Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan PRPN - BA TAN, 14 November 2013
Perangkat Nuklir
PEMILIHAN DESAIN MEKANIK PAD A LOADING-UNLOADING SUMBER RADIOAKTIF, PENGANGKAT RAK SUMBER DAN MEKANISME TRANSPORTASI PRODUK UNTUK IRADIATOR GAMMA Ari Satmoko, Petrus Zacharias,
Sutomo, Hyundianto Arif Gunawan, dan Putut Hery S.
PRPN - SATAN, Kawasan Puspiptek, Gedung 71, Tangerang
Selatan, 15310
ABSTRAK PEMILIHAN DESAIN MEKANIK PADA LOADING-UNLOADING SUMBER RADIOAKTlF, PENGANGKAT RAK SUMBER DAN MEKANISME TRANSPORTASI PRODUK UNTUK IRADIATOR GAMMA. BATAN berkeinginan untuk membangun iradiator gamma guna menunjang kepentingan industri terutama untuk pengawetan produk-produk pangan dan hasil pertanian. Desain iradiator dikembangkan dengan konsep mengacu pada iradiator kategori IV. Pengembangan dari desain konsep mekanik menjadi desain dasar menawarkan berbagai alternatif teknik ataupun model. Alternatifalternatif tersebut harus dievaluasi untung ruginya sehingga menghasilkan satu alternatif yang ditetapkan untuk desain. Untuk proses loading-unloading sumber radioaktif, desain praktis meniru desain iradiator pada umumnya. Untuk meningkatkan efisiensi paparan radiasi, batang-batang sumber disusun ke dalam dua rak tipis sejajar. Masing-masing rak terdiri dari dua tingkat. Produk akan mengalami paparan dosis yang optimal pada saat melewati lokasi yang diapit oleh kedua rak ini. Seling SS304 menjadi alternatif alat penarik rak sumber ke atas. Untuk menghindari rotasi dan ayunan, rak dilengkapi dengan guide berupa seling di kedua sisi. Seling guide ini dilengkapi dengan komponen pengencang dan juga spring untuk menjaga tegangan seling. Mekanisme transportasi produk berfungsi untuk mendekatkan atau menjauhkan produk dari sumber radioaktif Sistem gantung memiliki keunggulan lebih dibandingkan dengan sistem yang bertumpu di bawah karena struktur penyangga yang menggantung pada plafon atas mempunyai ruang yang lebih leluasa. Supaya efisien dan ekonomis, produk bergerak secara kontinu namun dapat dihentikan pada lokasi-Iokasi tertentu. Karena gerakan produk bersifat diskret, maka tipe konveyor yang cocok adalah power and free. Jalur konveyor didesain mengitari rak sumber dan melalui zona pusat di antara dua rak sumber supaya serapan dosis radiasi menjadi optimal dan merata. Untuk menghentikan carrier pada lokasi tertentu, stopper pneumatik disediakan. Pemuatan produk ke dalam konveyor dan pembongkarannya dilakukan secara otomatis dengan menambahkan jalur feeder yang terdiri dari dua tingkat. Kata kunci: ira dia tor, mekanik, pemilihan desain, desain konsep, sumber radioaktif
ABSTRACT MECHANICAL DESIGN SELECTION ON RADIOACTIVE SOURCE LOADINGUNLOADING, SOURCE RACK HOIST AND PRODUCT TRANSPORT MECHANISM FOR GAMMA IRRADIA TOR. BA TAN has a program on gamma irradiator facility intended for industrial interests especially for preservatif foods and agriculytural products. Irradiator design is developped by referring to the irradiator category IV. To develop the concept design into detailled design, many alternatives are disponibles such as its technologies, technics or methods. Its advanteges and disadvantges should be evaluated. It therfore
- 324 -
Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan PRPN- BATAN, 14 November 2013
Perangkat Nuklir
results in only one alternative that will be developped to be the detailled design. For radioactive source loading-unloading process, the design refers practically to the existing model. To increase the radiation dose efficiency, source pencils are arranged into two thin parallel racks. Each rack consists of two stages. The product will receive an optimal radiation dose when it passes the location between both racks. SS304 wire is the best alternative for lifting racks. To avoid rotation and swing phenomena, racks are provided with guide in wire in both side of racks. These wires are equipped with tensioners and also springs to maintain its tension. The product transport mechanism has a function to make products close or far away from the radioactive source. Overhead conveyor has more advantages since its supports hanging on the ceiling offer a more free space. In order to be more efficient and economic, the products move continously but can be stopped at certain locations. Since its discret characteristic, the convinient conveyor type is power and free. The conveyor line is designed to around source racks and passes by the center point between both of racks in order that the radiation dose becomes optimal and evenly spread. To stop the product at certain locations, pneumatic stoppers are provided. Product loading into the conveyor and its unloading are performed automatically by providing the two stages feeder way. Keywords: irradiator, mechanic, design selection, concept design, radioactive source
1. PENDAHULUAN Saat ini telah lebih dari 50 negara di dunia menggunakan pengawet
makanan
dan
produk
pertanian
[1]. Beberapa
irradiator gamma sebagai negara
Asia
yang telah
menggunakannya
adalah China, Korea, Jepang, Banglades dan Thailand. Oi Indonesia,
BATAN
beberapa
memiliki
(Irradiator
Karet
Alam).
fasilitas
Oesain
iradiator
bangunan
yang salah satunya dan
ruang
iradiasi
diberi
nama IRKA
dimaksudkan
untuk
penelitian karet alam dan bukan tujuan komersil. Modifikasi yang telah dilakukan terhadap ruang iradiasi memungkinkan
IRKA dapat digunakan untuk melayani permintaan iradiasi
selain lateks, tapi dengan efisiensi yang sangat rendah. Oi indonesia,
PT ReI-ion Sterilization
swasta yang mengoperasikan Cibitung,
Bekasi, Jawa
Services menjadi satu-satunya
iradiator gamma
[2]. Iradiator
Barat dan dioperasikan
semata-mata
perusahaan
ini dibangun
di daerah
untuk tujuan
komersil.
