STUDI PERSYARATAN DESAIN BAGIAN MEKANIK IRADIATOR GAMMA 200 KCi

Prosiding Pertemuan Ilmiah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN – BATAN, 14 November 2013

STUDI PERSYARATAN DESAIN BAGIAN MEKANIK IRADIATOR GAMMA 200 KCi Petrus Zacharias, Ari Satmoko, dan Sutomo PRPN – BATAN, Kawasan Puspiptek, Gedung 71, Tangerang Selatan, 15310

ABSTRAK STUDI PERSYARATAN DESAIN BAGIAN MEKANIK IRADIATOR GAMMA 200 KCi.Bagian mekanik Iradiator Gamma 200 KCi terdiri dari beberapa bagian peralatan antaralain sistem perangkat naik turun sumber co-60, mekanisme transportasi produk dan liner kolam. Peralatan tersebut merupakan bagian dari fasilitas iradiasi yang desainnya harus mengutamakan faktor keselamatan radiasi. Untuk maksud tersebut telah disusun suatu persyaratan desain yang mengutamakan faktor keselamatan radiasi dan sesuai dengan regulasi dari BAPETEN (Keputusan Ka.BAPETEN No.11 /Ka. Bapeten / VI/99) dan Badan Tenaga Atom Internasional (Specific Safety Guide No.SSG-8, 2010). Untuk kepentingan praktis desain, persyaratan desain itu dikembangkan lebih lanjut ke bentuk persyaratan desain untuk fungsi, kinerja, antarmuka, design constraint, kondisi lingkungan, kemudahan dan perawatan untuk setiap peralatan di atas. Dari kegiatan ini dihasilkan persyaratan desain untuk sistem perangkat naik-turun sumber, untuk mekanisme pengangkut produk, dan untuk liner kolam. Kata kunci: persyaratan desain, iradiator, perangkat naik turun sumber, mekanisme transportasi produk, linerkolam.

ABTRACT STUDY OF MECHANICAL DESIGN REQUIREMENT FOR GAMMA IRRADIATOR 200 KCi. The mechanical equipments of a gamma irradiator consists of equipments such as source rack drive mechanism, product transport mechanism, and pool liner. These equipments are a part of the irradiation facility, therefore the design should accommodate the radiation safety factors. For this purpose, design requirements have been developed with a priority of radiation safety in accordance with the regulations of BAPETEN ( No.11/Ka.BAPETEN/VI/99 ) and the International Atomic Energy Agency ( Specific Safety Guide No.SSG – 8, 2010 ). For the practical design needs, the design requirements improved and composed to form design requirements for functionality, performance , interfaces , design constraints , environmental conditions , and ease of maintenance. From these activities are produced the design requirements for source rack drive mechanism, for product transport mechanisms, and for pool liner. Keyword: requirement design, irradiator, source rack drive mechanism, product transport mechanism, pool liner

- 352 -


1. PENDAHULUAN Salah satu cara pengawetan bahan pangan adalah dengan memanfaatkan paparan radiasi gamma. Cara ini dinilai lebih higienis dibandingkan dengan cara pengawetan menggunakan bahan kimia. Pengawetan kimia selalu meninggalkan residu kimia, residu ini dapat menggangu kesehatan manusia yang mengkonsumsimakanan yang diawetkan itu, sedangkan radiasi gamma (dengan penggunaan

dosis yang tepat)

tidak

menimbulkan masalah pada kesehatan. Oleh karena itu, industri pangan di negara maju sudah mengandalkan pengawetan bahan pangan dengan menggunakan radiasi.Selain untuk pengawetan bahan pangan, sinar gamma dapat digunakan untuk sterilisasi produkproduk yang berhubungan dengan medis. Karena sinar gamma dapat membunuh mikroorganisme, seperti bakteri.

Kegiataniradiasi

dengan sinar gamma tersebut

dilakukan dalam fasilitas iradiasi yang biasa disebut iradiator gamma. Sampai saat ini di seluruh dunia telah dioperasikan lebih dari 260 fasilitas iradiator gamma,sedangkan Indonesia baru memiliki satu iradiator gamma komersial. Sumber radioaktif yang biasa digunakan adalah Co-60 dan Cs-137. Sejak awal penggunaan iradiator sampai saat ini dikenal ada 4 katagori iradiator gamma. Katagori 1.

Tipe iradiator gamma yang menggunakan sumber terbungkus, dan

sumber itu selalu berada di dalam wadah kering dari bahan padat.

