SEMINAR NASIONAL II SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGY AKARTA, 21-22 DESEMBER ISSN 1978-0176
Daftar Isi 2006
RANCANGAN MEKANIK lRADIATOR GAMMA DI GEDUNG IPSB3-BATAN DJARUDDIN HASIBUAN, SAFRUL, DEDE. S.F
Pusat Reaktor Serba Guna - BATAN, Kawasan PUSPIPTEK Gedung No. 31 Serpong, Tangerang 15310, Banten, Indonesia Telp. +62-21-7560908, Fax. +62-21-7560573 E-mail:
[email protected] Abstrak RANCANGAN MEKANIK IRADIATOR GAMMA DI GEDUNG IPSB3 BATAN. Dalam rangka pemanfaatan bahan bakar bekas reaktor RSG-GAS, telah dilakukan perancangan mekanik"lradiator Gamma" di Pusat Reaktor Serba Guna Serpong. Dengan rancangan tersebut, pemanfaatan bahan bakar bekas sebagai sumber iradiasi bahan makanan di RSG-GAS dapat dilakukan. Untuk merea/isasikan rancangan yang diajukan dibutuhkan 12lembar plat SS 316 dengan teball mm dengan ukuran 2400 x 1200 xl mm, 12 batang besi siku SS 304, ukuran 50 x 50 x 4 x 6000 mm, serta 18 batang hol/ow persegi SS 304, ukuran 20 x 20 xl mm. Dengan rancangan mekanik iradiator gamma, maka pelaksanaan pembangunan Iradiator Gamma ditinjau dari segi mekanik telah dapat dipertimbangkan. Kata kunci: Iradiator gamma, intensitas sinar gamma.
Abstract DESIGN MECHANIC OF GAMMA IRRADIATOR IN BATAN IPSB3 BUILDING. Based on planning to use the reactor spent fuel, the design mechanic of the gamma irradiator has been done in the center of MultiPurpose Reactor in Serpong. With this design, the using of the reactor spent fuel as source for food radiation in RSG-GAS can be done. This design required 12 pieces of SS 316 plates by 2400 x 1200 xl mm, 12 pieces of SS 304 canal profile by 50 x 50 x 4 x 6000 and 18 pieces of rectangular profiles SS 304 by 20 x 20 x 1 x 6000 is needed. With this mechanic design of gamma irradiator, the construction of Gamma Irradiator from mechanical side can be considered. Key words: Gamma irradiator, gamma intensity.
PENDAHULUAN
selalu membutuhkan perisai dan pendinginan. Dalam penyimpanannya selama ini bahan bakar bekas tersebut hanya disimpan tanpa ada manfaat lain yang diperoleh dari penyimpanan tersebut. Mengingat tingginya aktivitas dan waktu peluruhan dari bahan bakar bekas tersebut, perlu dipikirkan pemanfaatannya agar dapat berhasil guna dan bermanfaat, karena bahan bakar bekas ini merupakan sumber sinar gamma yang baik dan murah. Ketersediaan sumber sinar gamma dari bahan bakar bekas ini
Reaktor Serba Guna G.A. Siwabessy (RSG-GAS) adalah reaktor riset terbesar di Indonesia, telah beroperasi selama 19 tahun. Selama itu juga reaktor ini telah menghasilkan bahan bakar bekas dalam jumlah yang cukup banyak yang disimpan di kolam penyimpanan bahan bakar bekas reaktor (spent fuel storage). Pada dasamya bahan bakar bekas ini akan selalu memancarkan sinar gamma dan panas peluruhan secara aktif ke lingkungan sekitarnya, sehingga dalam penyimpanannya
Djaruddin Hasibuan dkk
125
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN
SEMINAR
NASIONAL
II
SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGY AKARTA, 21-22 DESEMBER 2006 ISSN 1978-0176
dapat dimanfaatkan untuk iradiator gamma, yang dapat berfungsi untuk mengiradiasi bahanbahan, misalnya bahan makanan agar terhindar dari gangguan penunasan, parasit dan mikrobakteri seperti bakteri patogen yang dapat mengakibatkan pembusukan dan dari jamur yang dapat merusakkan makanan tersebut dan keperluan lainnya. Iradiasi bahan makanan adalah salah satu cara yang efisien yang dapat meringankan persoalan pembusukan makanan tanpa mengubah struktur dari makanan tersebut, sehingga makanan tersebut dapat disimpan dengan waktu yang lebih lama dalam keadaan segar. Selain itu cara ini juga merupakan cara yang sangat higienis karena tidak ada penambahan zat kimia lain yang bersifat racun ke dalam makanan terse but.