Permintaan iradiasi di Rei-ion begitu tinggi. Berbagai jenis produk dilayani untuk diiradiasi mulai dari produk-produk pertanian hingga sterilisasi bahan atau peralatan medis. Beberapa tahun belakangan
ini, BATAN berkeinginan
untuk membangun
iradiator
gamma guna menunjang kepentingan industri terutama untuk pengawetan produk-produk pangan dan hasil pertanian.
Pada tahun 2013 desain dasar telah dikembangkan
Oesain iradiator dikembangkan Ketika tidak digunakan, digunakan,
sumber
dengan konsep mengacu radioaktif
disimpan
pada iradiator kategori
di dalam
[3]. IV.
kolam air. Pad a saat
sumber diangkat ke atas permukaan kolam. Produk-produk
yang diiradiasi
- 325 -
Prosiding Pertemuan I/miah Perekayasaan PRPN - BA TAN, 14 November 2013
diangkut
dan
dibawa
Perangkat Nuklir
mendekati
sumber
radiasi.
Selesai
iradiasi,
produk
kembali
dibongkar dan siap dipasarkan. Bermacam-macam
alternatif desain tersedia untuk ditetapkan
dan dikembangkan
dari desain konsep menjadi desain dasar. Dari berbagai alternatif ini, salah satu alternatif diputuskan desain
atau ditetapkan
sebagai opsi desain. Kegiatan diawali dengan memahami
konsep yang diinginkan,
mendata
alternatif
desain
yang ada, mengevaluasi
keuntungan dan kerugian yang ditawarkan dari alternatif-alternatif memutuskan
salah satu alternatif terbaik. Selanjutnya
tersebut dan akhirnya
pilihan ini dapat dikembangkan
menjadi desain rinci. Dalam makalah ini pembahasan difokuskan pada pemilihan desain mekanik terutama
untuk proses loading-unloading
sumber radioaktif,
mekanisme
naik
turun rak sumber dan transportasi produk iradiasi. 2. TEORI (radiator untuk industri menggunakan material
radioaktif
membangkitkan
dan
elektron.
penggunaan Iradiator
dua tipe sumber radiasi yaitu penggunaan
mesin
yang
akselerator
akan didesain
tegangan
tinggi
ini menggunakan
untuk
Cobalt-50
sebagai bahan radioaktif. Bahan ini dibungkus dalam dua kapsul stainless steel sehingga memberikan perlindungan dua lapis terhadap kemungkinan kebocoran. Secara umum terdapat empat kategori berdasarkan
desain fasilitas
dan desain
akses serta proteksi radiasi material radioaktif [4]. Kategori I adalah iradiator di mana sumber yang telah tersegel atau terisolasi benar-benar tersimpan dalam kontainer kering yang terbuat
dari bahan kuat. Sumber tersebut
manusia mendekati
lokasi sekeliling
terproteksi
sepanjang
sumber tidak dimungkinkan
waktu. Akses
karena keterbatasan
volume ruang sesuai dengan konfigurasi desain. Dalam kategori II, sumber yang tersegel benar-benar
tersimpan
benar-benar terproteksi
dalam kontainer kering yang terbuat dari bahan kuat. Sumber ketika tidak digunakan.
Pad a saat digunakan,
sumber terbuka
dalam sebuah volume radiasi yang dijaga tidak dapat diakses oleh manusia melalui sistem kendali masuk. Dalam kategori III, sumber yang tersegel disimpan dalam kolam penyimpanan yang diisi dengan air dan diproteksi sepanjang waktu. Akses manusia pada sumber dan volume untuk pengiradiasian secara fisik dibatasi oleh konfigurasi desain dan mode penggunaan manusia
yang
yang tepat. Iradiator kategori IV merupakan
terkendali.
Sumber
yang
telah
tersegel
iradiator dengan akses disimpan
dalam
kolam
penyimpanan yang diisi dengan air. Sumber benar-benar terlindung saat tidak digunakan
- 326 -
Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan PRPN-BATAN, 14 November 2013
Perangkat Nuklir
dan pada saat digunakan sumber terbuka dalam sebuah volume radiasi yang dijaga tidak dapat diakses oleh manusia melalui sistem kendali masuk. Iradiator yang dibahas dan didesain dalam makalah ini merupakan iradiator Kategori IV. Sumber gamma yang digunakan adalah Cobalt-50. Pada saat tidak digunakan sumber ini disimpan dalam sebuah kolam berisi air. Pada saat akan digunakan, sumber diangkat ke atas sehingga menjadi terbuka. Selama dioperasikan,
manusia tidak boleh masuk ke
dalam ruang atau volume pengiradiasian.