Desain ini tidak

memungkinkan adanya akses manusia ke sumber. Katagori II. Desain iradiator ini memberikan akses manusia masuk ke ruang iradiasi pada

saat

sumber

berada

di

dalam

wadah

padat

kering

tertutup.

Sumber

terlindungi/tertutup sempurna saat tidak digunakan. Dan tidak dapat diaksessaat sumber terbuka dalam ruang iradiasi untuk

mengiradiasi produk, karena ada sistem kendali

masuk. Katagori III. Iradiator yang menggunakan sumber terbungkus, sumber

selalu

berada dalam kolam air, sehingga akses manusia ke sumber dan ruang iradiasi dibatasi secara konfigurasi desain. Iradiasi produk dilakukan di dalam kolam air. Katagori IV. Iradiator dengan pengendalian akses manusia, menggunakan sumber terbungkus yang disimpan dalam kolam air saat tidak digunakan, dan selama digunakan sumber terbungkus berada dalam ruang iradiasi dan tidak dapat diakses selama operasi melalui suatu sistem kontrol masuk. Proses iradiasi produk dilakukan di atas kolam. Dari ke empat katagori di atas, irradiator katagori IV yang banyak digunakan pada skala industri karena kapasitas produksinya lebih tinggi dari yang lain.

- 353 -


Sebagian masyarakat Indonesia banyak yang bekerja di sektor pertanian, perkebunan dan perikanan. Produktifitas hasil di sektor ini sering kali dipengaruhi oleh musim. Sehingga sering terjadi produksi yang melimpah, melebihi kebutuhan konsumen, misalnya pada saat panen raya produk pertanian dan perkebunan. Pada keadaan seperti ini jelas terjadi kerugian, baik dari sisi harga jual produk, jumlah yang rusak, sehingga ketersediaan produk tidak dapat sepanjang musim. Selain itu, Indonesia tidak dapat memanfaatkan potensi untuk menjadi pengekspor produk-produk tersebut karena daya simpan yang singkat. Sementara Indonesia baru memiliki satu irradiator gamma komersial. Berdasarkan kenyataan di atas, Batan sesuai dengan tugas dan fungsinya dapat menyumbangkan karyanya untuk memberikan solusi di atas,

dan nantinya dapat

menjadikan Indonesia sebagai negara pengeksport produkpertanian, perkebunan dan perikanan yang pengawetannya melalui radiasi gamma. Untuk tujuan tersebut Batan telah melakukan kegiatan desain sebuah iradiator gamma 200 kCi. Iradiator gamma 200kCi yang sedang didesain Batan termasuk iradiator kategori IV yang menggunakan kolam air sebagai penyimpan sumber Co-60. Fasilitas utama iradiator terdiri dari kendali proses, mekanisme pengangkut produk, sistem perangkat naik-turun sumber dan rak sumber , ruang iradiasi, dan kolam penyimpan sumber. Kendali proses bertugas mengendalikan semua operasi proses iradiasi melalui ruang kendali. Jika terjadi keadaan tidak normal, kegiatan iradiasi dalam ruang iradiasi terhenti otomatis dan memberikan signal alarm ke operator di ruang kendali. Dari beberapa kejadian kecelakaan pengoperasian iradiator, signal alat monitor dari beberapa alat memberikan informasi yangtidak sama (bertentangan) sehingga salah satu informasi diabaikan oleh operator. Sistem lain yang dikendalikan oleh kendali proses adalah sistem pengangkut produk. Pengangkut produk berfungsi sebagai sarana transportasi produk yang akan diiradiasi untuk menjauhkan atau mendekatkan produk pada sumber radiasi.

Sistem

pengangkut yang digunakan adalah konveyor gantung tipe power and free,menggunakan carrier dan tote. Produk yang akan diiradiasi disiapkan dalam tote-tote. Tote tersebut dipasang pada carrier yang digerakkan oleh rantai konveyor. Rantai konveyor bergerak terus menerus, namun carier dapat dihentikan pada lokasi-lokasi tertentu dengan bantuan stopper pneumatik dan atau komponen mekanik lainnya. Kemudian sistem perangkat naik-turun sumber dan rak sumber, alat ini berfungsi untuk menaikkan dan menurunkan rak sumber. Rak sumber dinaikkan ke atas permukaan kolam dan berhenti pada posisi kerja untuk mengiradiasi produk. Setelah selesai mengiradiasi produk, rak sumber diturunkan ke posisi di dasar kolam, pada posisi ini disebut posisi aman. Ruang iradiasi merupakan gedung yang di dalamnya ada sumber radiasi, produk, dan ruang yang cukup