menembus seluruh luasan silinder wadah dengan baik. Untuk meningkatkan laju dosis sinar gamma yang diperlukan dilakukan dengan cara menambah lapisan bahan bakar tersebut sehingga intensitasnya naik dan dapat disesuaikan dengan kebutuhan. Dari perhitungan yang telah dilakukan para peneliti sebelurnnya diperoleh bahwa laju dosis [kGy/jam] di titik pus at iradiator gamma yang berbentuk silinder dengan sumber iradiasi bahan bakar bekas RSG-GAS adalah seperti diperlihatkan pada Tabel 1.[1] Kebutuhan dosis radiasi gamma untuk berbagai kebutuhan dapat dilihat pada Tabel2.[2] Tabe! 1. Laju Dosis Intensitas Gamma Di Titik Pus at lradiator Gamma[l]
Dengan pemanfaatan bahan bakar bekas tersebut menjadi iradiator gamma akan menghasilkan nilai tambah bagi Pus at Reaktor Serba Guna BAT AN, sekaligus meningkatkan efisiensi penggunaan bahan bakar tersebut di luar teras reaktor.
Ring
17,0 25,5
2
3
34,0
4
42,5
5
51,0
6
59,5 68,0
7
Hasil pembelahan nuklir maupun reaksi aktivasi di dalam bahan bakar akan menghasilkan berbagai unsur radioaktif pemancar gamma yang umurnya cukup panjang. Pada umurnnya setelah mengalami pendinginan lebih dari 2 tahun aktivitasnya relatif stabil, sehingga dapat dimanfaatkan sebagai sumber radiasi yang baik. [1] Untuk mendapatkan intensitas sinar gamma yang optimum, bahan bakar disusun secara seri dalam posisi tegak, seperti diperlihatkan pada Gambar 1.
4
5
lapis
lapis
lapis
lapis
lapis
1,73 1,42 1,19 1,01 0,87 0,77 0,68
3,13 2,59 2,18 1,87 1,63 1,44
4,30 3,58 3,04 2,62 2,30
2,29 4,44 3,79 3,29
6,15 5,20 4,46
Bentuk wadah iradiasi adalah berbentuk silinder tegak yang dipasang pada dasar lantai kolam tegak lurns ke atas hingga melampaui permukaan air kolam. Tebal plat pembentuk wadah iradiasi ditentukan dengan menggunakan rumus (l)YJ P.Do tm
=
2(Sm
+A
+ P.y)
(1)
dengan :
Pusat wa(bh iradi~~i
Gambar 1. Susunan Bahan Bakar
tw
tebal wadah dibutuhkan
P
tekanan maksimum yang timbul, berupa tekanan kolom air maksimum. Diameter luar wadah. tegangan ijin maksimum dari material wadah. [4]
Do Sm
= =
A
= tambahan
y
mInImum
yang
ketebalan yang diperuntukkan untuk mengantisipasi penguliran, karat dan erosi. 0,4
Dengan uraian-uraian yang dikemukakan di atas, maka perancangan iradiator gamma untuk kebutuhan tertentu telah dapat dilakukan.
Bahan bakar disusun berlapis secara tegak mengitari lingkaran silinder wadah iradiasi, sehingga intensitas sinar gamma dapat
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN
123
(em)
1
TEOR!