3. METODERANCANGAN Kegiatan ini merupakan bagian dari kegiatan pengembangan gamma.
Bermacam-macam
alternatif
desain tersedia
desain dasar iradiator
untuk mengembangkan
desain
konsep menjadi desain dasar. Dari berbagai alternatif ini, salah satu alternatif diputuskan atau
ditetapkan
sebagai
opsi
desain.
memahami desain yang diinginkan,
Metode
penetapan
desain
dengan
mendata alternatif desain yang ada, mengevaluasi
keuntungan dan kerugian yang ditawarkan dari alternatif-alternatif memutuskan
diawali
tersebut dan akhirnya
salah satu alternatif terbaik. Berbagai aspek dievaluasi
seperti misalnya
efisiensi ruang, efisiensi ekonomi, kemudahan perawatan, dsb.
4. HASIL DAN PEMBAHASAN Iradiator penyimpanan
menggunakan sumber
liner kolam
Cobalt-50
berisi
air bebas
mineral
bertipe batang pensil. Air berfungsi
sebagai
tempat
sebagai
perisai
radiasi. Dalam keadaan standby, sumber radioaktif disimpan di dasar kolam. Ketika akan digunakan, sumber diangkat hingga ke atas permukaan kolam. Selanjutnya produk yang akan diradiasi didekatkan pada sumber terse but. Pembahasan proses loading-unloading
sumber radioaktif, mekanisme
desain mekanik meliputi
naik turun sumber dan sistem
transportasi produk.
4. 1. Proses loading-unloading Proses
loading-unloading
mengeluarkan
sumber radioaktif sumber
radioaktif
meliputi
proses
memasukkan
transfer cask ke dalam gedung iradiasi dan memindahkan
atau
batang-batang
sumber Cobalt-50 dari transfer cask ke rak penyimpan sumber dan atau ke rak sumber sehingga
siap digunakan.
transportasi
Transfer cask merupakan
suatu wadah atau media untuk
sumber radioaktif dari tempat fabrikasi hingga tempat tujuan. Rak sumber
- 327 -
Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan PRPN-BATAN, 14 November 2013
Perangkat Nuklir
merupakan rak untuk menempatkan yang ditarik ke permukaan
batang-batang sumber radioaktif. Rak sumber inilah
kolam sehingga
batang sumber
dapat digunakan
meradiasi suatu produk. Sedangkan rak penyimpan sumber merupakan
untuk
rak sementara
untuk menempatkan batang-batang sumber yang tidak digunakan untuk meradiasi. Sumber-sumber dan diangkut pabrikan
yang
dengan
Cobalt-60 bertipe batang pensil disimpan di dalam transfer cask truk mendekati
menyediakan
memasukkan
transfer
menyediakan
akses
sumber
cask pintu,
gedung
ke
radioaktif.
dalam
melewati
gedung
lorang
fasilitas
Transfer
Berbagai iradiasi
labirin,
berbagai pertimbangan, teknik loading-unloading pada kebanyakan
iradiator.
cask didesain
alternatif seperti
dan melalui
tersedia
misalnya
oleh untuk
dengan
atap gedung.
Atas
transfer cask diputuskan meniru desain
iradiator gamma yang sudah ada (lihat Gambar
1). Akses
tranfer case disediakan melalui lubang di atap gedung iradiator. Dengan demikian desain atap gedung iradiator harus dilengkapi dengan akses buka tutup. Untuk dapat membukatutup atap beton, disediakanlah
peralatan berupa pesawat angkat atau crane. Melalui
lubang atap ini, transfer cask dimasukkan dan ditempatkan
di dasar kolam air. Transfer
cask bermassa antara 7-8 ton. Peralatan utama untuk loading-unloading adalah
crane
yang
berkapasitas
10 ton.
Crane
juga
sekaligus
tranfer cask
digunakan
untuk
mengangkat tutup atap beton, dengan demikian tutup atap juga harus didesain ke dalam beberapa modul atau bagian yang masing-masing tidak boleh melebihi 10 ton.
- 328 -
Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan PRPN - BA TAN, 14 November 2013
Perangkat Nuklir
.... :. ~,' . ~ ... •....•••
-0-.,
.
.. I I ' -J?:C~)'>'J "...
:. "
,.: ' ..
,
" '.. ,llKOLAM :' " .. ; , I',", "
:(T ,;:,;,:,:;'::,',;::,,;~:..~" ,,' Gambar 1, Loading-unloading
transfer cask melalui lubang atap
Untuk dapat digunakan, sumber Cobalt-50 bertipe batang pensil perlu dikeluarkan dari transfer cask dan dipindahkan ke rak sumber. Rak sumber inilah yang diangkat ke atas permukaan kolam untuk meradiasi. Seiring dengan waktu, aktivitas radiasi sumber Cobalt-50 meluruh dan harus diganti dengan sumber baru, Pensil sumber yang tidak lagi digunakan
dapat
disimpan
sementara
di rak penyimpanan
sementara,
Pemindahan
pensil-pensil sumber ini dari transfer cask ke rak sumber dan ke rak penyimpanan
atau
sebaliknya dilakukan secara manual.
4, 2, Sistem perangkat naik-turun sumber radioaktif Sumber bertipe batang pensiL Dalam kondisi baru, masing-masing memiliki aktivitas radiasi sebesar 10 kCi. Untuk mendapatkan diperlukan
setidaknya
sangat bervariasi variasi
konfigurasi
20 batang
sumber.