- 354 -


untuk tempat mengiradiasi produk, dan kolam penyimpan sumber. Kolam penyimpan sumber pada iradiator ini adalah sebagai tempat menyimpan sumber Co-60 saat tidak digunakan. Kolam berisi air bebas mineral berfungsi sebagai perisai radiasi dan sekaligus sebagai pendingin sumber saat disimpan. Kejadian kecelakaan radiologi pada pengoperasian iradiator di beberapa negara terjadi karena operator memasuki ruang iradiasi padahal sumber Co-60 masih berada di atas kolam atau pada posisi terbuka, sumber tidak dilingdungi. Penyebab awal kecelakaan-kecelakaan itu umumnya berkenaan dengan perangkat naik-turun sumber dan rak sumber, sistem pengangkut produk dan sistem kendali proses. Kecelakaan radiologi di San Salvador , El Salvador, Februari 1989 [1 ] dan Soreq , Israel, Juni 1990 [2] merupakan contoh kecelakaan yang berhubungan dengan peralatan di atas. Peralatan tersebut kecuali kendali proses merupakan peralatan mekanik

utama yang berfungsi

pada proses iradiasi produk agar berlangsung sesuai desain. Bahkan kualitas produk hasil iradiasi dan kapasitas produksi menjadi tugas peralatan tersebut. Berdasarkan pengalaman pengoperasian iradiator dan kecelakaan yang terjadi (di beberapa negara anggota IAEA) perlu disusun suatu persyaratan desain ( dalam hal ini bagian mekanik ) yang memenuhi tujuan untuk mencegah, menurunkan atau bahkan

meniadakan

kemungkinan terjadi kecelakaan (Perinsip 8) [3]. Liner kolam adalah bagian mekanik yang juga harus didesain agar sesuai dengan tujuan di atas. Fungsi liner kolam adalah sebagai pemisah antara air kolam dengan dinding beton, karena kontak air dan beton dapat mengganggu kualitas air bebas mineral, selain itu untuk mencegah kebocoran. Untuk mendapatkan hasil desain yang memenuhi persyaratan keselamatan radiasi, regulasi dari Badan Tenaga Atom Internasional (IAEA) dan Bapeten harus dipenuhi. Dokumen IAEA dan Bapeten yang digunakan untuk penyusunan persyaratan desain bagian mekanik fasilitas iradiasi adalah: 1. IAEA, “Fundamental Safety Principles”, Safety Fudamentals No. SF-1, IAEA Safety Standard, VIENNA, 2006 [3] (selanjutnya disebut SF-1). 2. IAEA, “International Basic Safety Standards for Protection against Ionizing Radiation and for the Safety of Radiation Sources” (Safety Series No. 115), Vienna,1996 [4] (selanjutnya disebut BSS ). 3. IAEA, “Radiation Safety of Gamma, Electron and X Ray Irradiation Facilities” (Specific Safety Guide No.SSG-8), IAEA Safety Standard, Vienna 2010[5] (selanjutnya disebut SSG-8 ). 4. BAPETEN, “Izin Konstruksi dan Operasi Iradiator”, Keputusan Ka-BAPETEN no.11/KaBAPETEN/VI-99, Jakarta (1999) [6].

- 355 -


2. METODE Persyaratan desainbagian

mekanik disusun dengan menggunakan IAEA Safety

Series, yaitu FS-1, BSS, dan SSG-8, dan Keputusan Kepala BAPETEN no 11/Ka.BAPETEN/VI/99. Langkah awal dimulai dari mengkaji SF-1. Ada 10 perinsip keselamatan yang harus dipenuhi dalam desain. Langkah kedua mengkaji BSS yang berkenaan dengan peralatan mekanik. Langkah ketiga mengkaji SSG-8 dan regulasi Bapeten yang berkenaan dengan peralatan mekanik dan sesuai dengan BSS dan SF-1. Langkah terakhir melengkapi persyaratan desain menjadi persyaratan desain bagian mekanik yang memenuhi persyaratan keselamatan radiasi dan persyaratan fungsi, kinerja, antarmuka, design constraint, kondisi lingkungan, dan kemudahan perawatan.

