42

III. METODE PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan pada tanggal 23 Februai sampai dengan Juni 2015.

Pembuatan program dilaksanakan di Sub Bidang Sistem instrumentasi dan

Kendali serta pengambilan data di Ruang Kontrol Utama (RKU) PRSG GAS

BATAN.

B. Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi:

1. Perangkat Keras (Hardware)

Berikut perangka tkeras yang digunakan dalam penelitian ini adalah;

a. Laptop

Laptop berfungsi sebagai client (projec LabVIEW) dan server (NI OPC), serta

penampil pengukuran data.

b. Kabel

Kabel digunakan untuk menghubungkan distributor aktif dari multifier ke PLC.

c. PLC S7-300

PLC Siemens S7-300 didesain berbentuk modular, sehingga penggunanya dapat

membangun suatu sistem dengan mengkombinasikan komponen-komponen atau

susunan modul-modul S7-300 seperti yang ditunjukkan pada gambar 11 PLC S7-

43

300 disusun dari beragam komponen (Reference Manual SIMATIC PLC S7-300,

2003). Daftar pengkabelan ditumjukan pada tabel 1.

Tabel 1. Daftar Pengkabelan PLC S7-300 Modul Analog

No. Sistem Alamat Keterangan

1 JKT 03 CX811 (Flux) PIW318 MODUL 4 ; PIN 18(+), 19(-)

2 JKT 03 CX821 (Flux) PIW320 MODUL 5 ; PIN 2(+), 3(-)

3 JKT 03 CX831 (Flux) PIW322 MODUL 5 ; PIN 4(+), 5(-)

4 JKT 03 CX841 (Flux) PIW324 MODUL 5 ; PIN 6(+), 7(-)

5 JAC 01 CR811 PIW 284 MODUL 2 ; PIN 16(+), 17(-)

6 JAC 01 CR821 PIW 350 MODUL 2 ; PIN 18(+), 19(-)

7 JAC 01 CR831 PIW 288 MODUL 3 ; PIN 2(+), 3(-)

8 JRG 10 FX801 PIW 326 MODUL 5 ; PIN 8(+), 9(-)

Gambar 14 merupakan PLC S7-300 yang sedang dalam proses instalasi

pengkabelan PLC.

Gambar 14. Instalasi Pengkabelan PLC S7-300

d. Multiplier Phoniex MCR - FL - C - UI - 2UI – DCI

Gambar 15. Multiplier PhoniexMCR - FL - C - UI - 2UI – DCI

44

2. Perangkat Lunak yang Digunakan dalam Penelitian

Perangkat lunak merupakan program yang dibuat untuk memantau dan merekam

data. Dalam penelitian ini penulis menggunakan perangkat lunak LabVIEW 2014.

LabVIEW adalah perangkat lunak pemograman yang diproduksi oleh National

instruments. Seperti bahasa pemograman lainnya yaitu C++, matlab atau Visual

basic, LabVIEW juga mempunyai fungsi dan peranan yang sama, perbedaannya

bahwa LabVIEW menggunakan Bahasa pemrograman berbasis grafis atau blok

diagram sementara Bahasa pemrograman lainnya menggunakan basis text.

Program LabVIEW dikenal dengan sebutan Vi atau Virtual instruments karena

penampilan dan operasinya dapat meniru sebuah instrument.

C. Prosedur Penelitian

Penelitian ini terdiri dari beberapa tahapan yang dilakukan. Prosedur yang

dilakukan adalah perancangan sistem, realisasi sistem, pengujian sistem dan data.

Jika data yang diinginkan sesuai maka lanjut ke tahap pengambilan data,

pengolahan data, pembuatan laporan dan selesai. Gambar 16 merupakan tahapan

yang dilakukan pada penelitian ini.

45

Gambar 16. Diagram Alir Penelitian

Langkah kerja yang dilakukan penelitian ini bagian pertama, dilakukan

penyusunan blok diagram penelitian guna mempermudah jalannya penelitian.

Diagram blok ini juga mempermudah dalam menyusun sebuah rancangan

penelitian jika dalam suatu rancangan terdapat kendala – kendala.

