TANTANGAN PENGAWASAN SISTEM KONTROL PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA NUKLIR (PLTN)

Transkripsi

1 TANTANGAN PENGAWASAN SISTEM KONTROL PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA NUKLIR (PLTN) Eko H. Riyadi 1 Made Pramayuni 2 Dedi Sunaryadi 3 1 Biro Perencanaan, BAPETEN, Telp untuk korespondensi : e.riyadi@bapeten.go.id 2 Direktorat Keteknikan dan Kesiapsiagaan Nuklir, BAPETEN 3 Kepala Pusat Pengkajian Sistem dan Teknologi Pengawasan Instalasi dan Bahan Nuklir ABSTRAK TANTANGAN PENGAWASAN SISTEM KONTROL PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA NUKLIR (PLTN). Beberapa tahun belakangan ini pemerintah Indonesia mulai merasakan dampak krisis energi, terutama energi listrik. Setiap aktivitas untuk mencari energi alternatif baru pun gencar digalakkan, termasuk rencana pembangunan PLTN. Namun sejak gempa bumi dan tsunami terjadi di Fukushima Jepang tahun lalu yang juga melanda salah satu PLTN milik Jepang tersebut, rupanya telah berdampak munculnya tuntutan dari berbagai pihak agar rencana pemerintah untuk membangun PLTN dibatalkan. Meskipun PLTN belum jelas kapan akan dibangun, namun Badan Pengawas Tenaga Nuklir (BAPETEN) sebagai lembaga yang bertanggung jawab terhadap keamanan dan keselamatan pemanfaatan nuklir tetap harus mempersiapkan semua sumber daya terkait pengawasannya. Salah satu faktor utama yang mempengaruhi kinerja PLTN adalah sistem kontrol yang telah mengalami perkembangan yang sangat pesat. Sehingga tantangan yang akan dihadapi pun semakin kompleks. Untuk itu BAPETEN harus segera mempersiapkan sumber dayanya untuk menyambut tantangan tersebut. Kata Kunci: Sistem kontrol PLTN; instrumentasi PLTN; inspektur; Bapeten ABSTRACT CHALLENGES SUPERVISION OF ELECTRICAL CONTROL SYSTEM ON NUCLEAR POWER PLANT. In recent years, Indonesian government has begun to receive the impact of energy crisis, especially electrical energy. Any activities to find the new alternative energy were heavily promoted, including building plan of nuclear power plant. But since the earthquake and tsunami were occurred in Fukushima Japan last year which also hit one of Japan s nuclear power seems to have affected the demand made of plans to build nuclear power plants were cancelled. Although nuclear power plant is not known yet when will be built, but the Nuclear Energy Regulatory Agency (BAPETEN) that responsible for safety and security of nuclear utilization is still must to prepare all resources related to regulation. One of the main factors affecting the performance of nuclear power plants are electrical control systems and instruments that has undergone very rapid development. Consequently the regulatory body will face even more complex challenges. Therefore the regulatory body should prepare its resources to confront the challenges immediately. Keywords: NPP Control Systems & instrumentations; inspector; Bapeten PENDAHULUAN Akhir-akhir ini, kita sering mendengar berita, baik dari media massa maupun dari layar kaca mengenai jadwal pemadaman listrik di beberapa daerah di negeri ini. Memang saat ini pemerintah sedang menggalakkan pemanfaatan energi alternatif di bidang listrik. Bahkan pemerintah terus melakukan penelitian terkait krisis energi yang terus melanda negeri ini. Mengapa kita mengalami krisis energi? Bagaimana pemecahannya? Hal ini disebabkan kebutuhan energi yang terus meningkat dari tahun ke tahun. Sedangkan jumlah pertumbuhan energi yang dihasilkan belum mampu mengimbangi kebutuhan energi tersebut. STTN-BATAN & PTAPB BATAN 78 Eko H Riyadi, dkk

