1. Sistem Pengukur Daya Reaktor Contoh di Reaktor Triga 2000 Bandung Oleh: (Didi Gayani) Pengukur Daya Reaktor 1

2. Perangkat Ukur Perangkat Keselamatan Perangkat Kendali Panel Kendali Indikator dan Layar PeragaSistem Pendingin & Lain-lain Teras Reaktor Blok Sistem Instrumentasi & Kendali Reaktor Pengukur Daya Reaktor 2

3. Sistem Instrumentasi dan Kendali Reaktor TRIGA Sistem terdiri : •Pengukuran Neutronik : NM-1000, NP-1000, NPP-1000 •Pengukuran Non Neutronik : • Temperatur air pendingin • Temperatur bahan bakar • Konduktivitas air • Flow-rate air pendingin • Dll •Pengatur Gerak Batang Kendali : • Rangkaian lojik kontrol • V/F Converter, Modul VEXTA •Sistem Trip & Scram : analog input, digital input •Tampilan & Indikator : DPM, Bargraph, Monitor Pengukur Daya Reaktor 3

4. Instrumentasi Reaktor : Pengukuran NeutronikPada reaktor riset fluks neutron dimonitor secara bertahap. Fluks yang dideteksibiasanya dibagi dalam 3 tahap [1] : • tahap sumber (kurang dari 104 nv), • tahap daya menengah (103 nv s.d. 106 nv) • tahap daya penuh (105 nv s.d. 1012 nv)Diagram Blok Sistem Instrumentasi & Kendali Reaktor TRIGA 2000, kanalpengukuran neutronik terdiri dari : • NM-1000, yang mencakup pengukuran daya dengan jangkauan lebar mulai dari tahap sumber sampai daya 120 % daya penuh. • NP-1000, yang dipasang untuk mencakup pengukuran daya 2 dekade teratas • NPP-1000, yang dipasang sama seperti NP-1000 Pengukur Daya Reaktor 4

5. Gambar memperlihatkan diagram blok penempatan NM-1000dalam sistem instrumentasi reaktor TRIGA 2000. % power trip reactor control room hall scram loop HV trip NM-1000 fission chamber pulsa sub unit sub unit komputer preamp. mikroprosesor HV monitor bar graph linear % pwr., chart per. recorder Diagram blok penempatan NM-1000 dalam sistem Pengukur Daya Reaktor 5

6. Bahasan : • Detektor Neutron • Mode Pengukuran Pengukur Daya Reaktor 6

7. Klasifikasi Detektor Nuklir : 1. Detektor Isian Gas • Kamar Ionisasi (Ionization Chamber) • Proportional Counter • Geiger Muller Counter 2. Detektor Semikonduktor 3. Detektor Sintilasi Efek yang banyak digunakan dalam deteksi radiasi adalah :∀• Ionisasi : Atom atom dari gas atau bahan solid (mis.semikonduktor) yang ditembus oleh radiasi terionisasi pada tingkat yang proporsional dengan intensitas radiasi.∀• Eksitasi : Penyerapan radiasi menimbulkan kerlip cahaya atau sintilasi pada bahan tertentu. Pengukur Daya Reaktor 7

8. Klasififikasi radiasi pengion berdasarkan cara mengionisasi pada bahan : 1. Partikel Bermuatan (proton, elektron, positron, dll) 2. Photon (sinar gamma, sinar X) 3. Partikel Tak Bermuatan (neutron)Partikel Bermuatan mengionisasi lingkungannya danmelepaskan energinya ketika melalui bahanPhoton berinteraksi dengan bahan dengan cara : 1. Efek Fotolistrik (Photoelectric effect) 2. Hamburan Compton (Compton Scattering) 3. Produksi Pasangan (Pair Production)Neutron tidak mengionisasi secara langsung, tetapi menembusbahan sampai menumbuk inti atom dan menghasilkan partikelbermuatan hasil reaksi dan kemudian mengionisasi atom Pengukur Daya Reaktor 8

9. Metoda Pendeteksian Neutron(dari buku Radiation Detection & Measurement, Knoll hal481,chapter 14)• Neutron dideteksi melalui reaksi nuklir yang menghasilkan partikel bermuatan seperti proton, alpha dan sebagainya (termasuk fission products).• Setiap jenis detektor neutron melibatkan kombinasi dari material target yang dirancang untuk melaksanakan konversi ini bersama dengan detektor radiasi konvensional.• Neutron lambat merupakan hal yang menonjol dalam reaktor saat ini dan banyak peralatan yang dikembangkan untuk daerah energi ini ditujukan pada pengukuran fluks neutron reaktor. Pengukur Daya Reaktor 9

10. Neutron Detectors• Radiation detectors require ionizing radiation that interact with atomic electrons and either ionize or excite atoms• Neutrons do not interact with electrons, only nuclei• Therefore must use nuclear reaction in a detector to detect neutrons Pengukur Daya Reaktor 10

11. Reaksi Nuklir Dalam Deteksi Neutron Dalam mencari reaksi nuklir yang berguna dalam deteksineutron, beberapa faktor harus diperhatikan. Dalam banyakaplikasi, medan sinar gamma yang kuat banyak dijumpai bersamaneutron sehingga ada pilihan yang berhubungan dengankemampuan mendiskriminasi terhadap sinar gamma dalam prosespendeteksian neutron : • Hal penting utama adalah nilai Q (Q value) dari reaksi yang menentukan energi yang dibebaskan dalam reaksi yang mengikuti penangkapan neutron. • Makin tinggi nilai Q, makin besar energi yang diberikan kepada produk produk reaksi, lebih mudah tugas untuk mendiskriminasi terhadap kejadian sinar gamma dengan menggunakan diskriminasi amplituda. Pengukur Daya Reaktor 11

12. A. Reaksi 10B(n,α) / (The 10B(n,α ) reaction) Q value 10 B+ n 1 7 3 Li + 2 α 4 2,792 MeV ground state 5 0 10 5 B+ 01n 7 3 Li * + 2 α 4 2,310 MeV excited stateB. Reaksi 6Li(n, α) / (The 6Li(n, α ) Reaction) Q value 6 3 Li+ 01n 3 1 H +2α 4 4,78 MeVC. Reaksi 3He(n,p) / (The 3He(n,p) Reaction) Q value 3 He+ n 1 3 1 H +1 p 1 0,764 MeV 2 0 Pengukur Daya Reaktor 12

