Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN - BA TAN, 14 November 2013 PERANCANGAN PERANGKAT PEMANTAU RADIASI LlNGKUNGAN INSTALASI NUKLIR Istofa, I Putu Susila, Budi Santoso, dan Leli Yuniarsari PRPN - BATAN, Kawasan Puspiptek, Gedung 71, Tangerang Selatan, 15310 ABSTRAK PERANCANGAN PERANGKAT PEMANTAU RADIASI LlNGKUNGAN INSTALASI NUKLIR. Dalam suatu kawasan instalasi nuklir, bahan radioaktif seperti sejumlah kecil limbah gas dan partikulat yang mengandung radioaktif dapat terlepas dari setiap fasilitas melalui cerobong ke udara. Pelepasan bahan radioaktif akan meningkatkan resiko paparan radiasi di lingkungan. Untuk memantau paparan radiasi lingkungan dan untuk membangun sistem peringatan dini, sistem pemantauan radiasi berkelanjutan sangat diperlukan. Telah dirancang Sistem Pemantau Radiasi Lingkungan Instalasi Nuklir. Sistem utama terdiri dari Sistem Monitor Radiasi Gamma dan Sistem Pemantau Cuaca. Radiasi gross gamma diukur menggunakan detektor GM dan Nal(TI). Parameter meteorologi yang dipantau berupa arah dan kecepatan angin, suhu udara, kelembaban relatif, tekanan udara, radiasi matahari dan curah hujan. Data meteorologi ini dicatat terus menerus dan akan digunakan untuk memperkirakan penyebaran bahan radioaktif yang dilepaskan ke udara selama operasi normal dan dalam kasus kecelakaan radiasi. Makalah ini membahas metode pengambilan data dari sensorldetektor, mengolah sinyal menjadi standar melalui media kabel RS232, ZigBee, atau WiFi ke Active Gateway atau langsung ke TCPIIP Internet Connection bila data sudah sesuai standar. Server akan mengambil data dari TCPIIP Connection dan menampilkannya di situs yang dibuat. Dengan metode ini dapat dilakukan penambahan sensor yang tidak terbatas pada jarak dan waktu selama ada jaringan internet atau sinyal seluler. Kata Kunci: pemantauan radiasi, lingkungan, instalasi nuklir, jaringan internet ABSTRACT DESIGN OF ENVIRONMENTAL RADIA TlON MONITORING SYSTEM FOR NUCLEAR INSTALLA TlONS. In a region of nuclear installations, radioactive material such as a small amount of waste gas containing radioactive particulates and can be released from each facility through the chimney into the air. The release of radioactive material will increase the risk of radiation exposure in the environment. To monitor environmental radiation exposure and to establish early warning systems, continuous radiation monitoring system is needed. Environmental Radiation Monitoring System for Nuclear Installation has been designed. The main system consists of Gamma Radiation Monitor System and Weather Monitoring System. Gross gamma radiation was measured using a GM and Nal(TI) detector. Meteorological parameters was monitored such as wind speed and direction, air temperature, relative humidity, barometric pressure, solar radiation and rainfall. Meteorological data is continuously recorded and will be used to predict the spread of radioactive materials released into the air during normal operation and in case of radiation accidents. This paper discusses the methods of collecting data from sensor I detector, signal processing via media a standard RS232 cable, ZigBee, or Wi-Fi to the - 291 -
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BA TAN, 14 November 2013
PERANCANGAN PERANGKAT PEMANTAU RADIASI LlNGKUNGANINSTALASI NUKLIR
Istofa, I Putu Susila, Budi Santoso, dan Leli Yuniarsari
PRPN - BATAN, Kawasan Puspiptek, Gedung 71, Tangerang Selatan, 15310
ABSTRAK
PERANCANGAN PERANGKAT PEMANTAU RADIASI LlNGKUNGAN INSTALASINUKLIR. Dalam suatu kawasan instalasi nuklir, bahan radioaktif seperti sejumlah kecillimbah gas dan partikulat yang mengandung radioaktif dapat terlepas dari setiap fasilitasmelalui cerobong ke udara. Pelepasan bahan radioaktif akan meningkatkan resikopaparan radiasi di lingkungan. Untuk memantau paparan radiasi lingkungan dan untukmembangun sistem peringatan dini, sistem pemantauan radiasi berkelanjutan sangatdiperlukan. Telah dirancang Sistem Pemantau Radiasi Lingkungan Instalasi Nuklir.Sistem utama terdiri dari Sistem Monitor Radiasi Gamma dan Sistem PemantauCuaca. Radiasi gross gamma diukur menggunakan detektor GM dan Nal(TI). Parametermeteorologi yang dipantau berupa arah dan kecepatan angin, suhu udara, kelembabanrelatif, tekanan udara, radiasi matahari dan curah hujan. Data meteorologi ini dicatat terusmenerus dan akan digunakan untuk memperkirakan penyebaran bahan radioaktif yangdilepaskan ke udara selama operasi normal dan dalam kasus kecelakaan radiasi.Makalah ini membahas metode pengambilan data dari sensorldetektor, mengolah sinyalmenjadi standar melalui media kabel RS232, ZigBee, atau WiFi ke Active Gateway ataulangsung ke TCPIIP Internet Connection bila data sudah sesuai standar. Server akanmengambil data dari TCPIIP Connection dan menampilkannya di situs yang dibuat.Dengan metode ini dapat dilakukan penambahan sensor yang tidak terbatas pada jarakdan waktu selama ada jaringan internet atau sinyal seluler.
