MODEL AUTOMATA PENGOPERASIAN DAN PERSIAPAN UNTAI UJI TERMOHIDRAULIKA BETA

Transkripsi

1 MODEL AUTOMATA PENGOPERASIAN DAN PERSIAPAN UNTAI UJI TERMOHIDRAULIKA BETA Pusat Teknologi Reaktor dan Keselamatan Nuklir-BATAN, PUSPIPTEK Serpong, Tangerang, kussigit@batan.go.id ABSTRAK MODEL AUTOMATA PENGOPERASIAN DAN PERSIAPAN UNTAI UJI TERMOHIDRAULIKA BETA.Telah dilakukan pemodelan prosedur persiapan dan pengoperasian fasilitas eksperimen Untai Uji BETA. Untai Uji BETA (UUB) merupakan sarana eksperimen yang digunakan untuk penelitian dan pemahaman fenomena reflooding yang terjadi pada bundel bahan bakar PWR selama post-loca. Untuk mendukung keandalan pengoperasian UUB maka sangat penting untuk dilakukan pemodelan pengoperasian dan persiapan menggunakan automata. Metodologi yang digunakan adalah pemodelan langkah-langkah setiap persiapan dan pengoperasian UUB. Sedangkan tujuan dengan didapatkannya pemodelan ini diharapakan bisa menjadi masukan untuk otomatisasi UUB pada langkah selanjutnya. Hasil akhir dari kegiatan ini adalah model automata yang berupa kondisi sukses apabila langkah-langkah itu dimulai dari state awal dan berakhir di state akhir. Kata kunci : pemodelan automata, Untai Uji BETA ABSTRACT AUTOMATA MODEL ON OPERATION AND PREPARATION BETA TEST LOOP TERMOHIDRAULIKA. Automata modeling has been done on the preparation and operation procedures of experimental facilities BETA Test Loop. BETA Test Loop (UUB) is an experimental facility used for the study and understanding reflooding phenomena that occur in PWR fuel bundles during the post-loca has been fabricated. To support the operation reliability of the UUB then it is very important to do modeling and the preparation operations using automata. The methodology used is modeling the steps of each preparation and operation of UUB. While the goal with the acquisition is expected to modeling can be input for automation UUB in the next step. The end result of this research is a model of automata in the form of the condition of success if the steps that starts from the initial state and ends in final state. Keywords: automata modeling, BETA Test Loop PENDAHULUAN ntai Uji BETA (UUB) adalah sarana U eksperimen yang digunakan untuk penelitian dan pemahaman fenomena reflooding yang terjadi pada bundel bahan bakar PWR selama post- LOCA. Disain, fabrikasi, instalasi, karakterisasi dan eksperimen telah selesai dikerjakan pada tahun penelitian sebelumnya. Riset yang dilakukan pada UUB ditujukan selain untuk pemahaman fenomena melalui pengamatan langsung, juga untuk memperoleh data perbandingan untuk pemodelan numerik [1]. Fenomena ini sangat penting apalagi setelah terjadinya kecelakaan pelelehan reaktor PLTN di Fukushima Jepang. Namun sampai saat ini prosedur persiapan dan pengoperasian masih dilakukan secara manual. Untuk membantu dan mempermudah para operator UUB maka pada kegiatan ini akan dilakukan kegiatan pengembangan otomatisasi. ISSN Buku I hal 317