13. D. Neutron-Induced Fission Reactions• Cross section fisi dari 233U, 235U dan 239Pu relatif lebih besar pada energi neutron rendah dan material material ini dapat digunakan sebagai basis detektor neutron lambat.• Satu karakteristik dari reaksi fisi adalah sangat besarnya nilai Q (kira kira 200 MeV) dibandingkan dengan reaksi nuklir lain. Sebagai hasilnya detektor yang didasarkan pada reaksi fisi memberikan luaran pulsa lebih besar dari pada yang disebabkan oleh sinar gamma dan diskriminasi dapat dilaksanakan dengan baik.• Hampir semua nuklida fisil secara alamiah adalah radioaktif alpha dan konsekuensinya setiap detektor yang menggunakan material tersebut akan memperlihatkan sinyal luaran spontan yang disebabkan peluruhan alpha.• Akan tetapi energi dari peluruhan alpha beberapa kali lebih kecil dari energi yang diberikan dalam reaksi fisi dan kejadian ini biasanya dapat didiskriminasi dengan mudah pada persoalan amplitude pulsa. Pengukur Daya Reaktor 13

14. Fission Reaction235 U + n → FF (165 MeV) + n’s (5 MeV) + γ’s (7 MeV)• The fission reaction can be used to detect thermal energy neutrons• Fission fragments share approximately 165 MeV of energy and are highly ionizing particles• Cross sections for U-235 are relatively large for thermal energy neutrons ~ 582 barns Pengukur Daya Reaktor 14

15. Example : Fission Chamber n U-235 Fission Fragment Insulator α current or pulses out Pengukur Daya Reaktor 15

16. Mode Operasi Detektor : 1. Mode Arus 2. Mode MSV (Mean Square Voltage) 3. Mode Pulsa Pengukur Daya Reaktor 16

17. Mode Arus : detektor I i(t) I(t) Time 1 t I (t ) = T ∫t −T i (t )dt Arus rerata : r = event rate E Q = Eq/w = charge produced foe each event I 0 = rQ = r q E = average energy deposited per event w W = average energy required to produce a unit charge pair (e.g.electron-ion pair) q = 1.6 x 10-19 C Pengukur Daya Reaktor 17

18. Mode Arus :Untuk iradiasi atas detektor, arus rata-rata dapat ditulis kembali sebagaijumlah arus konstan Io ditambah komponen fluktuasi σI(t) seperti pada sketsaberikut, I(t) Io t• σI(t) adalah variabel acak yang tergantung waktu sebagai konsekuensi sifat acak kejadian radiasi berinteraksi dalam detektor.• Ukuran statistik dari komponen acak adalah varians atau nilai mean square, didefinisikan sebagai rata-rata dari kuadrat beda antara arus fluktuasi I(t) dengan arus rata-rata Io .• Nilai varians atau mean square diberikan dengan persamaan : t 1 t 1 σ (t ) = ∫t −T [ I (t ) − I 0 ] dt = ∫ σ ι2 (t )dt 2 2 ι T T t −T Pengukur Daya Reaktor 18

19. t 1 t 1 σ ι (t ) = ∫ [ I (t ) − I 0 ] dt = ∫ σ ι2 (t )dt 2 2 T t −T T t −T Standard Deviation : σ ι (t ) = σ ι2 (t ) Statistik : σn = n Deviasi Standar dalam jumlah event yang timbul pada kelajuan r dalam waktu pengukuran efektif T, adalah : σ n = rT Jadi fraksi standard deviation dalam sinyal terukur karena fluktuasi acak dalam waktu kedatangan pulsa : σ ι (t ) σ n 1 = =σ ι (t ) = deviasi standar dalam arus terukur I0 n rTT = waktu respon picoammeterI0 = arus rerata terbaca pada meter Pengukur Daya Reaktor 19

20. Mode MSV :Sinyal melalui rangkaian yang menahan arus DC dan hanya melewatkankomponen fluktuasi I(t). Dengan menggunakan elemen pengolah sinyal,dihitung rata-rata dari kuadrat amplitudo dari I(t). Langkah proses tersebut : output ion squaring Averaging chamber circuit t 1 t 1 σ ι (t ) = ∫t −T [ I (t ) − I 0 ] dt = ∫ σ ι2 (t )dt 2 2 T T t −T E I 0 = rQ = r q (Arus rerata pada mode arus) w σ ι (t ) σ n 1 rQ 2 I0 = n = rT (Fraksi standar deviasi) σ ι (t ) = 2 TSinyal mean square secara langsung proporsional terhadap laju kejadian r dansebanding kepada kuadrat muatan Q yang dihasilkan dalam tiap kejadianinteraksi. Pengukur Daya Reaktor 20

21. Mode Pulsa :Mode pulsa dapat memberikan informasi mengenai amplitudo dan pewaktuan darikejadian individu. Sinyal pulsa yang dihasilkan dari kejadian tunggal tergantungpada karakteristik rangkaian yang menghubungkan detektor (umumnya :preamplifier). Rangkaian penyederhanaan : detektor C R V(t)• Jika suatu preamplifier dihubungkan ke detektor, maka R adalah resistansi masukannya dan C adalah jumlah kapasitansi dari detektor, kabel yang digunakan untuk menghubungkan detektor ke rangkaian dan kapasitansimasukan dari preamplifier-nya sendiri.• Tegangan V(t), atas beban R adalah sinyal tegangan yang fundamental dari suatu mode pulsa. Dua operasi terpisah dapat diindentifikasi tergantung pada nilai relatif dari konstanta waktu (time constant) dari rangkaian pengukur. Untuk analisis rangkaian sederhana, konstanta waktu ini diberikan sebagai hasil kali R dan C; atau τ = R.C. Pengukur Daya Reaktor 21