2 Di beberapa negara maju, kebutuhan energi listrik dapat dipenuhi dengan adanya pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN). Beberapa waktu lalu pemerintah sempat berkeinginan membangun PLTN untuk mengatasi krisis energi listrik tersebut [1]. Langkah pemerintah ini mendapat tanggapan kontra dari setiap lapisan masyarakat, meskipun tidak sedikit juga yang memberikan tanggapan positif dan dukungannya [2]. Meskipun pemerintah pada awalnya tidak pernah bergeming untuk tetap membangun PLTN, namun sejak terjadi gempa bumi dan tsunami yang melanda Fukushima termasuk PLTN yang ada di sana, akhirnya pemerintah kembali harus menunda keinginan memiliki PLTN yang pertama di Indonesia tersebut [3]. Tantangan terbesar badan pengawas selain fasilitas dan prasarana pendukung pengawasan adalah sumber daya manusia. Karena dalam pencapaian visi dan penetapan misi lembaga [4], unsur SDM mempunyai posisi yang sangat penting dan menentukan. Karena keberhasilan lembaga ditentukan oleh kualitas SDM yang bekerja didalamnya. Dari segi fasilitas dan teknologi, PLTN yang akan dibangun sudah memperhitungkan faktor keselamatan dan keamanan. Demikian halnya dari segi sistem kontrol yang akan mengendalikan sistem kerja PLTN tersebut. Selain dalam kondisi normal, operasional PLTN juga sudah didesain dalam kondisi intervensi, misalnya kondisi darurat maupun kondisi kecelakaan. Peralatan sistem kontrol inilah yang akan mengendalikan sistem bekerja secara menyeluruh dan terkendali. Dalam makalah ini, penulis mencoba membahas seperti apa teknologi sistem kontrol yang diterapkan dalam PLTN dan tantangan apa yang akan dihadapi, serta persiapan apa yang dibutuhkan dalam menghadapi tantangan tersebut. SISTEM KONTROL PADA PLTN Dalam PLTN, arsitektur sistem kontrol termasuk operatornya mempunyai peranan yang sangat penting, sehingga sering disebut sebagai sistem saraf pusat [5]. Beberapa komponen kontrol, seperti peralatan, sistem, subsistem, redudansi, atau parameter dasar sistem kontrol pembangkit, pemantauan kinerja, informasi yang terintegrasi, dan penyesuaian otomatisasi diperlukan untuk operasional PLTN dalam menghasilkan listrik yang efisien dan mengutamakan faktor keselamatan. Jadi, tujuan dari sistem kontrol pada PLTN adalah untuk memungkinkan pembangkit listrik yang aman dan handal [6]. Secara teknis, PLTN berisi ribuan komponen elektromekanis seperti motor, pompa dan katup solenoid yang harus beroperasi dalam suatu mekanisme yang terkoordinasi dengan baik. Untuk mencapai tujuan ini, sistem kontrol mengendalikan ribuan parameter proses dan indikator pembangkit, menghitung deviasi parameter dari kondisi titik penetapan desain (setpoin) atau perencanaan kontrol, dan memberikan perintah korektif pada peralatan terkait untuk mencapai tujuan pengendalian [5]. Secara paralel, sistem kontrol menampilkan informasi penting tentang parameter pembangkit dan penyimpangan setpoin melalui hubungan manusia dengan sistem (human-system interface) untuk memberikan informasi kepada operator tentang status pembangkit [6]. Pada dasarnya, sistem kontrol memantau semua aspek status pembangkit dan memberikan kemampuan operasional untuk mengelola pembangkit listrik melalui tindakan dan penyesuaian yang diperlukan. Sistem kontrol didesain untuk tujuan peningkatan daya saing nuklir sebagai pembangkit energi alternatif dengan dasar pertimbangan sebagai berikut [7] : 1. Menurunkan biaya konstruksi; 2. Menurunkan biaya siklus hidup; 3. Mengoptimalkan operasi sesuai tingkat kemapanan teknologi; Jadi, tujuan utama suatu sistem kontrol dalam PLTN adalah terkait dengan faktor keselamatan dan ekonomi. Secara finansial, memastikan kinerja dapat dilakukan melalui pemantauan sistem kontrol yang optimal serta efektivitas pemanfaatan sumber daya manusia. Karena, biaya perawatan dan pengelolaan sistem kontrol terkait dengan tingkat keusangan teknologi menjadi issue tantangan bagi system engineer [7]. PERMASALAHAN TEKNOLOGI SISTEM KONTROL Banyak tantangan terkait sistem kontrol dalam PLTN yang muncul dari karakteristika