1. Perancangan Sistem

Implementasi dasar desain tersebut dibutuhkan komputer PC yang sudah

diinstalasi dengan perangkat lunak program aplikasi LabVIEW dan driver untuk

Mulai

Perancangan Sistem

Uji Coba Sistem

Pembuatan Sistem

Data Hasil

Pengambilan Data

Benar

Analisis

Data

Tidak

Ya

Selesai

46

perangkat akuisisi data. Kemudian komputer juga dihubungkan dengan perangkat

akuisisi data (PLC) untuk mengakuisisi data dari kanal pengukuran. atau

komputer dapat mengambil data dari penyimpan data dalam Gambar 17.

Gambar 17. Susunan perangkat Penghitung Fluks Neutron Terkoreksi N16

Program penghitung fluks neutron koreksi N16 melakukan perhitungan matematis

berdasarkan data masukan N16 dan kerapatan fluks neutron dari Data Acqusition

(DAQ) atau dari penyimpan data komputer. Data PLC digunakan saat perangkat

penghitung kerapatan perangkat Rangkaian Penghitung Fluks Neutron Terkoreksi

N16 terhubung langsung ke kanal pengukuran saat reaktor beroperasi. Sedangkan

data dari penyimpan data digunakan saat akan menjalankan program dengan

masukan dari data operasi reaktor sebelumnya.

Perancangan alat ini meliputi perancangan perangkat keras dan perangkat lunak.

Alat dirancang untuk merubah keluaran distributor pasif dari RPS menjadi aktif

yang selanjutnya didistribusikan ke dalam perangkat PLC S7-300 yang akan

digunakan. Perancangan perangkat keras dilakukan untuk mengukur data yang

dilanjutkan dengan perancangan perangkat lunak sebagai pembaca dan perekam

data. Bagan sistem monitoring dapat dilihat pada gambar 18.

PLC

LAN

47

Gambar 18. Rancangan sistem monitoring

Gambar 19 merupakan gambar teras reaktor dan komponen internal dalam kolam.

Sedangkan gambar 20 merupakan blok diagram pengukuran kerapatan fluks

neutron.

KolamReaktor

JKT 03

JRG10

FX801

JAC01

RPS

distributor

CVA06

CQA06

Distributor

aktif

Distributor

pasif

Panel RKU

PLC

server

Client

48

Gamabr 19. Teras dan komponen internal kolam reaktor

Blok diagram sistem pengukuran kerapatan fluks neutron ditunjukan pada gambar

18.

49

Gambar 20. Blok diagram pengukuran kerapatan fluks neutron

Pengukuran kerapatan fluks neutron dideteksi oleh detektor neutron yang berada

di teras reaktor. Setiap penggantian atau perubahan susunan bahan bakar di dalam

Ionization chamber

Terminal box

Giude tube

Protection tube for measuring cables

Liniear DC

amplifier

Limit value unit

9. Test and indicator unit

10. simulator

6. Buffer amplifier

High-voltage generator

12. Indicator module, high-voltage>max.resp>min 11. Indicator recorder neutron fluks

density

50

teras reaktor akan berpengaruh terhadap distribusi fluks neutron yang dihasilkan

pada tiap titik lokasi oleh karena itu perlu dilakukan pengukuran distribusi fluks

neutron thermal pada pusat teras. Pengukuran fluks neutron dilakukan dengan

berbagai metode baik secara langsung maupun tidak langsung. Salah satu cara

pengukuran fluks neutron secara langsung adalah metode detektor swadaya.

Detektor merupakan bagian yang sangat penting dari suatu sistem pencacah

radiasi karena alat ini berfungsi untuk menangkap radiasi dan mengubahnya

menjadi sinyal atau pulsa listrik. Terdapat dua besaran yang biasa diukur dari

suatu paparan radiasi nuklir yaitu jumlah radiasi dan energi radiasi. Jumlah radiasi

diperlukan untuk mengetahui aktivitas sumber radiasi, sedangkan energi radiasi

digunakan untuk menentukan jenis sumber radiasi. Setiap radiasi yang mengenai

detektor akan diubah menjadi sebuah sinyal (pulsa) listrik sehingga jumlah radiasi

dapat ditentukan dengan mengukur jumlah pulsa listrik yang dihasilkan detektor.