22. V (t) ∫ Q = i ( t ) dt (a ) tc k a s u s 1 : R C < < tc V (t) (b ) V (t) = R i( t ) k a s u s 2 : R C > > tc V (t) V m a x = Q / C (c ) t G a m b a r 1 . (a ) L u a ra n a ru s d a ri d e te k to r ( b ) T e g a n g a n V ( t) d e n g a n r a n g k a ia n b e b a n k o n s ta n ta w a k tu k e c il ( c ) T e g a n g a n V ( t) u n tu k r a n g k a ia n b e b a n k o n s ta n ta w a k tu b e s a rKarena kapasitansi biasanya tetap, amplitudo dari pulsa sinyal secara langsungproporsional terhadap muatan yang dihasilkan dalam detektor, dan diberikandengan pernyataan : Q V max = C Pengukur Daya Reaktor 22

23. Q V max = C• Kesebandingan antara Vmax dan Q terpelihara hanja jika kapasitansi C tetap konstan.• Dalam banyak detektor, kapasitansi yang melekat terbentuk oleh ukuran detektor dan bentuknya yang terjamin,.• Dalam detektor jenis lain (detektor semikonduktor), kapasitansi dapat berubah dengan variasi parameter dalam operasi normal. Dalam hal ini, pulsa-pulsa tegangan dengan amplitudo berbeda dapat terhasilkan dari kejadian-kejadian dengan nilai Q yang sama.• Dalam usaha untuk menjaga informasi dasar yang dibawa oleh nilai Q, suatu jenis rangkaian penguat awal (preamplifier) yang disebut sebagai charge sensitive preamplifier telah banyak digunakan secara luas. Pengukur Daya Reaktor 23

24. • Penguat awal ditempatkan sedekat mungkin dengan detektor, selalu diinginkan untuk meminimalkan beban kapasitif atas detektor, oleh karena itu kabel penghubung yang panjang antara detektor dan penguat awal harus dihindarkan sedapat mungkin. Satu fungsi dari penguat awal adalah mengahiri kapasitansi secepat mungkin hal itu memaksimalkan signal to noise ratio.• Penguat awal juga sebagai penyepadan impedansi, memberikan impedansi masukan yang tinggi untuk detektor untuk meminimalkan pembebanan, disamping memberikan impedansi luaran yang rendah untuk mengemudikan komponen rangkaian selanjutnya.• Penguat awal tidak memberikan pembentukan pulsa, dan luarannya pulsa linear. Rise time dari pulsa luaran dipelihara secepat mungkin, konsisten dengan charge collection time dalam detektor sendiri. Decay time dari pulsa dibuat cukup besar biasanya 50 –100 mikrodetik. Pengukur Daya Reaktor 24

25. Preamplifier : • Voltage Sensitive Preamplifier • Charge Sensitive AmplifierSecara historis jenis voltage sensitive lebih konvensional dalam banyakaplikasi elektronik dan merupakan konfigurasi sederhana yangmemberikan pulsa luaran yang amplitudonya sebanding denganamplituda tegangan pulsa yang diberikan sebagai masukannya.Jika time constant dari rangkaian masukan (kombinasi paralel darikapasitansi dan resistansi masukan) cukup besar dibandingkan dengancharge collection time maka pulsa masukan akan mempunyai amplitudosama dengan : Q V max = C Pengukur Daya Reaktor 25

26. Pengukuran Neutronik (NM-1000 & NP-1000)Dalam reaktor nuklir termal, kebanyakan daya dibangkitkanmelalui fisi yang disebabkan oleh neutron lambat. Oleh karenaitu sensor nuklir yang merupakan bagian dari kontrol reaktoratau sistem keselamatan umumnya didasarkan pada detektoryang respon utamanya pada neutron lambat.Kebanyakan sensor neutron untuk detektor adalah jenis isiangas. Keuntungan dalam aplikasi ini termasuk sifat diskriminasiterhadap sinar gamma yang melekat terdapat pada setiapdetektor isian gas, stabilitas jangka lama, dan ketahanannyaterhadap kerusakan radiasi. Pengukur Daya Reaktor 26

27. NM-1000• NM-1000 merupakan sistem berbasiskan mikroprosesor Z80, sistem terbagi dalam 2 susunan sub unit yaitu sub-unit penguat awal (preamplifier) dan sub-unit mikroprosesor yang dapat ditempatkan secara berjauhan.• Komunikasi data dan sinyal kontrol di antaranya ditransmisikan melalui pasangan kabel terlindung. Informasi hasil pengamatan diolah untuk setiap basis waktu 200 milidetik dan hasil olahan ditampilkan melalui tampilanlokal dari sub unit mikroprosesor.• Selain itu NM-1000 dilengkapi dengan luaran serial dalam mode current loop dengan kecepatan 4800 baud untuk transmisi semua kanal pengukuran NM-1000 melalui pasangan kabel tunggal.• Keseluruhan kanal pengukuran memberikan jangkauan lebar secara logaritmik dan linear, mencakup daerah pengukuran fluks neutron daritahap sumber sampai tahap daya penuh. Pengukur Daya Reaktor 27

28. AC AC Power Module filter +15 V -15 V fet switch preamp discrm. isolator Pwr Supp. Pwr Supp. filterdetector preamplifier (PA15) assy. HV Pwr Supp. HV Pwr Distrr. band true RMS V/F preamp pass detector converter filter Calibrate logic Campbell rectifier sense logic Counter #2 TSP UART Counter #1 comm TSP Calibrate Generator sub unit preamplifier counter / transmitter Pengukur Daya Reaktor 28

29. Informasi sebagai luaran dari kanal pengamatan fluks neutron ditampilkan secara simultan pada tampilan lokal pada sub unit mikroprosesor dan pada panel bar graph untuk jarak jauh (remote). Luaran analog dalam bentuk arus 4 – 20 mA untuk pengukuran NM- 1000 terdiri dari :∀ • Luaran untuk laju cacah ( 1 s.d 106 cps)∀ • Luaran untuk daya jangkau lebar (2 X 10 -8 s.d. 120 %)∀ • Luaran untuk perioda, -30 s.d. 3 detik∀ • Luaran untuk daya dalam %∀ • Luaran untuk linear multirange (2 X 10-8 s.d. 120 %) - Mantissa - Exponent Pengukur Daya Reaktor 29