Kata Kunci: pemantauan radiasi, lingkungan, instalasi nuklir, jaringan internet
ABSTRACT
DESIGN OF ENVIRONMENTAL RADIA TlON MONITORING SYSTEM FORNUCLEAR INSTALLA TlONS. In a region of nuclear installations, radioactive material suchas a small amount of waste gas containing radioactive particulates and can be releasedfrom each facility through the chimney into the air. The release of radioactive material willincrease the risk of radiation exposure in the environment. To monitor environmentalradiation exposure and to establish early warning systems, continuous radiationmonitoring system is needed. Environmental Radiation Monitoring System for NuclearInstallation has been designed. The main system consists of Gamma Radiation MonitorSystem and Weather Monitoring System. Gross gamma radiation was measured using aGM and Nal(TI) detector. Meteorological parameters was monitored such as wind speedand direction, air temperature, relative humidity, barometric pressure, solar radiation andrainfall. Meteorological data is continuously recorded and will be used to predict thespread of radioactive materials released into the air during normal operation and in caseof radiation accidents. This paper discusses the methods of collecting data from sensor Idetector, signal processing via media a standard RS232 cable, ZigBee, or Wi-Fi to the
- 291 -
Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN- BATAN, 14 November 2013
Active Gateway or directly to a TCP I IP Internet Connection when the data is according tothe standard. Server will retrieve the data from the TCPIIP Connection and display it onthe site are made. This method can be done with the addition of a sensor that is notlimited to the distance and time over the existing Internet network or cellular signal.
Keywords: radiation monitoring, environmental, nuclear installations, internet connection
1. PENDAHULUAN
Setiap pengoperasian reaktor nuklir diwajibkan untuk melakukan pemantauan
keselamatan radiasi dan radioaktivitas lingkungan sebagai salah satu upaya untuk
mendeteksi secara dini dan mengendalikan dampak radiologi pengoperasian reaktor
nuklir terhadap masyarakat dan kualitas lingkungan hidup. Pemantauan lingkungan
dilakukan baik di dalam maupun di luar instalasi yang kemungkinan dapat terkena
paparan radiasi. Program pemantauan meliputi pengukuran radiasi secara langsung dan
pemantauan konsentrasi aktivitas radionuklida dalam sampel lingkungan di sekitar
instalasi [1].
Instalasi nuklir terdiri dari beberapa komponen yaitu: reaktor nuklir, fasilitas yang
digunakan untuk pemurnian, konversi, pengayaan bahan bakar nuklir dan/atau
pengolahan ulang bakar nuklir bekas dan fasilitas yang digunakan untuk menyimpan
bahan bakar nuklir dan bahan bakar nuklir bekas. Fasilitas pendukung antara lain:
pengelolaan limbah dan laboratorium-Iaboratorium penelitian. Instalasi nuklir dan fasilitas
pendukungnya mempunyai potensi untuk mengakibatkan kontaminasi/pencemaran
terhadap lingkungan apabila tidak dikendalikan dengan baik. Reaktor nuklir pada kondisi
normal seharusnya tidak mengeluarkan produk fisi yang dihasilkan, akan tetapi pad a
kenyataanya terdapat produksi fisi dapat dilepaskan selama poses aliran air pendingin
dan kebocoran berhingga dari fluida atau uap air terkontaminasi. Produksi fisi yang paling
mungkin dilepaskan ke lingkungan adalah 1-131, Sr-90 dan Cs-137. Fasilitas pengelolaan
limbah dan laboratorium penelitian beresiko memberikan dampak terhadap lingkungan
melalui kontaminasi terhadap komponen lingkungan hidup apabila tidak dikendalikan
dengan baik. Pad a Fasilitas tersebut tentunya terdapat bahan-bahan padat, cair dan
airborne yang bersifat radioaktif dengan berbagai karakteristik [2].