Tinggi sinyal (pulsa) listrik yang dihasilkan detektor menunjukkan energi radiasi

yang mengenai detektor sehingga energi radiasi dapat ditentukan dengan

mengukur tinggi pulsa listrik yang dihasilkan detektor. Detektor kerapatan fluks

neutron berada di teras reaktor, posisi masing – masing detektor kerapatan fluks

neutron berda di beberapa tempat yang berbeda dengan alasan agar didapatkan

nilai pengukuran yang akurat. Posisi tiap detektor kerapatan fluks neutron

ditunjukan pada gambar 21.

51

Gambar 21. Posisi detektor fluks neutron

Pada tahap perancangan sistem perangkat keras dilakukan pemotongan dan

pemindahan titik jalur pengkabelan di kabinet CVA06 untuk pengambilan data

JKT02 CX821

JKT03 CX821

JKT04 CX801

JKT03 CX831

JKT03 CX811

JKT02 CX811

JKT03 CX841

JKT01 CX811 JKT01 CX821

52

pengukuran daya. Pengukuran daya didapat dari dua detektor yaitu detektor

kerapatan fluks neutron (JKT03) dan laju dosis gamma yang dihasilkan dari

peluruhan N16 (JAC01). Perancangan sistem dilakukan dengan merubah posisi

pengkabelan JKT03 CX811/821/831/841, JAC01 CR811/821/831, dan JRE10

FX801. Tabel 2 adalah tabel pengubahan posisi pengkabelan di kabinet CVA06.

Tabel 2. Pengubahan pengkabelan

No Sistem Alamat Awal Perubahan Alamat

1 JKT03 CX811 CVA06 AA001 18(-)17 (+) CVA06 BA010 18(-) 17(+)

2 JKT03 CX821 CVA06 AA002 26(-)25 (+) CVA06 BA011 26(-) 25(+)

3 JKT03 CX831 CVA06 AA003 18(-)17 (+) CVA06 BA012 18(-) 17(+)

4 JKT03 CX841 CVA06 AA003 20(-) 19(+) CVA06 BA012 20(-) 19(+)

5 JAC01 CR811 CVA06 AA008 5(-) 6 (+) CVA06 BA008 5(-) 6 (+)

6 JAC01 CR821 CVA06 AA006 21(-)22 (+) CVA06 BA009 21(-) 22(+)

7 JAC01 CR831 CVA06 AA005 13(-) 14(+) CVA06 BA009 13(-) 14(+)

8 JRE10 FX801 CVA06 AA008 7(-) 8 (+) CVA06 BA008 7 (-) 8(+)

Gambar 22. Pengubahan posisi kabel di kabinet CVA06

Pengubahan posisi kabel di kabinet CVA06 selanjutnya distribusikan ke

Multiplier Phoniex MCR - FL - C - UI - 2UI – DCI sebagai distributor aktif

dengan pengaturan keluaran 0-10 V.

Pengubahan posisi

kabel

53

Gambar 23. Instalasi Distribusi Aktif pada Panel CQA06 sebelum dan sesudah

pemasangan distributor aktif

Keluaran multiplier dihubungkan ke PLC S7-300 sebagai perangkat keras akusisi

data yang digunakan untuk menghubungkan server yang dilanjutkan perangkat

lunak LabVIEW. Program yang dibuat pada perangkat lunak LabVIEW

dimaksudkan untuk pemantauan dan perekaman data pengukuran daya dari

detektor neutron dan lajudosis gamma yang selanjutnya dilakukan perhitungan

N16 terkoreksi untuk mendapatkan hasil pengukuran yang akurat dan real time.

Sebelum dilakukan pengukuran secara langsung menggunakan perangkat lunak

yang dibuat maka dilakukan pengujian pembacaan dari perangkat lunak OPC

Server dengan memberikan masukan sinyal arus sebesar 0-20 mA menggunakan

sumber arus. Kemudian dilakukan pengecekan kanal lainya dengan mengambil

tiga titik pengukuran 0 mA, 10 mA dan 20 mA pada tiap kanal. Hasil pembacaan

OPC server dengan sumber arus 0-20 mA ditunjukan pada tabel 3.