30. NM1000 :Detektor fission chamber• Reaksi fisi dapat juga disediakan sebagai cara konversi neutron lambat produk reaksi pengion sehingga dapat dideteksi dengan cara konvensional.• Satu karakteristik yang menonjol dari reaksi fisi adalah jumlah energi yang besar (200 MeV) dibebaskan dalam reaksi, sekitar 160 MeV muncul sebagai energi kinetik dari fragmen fisi.• Oleh karena itu reaksi fisi yang disebabkan neutron dapat diharapkan menjadi lebih besar dalam magnitude dari pada reaksi lainnya ataukejadian lain karena latar belakang atau kontaminasi detektor. Pada kondisi tersebut laju latar belakang yang rendah bisa dicapai dan cacah neutron secara praktis dapat dilaksanakan pada laju cacah yang rendah. Pengukur Daya Reaktor 30

31. • Metoda mengurangi sensitivitas gamma, menggunakan mode MSV. Mode ini dikenal dengan teknik Campbell, mendapatkan sinyal proporsional terhadap mean square dari fluktuasi arus ion chamber.• Sinyal ini sebanding dengan laju pulsa rerata dan kuadrat dari muatan ionisasi yang terjadi tiap pulsa. Karena pulsa yang terjadi karena neutron menghasilkan muatan lebih besar dari sinar gamma, sinyal mean square akan berbobot komponen neutron dengan kuadrat dari perbandingan muatan neutron terhadap gamma.• Peningkatan sensitivitas terhadap neutron merupakan keuntungan dalam fission chamber.• Operasi mode MSV berguna pada daya menengah reaktor dan dalam kontrol kanal jangkau lebar dimana satu detektor memberikan masukan kepada instrumentasi yang beroperasi dalam mode pulsa, mode MSV atau mode arus tergantung pada tingkat fluks neutron yang diukur. rQ 2 σ Ι2 (t ) = T Pengukur Daya Reaktor 31

32. Pengukuran daya dengan NM-1000 terbagi dalam 10 dekade menggunakan 1buah detektor fission chamber. • Tujuh dekade pertama menggunakan teknik laju cacah (count rate); • Tiga dekade terakhir menggunakan teknik Campbell (MSV), yaitu daya reaktor berbanding dengan kuadrat nilai RMS (Root Mean Square) bagian sinyal AC dari luaran detektor fission chamber. Rangkaian Campbell memroses sinyal RMS dari detektor dan mengubahnya menjadi untaian pulsa yang dihitung oleh pencacah (counter). Dengan menggabungkan kedua teknik, NM-1000 dapat mencakup 10 dekade pengukuran. mode Campbell mode count rate 7 dekade 3 dekade -8 10 % 10 -1 % 10 2 % Range Pengukuran berdasarkan Mode Pengukur Daya Reaktor 32

33. Untuk menghitung daya reaktor dua persamaan digunakan dalamNM-1000 : Daerah laju cacah : Daya dalam % = [Cacah/s] X Konstanta daya untuk laju cacah Daerah Campbell : Daya dalam % = [Cacah Campbell/s] X Fak. linearisasi X Konst.daya untuk Campbell Pengukur Daya Reaktor 33

34. 1 x 100PercentPower 1 x 10-1 Count Rate region overlap Campbell region 1 x 10-2 1,2 x 106 Count Per Sec x 105 Jangkau ukur NM-1000 Sekitar CrossOver Pengukur Daya Reaktor 34

35. Perioda reaktor menginformasikan waktu yang diperlukan oleh reaktorberubah dayanya sebesar ‘e’ (2,718..) kali. Untuk penentuan perioda reaktor,perangkat lunak NM-1000 menggunakan laju perubahan daya dalam %(percent power rate of change) dalam satuan DPM (Decade Per Minute)dengan rumusan sebagai berikut[4] : Rate of change = log (% power) – log (% power 200 msec ago) * 300Konstanta 300 digunakan untuk mengubah laju perubahan (rate of change) tiap200 milidetiik menjadi laju perubahan per menit.Untuk mengubah satuan laju perubahan menjadi perioda, digunakanpersamaan[4] : Period = 26,0576 / rate of change DPM Pengukur Daya Reaktor 35

36. Foto Fission Chamber Pengukur Daya Reaktor 36

37. Konektor pada FC yang dibongkar Pengukur Daya Reaktor 37

38. Pengkawatan Fission Chamber dengan preamp PA5 Pengukur Daya Reaktor 38

39. Preamp (PA15) untuk detektor FC Pengukur Daya Reaktor 39

40. Mr. Didi Gayani,There is one more point I wish to make to you regarding the changes betweenyour original PA-15 and the new ones we have sent you. The DiscriminatorVoltage value is very different from PA-15 to PA-15, even in new onesmanufactured at the same time. Refer to the Schematic and you can see thateach PA-15 will require a true Discriminator Curve to be generated. To dothis you must attach the detector, and set the Discriminator voltage tovarious values and generate a curve. This procedure is outlined in yourNM-1000 manual. You must do this ANYTIME you change the PA-15.The Discriminator values set by us at the factory for the two new PA-15s wesent you are as follows:Serial Number T0105979 set at 0.689VDCSerial Number T0105980 set at 0.100VDCAlso, We would very much like to get our PA-15 sent back to us. This is theone we first shipped you in December. Please ship this PA-15 to usimmediately.____________________________John FairclothElectrical

EngineerGeneral Atomics TRIGA Reactors(858) 455-2898(858) 455-3170 fax Pengukur Daya Reaktor 40

41. Initambahandan NPP-1000 NP-1000 : • NPP-1000 dan NPP-1000 merupakan electrometer yang mengukur arus keluar dari detektor kamar ionisasi (Ion Chamber) sebagai detektor fluks neutron, hanya saja NPP-1000 dilengkapi dengan fasilitas pengukuran total fluks yang biasa dimanfaatkan dalam instrumentasi reaktor yang mempunyai fasilitas pulsing [3]. • Instrumentasi TRIGA 2000 memiliki kedua unit tersebut tetapi keduanya identik digunakan sebagai pengukur daya linear untuk tahap daya tinggi. • Operasi dengan mode arus dilakukan dalam penggunaan ionization chamber. Jangkau ukur arus untuk NP-1000 adalah dari 10-9 A sampai dengan 10-3 A. • NP-1000 dan NPP-1000 dilengkapi dengan fasilitas luaran trip dan relai manakala pengukuran daya lebih besar dari 110 % atau tegangan tinggi detektor menjadi lebih rendah dari batas yang ditentukan. Pengukur Daya Reaktor 41