Saat ini Indonesia memiliki tiga Instalasi Nuklir beserta fasilitas pendukung yang
terletak di Yogyakarta, Bandung dan Serpong. Mengingat statusnya sebagai teknologi
beresiko tinggi, maka proteksi terhadap lingkungan merupakan unsur penting dalam
- 292 -
Presiding Per1emuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BA TAN, 14 November 2013
tinjauan keselamatan instalasi terse but. Masing-masing instalasi sudah memiliki sistem
pemantau yang berdiri sendiri. Untuk Kawasan Nuklir Serpong bahkan sudah real time
dan online di web Batan.
BATAN sudah memiliki perangkat pemantau radiasi lingkungan Kawasan Nuklir
Serpong (KNS) yang dikelola oleh PTLR. Sistem ini memantau secara real time dan
langsung ditampilkan dalam situs http://www.batan.go.id/dengan IP
http://183.91.85.130: 1169/radmon/ atau http://192.168.16.9/radmon/. Kegiatan ini akan
mengembangkan Sistem Perangkat yang berdiri sendiri tidak mengganggu pelayanan
pemantauan yang dilakukan oleh PTLR. Sistem pengambilan data dari sensor
menyesuaikan dengan spesifikasinya. Data yang didapat diolah menjadi standar melalui
media kabel RS232, ZigBee, atau WiFi ke Active Gateway. Data yang sudah dibuat
standar melalui modul TCP/IP dapat langsung ke jaringan tanpa melalui Active Gateway.
Server akan mengambil data dari TCP/IP Connection dan menampilkannya di situs yang
dibuat. Sistem ini diharapkan dapat memenuhi kekurangan yang ada dan
mengembangkannya sesuai perkembangan teknologi. Dengan sistem ini diharapkan tidak
ada lagi kendala keterbatasan tempat dan waktu dalam proses pemantauan radiasi
lingkungan di seluruh Indonesia.
2. TEORI
Pemantauan lingkungan bertujuan untuk menilai dipenuhinya kriteria dan melihat
perubahan lingkungan sebelum dan sesudah kegiatan berjalan dengan sempurna serta
mengadakan upaya perbaikan dan pemeliharaan agar lingkungan tetap terjaga
kelestariannya. Untuk memantau lingkungan, perlu suatu basis sebagai dasar atau
pedoman guna melihat perubahan yang terjadi dalam waktu relatif singkat dan panjang.
Pemantauan lingkungan dilakukan di dalam maupun di luar tapak yang melepaskan
papa ran ke manusia dan radionuklida di Iingkungan.[3]
Program pemantauan lingkungan mencakup pengukuran medan radiasi dan
konsentrasi aktivitas radionuklida di dalam sam pel lingkungan yang relevan dengan
paparan ke manusia antara lain: udara, air, tanaman, sedimen, tanah dan dan hewan.
Penetapan unsur lingkungan yang mendapat pemantauan diurutkan berdasarkan
prioritasnya. selanjutnya perlu ditetapkan lokasi pemantauan dilaksanakan. Penetapan
lokasi pemantauan adalah untuk melihat wujud yang menyeluruh, ada tidaknya dampak
yang ditimbulkan, baik melalui air, tanah, sedimen dan udara. Pemantauan dilakukan
pada lokasi yang diduga dapat memberikan konstribusi diskualitas lingkungan, lokasi
- 293 -
Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BA TAN, 14 November 2013
pemantauan kemudian diperluas sampai beberapa puluh atau ratus meter dengan
memperhatikan berbagai unsur lingkungan.