Konfigurasi
mulai dari bentuk melingkar memiliki
karakteristik
hingga
isodosis
batang sumber
aktivitas sebesar 200 kCi
posisi batang-batang lurus berjajar. radiasi
yang
sumber
Masing-masing berbeda,
Untuk
meningkatkan efisiensi dosis paparan radiasi, posisi batang-batang sumber ini diputuskan berjajar dalam garis lurus, Penempatan posisi seperti ini membutuhkan
rak tipis sebagai
- 329 -
Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan PRPN - SA TAN, 14 November 2013
Perangkat Nuklir
wadah. Pemilihan desain ini diharapkan menghasilkan kurva isodosis yang relatif merata dan luas. Volume produk yang diiradiasi menjadi optimal. Pengelompokan radioaktif menawarkan
banyak kemungkinan
posisi sumber
seperti misalnya dengan rak tunggal, rak
ganda ataupun em pat rak. Oari berbagai alternatif akhirnya diputuskan sumber radioaktif disebar ke dalam dua kelompok atau dua rak sejajar. Produk akan mengalami paparan dosis yang optimal pada saat diapit oleh kedua rak sumber. Tinggi batang pensil tidak lebih dari setengah meter. Akibatnya jangkauan
paparan
radiasi juga tidak terlalu tinggi. Oi sisi lain, tinggi ruangan sekitar 3 m. Oengan demikian bila batang-batang sumber disusun dalam satu tingkat rak, maka banyak ruang atas yang tidak terpakai. Oleh karena itu rak sumber didesain ke dalam dua tingkat sehingga dapat menjangkau ruang yang lebih luas. Penyusunan dalam tiga tingkat tidak memungkinkan karena keterbatasan
ketinggian
ruang. Oari uraian ini, desain rak sumber diputuskan
terdiri dari dua baris dan masing-masing batang sumber
yang digunakan
baris terdiri dari dua tingkat. Ini berarti jumlah
harus kelipatan
dari 4 supaya
menghasilkan
kurva
isodosis yang simetris. Oalam keadaan standby rak sumber berada di dasar kolam iradiator. Pad a saat akan dioperasikan,
rak sumber diangkat hingga di atas permukaan
kolam. Jika proses
iradiasi selesai, rak sumber diturunkan kembali ke dasar kolam pada posisi aman. Untuk menaik-turunkan
rak sumber
ini diperlukan
suatu
mekanisme
yang
disebut
sistem
perangkat naik turun sumber (Iihat Gambar 2).
Gambar 2. Mekanisme naik turun sumber
- 330 -
Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan PRPN- BATAN, 14 November 2013
Perangkat Nuklir
Berbagai alternatif mekanisme sistem rantai, sistem pendorong
naik turun sumber telah dievaluasi:
sistem seling,
dengan tongkat pejal, sistem hidrolik, dsb. Masing-
masing alternatif memiliki kelebihan dan kekurangan
masing-masing.
Jarak dari posisi
standby ke posisi operasi sekitar
8 m. Karena jarak yang relatif tinggi ini, alternatif tong kat
pejal ataupun
menjadi
menjadi
sistem
hidrolik
lebih menarik
berbagai alternatif
dibandingkan
penarik fleksibel,
terkendala.
dengan
Penggunaan
komponen
komponen
fleksibel
8 m. Oari
kaku sepanjang
seling menjadi alternatif yang paling menjanjikan.
Rantai juga fleksibel namun menuntut perawatan rutin. Oesain untuk mengangkat sumber
naik ke atas akhirnya
diputuskan
menggunakan
seling
88304
rak
yang tahan
terhadap lingkungan air. Alternatif mengantarkan
ide dengan
menambah
seling untuk menarik
pad a desain seling loop tertutup.
memiliki kelemahan karena membutuhkan Oi sam ping kesulitan
mendapatkan
rak sumber
ke bawah
Namun desain tambahan
seperti ini
penambahan puli atau bearing di dasar kolam.
komponen
tambahan
tersebut
karena
tuntutan
spesifikasi teknis yang tinggi akibat rendaman air dan paparan radiasi, desain terse but membutuhkan
perawatan
yang relatif sulit. Perbaikan
kolam, bila ini terjadi, mengharuskan
pengosongan
kegagalan
komponen
di dasar
air kolam. In; tentunya merupakan
proses yang sangat merepotkan. Oleh karena itu desain menetapkan penggunaan seling hanya untuk menarik atau mengangkat rak sumber. Karena ada dua rak, masing-masing rak mempunyai seling penarik. 8eling penarik dililitkan pad a drum penggulung dengan bantuan motor listrik. Penurunan
rak sumber mengandalkan
efek gravitasi. Gaya yang mendorong
rak
sumber turun ke dasar kolam adalah berat rak itu sendiri. Motor tetap digunakan, namun hanya menahan supaya kecepatan turun rak sumber tetap terkontrol.