teknologi. Selain itu, penggunaan sistem kontrol yang berkembang jauh lebih cepat dari yang ditemukan dalam PLTN. Bahkan, industri tenaga nuklir bersifat lambat dalam menerapkan teknologi baru meskipun untuk jaminan keselamatan. Disamping itu, sistem kontrol rata-rata memiliki siklus pemanfaatan yang lebih singkat dari usia operasional PLTN. Jadi, sistem kontrol didesain untuk dilakukan upgrade beberapa kali selama PLTN tersebut beroperasi [6]. Sementara sistem kontrol berbasis analog sudah diskontinyu (obsolete), sehingga dalam rangka meningkatkan kinerja teknologi komputasi dan komunikasi yang saat ini didominasi oleh sistem kontrol untuk pasar non nuklir, maka PLTN yang baru akan menggunakan sistem kontrol yang Eko H Riyadi, dkk 79 STTN-BATAN & PTAPB-BATAN

3 sepenuhnya digital, seperti ditunjukkan pada Gambar 1 [7]. PENDEKATAN FUNGSIONAL SISTEM KONTROL Pendekatan fungsional untuk karakteristika arsitektur sistem kontrol pada PLTN menyediakan tampilan tingkat tinggi dan fokus pada tujuan sistem pembangkit dan sarana dalam mencapai tujuan keamanan dan keselamatan, seperti dijelaskan pada Gambar 2. Gambar 1. Perbandingan Ruang Kontrol Nuklir Pertama Di Dunia Tahun 1943 (Kiri) Dengan Teknologi Terbaru Yang Serba Komputasi (Kanan) [7] Gambar 2. Skema Fungsi Utama Sistem Kontrol Tingkat Tinggi [7] Gambar-3. Blok Diagram Fungsi Sistem Kontrol [5] STTN-BATAN & PTAPB BATAN 80 Eko H Riyadi, dkk

4 Sedangkan Gambar 3 diatas menampilkan diagram blok fungsi sistem kontrol, dimana nilai parameter pembangkit diukur dari sensor. Sinyal dari sensor dapat bervariasi yang secara signifikan tergantung pada jenis parameter proses dan jenis sensor yang dipilih. Hasil dari pengolahan sinyal digunakan untuk mengontrol aktuator [5]. Perbedaan antara sistem kontrol analog dan digital terletak pada pemrosesan sinyal dan kontrol aktuator. Sistem analog menggunakan tegangan atau arus analog serta elektronik analog untuk memproses sinyal dan untuk mengontrol aktuator. Sedangkan sistem digital melakukan pemrosesan sinyal dan kontrol aktuator menggunakan prosesor komputer, yaitu dengan nilai biner dari parameter yang diukur dan dikendalikan. Secara fungsional kedua sistem tersebut hampir sama tetapi dari sudut pandang fisik terdapat perbedaan yang signifikan [5], seperti terlihat pada Gambar 4. Fungsi sederhana dari sistem kontrol dalam PLTN ditunjukkan dalam Gambar 5. Untuk memastikan operasi yang aman dan dapat diandalkan, sistem kontrol memantau dan mengendalikan ratusan atau ribuan parameter pembangkit. Jadi, sistem kontrol dalam PLTN merupakan sistem yang kompleks. Gambar 4. Sistem Kontrol Analog VS Digital [5] Gambar 5. Skema Sistem Kontrol PLTN [7] Eko H Riyadi, dkk 81 STTN-BATAN & PTAPB-BATAN

5 Gambar 6. Sistem Human-System Interface PLTN Yang Konvensional (Kiri) Dan Digital (Kanan) [7] Secara umum sistem kontrol dibagi dalam kelompok fungsional sebagai berikut [6] : 1. Sensor: sebagai penghubung proses fisik dalam pembangkit dan secara kontinyu melakukan pengukuran variabel pembangkit seperti fluks neutron, suhu, tekanan, aliran, dll; 2. Pengendalian operasional, sistem regulasi dan pemantauan: untuk mengolah data pengukuran, mengelola operasional dan mengoptimalkan kinerja pembangkit. 