Pemantauan lingkungan mencakup pemantauan kualitas efluen dan pemantauan
kualitas am bien. Pemantauan kualitas efluen/limbah radioaktif, yaitu zat radioaktif dan
atau bahan serta peralatan yang terkena zat radioaktif atau menjadi radioaktif karena
pengoperasian instalasi nuklir atau instalasi yang memanfaatkan radiasi pengion yang tak
dapat digunakan lagi yang dapat berbentuk padat, cair dan gas. Pad a umumnya limbah
yang tidak dikelola dengan baik akan meurunkan kualitas lingkungan. Volume limbah
dapat dikurangi dengan cara pengurangan dan penggunaan bahan baku secara efisien
(reduce), pengunaan kembali (reuse), daur ulang (recycle), perolehan kembali materi dan
energi (recovery) dan memperpanjang daur hidup materi. Bahaya radiologis dari limbah
dapat diturunkan dengan melakukan pengolahan terhadap limbah secara kimia, fisika,
dan biologi. Pemantauan kualitas am bien adalah pemantauan kualitas am bien mencakup
pemantauan komponen lingkungan seperti air, udara, tanah, flora dan fauna. Untuk
mempertahankan kelangsungan hidupnya, semua makhluk hidup membutuhkan kualitas
lingkungan hidup yang memadai. Limbah yang akan dilepas ke alam bebas harus diolah
terlebih dahulu untuk menjaga kualitas lingkungan agar tetap berada dalam batas
toleransi, pemerintah melalui Badan Pengawas telah menetapkan Baku Mutu am bien
radioaktivitas lingkungan (Keputusan Kepala BAPETEN No. 02/Ka-BAPETENN-99). [2]
Internet dengan berbagai aplikasinya seperti Web, VoIP, E-Mail pada dasarnya
merupakan media yang digunakan untuk mengefisienkan proses komunikasi. Internet
juga merupakan metode untuk menghubungkan berbagai komputer ke dalam suatu
jaringan global, melalui protokol yang disebut TCP/IP (Transmission Control
Protocol/Internet Protocol). Dapat disimpulkan bahwa internet merupakan suatu jaringan
komunikasi antar komputer yang besar, yang mencakup seluruh dunia dan berbasis pada
protokol TCP/IP (Gambar 1). Selain itu internet dapat disebut sebagai sumber daya
informasi yang dapat digunakan oleh pengguna di seluruh dunia. [4]
-z.... _ TCP/IP _
wit·7--I-Internet
-10st
Gambar 1. Internet protokol menggunakan TCP/IP
- 294 -
Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BA TAN, 14 November 2013
Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) adalah protokol yang
dikembangkan sebagai bagian dari penelitian yang dilakukan oleh "Defense Advanced
Research Projects Agency" (DARPA). Saat ini, TCP/IP termasuk dalam UNIX Berkeley
Software Distribution. Protokol TCP/IP ini terbentuk dari 2 komponen yaitu Transmission
Control Protocol (TCP) dan Internet Protocol (IP). TCP/IP merupakan sekelompok
protokol yang mengatur komunikasi data komputer dan memungkinkan komputer
berbagai jenis, vendor, dan sistem operasi untuk berkomunikasi bersama dengan baik.
TCP/IP dapat juga diterapkan pada komunikasi LAN dan WAN. Fitur-fitur penting yang
ada di TCP/IP diantaranya:
a. TCP/IP dikembangkan menggunakan standar protokol yang terbuka, tersedia secara
bebas tidak tergantung pada perangkat keras atau sistem operasi tertentu.
b. Tidak tergantung pad a spesifik perangkat jaringan tertentu, sehingga memungkinkan
TCP/IP dapat mengintegrasikan berbagai macam jaringan.
c. TCP/IP menggunakan pengalamatan yang unik dalam skala global.
d. Standardisasi protokol TCP/IP dilakukan secara konsisten dan tersedia secara luas
untuk siapapun tanpa biaya. Hal ini diwujudkan dalan RFC (Request For Comment).
Seperti pada perangkat lunak, TCP/IP dibentuk dalam beberapa lapisan (layer).
Dengan dibentuk dalam layer, akan mempermudah untuk pengembangan dan
pengimplementasian. Antar layer dapat berkomunikasi ke atas maupun ke bawah dengan
suatu penghubung interface. Tiap-tiap layer memiliki fungsi dan kegunaan yang berbeda
dan saling mendukung layer di atasnya. Pad a protokol TCP/IP dibagi menjadi 4 layer
(Gambar 2).