Kelemahan dari
desain ini adalah munculnya potensi macet rak sumber sebelum mencapai dasar kolam. Potensi ini muncul karena ketiadaan gaya eksternal yang cukup untuk mendorong rak ke dasar kolam. Oalam desain rinci selanjutnya, seberapa besar potensi kemacetan dengan alternatif berkurang.
desain ini perlu dianalisis
lebih lanjut. Apalagi
Oesain rinci yang dikembangkan
di dalam air, efek gravitasi
kemudian harus meminimumkan
potensi
kemacetan rak sumber terutama ketika gerakan turun hingga dasar kolam. Bahkan desain rinci juga harus mengantisipasi
keadaan darurat bila rak sumber benar-benar macet.
Tarikan seling ke atas akan menyebabkan menghindarinya,
rak sumber cenderung berotasi. Untuk
rak dilengkapi dengan guide di kedua sisi rak sumber. Pada awalnya ide
guide dipecahkan dengan menambah pipa yang menjulur dar; dasar kolam hingga plafon atap. Namun penggunaan
bahan pipa menimbulkan
masalah terutama
untuk support.
- 331 -
Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan PRPN-BATAN, 14 November 2013
Perangkat Nuklir
Pipa juga berpotensi mengalami deformasi yang dapat mengakibatkan dan kegagalan
fungsi
guide.
Oleh
karena
itu akhirnya
desain
perubahan bentuk diputuskan
dengan
menggunakan seling di kedua sisi rak sumber. Kedua seling juga harus mempunyai jarak yang konstan di sepanjang jalur gerakan rak sumber. Ujung-ujung pada dasar kolam dan pad a plafon beton. Tegangan
seling
seling ditambatkan
ini harus dapat diatur
sedemikian rupa sehingga tidak terlalu kendor dan tidak terlalu kencang. Hal ini dapat dilakukan
dengan
menyebabkan
penambahan
komponen
pengencang.
Seling
yang
kendor
akan
rak sumber berotasi atau bahkan berayun. Sedangkan seling yang terlalu
tegang dapat menyebabkan deformasi pada struktur penyangga seling. Seling dengan panjang lebih dari 10m berpotensi mengalami dilatasi termik yang dapat berakibat pad a fenomena
fatgiue. Di sam ping dapat mengakibatkan
kegagalan,
fenomena fatigue juga dapat mengendurkan tegangan seling. Mempertimbangkan ini, penggunaan sebagai
spring untuk menjaga tegangan
potensi
seling layak untuk dievaluasi.
guide gerakan juga harus mempertimbangkan
fenomena
gempa
Seling
bumi. Jika
gempa terjadi, yang berfungsi sebagai pencegah rak sumber berayun adalah seling guide ini.
Di
dalam
pendukungnya
desain
rinci
selanjutnya,
harus diperhitungakan
kekuatan
terhadap
seling
kekuatan
guide
dan
tarik operasional
komponen dan efek
gempa bumi sebesar 0,25g. Kecepatan naik turun rak sumber tidak terlalu berperanan dalam
perhitungan dosis
sera pan. Dengan demikian kecepatan naik turun rak sumber bukan merupakan parameter yang kritis. Hanya saja, rak sumber tidak boleh turun terlalu cepat karena bila menyentuh dasar kolam secara tiba-tiba dapat menimbulkan
efek benturan yang fatal. Dan ketika
naik terlalu cepat dapat menyebabkan
liar rak sumber
gerakan
akibat efek inersia.
Setelah naik sesaat, rak sumber mengalami gerak jatuh bebas. Ketika terhentak, seling akan mengalami
gaya tarik yang sangat besar. Dengan demikian
untuk menetapkan
kecepatan naik turun rak sumber yang ideal, salah satu parameter yang perlu dievaluasi adalah efek kelembaman pada saat naik dan tiba-tiba motor dihentikan. Desain rinci yang dikembangkan harus mampu mengevaluasi fenomena ini. Motor mengendalikan
gerakan naik turun sumber. Dengan demikian motor harus
dapat bergerak dalam arah berlawanan. Pad a saat operasi, posisi rak sumber harus tepat pada posisi yang diinginkan.
Untuk itu motor dilengkapi dengan dua mode kecepatan.
Ketika masih jauh dari posisi yang dituju, motor bergerak cepat. Namun ketika sudah mendekati
posisi yang diinginkan,
mode lambat ini, kepresisian
motor bergerak dengan kecepatan
lambat. Dengan
posisi rak sumber dapat ditingkatkan.
Dari uraian ini,
sepsifikasi motor ditentukan sebagai berikut: bisa berputar bolak balik, mempunyai dual
- 332 -
Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan PRPN- BATAN, 14 November 2013
Perangkat Nuklir
kecepatan, dan tentunya mempunyai kekuatan torsi yang cukup. Spesifikasi teknis lain akan ditentukan dalam desain rinci. Kecepatan
motor bervariasi tergantung
dari desain dan pabrikan motor. Karena
relatif masih tinggi, kecepatan rotasi motor harus diturunkan.
Berbagai sistem transmisi
dapat digunakan untuk menurunkan kecepatan sekaligus untuk meningkatkan torsi putar seperti misalnya sistem sabuk, sistem rantai dan gearbox.
Karena alasan praktis dan
hanya membutuhkan ruang yang kecil, gearbox dipilih sebagai alternatif terbaik. Pad a saat mengiradiasi
produk, rak sumber harus berada pada posisi yang stabil.