Laju dosis gamma (kilogray perjam)
Jari-jari
126
Djaruddin Hasibuan dkk
Kebutuhan
anan beku, seperti obakteri pada ncam bawang gandum dan buah n lainmakanan segarasil-hasil perikanan. NO
2 7 34 5 6
Membasmi mikrobakteri dari SEMINARNASIONALII 25-60 0,2-0,8 0,1-3,0 0,5-5,0 2,0-7,0 3,0-10 Penggunaan kuman pada hasil-hasil Radiasi Mengurangi Membasmi penseterilan parasit atau meniadakan dari dari daging daging, dan Untuk menghalangi penunasan pad a0,03-0,14 Memperpanjang waktu segar dari SDMTEKNOLOGINUKLIR Dasis YOGYAKARTA,21-22 ISSN 1978-0176 DESEMBER2006 berasal makanan-makanan dari bumbu, beku pati telur dan lainnya. yang pada BerbagaiKebutuhan saat buah daging, penyiapannya kering. daging unggas, ..kering dan (buah, unggas sayuran, dan ikan) daging, daging Tabel 2. KebutuhanDosisRadiasiGammaUntuk
Dengan berpedoman pada ketentuan di atas maka tata letak instalasi yang diusulkan ditunjukkan pada Gambar 2. Kerangka fasilitas iradiator gamma ini bersifat permanen yang terpasang pada lantai lnstalasi Penyimpanan Sementara Bahan Bakar Bekas (IPSB3), sedangkan bahan bakar bekas yang berfungsi sebagai sumber radiasi gamma dapat diganti-ganti sesuai dengan kebutuhan. Perancangan Iradiasi
METODEPERANCANGAN Metode peraneangan iradiator gamma ini dibagi dalam 3 tahapan yang meliputi: 1. Peraneangan tataletak instalasi. 2. Peraneangan bentuk konstruksi 3. Penentuan spesifikasi bahan dan peralatan. Penentuan Tata Letak Instalasi dan Bentuk Konstruksi
Berdasarkan hasil survei yang telah dilakukan dan berpedoman pada data yang telah terkumpul, lokasi penempatan fasilitas iradiator gamma RSG-GAS ini direneanakan di dalam Instalasi Penyimpanan Sementara Bahan Bakar Bekas (IPSB3). Persyaratan yang hams dipenuhi dalam menentukan tata letak instalasi Iradiator gamma ini adalah: a. Mudah dieapai dari pintu akses material. b. Tidak mengganggu kegiatan-kegiatan lain yang dilakukan di dalam kolam maupun yang menggunakan pintu akses material. e. Tidak membahayakan personil pekerja maupun peralatan di sekitamya. d. Dapat dipasang dengan mudah e. Biayanya tidak terlalu mahal. f. Memenuhi estetika teknik konstruksi.
Djaruddin Hasibuan dkk
Bentuk Konstruksi Wadah
Wadah iradiasi adalah bagian terpenting dari fasilitas iradiasi iradiator gamma ini, karena pelaksanaan proses iradiasi akan terlaksana apabila kondisi bagian ini dapat mendukung kegiatan maksimum yang akan dilakukan. Untuk mengoptimalkan pelayanan iradiator gamma ini, bagian wadah ini hams diraneang seeara optimal. Kondisi optimal wadah adalah apabila wadah dapat terbentuk sesuai dengan tingginya laju dosis yang tersedia, serta mampu menampung kemasan bemkuran maksimum yang disesuaikan dengan radius susunan bahan bakar bekas hasil perhitungan .. Mengaeu pada Tabel 1 dan Tabel 2, diperoleh bahwa ukuran maksimum wadah yang dapat dibuat dengan intensitas sinar gamma yang mungkin adalah jari-jari silinder wadah r = 34 em, dengan 5 lapis bahan bakar bekas sebagai sumber sinar gamma. Dengan demikian telah dapat dibuat gambar skets dari desain tersebut, seperti pada Gambar 3. Bahan wadah dan kerangka dipilih dari jenis-jenis bahan yang umum digunakan di dalam teras reaktor, dalam hal ini dipilih SS 304, dengan yield strength Sy = 35 KSi. [4] Tebal dinding wadah ditentukan dengan Persamaan (1), dengan: P - 0,6 Kg/em2 (tekanan kolom air pada kedalaman 6 m) Sm 0,3 Sy = 0,3 x 35000 psi = 11667 psi = 793,6 kg/em2 Do diameter luar wadah A diambil nol, karena dianggap tidak ada aliran fluida Y 0,4 Dengan memasukkan harga-harga di atas pada Persamaan (1), maka diperoleh tm = 0,29 mm, namun untuk mempermudah peketjaan dalam pelaksanaan pengelasan dipilih 1m= 1 mm.