2 Pengembangan ini direncanakan dalam beberapa tahapan, tahap yang paling pertama adalah pemodelan dari sistem persiapan dan pengoperasian UUB. Pada langkah selanjutnya adalah menindak lanjuti model yang sudah didapatkan. Ada beberapa metode pemodelan untuk mengembangkan suatu sistem diantaranya adalah pemodelan Finite State Automata (FSA). Metodologi yang digunakan adalah pemodelan masing-masing kedudukan atau tahapan-tahapan pengoperasian dengan aturan Finite state Automata dimana setiap kedudukan akan dilambangkan dengan satu state. Finite State Automata atau yang lebih dikenal dengan istilah automata pada bidang sain komputer selama ini lebih banyak diterapkan dalam bidang recognizer khususnya dalam pengembangan sebuah compiler, juga dapat digunakan untuk melakukan pemodelan dan pendekatan pemecahan masalah yang berkaitan dengan aplikasi di dalam bidang kecerdasan buatan [2]. Automata pada dasarnya adalah ilmu pemodelan. Pemodelan dalam automata adalah berurut (sekuensial) dan setiap kondisi atau keadaan digambarkan dengan lingkaran-lingkaran state [3]. Tujuan pemodelan persiapan dan prosedur pengoperasian UUB ini adalah untuk mendapatkan model automata yang menggambarkan urutan-urutan keadaan persiapan dan pengoperasian UUB. Sedangkan hasil yang diharapkan adalah berupa diagram automata untuk prosedur persiapan dan pengoperasian UUB. Diagram automata ini juga diharapkan menjadi masukan untuk pengembangan otomatisasi prosedur persiapan dan pengoperasian UUB di masa datang. TEORI Finite State Automata (FSA) [1,2] Pemodelan menggunakan automata sekarang banyak dipergunakan seiring dengan berkembangnya dunia digital (komputer). Salah satu aspek penting pada pemodelan menggunakan automata adalah pemodelan menjadi lebih mudah dilakukan karena automata cara kerjanya bersifat sekuensial (urut) yang menerima input dan mengeluarkan output, keduanya dalam bentuk diskrit sehingga lebih gampang untuk ditelusuri seandainya terjadi kesalahan operasi. Demikian juga prosedur persiapan dan pengoperasian UUB bersifat sekuensial sehingga pemodelan dengan automata dapat diharapkan akan lebih mudah. Automata mempunyai sifat-sifat : Kelakuan mesin bergantung pada rangkaian masukan yang diterima mesin tersebut. Setiap saat, mesin dapat berada pada satu status tertentu dan dapat berpindah ke status baru karena adanya perubahan input. Rangkaian input (diskrit) pada mesin automata dapat dianggap sebagai bahasa yang harus dikenali oleh sebuah automata. Setelah pembacaan input selesai, mesin automata kemudian membuat keputusan. Untuk mempermudah batasan suatu automata, maka didefinisikan sebagai F = (Q, Σ, S, M, F) dengan Q = himpunan hingga state (keadaan) Σ = himpunan input S ε Q adalah state awal M = Q x Σ Q adalah fungsi transisi F = himpunan state akhir Suatu automata dapat direpresentasikan dalam bentuk bagan sebagai suatu graf yang diberi label dan disebut dengan graf transisi. Dalam graf transisi ini simpul adalah state dan label dari sisi menyatakan fungsi transisi, contoh graf transisi FSA dapat dilihat pada Gambar 1. Gambar 1. FSA penerima aa * bb * Gambar 1. diatas dapat didefinisikan secara formal sebagai berikut : Q = {0, 1, 2, 3, 4} Σ = {a,b} S = 0 F = {2, 4} M = diagram transisi dapat dilihat pada Tabel 1 Buku I hal 318 ISSN

3 Tabel 1. Diagram Transisi M a b Untai Uji Termohidraulika BETA [1,4] Untai Uji BETA (UUB) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2 adalah sarana eksperimen yang dapat digunakan untuk penelitian dan pemahaman fenomena reflooding yang terjadi pada bundel bahan bakar PWR selama post- LOCA. Untai Uji Termohidraulika BETA terdiri dari beberapa komponen utama, yaitu: (1). Kanal uji yang memuat bundel uji, (2). Pemanas mula (preheater) (3). Pompa sirkulasi, (4). Penukar kalor untuk membuang panas ke sistem sekunder, dan (5). Katup untuk mengatur aliran fluida. Kanal uji dibuat transparan dari tabung kwarsa untuk memudahkan visualisasi menggunakan kamera video. Bundel uji terdiri dari satu sampai empat batang pemanas dengan daya panas total sekitar 8 kw. Pompa sirkulasi merupakan pompa sentrifugal yang laju alirnya dapat divariasikan hingga 50 lt/menit. Pemanas mula mempunyai daya maksimum sekitar 47 kw. Sistem pemipaan digunakan tabung yang dibuat dari SS 316 dengan ukuran diameter ¾ inc. Penukar kalor merupakan jenis lawan arah kapasitas lebih kurang 70 kw, dengan luas permukaan cm 2. TATA KERJA Kegiatan dimulai dengan mempelajari dan identifikasi fasilitas eksperimen untai uji termohidraulika BETA. Dari hasil identifikasi didapatkan bahwa untuk pengoperasian UUB dapat dibagi menjadi dua tahap, yaitu tahap pertama adalah langkah persiapan dan langkah kedua adalah pengoperasian UUB. Dari masingmasing tahap ini kemudian dimodelkan dengan automata. Pada langkah pertama, urutan yang harus dikerjakan adalah sebagai berikut : - Pengecekan tangki air, level air harus pada batas minimal - Pengecekan valve, dapat dilihat pada Tabel 2 Tabel 2. Pengaturan katup pada saat persiapan Kondisi (buka/tutup) Valve (V) V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 - Penyalaan pompa ( Pompa on) - Penyalaan preheater ( preheater on) - Penyalaan cooler ( cooler on) Pada langkah kedua : - Pengecekan pompa (laju debit airnya diatur) - Pengecekan cooler (Suhu air diatur ) - Pengecekan valve, dapat dilihat pada Tabel 3 Gambar 2. Diagram alir Untai Uji BETA [1,4]. ISSN Buku I hal 319