42. Blok Pengukuran Dengan Detektor IC (Mode Arus)Ionization Pengolah 10 Penampil 0Chamber Sinyal 0 arus luaran Pico meter / Ammeter DPM arus , tegangan 888 Rangkaian Trip High Voltage Rangkaian Trip Pengukur Daya Reaktor 42

43. Gambar memperlihatkan diagram blok penempatan NP-1000 atau NPP-1000dalam sistem. Luaran dari NP-1000 dapat diakuisisi oleh komputer melaluiperangkat interface. % power trip scram loop HV trip ionization chamber arus DC NP-1000 komputer monitor Teg. Tinggi bar graph % power Diagram blok penempatan NP-1000 dalam sistem Pengukur Daya Reaktor 43

44. Compensated Ion Chamber (CIC).• Untuk menekan sinyal radiasi gamma adalah menggunakan kompensasi sinar gamma secara langsung. Dalam detektor yang khusus dikenal sebagai Compensated Ion Chamber (CIC).• Detektor CIC secara tipikal menggunakan boron-lined ion chamber beroperasi dalam mode arus. Karena nilai Q yang jauh lebih rendah dari reaksi yang disebabkan neutron, interaksi neutron dalam boron-lined chamber menghasilkan besarnya satu tingkat lebih rendah dari kejadian sebab neutron dalam fission chamber (uranium-lined chamber).• Oleh karena itu efektifitas operasi mode MSV untuk boron lined chamber dalam mendiskriminasi sinar gamma menjadi berkurang.• Pendekatan alternatif dalam penggunaan CIC diketahui akan lebih efektif dalam mengurangi kontribusi gamma dalam boron-lined chamber daripada menggunakan mode operasi MSV. Pengukur Daya Reaktor 44

45. Boron-lined Identical unlined ion chamber chamber I1 I2 current difference signal = I 1 - I2 Prinsip kerja CICMenggunakan ion chamber ganda dengan arus ion bebas diambil secaraterpisah. Satu chamber berlapis boron, sedangkan satu lagi chamber tanpalapisan boron. Arus I1 dari chamber berlapis boron terdiri dari jumlah aruskarena interaksi neutron dan interaksi sinar gamma dalam dindingchamber. Arus I2 dari chamber yang tak berlapis boron hanya menunjukkandari kontribusi sinar gamma. Dengan mengambil selisih antara 2 arustersebut, maka sinyal arus yang terjadi secara prinsip hanya sebanding dengankontribusi neutron. Pengukur Daya Reaktor 45

46. Compensated Ion Chamber γn + voltage + - e 0 voltage Current out e + - - voltage Current out = i+n + i+γ + i-γ = i+ n γ Pengukur Daya Reaktor 46

47. Kegiatan Perbaikan Detektor Sintilasi Di Ruangan Dengan Humiditas Rendah Pengukur Daya Reaktor 47

48. Ini juga tambahan : Prinsip Dasar Scram untuk Proteksi Keselamatan Motor Penggerak Batang Kendali Sinyal Sinyal Rangkaian Kontrol Scram Scram arus listrik + Power Electromagnet - Supply arus listrik Sinyal Sinyal Scram Scram diaktifkan sinyal Batang Kendali scram ( control rod ) Gambar terlihat ketika elektromagnet diaktifkan Pengukur Daya Reaktor 48

49. SelesaiPengukur Daya Reaktor 49

TRIGA adalah sebuah reaktor nuklir tipe kecil yang didesain dan diproduksi oleh General Atomics. Tim pendesain dipimpin oleh seorang ahli fisika bernama Freeman Dyson. TRIGA merupakan singkatan dari Training, Research, Isotopes, General Atomics. TRIGA merupakan reaktor tipe kolam yang dapat dipasang tanpa menggunakan bangunan pengungkung, dan didesain untuk dipergunakan oleh institusi penelitian dan universitas untuk tujuan seperti pendidikan, penelitian komersial swasta, uji tak rusak, dan produksi isotop.

Reaktor TRIGA menggunakan bahan bakar Uranium Zirkonium Hidrida (UZrH), yang memiliki koefisien reaktivitas negative yang sangat besar, yang artinya ketika suhu inti meningkat, maka reaktivitas akan menurun dengan cepat. Sehingga sangat kecil kemungkinan terjadinya proses pelelehan nuklir. TRIGA didesain untuk menggunakan bahan bakar uranium dengan pengayaan tinggi, tetapi pada tahun 1978 US-DOE mengeluarkan program Pengurangan Pengayaan untuk Reaktor Riset Uji, yang melahirkan konversi reaktor menjadi bahan bakar uranium pengayaan rendah.

TRIGA dibangun untuk menjadi reaktor, menurut Frederic de Hoffman, pimpinan General Atomics, didesain sehingga "akan tetap aman walaupun dioperasikan oleh mahasiswa muda". Edward Teller mengepalai sebuah grup para fisikawan muda di San Diego pada musim panas 1956 untuk mendesain sebuah reaktor yang secara desain tidak dapat mengalami pelelehan nuklir. Sebagian besar desain merupakan saran dari Freeman Dyson. Prototipe reaktor nuklir TRIGA (TRIGA Mark I) dibangun (commissioning) pada 3 Mei 1958 di San Diego dan dioperasikan sampai tahun 1997. Reaktor ini dijadikan sebagai salah satu landmark sejarah nuklir oleh American Nuclear Society.

Mark II, Mark III dan varian lainnya dari desain TRIGA telah banyak diproduksi, dan sudah 35 reaktor TRIGA telah dipasang di seluruh Amerika Serikat. Selanjutnya 35 reaktor lainnya telah dipasang diseluruh dunia. Sebagian besar pembangunan reaktor ini merupakan kebijakan Atom untuk damai yang dikeluarkan oleh Presiden Eisenhower pada tahun 1953, dalam rangka untuk memajukan fisika nuklir di dunia. Sehingga, reaktor TRIGA dapat ditemukan di Negara-negara seperti Austria, Bangladesh, Brazil, Congo, Colombia, Finlandia, Jerman, Indonesia, Italia, Jepang, Malaysia, Meksiko, Filipina, Puerto Rico, Slovenia, dan Vietnam.