Sebelum

Sesudah

(a)

sebelum

54

Tabel 3. Hasil Pembacaan OPC Server dengan sumber Arus 0-20 mA

Arus [mA] Tampilan OPC [Skala PLC]

0 10

1 1383

2 2764

4 5520

5 6909

6 8298

7 9677

8 11058

9 12447

10 13826

14 19352

15 20736

18 24887

19 26268

20 27645

2. Pembuatan Sistem Perangkat Lunak

Pemrograman penghitung dilakukan menggunakan program LabVIEW yang

disebut instrumen maya, karena operasi dan tampilannya merupakan imitasi dari

instrumen fisik. Untuk memenuhi kinerja penghitung yang ditetapkan dalam

desain dasar, seperti pada instrumen fisisnya akan dibuat imitasi panil depan.

Program LabVIEW untuk generator sinyal ini dinamakan penghitung fluks

neutron terkoreksi N16.

Pada panel depan terdapat kontrol tempat pengguna menginputkan : parameter

pengukuran, pilihan mode operasi dan penyimpanan data. Disamping itu pada

panel depan juga terdapat tombol untuk pengoperasian, serta terdapat monitor

berupa chart yang memberikan gambaran visual hasil bacaan dan perhitungan.

Panel depan memuat kontrol dan indikator seperti pada tabel 4.

55

Tabel 4. Kontrol dan Indikator pada Panil Depan

Jenis Nama Antar Muka Pengguna Kegunaan

Tombol

Boolean

Tombol on atau off Menghentikan atau

menjalankan Program

Tombol mulai pengukuran Memulai Pengukuran

2 Tombol simpan data Menyimpan data pengu-kuran

atau membatalkan

Kontainer 2 Kontrol Tab

Untuk memilih mode input

data : dari PLC atau tempat

penyimpan data.

Kontrol

Numerik

Laju data

Untuk menginputkan se-lang

waktu update hasil

pengukuran dan atau input

PLC.

Kecepatan koreksi Untuk menginputkan

kecepatan koreksi.

Limitation Untuk menginputkan

Limitation

Histeris Untuk menginputkan Histeris

Dial pemilih nilai c

Pemilih nilai c:

c = 0 untuk pengujian

c = ∞ untuk menyamakan

nilai N16 dan N16-corr

c = koreksi untuk meng-

aktifkan koreksi

Perancangan perangkat lunak ini menggunakan program virtual instrument

LabVIEW. Data hasil pengukuran dapat terekam otomatis dan tersimpan kedalam

file yang dinginkan. Data pengukuran yang dihasilkan kanal pengukuran daya

JKT03 dan JAC01. Gambar 24 merupakan diagram alir dapat mewakili penjelasan

dari proses pengolahan data.

56

Gambar 24. Diagram Alir Pengolahan Data

Nilai yang dikonversi dari keluaran nilai arus 0-20 mA, cara pengkonversian

dilakukan dengan penghitungan menggunakan tabel perawatan operasi reaktor

MPR30 (Maintenance Protection Reactor). Tabel pengkonversian nilai arus (mA)

ke nilai besaran lain ditunjukan pada tabel 5 pengukuran JAC01 CR831 dan

JRE10 FX801 sedang untuk tabel 6 adalah daftar konversi pengukuran JKT03

CX831.

Mean data 10 sampel per detik

Konversi dalam nilai Arus, Tegangan, dandaya

Perhitungandaya N16 terkorekrsi

Mulai

NI OPC Server

Hasil data

Selesai

57

Tabel 5. Daftar konversi nilai kanal pengukuran JAC01 CR831 dan JRE10

FX801

Arus (mA)

A

Tegangan

(A/2)

B

Persen (%) (A*8)

C

Daya (MW)

(C/3,333)

D

0,00 0,00 0,00 0,00

2,00 1,00 16,00 4,85

4,00 2,00 32,00 9,70

10,00 5,00 80,00 24,00

12,00 6,00 96,00 29,09

16,00 8,00 128,00 38,40

18,00 9,00 144,00 43,20

20,00 10,00 160,00 48,00

Tabel 6. Daftar konversi nilai kanal pengukuran JKT03 CX811/821/831/841

Arus (mA)