Application data
ApphcilMl1laye((FTP.SMTP.SNMP ... )
Transport Layer
(TCP. VOPI
If!tl}rrJctLi'1yc'
(IP, ICMP, IGMP)
Gambar 2. Layer pad a TCP/IP
- 295 -
Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN- BATAN, 14 November 2013
a. Application Layer merupakan Layer paling atas pada model TCP/IP, yang bertanggung
jawab untuk menyediakan akses kepada aplikasi terhadap layanan jaringan TCP/IP.
Protokol ini mencakup protokol Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP), Domain
Name System (DNS), Hypertext Transfer Protocol (HTTP), File Transfer Protocol
(FTP), Telnet, Simple Mail Transfer Protocol (SMTP), Simple Network Management
Protocol (SNMP), dan masih banyak protokol lainnya. Dalam beberapa implementasi
Stack Protocol, seperti halnya Microsoft TCP/IP, protokol-protokol lapisan aplikasi
berinteraksi dengan menggunakan antarmuka Windows Sockets (Winsock) atau
NetBios over TCP/IP (NetBT).
b. Transport Layer berguna untuk membuat komunikasi menggunakan sesi koneksi yang
bersifat connection-oriented atau broadcast yang bersifat connectionless. Protokol
dalam lapisan ini adalah Transmission Control Protocol (TCP) dan User Diagram
Protocol (UDP).
c. Internet Layer berfungsi untuk melakukan pemetaan (routing) dan enkapsulasi paket
paket data jaringan menjadi paket-paket IP. Protokol yang bekerja dalam lapisan ini
adalah Internet Protocol (IP), Address Resolution Protocol (ARP), Internet control
Message Protocol (ICMP), dan Internet Group Management Protocol (IGMP).
d. Network Interface berfungsi untuk meletakkan frame - frame jaringan di atas media
jaringan yang digunakan. TCP/IP dapat bekerja dengan banyak teknologi transport,
mulai dari teknologi transport dalam LAN (seperti halnya Ethernet dan Token Ring),
MAN dan WAN (seperti halnya dial-up model yang berjalan di atas Public Switched
Telephone Network (PSTN), Integrated Services Digital Network (ISDN), serta
Asynchronous Transfer Mode (A TM).
3. TAT A KERJA
PRPN akan mengembangkan Perangkat Sistem Pemantau Radiasi Lingkungan
Instalasi Nuklir. Sistem utama terdiri dari Sistem Monitor Radiasi Gamma dan Sistem
Pemantau Cuaca. Parameter meteorologi yang dipantau berupa arah dan kecepatan
angin, suhu udara, kelembaban relatif, tekanan udara, radiasi matahari dan curah hujan.
Metode yang ditempuh dalam kegiatan ini meliputi perancangan, pembuatan dan
pengujian prototip perangkat pemantau radiasi lingkungan instalasi nuklir. Perancangan
dan pembuatan modul akan dilakukan mengikuti kaidah baku kerekayasaan yang meliputi
pembuatan desain dasar, desain rinci, konstruksi, dan pengujian.
Tahun pertama (2013) akan dilakukan tahapan pembuatan desain dasar dan
- 296 -
Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BA TAN, 14 November 2013
desain rinci sistem. Sistem Monitor Radiasi Gamma dirancang menggunakan detektor
yang peka terhadap aktivitas rendah untuk kondisi normal dan detektor yang handal
menangkap radiasi aktivitas tinggi untuk kondisi adanya kasus kecelakaan radiasi.
Sistem Pemantau Cuaca dirancang menggunakan peralatan dan sensor yang dapat
memberikan data meteorologi yang diperlukan. Data yang didapat diolah menjadi standar
melalui media kabel RS232, ZigBee, atau WiFi ke Active Gateway. Data yang sudah
dibuat standar melalui modul TCPIIP dapat langsung ke jaringan tanpa melalui Active
Gateway. Server akan mengambil data dari TCP/IP Connection dan menampilkannya di
situs yang dibuat. Hasil pemantauan ditampilkan secara on line dalam web sehingga bisa
dipantau dari jaringan internet di seluruh dunia.
Hasil perancangan didokumentasikan dalam dokumen desain yang terdiri dari