4 Tabel 3. Pengaturan katup pada saat operasi Valve (V) V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 Kondisi (buka/tutup) /buka buka - Pengoperasian pemanas budel uji Tabel 4. Aturan Aturan pemodelan state q1 q2 q3 q4 q5 q6 q7 q8 q9 q10 q11 q12 q13 keterangan Katup 1 (V1) Katup 2 (V2) Katup3 (V3) Katup 4 (V4) Katup5 (V5) Katup 6 (V6) Katup 7 (v7) Katup 8 (V8) Tangki Coller Preaheater Pemanas bundel Uji gagal HASIL DAN PEMBAHASAN Secara umum untuk membangun suatu sistem pemodelan, perlu dipertimbangkan 4 hal yaitu: 1. Mendefenisikan model dengan tepat. Pendefenisian ini mencakup spesifikasi yang tepat mengenai keadaan dan solusi yang diharapkan. 2. Menganalisis model tersebut serta mencari beberapa teknik penyelesaian yang sesuai. 3. Merepresentasikan pengetahuan yang perlu untuk menyelesaikannya. 4. Memilih teknik penyelesaian yang terbaik. Untuk menyelesaikan pemodelan ini maka dilakukan langkah-langkah sebagai berikut : Mendefenisikan model Dimulai dari pemodelan katup 1 sampai dengan katup 8 dengan state q 1 sampai state q 8. Dan seterusnya. Pemodelan state ini dapat dirangkum dan dapat dilihat pada Tabel 4. Menentukan fungsi transisi untuk masingmasing keadaan Fungsi transisi sistem instrumentasi UUB untuk prosedur persiapan pengoperasian. Dapat dilihat dan ditunjukkan pada Tabel 5. Penentuan fungsi transisi dan diagram automata harus mengikuti prosedur persiapan operasi dan disesuaikan dengan aturan automata. Pada Tabel 5 dan Gambar 2 dapat dijelaskan secara singkat adalah sebagai berikut, posisi awal dimulai dari kondisi awal q1(katub 1) jika kondisi q1 membuka maka automata harus bertransisi ke kondisi q13 ( gagal) sedangkan kalau kondisi q1menutup maka automata harus bertransisi ke state q2 (katub 2). Kondisi q2 juga perlu di cek apakah membuka atau menutup, kalau q2 membuka (on) maka state q2 harus pindah ke q3 (katup 3) dan jika menutup maka state harus pindah ke q13 (gagal) dan seterusnya. Transisi yang sukses adalah apabila penulusuran state ini dimulai state awal(q1) dan berakhir pada state akhir (q11). Hasil yang sukses ini dapat digambarkan pada Gambar 3. Pengaturan fungsi transisi pada saat persiapan operasi dapat dilihat pada Tabel 5. Tabel 5. Fungsi transisi pada saat persiapan operasi State On (1) Off (0) q1 q13 q2 q2 q3 q13 q3 q13 q4 q4 q13 q5 q5 q13 q6 q6 q7 q13 q7 q8 q13 q8 q13 q9 q9 q10 q13 q10 q11 q11 q11 q11 q11 Buku I hal 320 ISSN

