010011.~6 'i5<>i1,sui' JOM2:~On>pp';', c;" •.•• (OO)

tMI5I2Ot6tS~67;J7 )1W3:~o..W<d: c.nc1n(00) i

:::;:.=~~~:;='~~:~:I1810512G16 tS:(I!:57-~l JOAQ1-ArnututeDropped C-ln(OnJ ,l8<V5m16 lSm5I~1 JOAOII- ••••••••• Drooped c••••In (0.) II

II!

Gambar 7. Hasil pengujian simulasi kegagalan blOtangkendall JDA03 clan JDA04

24

Prosiding Seminar Nasional Teknologi dan Ap/ikasi Reaktor NuklirPRSG Tahun 2016

ISBN 976-602-6423-00-9

Gambar 8. Rekaman data program pendeteksi kegagalan batang kendali

Gambar 8. diatas menunjukkan hasil penyimpanandata pada tabel armature dropped batang kendaliRSG-GAS, file tersimpan dengan format Excel.

Pada tanggal 31 Juli 2016 juga dilakukanpengujian program pendeteksi kegagalan batangkendali yang dilakukan dcngan cara melakukanscram reaktor secara manual, hasil pengujian yangdilakukan ditunjukkan pada Tabel 1. Pada pengujianprogram pendeteksi kegagalan batang kendali

dengan cara menekan tombol scram secara manual.Hasil dari pengujian, 3 batang kendali yaitu batangkendali JDA07, batang kendali JDA05 dan batangkendali JDA06 jatuh secara beisamaan pada jam07:41:31:.089, setelah itu batang kendali JDA01,batang kendali JDA02,batang kendali JDA03 danbatang kendali JDA04 pada jam 07:41:31:.342 danbatang kendali JDA08 jatuh pada jam 07:41:3 1:.343.

Tangga!18/07/2016

18/07/2016

18/07/2016

18/07/2016

18/07/2016

18/07/2016

18/07/2016

18/07/2016

Jam

07:4 1:31:.089

07:41:31:.089

07:41:31:.089

07:41 :31:.342

07:41:31:.342

07:41:31:.342

07:41:31:.342

07:41:31:.343

Komponen

JDA07 - Armature Dropped

JDA05 - Armature Dropped

IDA06 - Armature Dropped

JDAOl - Armature Dropped

JDA02 - Armature Dropped

mA03 - Armature Dropped

JDA04 - Armature Dropped

JDA08 - Armature DroEE.ed

Status

Came In (On)

Came In (On)Came In (On)

Came In (On)Came In (On)

Came In (On)

Came In (On)

Came In (On)

Tabel1.Hasii pengujian program pendeteksi keg..galan batang Iundali dengan scram manual

KESIMPULAN

Pengembangan sistt:.,n pemantau peaggerakbatang kendaIi RSG-GAS berbasis Lab VIEW telahselesai dilakukan. Berdasarkan hasil perancangandan pengujian di lapangan serta mengacu padapenelitian ini, didapatkan perangkat lunak yangdapat memudahkan operator dan supervisor reaktordalam melakukan analisls pada saat terjadigangguan operasi reaktor yang mengakibatkanreaktor SCRAM, dan memudahkan petugasperawatan daIam menentukan batang kendaIi manayang harns diperbaiki.

DAFTAR PUSTAKA

25

1. PRSG, LaporaP.AnalisisKeselamat:inRSG-GASRev 10. 1 Desember 201 1.

2. SIEMENS AG. 2013, "SIEMENS SIMA TICS7-300 Module Data Manual". Jerman.

3. Mustafa,Mahfuzah, 2004, Connection OfSiemens PLC To Lab VIEW Using OPC,FakultiKejuruteraanElektrik Dan Elektronik,KolejUniversitiTeknologiTun Hussein Onn.Malaysia

4. Halvorsen, Hans-Petter, 20I2,OPC and Rea/­Time Systems in Lab VIEW. Department ofElectrical Engineering, InformationTechnology and Cybernetics, TelemarkUniversity CoIlege.Norwegia.

PERTANYAAN:

Penanya : Bagus Dwi NurtantoDaJam programlsistem yang dibuat apabila scramterjadi akibat batang kendali drop, adakahsinyaUindikator yang timbul ?

Jawaban :

Ada semua kejadian terkait batang kendali dapatdilihat pada tampilan &ont panel labview padaprogram sistem perekam data kegagalan batangkendali yang telah dibuat

26

Pembuatan Sistem Perekam ....(Heri S, dkk)