3. Sistem Keselamatan: untuk menjaga pembangkit tetap dalam operasi yang aman bila terjadi kecelakaan; 4. Sistem Komunikasi: menyediakan transfer data dan informasi melalui kabel, serat optik, jaringan nirkabel atau protokol data digital; 5. Penghubung Manusia-Sistem (HSI): untuk memberikan informasi dan interaksi dengan operator pembangkit; 6. Aktuator (misalnya katup solenoid dan motor): untuk menyesuaikan proses fisik pembangkit. Di ruang kontrol tepatnya pada panel kontrol hubungan antara sistem kontrol dengan operator pembangkit dihubungkan oleh human-system interface, seperti ditunjukkan Gambar 6. Pada tingkat fundamental yang lebih rendah, fungsi yang terkandung dalam arsitektur sistem kontrol dapat didekomposisi menjadi beberapa unsur seperti akuisisi data, aktivasi aktuator, validasi, arbitrase, pengendalian, pembatasan, pemeriksaan, pemantauan, komunikasi, pengelolaan alarm dan konfigurasi. KLASIFIKASI FUNGSI KESELAMATAN Klasifikasi keselamatan sistem kontrol dilakukan dengan suatu kombinasi dari metode deterministik, metode probabilistik dan penilaian teknik dengan pertimbangan sebagai berikut [5] : 1. Fungsi keselamatan yang akan dilakukan (untuk menanggapi insiden PLTN, misalnya tidak gagal dalam menanggulangi kondisi berbahaya). 2. Probabilitas dan konsekuensi keselamatan dari kegagalan fungsi. 3. Probabilitas dimana fungsi akan dibutuhkan untuk menjamin keselamatan. 4. Fungsi yang dibutuhkan: a. Seberapa cepat fungsi harus merespon dan seberapa lama fungsi harus dilakukan; b. Ketepatan waktu dan keandalan tindakan alternatif. Dalam fungsi keselamatan PLTN, sistem kontrol memiliki peran yang signifikan yaitu [5] : 1. Pemadaman reaktor; 2. Pendinginan teras darurat; 3. Pemindahan peluruhan panas; 4. Pengendalian isolasi; 5. Pengendalian pemindahan produk fisi; 6. Pengendalian pemindahan panas; 7. Ventilasi darurat; 8. Power suplai darurat. Faktor keselamatan dari sistem kontrol yang tidak secara langsung tetapi tetap penting untuk menjaga PLTN dalam operasi yang aman dalam kondisi normal, dukungan proteksi radiasi bagi para pekerja, atau menambah pertahanan berlapis terhadap kecelakaan, adalah sebagai berikut [5] : 1. Pengendalian daya reaktor; 2. Pemadaman reaktor yang beragam; 3. Pengendalian tekanan dan temperatur untuk sistem pembuangan panas normal; 4. Pendeteksi api; 5. Pemantauan radiasi; 6. Pengendalian akses personil; 7. Informasi perencanaan tanggap darurat. TANTANGAN PENGAWASAN Terkait banyaknya permasalahan bidang teknologi sistem kontrol ini, maka tantangan STTN-BATAN & PTAPB BATAN 82 Eko H Riyadi, dkk

6 pengawasan yang akan dihadapi oleh badan pengawas diantaranya sebagai berikut: 1. Pengenalan teknologi baru. a. Transisi dari teknologi analog ke digital. Disini perlu mengetahui perbedaan mendasar antara sistem kontrol dengan teknologi analog dan digital, serta bagaimana pendekatan untuk melakukan implementasinya. b. Evolusi yang cepat dari teknologi digital. Membutuhkan pengetahuan mengenai peningkatan densitas chip dan platform baru yang menyusun teknologi digital. c. Persoalan interaksi manusia dan ruang kontrol hibrid. d. Kualifikasi teknologi & komponen baru. Disini terkait pemeliharaan kualifikasi teknologi baru dan penggunaan kembali perangkat lunak berkualitas nuklir. 2. Persoalan Keselamatan, Keamanan dan Perizinan. a. Prinsip pertahanan berlapis. Desain pertahanan berlapis harus mampu [7] : i. Mencegah kegagalan sistem dan penyimpangan dari operasi normal. ii. Mendeteksi dan memitigasi penyimpangan dari kondisi normal untuk mencegah perluasan insiden menjadi kondisi kecelakaan. iii. Pengendalian konsekuensi dari kondisi kecelakaan. iv. Membatasi material radioaktif dalam kondisi kecelakaan yang parah. v. Meminimalkan konsekuensi pelepasan radioaktif. b. Perlindungan kegagalan umum. c. Verifikasi dan validasi perangkat lunak. Digunakan untuk menentukan apakah persyaratan sistem kontrol termasuk komponennya sudah lengkap dan benar, serta mengidentifikasi data objektif tentang kualitas sistem kontrol digital, kinerja, dan pengembangan proses kepatuhan sepanjang siklus hidup perangkat lunak. d. Komunikasi dan jaringan digital. e. Keamanan Cyber. f. Serangan cyber dapat berupa spionase, pencurian teknologi, pegawai yang tidak puas, hacker, kejahatan cyber yang terorganisir atau sebuah organisasi teroris, yang dapat menyebabkan hilangnya kerahasiaan, integritas atau ketersediaan layanan. g. Manajemen Konfigurasi. h. Memperhitungkan permasalahan mengenai dokumen yang tersebar, tidak tersedianya prinsip-prinsip desain utama, efek kumulatif perubahan yang tidak diperhitungkan, serta dokumentasi sistem yang buruk. 