DAMPAK REAKTOR NUKLIR

Energi nuklir untuk saat ini adalah energi yang cukup besar yang ada di planet bumi,banyak manfaat dari keberadaan energi nuklir ini selain sebagai pembangkit listrik juga masih banyak kegunaan yang didapatkan dari pemanfaatan energi nuklir secara baik dan benar.Dampak negatif dari energi nuklir itu terjadi bila energi itu tidak dimanfaatkan sebagaimana mestinya seperti digunakan sebagai alam pem-bom massal yang sangat mematikan.Seperti dulu terjadi di Jepang Hiroshima dan Nagasaki yang di Bom oleh sekutu.Panas dari radiasi ini mencapai 4000 derajat celcius.Nyaris tak ada yang bisa bertahan olehnya,semua kehidupan,harta benda,rumah luluh tersapu gelombang radiasi nuklir ini.

Dalam dunia kesehatan nuklir bagaikan dua buah sisi mata uang, dapat efek positif maupun negatif. Nuklir digunakan dalam dunia kesehatan sebagai alat untuk mendiagnosa penyakit sekaligus dapat pula memberikan terapi. Henry Bacquerel penemu radioaktivitas telah membuka cakrawala nuklir untuk kesehatan. Kalau Wilhelm Rontgen, menemukan sinar-x ketika gambar jari dan cincin istrinya ada pada film. Maka Marie Currie mendapatkan hadiah Nobel atas penemuannya Radium dan Polonium dan dengan itu pulalah sampai dengan 1960-an Radium telah digunakan untuk kesehatan. Masyarakat kedokteran menggunakan radioisotop Radium ini untuk pengobatan kanker, dan dikenal dengan Brakiterapi. Meskipun kemudian banyak ditemukan radiosiotop yang lebih menjanjikan untuk brakiterapi, sehingga Radium sudah tidak direkomendasikan lagi untuk digunakan. Radioisotop untuk diagnosa penyakit memanfaatkan instrumen yang disebut dengan Pesawat Gamma Kamera atau SPECT (Single Photon Emission Computed Thomography). Sedangkan aplikasi untuk terapi sumber radioisotop terbuka ini seringkali para pakar menyebutnya sebagai Endoradioterapi.

Namun disamping itu nuklir juga dapat memberikan efek negatif terhadap perkembangan kesehatan manusia. Secara alami, tubuh manusia memiliki mekanisme untuk melindungi diri dari kerusakan sel akibat radiasi maupun pejanan zat kimia berbahaya lainnya. Tetapi radiasi yang terlalu tingggi dapat mengalahkan mekanisme perlindungan ini.

Dr Manny Alvarez mengatakan ada 3 faktor yang mempengaruhi dampak radiasi nuklir. Ketiganya meliputi total radiasi yang dipejankan, seberapa dekat dengan sumber radiasi dan yang terakhir adalah seberapa lama korban terpejan oleh radiasi.

Ketiga faktor tersebut sangat berperan penting terhadapa dampak yang akan diterima oleh orang-orang yang terpajan reaktor nuklir. Radiasi yang terlalu tinggi dapat menimbulkan gejala akut yang dapat dirasakan oleh pasien, namun walaupun tidak terdapat gejala bukan berarti tidak menimbulkan bahaya karena radiasi dapat menimbulkan dampak jangka panjang yang lebih berbahaya.Gejala akut yang dapat ditimbulkan oleh radiasi yang tinggi adalah sebagai berikut:

1.      Mual muntah2.      Diare3.      Sakit kepala4.      Demam.5.      Pusing, mata berkunang-kunang6.      Disorientasi atau bingung menentukan arah7.      Lemah, letih dan tampak lesu8.      Kerontokan rambut dan kebotakan9.      Muntah darah atau berak darah10.  Tekanan darah rendah11.  Luka susah sembuh.

Dampak reactor nuklir jangka panjang biasanya diakibatkan oleh tingkat radiasi yang rendah namun tingkat pajanan yang meningkat. Adapun dampak jangka panjang dari radiasi nuklir adalah:

1.      Kanker2.      Penuaan dini3.      Gangguan sistem saraf dan reproduksi4.      Mutasi genetik

Tidak dapat dipungkiri lagi kebutuhan energi terus tumbuh sementara minyak dan gas tidak akan dapat mempertahankan andil mereka dalam memasok begitu jauh di masa depan. Minyak dan gas alam akan menyumbang secara signifikan paling banter selama 30 tahun pada laju penggunaan sekarang namun tidak mempunyai prospek ekspansi jangka panjang. Peningkatan dua kali tuntutan energi dunia dengan penggunaan minyak dan gas dipertahankan pada level sekarang akan memerlukan tiga setengah kali lipat peningkatan dari sumber-sumber lain. Jadi, akan ada suatu keperluan energi ekstra yang meningkat yang hanya dapat hadir dari batubara, nuklir atau sumber-sumber energi terbarukan, dan mungkin dari percampuran ketiganya.Apa itu Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir?

PLTN adalah pembangkit tenaga listrik tenaga nuklir yang merupakan kumpulan mesin untuk pembangkit tenaga listrik yang memanfaatkan tenaga nuklir sebagai tenaga awalnya. Prinsip kerjanya seperti uap panas yang dihasilkan untuk menggerakkan mesin yang disebut turbin.

Secara ringkas dan sederhana, rancangan PLTN terdiri dari air mendidih, boild water reactor bisa mewakili PLTN pada umumnya, yakni setelah ada reaksi nuklir fisi, secara bertubi-tubi, di dalam reaktor, maka timbul panas atau tenaga lalu dialirkanlah air di dalamnya. Kemudian uap panas masuk ke turbin dan turbin berputar poros turbin dihubungkan dengan generator yang menghasilkan listrik.

Berikut adalah dampak positif dan negative dari teknologi nuklir

A. DAMPAK POSITIF.

1. Penggunaan energi nuklir akan berdampak pada penghematan bahan bakar fossil dan perlindungan lingkungan. Pembangkitan listrik bertanggungjawab atas 25% konsumsi bahan bakar fossil dunia. Dengan menggunakan energi nuklir untuk menghasilkan listrik akan mengurangi perlunya membakar bahan bakar ini, sehingga cadangannya dapat bertahan lama.2. PLTN secara langsung memberi manfaat kepada negara-negara berkembang. Makin besar sumbangan nuklir, makin rendah laju peningkatan harga-harga bahan bakar fossil. Karena, biaya energi yang tinggi berarti bahwa makin banyak usaha diberikan dalam mendapatkan energi dan makin sedikit dihasilkan barang dan jasa. Sumber daya yang telah dibebaskan dapat digunakan untuk menghasilkan barang-barang atau untuk tujuan-tujuan sosial-ekonomi.3. Dalam operasi normal PLTN sangat sedikit menyebabkan kerusakan lingkungan dan bermanfaat bila mereka menggantikan pembangkit-pembangkit yang mengemisi CO2, SO2 dan NOx. Dalam kaitan ini mereka akan membantu mengurangi hujan asam dan membatasi emisi gas rumah kaca.