5 Sedangkan untuk pemodelan saat pengoperasian UUB dapat dijelaskan secara singkat adalah sebagai berikut, posisi awal dimulai dari kondisi awal q1(katub 1) jika kondisi q1 membuka maka automata harus bertransisi ke kondisi q2 (katub 2) sedangkan kalau kondisi q1menutup maka automata harus bertransisi ke state q13 ( gagal). Kondisi q2 juga perlu di cek apakah membuka atau menutup, kalau q2 membuka maka state q2 harus pindah ke q13 (gagal) dan jika menutup maka state harus pindah ke q3 (katup 3) dan seterusnya. Transisi yang sukses adalah apabila penulusuran state ini dimulai dari state awal(q1) dan berakhir pada state akhir (q11). Hasil yang sukses ini dapat digambarkan pada Gambar 3. Sedangkan pengaturan fungsi transisi pada saat operasi dapat dilihat pada Tabel 6. Penggambaran diagram fungsi transisi Penggambaran diagram fungsi transisi saat pengoperasian UUB Gambar 4. Diagram Automata Saat Operasi UUB Dan dapat dinyatakan dalam bentuk formal adalah F({q0,q1,q2,q3,q4,q5,q6,q7,q8,q9,q10,q11,q12}, {0,1}, S = q1, F={q12}, M) dan yang mempunyai fungsi transisi (M) seperti yang ditunjukkan pada Tabel 6. Sedangkan untuk diagram alir untuk pengendalian persiapan dan pengoperasian fasilitas eksperimen UUB dapat digambarkan sebagai Gambar 5 berikut : Gambar 3. Diagram Automata Persiapan Operasi UUB Tabel 6. Fungsi transisi pada saat operasi state On (1) Off (0) q1 q2 q13 q2 q13 q3 q3 q13 q4 q4 q5 q13 q5 q6 q13 q6 q7 q13 q7 q8 q8 q8 q9 q13 q9 q10 q13 q10 q11 q11 q11 q12 q12 q12 q12 q12 Gambar 5. Diagram alir persiapan dan pengoperasian UUB KESIMPULAN DAN SARAN Pemodelan automata pada pengoperasian dan persiapan Untai Uji Termohidraulika BETA telah dibuat. Hasil yang diperoleh merupakan model automata pengoperasian yang dapat dinyatakan dalam bentuk formal F = ({q0,q1,q2,q3,q4,q5,q6,q7,q8, q9,q10,q11,q12}, {0,1}, S = q1, F={q12}, M) dan yang mempunyai fungsi transisi (M) seperti yang ditunjukkan pada Tabel 6. Sedangkan model automata untuk persiapan dapat dinyatakan dalam bentuk F=({ q0,q1,q2,q3,q4,q5,q6,q7,q8, q9,q10,q11,q12}}, {0,1}, S = q1, F={q12}, M) dan yang mempunyai fungsi transisi (M) seperti yang ditunjukkan pada Tabel 5 ISSN Buku I hal 321

6 UCAPAN TERIMA KASIH Kami mengucapkan banyak terima kasih kepada bapak Ir. Khairul Handono, M.T. atas segala bantuannya, serta kepada rekan-rekan di Bidang Operasi Fasilitas PTRKN BATAN. DAFTAR PUSTAKA 1. KHAIRUL H dkk., Simulasi Fenomena Loca di Teras Reaktor Melalui Pemodelan Eksperimental. (II). Rancang Bangun Untai Uji BETA, Prosiding Presentasi Ilmiah Teknologi Keselamatan Nuklir V, Serpong, Firrai Utirartatmo Teori Bahasa dan otomata,, J&J Learning, Edisi pertama, Cetakan pertama, Automata Bahasa Formal dan kompilasi, D. Suryadi H. S, Gunadarma, Edisi pertama, Cetakan ketiga, Juli Agus Nur Rachman, Khairul Handono, dkk, Disain Sistem SCADA pada Untai Uji Komponen Menggunakan Cimon V2.4., Seminar PTAPB Yogyakarta, 2009 Buku I hal 322 ISSN