Dengan demikian, seling penarik dilengkapi dengan rem yang terpisah dari motor. Dalam keadaan tidak ada pasokan listrik, rak sumber harus turun secara otomatis. Dengan demikian rem harus didesain untuk dapat membuka atau menutup baik secara manual maupun otomatis. Perangkat naik turun sumber terdiri dari seling penarik, drum penggulung, listrik dan gearbox. perawatan,
Untuk menghindari
komponen-komponen
paparan radiasi dan sekaligus
pengangkat
motor
memudahkan
rak sumber terse but sedapat
mungkin
ditempatkan di luar ruang iradiasi. Dalam hal ini lokasi yang praktis adalah di atas atap. Seling penarik hanya membutuhkan lubang kecil sebagai lintasannya. Seling melilit pad a drum penggulung
dalam bentuk spiral. Posisi lubang seling
penarik tidak berubah, namun lilitan pad a drum penggulung bergeser. Dengan demikian sebuah puli perlu disediakan agar supaya seling selalu mempunyai titik angkat yang tetap. Jarak antara puli dengan drum penggulung juga harus diatur sedemikian rupa sehingga jangkauan
sudut
antara
tali posisi minimum
ditoleransi.
Puli juga harus dilengkapi
dan maksimum
dengan pengungkung
yang terbentuk sehingga
dapat
apabila seling
kendor, seling tetap pad a tempatnya dan tidak loncat dari rei puli. Begitu pula, untuk menghindari
seling kendor dan berubah susunan secara acak, drum penggulung
dilapisi penutup.
Sehingga
ketika seling kendor, posisi seling masih tersusun
perlu secara
teratur. Sumber radioaktif
menghasilkan
udara yang turut mendinginkan disediakan
panas. Sebenarnya
sudah ada sistem sirkulasi
sumber. Dalam rangka keselamatan
secara diversity,
pula sistem pending in sumber bila sumber masih berada di atas kolam.
Pending in sumber
ini diperlukan
untuk menghindari
panas berlebih.
Seberapa
besar
potensi panas yang mungkin dihasilkan mengacu pad a perhitungan paparan radiasi.
- 333 -
Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan PRPN - BA TAN, 14 November 2013
Perangkat Nuklir
4. 3. Mekanisme transportasi produk iradiasi Mekanisme mendekatkan teknologi
transportasi
produk
atau menjauhkan
menawarkan
berfungsi
sebagai
sarana
transportasi
produk iradiasi dari sumber radioaktif.
berbagai
macam
mekanisme
transportasi
untuk
Perkembangan
produk.
Iradiator
didesain bukan untuk penelitian namun untuk kepentingan industri terutama pangan dan pertanian. Kapasitas produksi menjadi parameter utama. Sistem gerakan prod uk secara kontinu dianggap lebih efisien dan ekonomis dibandingkan
dengan sistem batch. Karena
alasan ini sistem konveyor dipilih sebagai alternatif terbaik dibandingkan
dengan sistem
penggerak lainnya seperti sistem kendaraan, sistem hidrolik ataupun sistem taruh dan tinggal. Apabila
setiap paket kemasan
produk dilengkapi
dengan
sumber penggerak
independen, desain menjadi lebih sederhana. Namun, semakin banyak variasi lokasi dan lama pemberhentian,
pengoperasian
iradiator menjadi semakin rum it. Untuk mengurangi
kerumitan ini, sumber penggerak produk didesain menggunakan sistem konveyor. Secara
umum
konveyor
digolongkan
ke dalam
dua jenis:
(overhead) dan konveyor gelinding bawah (baik menggunakan tidak). Hasil evaluasi
menunjukkan sistem
bahwa sistem gantung
yang
bertumpu
di bawah.
konveyor
gantung
landasan sabuk maupun memiliki
keunggulan
lebih
Struktur
penyangga
yang
dibandingkan
dengan
menggantung
pad a plafon atas mempunyai ruang yang lebih leluasa ketimbang support
yang ditopang dari lantai bawah terutama di sekitar kolam air. Produk menggantung juga lebih
stabil
dan
membutuhkan
tidak
mung kin
jatuh.
Namun
demikian
struktur
menggantung
tahap persiapan atau desain yang matang terkait konstruksi beton atap.
Anchor atau lokasi support harus diperhitungkan beton. Dengan menimbang
keuntungan
secara matang di awal pengecoran
dan kerugian ini, desain konveyor diputuskan
bertipe gantung. Paparan radiasi diperoleh secara optimal hanya di sekitar lokasi sumber radioaktif. Ini
berarti,
produk
pemberhentian diiradiasi.
iradiasi
bergantung
Dengan demikian,
mesti
dapat
dihentikan
pada
pad a aktivitas sumber dan juga jenis gerakan produk iradiasi didesain
dapat dihentikan pad a lokasi-Iokasi tertentu. Perkembangan ini juga memungkinkan
lokasi-Iokasi
ini.
Lama
produk yang akan
bersifat kontinu namun
teknologi konveyor dewasa
untuk menghentikan laju konveyor setiap saat. Namun bila beban
produk yang diiradiasi banyak, menghidupkan frekuensi tinggi merupakan
dan mematikan
motor penggerak dalam
proses yang dihindari. Karena hal ini dapat cepat merusak
baik komponen listrik maupun mekanik.
- 334 -
Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan PRPN- BATAN, 14 November 2013
Oleh karena
gerakan
Perangkat Nuklir
produk
bersifat diskret,
maka tipe konveyor
diputuskan
menggunakan tipe power and free (Iihat Gambar 3 kiri). Jalur lintasan konveyor terdiri dari dua tingkat. Tingkat atas digunakan
untuk rantai konveyor. Sedangkan
tingkat bawah
digunakan untuk jalur carrier. Carrier inilah yang nantinya membawa produk yang akan diiradiasi.