A

Volt (A/2)

B

Persen(%) (A*8)

C

Daya (MW)

(C/3,333)

D

0,00 0,00 0,00 0,00

3,33 1,67 26,64 7,99

4,00 2,00 32,00 9,70

6,66 3,33 53,28 14,55

8,00 4,00 64,00 19,40

10,00 5,00 80,00 24,00

13,33 6,67 106,6 29,09

14,00 7,00 112,00 31,52

16,67 8,33 133,34 38,40

18,00 9,00 144,00 43,20

20,00 10,00 160,00 48,00

Proses pengolahan data dimulai dengan mengkonversi nilai keluaran dari

pengukuran daya detektor ke distributor aktif dengan keluaran menjadi 0-20 mA.

Hasil perekaman data ditampilkan kembali dalam bentuk chart dan numerik agar

pengguna dapat memantau hasil pengukurannya. Dari hasil data yang terekam

dilakukan perhitungan matematis daya N16 terkoreksi, persamaan matematis yang

dibuat dimasukan dalam program LabVIEW, sehingga didapatkan hasil akhir

daya N16 terkoreksi.

58

3. Uji coba sistem

Realisasi sistem dilakukan di Ruang Kontrol Utama (RKU). Pengujian sistem

dilakukan dengan membaca data pada kanal pengukuran fluks neutron dan

pengukuran laju dosis gamma di sistem pendingin primer. Realisasi sistem

dilakukan di Ruang Kontrol Utama (RKU). Uji coba ini dilakukan dengan tujuan

untuk mengetahui kinerja sistem yang telah dibangun. Pengujian sistem dilakukan

dengan membaca data pada kanal pengukuran fluks neutron dan pengukuran laju

dosis gamma di sistem pendingin primer. Hasil data yang terbaca merupakan nilai

dari perhitungan N16. Gambar uji coba sistem ditunjukan pada gambar 25.

Gambar 25. Bagan uji coba sistem

4. Data

Data yang dihasilkan dari proses akuisisi data adalah berupa data pengukuran

daya dari kanal pengukuran kerapatan fluks neutron JKT03 dan laju dosis gamma

JAC01 yang dikonversikan nilai tegangan. Hasil ini kemudian diolah kembali

Volt (0-10 V)

Mulai

NI OPC Server

Perhitungan N16

terkoreksi

Simpan

Selesai

59

untuk dilakukan perhitungan N16 terkoreksi sebagai hasil akhir pengukuran daya

sebenarnya menggunakan perangkat lunak LabVIEW 2014. Tabel 7 adalah tabel

data pengukuran kerapatan fluks neutron JKT03 dan laju dosis gamma JAC0, dan

tabel 8 merupakan tabel data pengukuran JRG10 FX801 terpasang dengan

intrumentasi maya N116 terkoreksi.

Tabel 7. Data pengukuran detektor JKT 03 CX831 dan JAC01 CR831

N

o

Detektor kerapatan fluks

neutron (JKT03) Detektor laju dosis gamma (JAC01) N16

terkoreksi

(MW) Tegangan

(V)

Persentase

(%)

Daya

(MW)

Tegangan

(V)

Persentase

(%)

Daya

(MW)

1

2

3

Tabel 8. Data pengukuran JRG10 FX801 terpasang dengan instrumentasi maya

N16 terkoreksi

No N16 terkoreksi (MW)

Terpasang

N16 terkoreksi (MW)

Instrumentasimaya

1

2

3

5. Analisis

Analisis dilakukan untuk menentukan nilai daya di kolam reaktor dengan

menggunakan LabVIEW untuk mendapatkan data pengukuran daya N16

terkoreksi dari detektor laju dosis gamma JAC01 CR831dan detektor kerapatan

fluks neutron JKT03 CX831. Nilai daya yang didapat dari masing-masing

detektor digunakan sebagai data primer untuk perhitungan N16 terkoreksi

persamaan 13.

60

N16-corr = + UXN (13)

Di mana :

N16-corr = tegangan N16 terkoreksi (volt);

= tegangan kerapatan fluks nuetron (volt);

UXN = tegangan keluaran trigger amplifier

(Inter Atom, 1989).