4. Energi nuklir telah memainkan peran signifikan dalam suplai listrik dunia dan sumber utama listrik di sejumlah negara. Produksi listrik dunia dari nuklir tumbuh cepat dan kini menyumbang hampir seperlima listrik yang dibangkitkan di negara-negara industri atau 17% pada produksi listrik dunia, dan berkisar 5% konsumsi energi primer dunia.5. Kebijakan non-nuklir akan mendorong peningkatan harga-harga energi, menyebabkan kerentanan ekonomi, membuat industri kurang kompetitif, mengurangi standar-standar kehidupan dan menimbulkan risiko pengangguran lebih tinggi.6. PLTN telah terbukti dan mempunyai potensial paling besar dalam sumber-sumber daya yang menawarkan prospek jangka panjang untuk memenuhi meningkatnya kebutuhan energi dunia sambil tetap menjaga harga energi mendekati tingkat yang sekarang. Harga listrik nuklir tidak perlu bertambah secara signifikan di atas yang sekarang dialami karena biaya-biaya bahan bakar adalah merupakan bagian yang paling kecil dari biaya total produksinya, terutama dalam reaktor cepat.7. Pada eksplorasi minyak dan gas, penggunaan teknologi nuklir berguna untuk menentukan sifat dari bebatuan sekitar seperti porositas dan litografi. Teknologi ini melibatkan penggunaan neutron atau sumber energi sinar gamma dan detektor radiasi yang ditanam dalam bebatuan yang akan diperiksa.8. Pada konstruksi jalan, pengukur kelembaban dan kepadatan yang menggunakan nuklir digunakan untuk mengukur kepadatan tanah, aspal, dan beton. Biasanya digunakan cesium-137 sebagai sumber energi nuklirnya.9. Aplikasi medis dari teknologi nuklir dibagi menjadi diagnosa dan terapi radiasi, perawatan yang efektif bagi penderita kanker. Pencitraan (sinar X dan sebagainya), penggunaan Teknesium untuk diberikan pada molekul organik, pencarian jejak radioaktif dalam tubuh sebelum diekskresikan oleh ginjal, dan lain-lain.

B. DAMPAK NEGATIF.

1. Reaktor nuklir sangat membahayakan dan mengancam keselamatan jiwa manusia. Radiasi yang diakibatkan oleh reaktor nuklir ini ada dua. Pertama, radiasi langsung, yaitu radiasi yang terjadi bila radio aktif yang dipancarkan mengenai langsung kulit atau tubuh manusia. Kedua, radiasi tak langsung. Radiasi tak langsung adalah radiasi yang terjadi lewat makanan dan minuman yang tercemar zat radio aktif, baik melalui udara, air, maupun media lainnya2. Teknologi Nuklir bisa di salah gunakan untuk senjata pemusnah massal.3. Ada beberapa bahaya laten dari PLTN yang perlu dipertimbangkan. Pertama, kesalahan manusia (human error) yang bisa menyebabkan kebocoran, yang jangkauan radiasinya sangat luas dan berakibat fatal bagi lingkungan dan makhluk hidup. Kedua, salah satu yang dihasilkan oleh PLTN, yaitu Plutonium memiliki hulu ledak yang sangat dahsyat. Sebab Plutonium inilah, salah satu bahan baku pembuatan senjata nuklir. Kota Hiroshima hancur lebur hanya oleh 5 kg Plutonium. Ketiga, limbah yang dihasilkan (Uranium) bisa berpengaruh pada genetika. Di samping itu, tenaga nuklir memancarkan radiasi radio aktif yang sangat berbahaya bagi manusia.

Banyak studi menunjukkan bahwa PLTN dapat berkompetitif penuh dengan alternatif-alternatifnya di