127
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN
SEMINAR NASIONAL II SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 21-22 DESEMBER2006 ISSN 1978-0176
1
r"iaterial Pintu Ahes
-~ "'--,Jembatan bel'gerak
Kolam penyimpanan bahan bakal' bekas penuanent (IPSB3)
Tampak Atas
Krane Jembatall bergerak oil
It
PintuAkses Material
Kolam Penyimpanan Bahan Bakar Bekas Permanen (ISFSF)
Gambar 2. Tata Letak Instalasi
~ 2
f'" ~ In, ;"""1 ~1:::W
i;
$z
8:::.
II
6S0
1~~1 'I
t
I
IiI.MPft.K AIA5 TAMPA](
DEPAi\!
Gambar 3. Bentuk Konstruksi Iradiator Gamma
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN
128
Djaruddin Hasibuan
dkk
ran 50 xx 3x501 x4 x 0uran x1200 1200 mm 20x20x1 mm
SEMINAR NASIONAL II SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 21-22 DESEMBER 2006 ISSN 1978-0176
untuk konstruksi disesuaikan dengan bahanbahan yang biasa digunakan di dalam teras reaktor yaitu yang bersifat tahan karat. Sebagai sumber radiasi, bahan bakar bekas disusun melingkar menglilingi wadah iradiasi pada bagian bawah wadah. Untuk mempertahankan bahan bakar bekas ini tetap pada kedudukannya, dibangun suatu rak melingkar mengelilingi silinder wadah iradiasi. Pelaksanaan proses iradiasi dilakukan dengan bantuan kran yang telah tersedia di atas kolam penyimpanan bahan bakar bekas tersebut. Sebelum bahan-bahan iradiasi dimasukkan ke dalam wadah iradiasi, terIebih dahulu dilakukan pengemasan, yang ukurannya disesuaikan dengan kemampuan wadah. Dengan raneangan yang diajukan, pembuatan iradiator gamma sebagai suatu fasilitas iradiasi bahan makanan, telah dapat dipertimbangkan untuk direalisasikan.
Penentuan Spesifikasi Bahan dan Alat
Dengan berpedoman pada Gambar 3 di atas, serta ketentuan-ketentuan yang harns dipenuhi untuk material yang akan dipasang di dalam Instalasi Penyimpanan Sementara Bahan Bakar Bekas(IPSB3), maka kebutuhan bahan dan alat untuk pembuatan iradiator gamma RSG-GAS ini dapat dilihat pada Tabel3. Tabel 3. Spesifikasi Kebutuhan Material No 45
23
21br duz lembar 5Sikat buah duz Kawat 2 Jumlah Nama 121br las bahan SSduz Satuan lduz 31duz duz Besi siku SS 304 L, 304 2400 xembar Plat SS 304 L,tangan ukuran 12 batang Batu 18 gerinda btg potong batang Hollow persegi SS 304 Batu gerinda baja SS poles Mata gergaji 6000 mm
KESIMPULAN
HASIL DAN PEMBAHASAN Dari peraneangan yang dikemukakan didapatkan bahwa fasilitas iradiasi gamma ini dipasang di dalam Instalasi Penyimpanan Bahan Bakar Bekas (IPSB3)-BATAN Serpong. Oleh karena itu penggunaan bahan bakar bekas sebagai sumber iradiasi gamma juga berfungsi sebagai penyimpanan di tempat tersebut. Mengaeu pada Tabel 1 dan Tabel 2, diperoleh bahwa laju dosis intensitas gamma yang optimal digunakan adalah pada ring 3 dengan 3 lapis bahan bakar bekas, dan jari-jari lingkaran silinder r = 34 em. Dengan pemilihan yang diajukan, dapat dilihat bahwa hampir seluruh proses iradiasi makanan dapat dilakukan, keeuali radiasi pensterilan dari daging, unggas dan hasil-hasil perikanan. Fasilitas iradiator gamma ini terdiri dari satu unit wadah iradiasi berbentuk silinder tegak dengan diameter D = 680 mm, tinggi h = 6250 mm. Dengan menggunakan Persamaan (1) diperoleh bahwa tebal plat pembentuk wadah silinder adalah t = 1 mm. Untuk mempertahankan wadah ini dalam posisi tegak dibangun kerangka pendukung yang dapat menopang wadah ini tegak lurns di dalam kolam. Bahan-bahan yang digunakan