Rantai konveyor
bergerak secara kontinu tanpa berhenti. Sementara
dilengkapi dengan pengait yang sewaktu-waktu
carrier
dilepas atau dihubungkan dengan rantai
konveyor. Oengan cara seperti ini, carrier dapat bergerak mengikuti rantai konveyor dan dapat dihentikan sewaktu-waktu
dengan melepaskan kaitan ke rantai. Fenomena fatigue
mekanik pun dapat diminimalisir. Untuk menghentikan
carrier pad a lokasi tertentu,
Berbagai alternatif tersedia seperti misalnya penggunaan dan sistem
pneumatik.
Oari berbagai
alternatif
desain,
stopper
mekanik
disediakan.
motor elektrik, sistem hidrolik sistem
pneumatik
dianggap
sebagai yang terbaik. Berbagai keuntungan ditawarkan oleh stopper pneumatik. Sistem pneumatik
bekerja relatif cepat, lebih ekonomis,
semua komponen dapat ditempatkan membutuhkan
grade khusus).
perawatan relatif mudah, dan hampir
di luar ruang iradiasi (komponen-komponen
Komponen
yang ditempatkan
hanyalah pipa penyalur udara dan silinder pneumatik. adalah seal pada silinder
pneumatik.
tidak
di dalam ruang iradiasi
Satu-satunya
bahan yang kritis
Oleh karena itu, salah satu spesifikasi
silinder
pneumatik adalah seal yang tahan terhadap paparan radiasi sinar gamma.
Gambar 3. Jalur konveyor 2 tingkat dan rantai konveyor [5] Mengacu pada desain rak sumber, jalur konveyor didesain melalui zona pusat di antara dua rak sumber. Oi sinilah paparan radiasi mencapai maksimum. Oi sisi luar rak sumber, paparan radiasi juga masih relatif kuat. Untuk efisiensi paparan sinar gamma, sebelum memasuki
zona pusat, jalur konveyor melewati sisi atas rak sumber terlebih
dahulu. Setelah berbalik dan melewati pusat sumber, konveyor berbalik lagi melewati sisi bawah rak sumber. Oengan demikian sisi bawah dan atas produk iradiasi mengalami penyinaran gamma secara simetris. Oosis papa ran radiasi menjadi relatif merata.
- 335 -
Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan PRPN - BA TAN, 14 November 2013
Perangkat Nuklir
Untuk mengurangi beban motor penggerak, gesekan antara rantai konveyor dan rei harus sangat gesekan
keeil. Oengan
di dalam desain
demikian,
bearing
sistem konveyor.
digunakan
Sumber
untuk
gamma
menekan
Cobalt-60
koefisien
meneiptakan
lingkungan yang ekstrim. Komponen atau bahan dalam sistem konveyor yang tidak tahan terhadap radiasi gamma adalah pelumas yang mudah menggumpal. dalam desain iradiator ini, penggunaan
pelumas sedapat
mung kin dihindari.
dengan pelumas kering (dengan serbuk keramik misalnya) merupakan memeeahkan permasalahan
Oleh karena itu Bearing
alternatif untuk
ini. Namun demikian, peggunaan pelumas eair ataupun jely
tak dapat dihindari terutama untuk kontak antara roda konveyor dengan reI. Untuk kasus ini, kemudahan akses dalam rangka perawatan rutin perlu diperhatikan dalam mendesain sistem konveyor gantung. Jenis rantai konveyor bermaeam-maeam. konveyor yang berbelok-belok. ini dilengkapi
Oi sekitar sumber radiasi terdapat jalur
Oalam kebanyakan sistem konveyor, desain lintasan belok
dengan bearing yang tetap berada di tempat. Namun desain seperti ini
mengakibatkan
bearing
menerima
efek radiasi
terus
menerus.
Untuk
menghindari
kerusakan bearing dan memudahkan perawatan, maka desain seperti ini tidak digunakan. Sebagai gantinya,
desain sistem konveyor
menggunakan
tipe rantai yang dilengkapi
dengan bearing vertikal dan horizontal (lihat Gambar 3 kanan). Rantai terdiri dari dua bagian:
blok pembawa
menggantungkan
carrier
dan blok pengarah.
Siok pembawa
berfungsi
untuk
beban carrier. Siok ini dilengkapi dengan 4 roda vertikal. Sedangkan
blok pengarah berfungsi untuk mengarahkan gerakan di lintasan belok. Siok ini dilengkapi dengan roda horizontal. Hasil evaluasi
dari
Kelompok
Instrumentasi'
dan
Kendali
mengantarkan
pada
kesimpulan sementara bahwa keeepatan ideal prod uk berjalan adalah sekitar 6 - 8 meter per menit. Keeepatan melebihi angka tersebut akan berpotensi pad a fenomena ayunan yang besar ketika melintas di jalur belok dan juga fenomena berhenti
mendadak.