3. Harmonisasi standar dan praktek perizinan. a. Harmonisasi standar. b. Memungkinkan peningkatan efektivitas dan efisiensi tinjauan desain regulasi. c. Harmonisasi praktek perizinan. Memungkinkan mengurangi kompleksitas dan risiko perizinan. 4. Permasalahan ekonomi [7]. a. Pemantauan online. Maksudnya pemantauan terhadap sistem kontrol, termasuk pendeteksi proses abnormal ketika PLTN beroperasi, sehingga masalah dapat dideteksi lebih awal dan menghindari biaya perawatan dan perbaikan yang lebih mahal. b. Peningkatan daya. Permintaan kapasitas daya listrik yang lebih besar memerlukan instrumentasi yang lebih tepat dan akurat, serta pengolahan data yang lebih cepat. c. Tingkat keusangan (obsolescence). Memperhitungkan ketersediaan suku cadang, komponen pengganti yang sudah diskontinyu, dukungan ahli (expert), dan program pelatihan. 5. Dampak sistem kontrol pada kinerja operasional PLTN. 6. Issue Penuaan: a. Kebutuhan pengelolaan masalah penuaan. b. Sistem pengkabelan. c. Pengkabelan yang sudah berumur mengakibatkan peningkatan kebocoran arus yang menyebabkan kesalahan dalam pembacaan variable, seperti pada kecelakaan kehilangan pendingin (LOCA). 7. Manajemen pengetahuan. a. Pengelolaan dan pelestarian pengetahuan. b. Pengelolaan pengetahuan terkait sistem kontrol pada PLTN. c. Permasalahan yang timbul seperti sarjana teknik elektro yang baru lulus dan biasanya belum memiliki pengetahuan yang dibutuhkan, dituntut bekerja di bidang sistem kontrol [7]. Serta kompleksitas produk sistem kontrol, seperti PLC (Programmable Logic Controller), Eko H Riyadi, dkk 83 STTN-BATAN & PTAPB-BATAN

7 DCS (Distributd Control System), SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), GOT (Graphic Operation Terminal), dsb. 8. Pengembangan infrastruktur untuk program PLTN baru. a. Aspek umum. Aktif mengadopsi pedoman dan dokumen teknis (TECDOC) dari IAEA. b. Hubungan PLTN dengan jaringan listrik. c. Infrastruktur sistem kontrol. Perlu memperhatikan bahwa PLTN yang paling modern dilengkapi dengan sistem kontrol yang sepenuhnya digital, sehingga dibutuhkan keahlian sistem keamanan digital yang sangat berbeda dengan sistem konvensional, baik selama perizinan, konstruksi, operasi dan tahap pemeliharaan. 6. IAEA; Modern Instrumentation and Control for Nuclear Power Plants: A Guidebook; Technical Reports Series no.387, IAEA, Vienna; IAEA; Core Knowledge on Instrumentation and Control Systems in Nuclear Power Plants; IAEA Nuclear Energy Series no. NP-T-3.12; Vienna; KESIMPULAN & SARAN 1. Perkembangan sistem kontrol sangat cepat, dan penerapannya pada PLTN membutuhkan faktor keamanan dan keselamatan yang sangat tinggi. 2. Dalam menghadapi kemungkinan dibangunnya PLTN, badan pengawas harus mempersiapkan infrastruktur dan sumber dayanya, dengan merujuk kepada sistem kontrol serupa yang banyak digunakan di bidang industri, kesehatan, reaktor penelitian dan instalasi nuklir non reaktor, termasuk sumber daya manusia (inspektur) di bidang keselamatan nuklir yang mempunyai kompetensi sistem kontrol yang memadai. DAFTAR PUSTAKA 1. Info nuklir: menristek- pemerintah-tetap-ingin-bangun-pltn html, diakses pada Senin, 4 Juni 2012 jam Web Balairungpres: diakses pada Senin, 4 Juni 2012 jam Republika online, diakses pada Rabu, 6 Juni 2012 jam 14.41: Website BAPETEN: diakses pada Rabu, 6 Juni 2012 jam IAEA; Instrumentation and Control System Important to Safety in Nuclear Power Plant; IAEA Safety Standards Series No. NS-G-1.3; IAEA; Vienna; STTN-BATAN & PTAPB BATAN 84 Eko H Riyadi, dkk