Djaruddin Hasibuan dkk
Dengan selesainya peraneangan ini maka dapat disimpulkan bahwa: 1. Raneangan iradiator gamma dengan diameter silinder wadah iradiasi D = 68 em, tinggi h = 6250 em dan ketebalan plat wadah iradiasi t = 1 mm, mampu melayani kebutuhan masyarakat untuk mengiradiasi bahan-bahan makanan. 2. Raneangan ini dapat dibuat di bengkal RSG-GAS, sehingga perIu dipertimbangkan untuk di realisasikan. DAFTAR PUSTAKA 1. PUDJlJANTO MS, SETIYANTO, 2004, "Analisis Penggunaan Elemen Bakar Bekas RSG-GAS Sebagai Iradiator Gamma', Pro siding seminar Hasil Penelitian P2TRR Tahun 2003, ISSN 0854-5278. Tangerang. 2.
J.
FARKAS, 1985, Technological Feasibility of Food lradiation Processes, Budapest Hongary.
3. DJARUDDIN HASIBUAN, 2005, "Penerapan Kriteria ASME Pada Rancangan Pemipaan Instalasi Nuklir", Jumal Ilmu dan Rekayasa Teknologi Industri, Vol 2, No 12, Thn ke 7. 4. AARON D. DEUTSCHMAN, cs, 1975, Machine Design, Theory and Practice, Macmillan Publishing Co, New York.
129
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN
SEMINAR NASIONAL II SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 21-22 DESEMBER 2006 ISSN 1978-0176 TANYAJAWAB Pertanyaan
I.
2.
3.
4. 5.
:
Apakah rancangan sinar gamma ini sudah diimplementasikan di bidang pangan, khususnya di Indonesia? Apakah rancangan sinar gamma ini bisa untuk mendeteksi halal tidaknya suatu produk pangan, misalnya bahan makanan yang mengandung lemak babi? Apakah sudah dilakukan suatu riset tentang kemudahan, effective cost penggunaan sinar gamma di masyarakat? (Solikhah) Apa latar belakang penggunaan bahan bakar nuklir bekas? Bagaimana cara keIja irradiator gamma tersebut? (Zaenul Kamal)
Jawaban :
I.
2.
3.
4.
5.
Rancangan ini adalah rancangan iradiator gamma pertama di Indonesia, tapi di luar negeri telah banyak digunakan. Tidak, karena iradiator ini hanya berfungsi untuk mematikan mikrobakteri, menunda pertunasan dan untuk memperpanjang waktu fresh (segar) dari makanan yang diiradiasi. Belum, karena rancangan ini barn dibentuk dalam dokumen rancangan, belum sampai studi kelayakan. Latar belakang penggunaan bahan bakar nuklir bekas RSG-GAS adalah : a. Untuk meningkatkan efisiensi penggunaan bahan bakar bekas tersebut. b. Meningkatkan pelayanan pada masyarakat. Cara kerja iradiator gamma adalah sabagai berikut: a. Bahan iradiasi yang sudah dipaket diturunkan ke dalam wadah irradiasi hingga mencapai lantai dasar. b. Tahan beberapa lama pada posisi iradiasi di dalam wadah. c. Waktu yang diperlukan untuk iradiasi bergantung pada jenis bahan yang akan diiradiasi, sesuai dengan tabel 2. d. Angkat kembali bahan yang sudah diiradiasi e. Proses iradiasi selesai.
Daftar Isi Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN
130
Djarnddin Hasibuan dkk