banyak negara. Namun, di beberapa negara, di mana limpahan bahan bakar fossil tersedia pada biaya rendah atau di mana grid daya listrik terlalu kecil untuk mengakomodasi unit nuklir yang besar, PLTN cenderung tidak kompetitif.Dengan menghemat bahan bakar fossil dunia, PLTN secara langsung memberi manfaat kepada negara-negara berkembang. Makin besar sumbangan nuklir, makin rendah laju peningkatan harga-harga bahan bakar fossil. Karena, biaya energi yang tinggi berarti bahwa makin banyak usaha diberikan dalam mendapatkan energi dan makin sedikit dihasilkan barang dan jasa. Sumber daya yang telah dibebaskan dapat digunakan untuk menghasilkan barang-barang atau untuk tujuan-tujuan sosial-ekonomi. Sementara itu, penggunaan energi fossil telah mencapai suatu level sedemikian dampak-dampak lingkungannya menjadi penting melintasi skala lokal dan regional. Saat ini, keprihatinan utama tentang penggunaan yang meningkat dan berlanjut dari bahan bakar fossil adalah masalah emisi CO2. Muncul keprihatinan di antara para ahli bahwa peningkatan konsumsi bahan bakar fossil menyebabkan penimbunan karbon dioksida di atmosfer bumi yang dapat membawa efek-efek berbahaya pada iklim global. Selain itu, ada emisi-emisi berbahaya lain dari pembakaran batu-bara, beberapa di antaranya berkontribusi pada hujan asam yang dapat membahayakan danau-danau dan hutan. Pembakaran minyak dalam pembangkit-pembangkit listrik, tanur-tanur atau kendaraan-kendaraan juga berkontribusi pada kerusakan lingkungan. Memang, masih banyak riset diperlukan untuk memahami apakah keprihatinan ini terbukti, namun pada tingkat ini akan tidak bijaksana untuk menganggap bahwa dunia akan mampu untuk terus secara tak terbatas menyandarkan konsumsinya pada bahan bakar fossil. Dengan demikian, penggunaan energi nuklir akan menghilangkan sumber dari beberapa masalah ini baik secara langsung dalam produksi listrik maupun di mana listrik nuklir menggantikan bahan bakar fosil, dalam pemanasan misalnya. Dalam operasi normal PLTN sangat sedikit menyebabkan kerusakan lingkungan dan bermanfaat bila mereka menggantikan pembangkit-pembangkit yang mengemisi CO2, SO2 dan NOx. Dalam kaitan ini mereka akan membantu mengurangi hujan asam dan membatasi emisi gas rumah kaca. Kendati demikian, di banyak negara muncul kepedulian publik signifikan terhadap PLTN dan oposisi terhadap pengenalan atau pengekspansiannya. Kepedulian-kepedulian terpusat pada risiko kecelakaan, pembuangan limbah radioaktif dan proliferasi senjata nuklir. Dua keprihatinan pertama berkaitan langsung dengan proteksi lingkungan. Orang mengkhawatirkan keselamatan PLTN dan efek-efeknya pada lingkungan yang timbul dari limbah-limbah nuklir. Meski, industri nuklir percaya bahwa baik keselamatan maupun limbah-limbah dapat ditangani sehingga risiko-risikonya terhadap publik dapat dipertahankan pada level paling tidak serendah yang dari industri-industri lain. Risiko potensial terhadap kesehatan dan lingkungan dari sebuah PLTN bergantung pada desain, tapak, konstruksi dan operasinya. Kemungkinan adanya bahaya tak lazim telah diketahui sejak awal pengembangan sistem energi nuklir dan bahwa tercapainya level keselamatan tingkat tinggi merupakan tujuan utama. Pertimbangan keselamatan telah menciptakan suatu strategi yang didasarkan pada konsep membangun barrier-barrier protektif berlapis terhadap pelepasan material radioaktif dan penggunaan peralatan tambahan untuk menjamin integritas barrier-barrier tersebut. Salah satu bentuk barrier (penghalang), yang diadopsi di beberapa negara untuk reaktor berpendingin dan bermoderator air, adalah sebuah pengungkung kuat yang didesain untuk mencegah setiap lepasan material radioaktif yang mungkin

timbul sebagai akibat kecelakaan. Pentingnya keunggulan desain ini telah ditunjukkan secara baik oleh dua kecelakaan PLTN utama yang terjadi selama operasi: kecelakaan Three Mile Island, Amerika Serikat, pada 1979 dan Chernobyl, Ukraina, pada 1986. Kecelakaan Three Mile Island tidak menimbulkan efek berarti pada publik karena pengungkung berfungsi seperti dirancang. Kecelakaan ini telah menarik perhatian terhadap rekayasa kompleks yang terlibat dalam mencegah pelelehan bahan bakar dan yang mengandung efek-efek malfungsi utama lainya. Radioaktivitas total yang lepas dari kecelakaan ini kecil, dan dosis maksimum bagi individu yang hidup di dekat PLTN jauh di bawah batas-batas yang telah ditentukan Internasional. Pengungkungnya bekerja! Para ahli keselamatan reaktor sepakat bahwa bencana utama hanya dapat terjadi jika sebagian besar bahan bakar dalam teras reaktor meleleh. Peristiwa seperti ini terjadi jika pendingin teras reaktor hilang secara tiba-tiba. Oleh karenanya, perlengkapan sistem pendingin teras darurat harus selalu disiap-siagakan. Dalam hal kegagalan ini, yang menyebabkan pelelehan teras, reaktor biasanya dikungkung dalam bangunan yang dirancang untuk mencegah pelepasan radioaktif ke lingkungan. Sekitar seperempat biaya kapital reaktor-reaktor biasanya ditujukan bagi desain rekayasa untuk memperkuat keselamatan operator dan lingkungannya. Sebaliknya kecelakaan Chernobyl, yang memiliki defisiensi desain dan ketiadaan pengungkung, mempunyai konsekuensi-konsekuensi di luar tapak yang serius. Demikian seriusnya, kecelakaan ini telah meminta korban jiwa dan terjadi paparan radiasi dengan dosis signifikan ke lingkungan. Kecelakaan tersebut mengundang keprihatinan publik terhadap tiadanya struktur pengungkung substansial seperti standar reaktor di negara Barat. Disamping itu, desainnya sedemikian rupa sehingga kegagalan pendingin menyebabkan peningkatan output daya, tidak seperti reaktor Barat yang mempunyai koefisien rongga negatif sehingga kehilangan pendingin secara otomatis mengurangi output daya. Laporan ahli OECD menyimpulkan bahwa "kecelakaan Chernobyl tidak menjelaskan sesuatu fenomena baru yang sebelumnya tak diketahui atau isu-isu keselamatan yang tak terpecahkan atau lain-lain yang dicakup oleh program-program keselamatan reaktor untuk reaktor-reaktor daya komersial saat ini di negara-negara anggota OECD." Dengan alasan ini, kecelakaan tersebut tidak berpengaruh pada program PLTN dunia, selain hanya mempertegas kembali perlunya sistem-sistem reaktor direkayasa secara sempurna. Ada sejumlah kecelakaan dalam reaktor-reaktor eksperimental dan dalam satu bangunan penghasil plutonium militer, namun tak satupun yang menyebabkan kehilangan jiwa yang teridentifikasi di luar bangunan yang sesungguhnya, atau kontaminasi lingkungan jangka panjang. Meskipun rekaman keselamatan PLTN komersial begitu mengesankan dengan rekayasa struktur dan sistem reaktor yang ketat yang membuat pelepasan radioaktif katastrofik dari reaktor Barat hampir tidak mungkin, namun banyak yang tidak menginginkan dijalankannya sesuatu yang berisiko seperti ini. Ketakutan ini memperkuat perlawanan terhadap manfaat PLTN, serupa dengan katakutan orang akan jatuhnya pesawat terbang di atas kepala mereka, terlepas dari pentingnya transportasi udara itu sendiri. Akhirnya, keseimbangan antara risiko dan manfaat bukanlah latihan saintifik semata. Bagaimanapun, di tengah gaung kekhawatiran publik, nuklir dalam berbagai aplikasinya tetap menjadi harapan bagi kemakmuran masa depan.