Sementara
keeepatan
yang terlalu
kelembaman
lambat
jika harus
akan mengakibatkan
ketidakpresisian perhitungan dosis. Oengan gambaran desain di atas, mekanisme pengiradiasian
prod uk terdiri dari tiga
tahap utama yaitu loading prod uk, pengiradisian produk dengan bantuan konveyor, dan unloading prod uk. Tahap loading meliputi pemuatan produk-produk
yang akan diiradiasi
ke dalam carrier yang telah menggantung pad a konveyor. Untuk memudahkan pemuatan, produk-produk
disusun terlebih dahulu dalam sebuah wadah yang disebut dengan tote.
Tote inilah yang kemudian dimasukkan Oleh karena itu carrier didesain
ke dalam carrier. Tinggi carrier lebih dari 2 m.
dalam bentuk dua tingkat rak masing-masing
untuk
- 336 -
Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan PRPN - BA TAN, 14 November 2013
sebuah tote. Selanjutnya
Perangkat Nuklir
carrier tersebut dibawa oleh sistem konveyor memasuki ruang
iradiasi. Lama iradiasi bergantung pada jenis produk sesuai dengan data yang diberikan oleh operator. Lama iradiasi dikendalikan
oleh bagian kontrol kendali. Selesai iradiasi,
produk kembali dibongkar dari carrier. Pemuatan tote ke dalam carrier dan pembongkarannya dengan menambahkan
dilakukan secara otomatis
jalur feeder. Jalur feeder terdiri dari dua tingkat sesuai dengan
muatan jumlah tote dalam satu carrier. Feeder tersebut diisi dengan tote-tote yang telah mengantri. Ketika akan dimuat, carrier dihentikan dengan bantuan stopper. Kedua tote atas dan bawah diangkat sedikit dengan tangkai dan didorong masuk ke carrier. Setelah sampai diujung dasar carrier, tangkai turun ke bawah melepaskan
muatan dan kembali
ditarik mundur. Mekanisme maju dan mundur tangkai dilakukan oleh sistem rantai standar. Tangkai dilengkapi dengan bantalan luncur. Sedangkan naik turun tangkai dilakukan oleh komponen roda yang sebagian berbentuk elipse. Gerakan tangkai naik, maju, turun dan mundur dipasok oleh motor listrik tunggal.
5. KESIMPULAN. Pengembangan
dari desain konsep mekanik menjadi desain dasar menawarkan
berbagai alternatif teknik. Masing-masing Alternatif-alternatif
alternatif memiliki keuntungan
tersebut telah dievaluasi sehingga menghasilkan
dan kerugian.
satu alternatif yang
ditetapkan untuk desain. Untuk proses loading-unloading
sumber radioaktif, desain praktis meniru desain
iradiator pad a umumnya. Sedangkan terkait dengan mekanisme pengangkat rak sumber beberapa alternatif desain telah diputuskan. Batang-batang sumber disusun ke dalam dua rak sejajar dan masing-masing
rak terdiri dari dua tingkat.
Seling SS304 ditetapkan
menjadi alat penarik rak sumber ke atas. Penurunan rak sumber mengandalkan gravitasi. dilengkapi
Rak dilengkapi dengan
efek
dengan guide berupa seling di kedua sisi. Seling guide ini
komponen
pengencang
dan juga spring untuk menjaga
tegangan
seling. Untuk mekanisme diputuskan.
Pemindahan
transportasi
produk,
beberapa
produk iradiasi menggunakan
power and free. Struktur penyangga
menggantung
secara kontinu namun dapat dihentikan
keputusan
desain juga telah
sistem konveyor
gantung tipe
pada plafon atas. Produk bergerak
pada lokasi-Iokasi
tertentu
dengan
bantuan
stopper pneumatik. Jalur konveyor didesain mengitari rak sumber dan melalui zona pusat di antara dua rak sumber supaya sera pan dosis radiasi menjadi optimal dan merata.
- 337 -
Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan PRPN-BATAN, 14 November 2013
Perangkat Nuklir
Pemuatan produk ke dalam konveyor dan pembongkarannya
dilakukan secara otomatis
dengan menambahkan jalur feeder dua tingkat.
6. DAFT AR PUST AKA, 1. ANONYMOUS,
Food irradiation, From Wikipedia - the free encyclopedia.
http://en.wikipedia.orq/wikilFood 2. ANONYMOUS,
Rei-ion
Available:
irradiation, tanggal akses 30 Oktober 2013.
Sterilization
Services.
Available:
http://www.rel-ion.com/.
tanggal akses 30 Oktober 2013. 3. SUTOMO,
Desain Rinci Iradiator Kapasitas
200 KCi, Proposal
penelitian,
PRPN,
protection
of non
Serpong, 2013. 4. Atomic
Energy
Licensing
Board, Code of practice
on radiation
medical gamma & electron irradiation facilities, Lembaga Kementerian
Perlesenan
Tenaga Atom
Sains, Teknologi dan Inovasi, Selangor Darul Ehsan, LEMITEK/57,
02
DISEMBER 2008. 5. ANONYMOUS,
Overhead conveyor product, Meritt Transmission,
India, 2011.
TANYA JAWAB Pertanyaan: 1. Transper cash ada dipermukaan tanah atau dibawah? (Sanda) Jawaban : 1. Ketika akan dimasukan ke dalam gedung, tgransfer cash dibawa dengan troli disekitar crane pada permukaan tanah. Crane tersebut mengangkat transfer cash hingga diatas atap gedung. Melalui lubang transfer cash dimasukan ke dalam dasar kolam air
- 338 -