3. HASIL DAN PEMBAHASAN Dari 10 perinsip keselamatan dalam SF-1 yang dapat dihubungkan langsung dengan desain bagian mekanik iradiator adalah perinsip 6, 7 dan perinsip 8. Perinsip 6 mengenai pembatasan resiko terkena individu. Perinsip 7 mengenai perlindungan terhadap generasi sekarang dan akan datang. Perinsip 8 mengenai semua upaya praktis harus dilakukan untuk mencegah dan mengurangi kecelakaan nuklir dan radiasi. Persyaratan-persyaratan dalam International Basic Safety Standards ( BSS ) ini merupakan standar keselamatan yang harus diikuti. Persyaratan yang dimaksud dalam BSS tersebut merupakan Principal Requirements untuk keamanan sumber radioaktif ( butir 2.34 ), defence in dept ( butir 2.35 ), dan good engineering practice ( butir 2.36 ). SSG-8 merupakan safety guideyang memberikan regulasi-regulasi yang bersifat rekomendasi tentang desain dan operasi iradiator yang berhubungan dengan keselamatan radiasi.Safety guide IAEA bersifat rekomendasi dan menuntun untuk bagaimana memenuhi persyaratan keselamatan (agar memenuhi SF-1 dan BSS) yang bersifat harus dipatuhi, dan mengikuti konsensus internasional bahwa perlu untuk mengambil langkah-langkah yang direkomendasikan ( dalam SSG-8). Dengan demikian persyaratan desain yang dihasilkan akan mencapai tingkat keamanan yang tinggi. Dengan mengikuti rekomendasi SSG-8 ini berarti juga sudah memenuhi SF-1 untuk safety fundamental dan BSS untuk persyaratan keselamatan. Berikut

butir-butir SSG-8 yang berhubungan dengan sistem mekanik yang

digunakan sebagai referensi pembuatan persyaratan desain mekanik. Butir 8.3 SSG-8 menyatakan gangguan pada sistem penempatan produk pada konveyor

dapat

merusak rak sumber, dan sumber dapat keluar rak, terjadi bahaya

- 356 -


radiasi. Mekanisme konveyor produk harus dimonitor agar bekerja dengan benar, karena bila ada gangguan dapat menyebabkan rak sumber secara otomatis bergerak kembali ke posisi aman. Butir 8.4 SSG-8 menyatakan perlu menggunakan sebuah timer untuk memantau pergerakan produk melewati sumber radiasi. Jika produk gagal untuk bergerak dalam interval waktu yang telah ditentukan, rak sumber otomatis harus kembali ke posisi aman, sistem pengangkut produk harus berhenti, dan ada sinyal visual

dan bunyi harus

dihasilkan untuk mengingatkan operator adanya kerusakan tersebut. Fitur ini membantu untuk mencegah produk dari kemungkinan terbakar. Butir 8.55 SSG-8

yang menyatakan bahwa sumber disusun dalam modul dan

berapa modul disusun dalam rak sumber. Rak sumber harus didesain sehingga tidak ada celah ( crevice ) pada modul, atau antara sumber radioaktif

dan modul, yang dapat

memicu terjadi korosi. Butir 8.56 SSG-8

menyatakan bahwa sumber

harus tidak dapat terlepas dari

dalam modul dan raknya. Berarti harus ada cara untuk menempatkan dan mengikat sumber dalam posisi desain. Peralatan yang digunakan untuk memasang dan memindahkan sumber harus dapat digunakan secara aman dari luar perisai radiasi/atas kolam. Untuk kejadian yang berakibat kegagalan pada modul atau rak sumber, butir 8.57 SSG-8 menyatakan kegagalan tersebut harus tidak menyebabkan sumber berada pada posisi yang dapat menyebabkan bahaya radiasi. Pada kegagalan daya listrik, sumber dan raknya harus dapat kembali ke posisi aman di dalam kolam tanpa ada kerusakan. Kegagalan kabel hoist ( atau sarana dukung lain ) tidak mengakibatkan gerakan rak yang mengganggu sumber. Jika rak sumber macet dan berada pada posisi terbuka, harus ada sarana dan cara untuk

membebaskannya dengan risiko minimal terhadap personal

( dengan menggunakan port akses darurat, lihat butir 8.62 SSG-8 ). Butir 8.58 SSG-8 mengharuskan adanya pelindung secara mekanik terhadap rak sumber. Fungsi pelindung untuk mencegah terjadi kontak langsung atau tak langsung antara carrier produk dan rak sumber. Bentuk pelindung sumber dapat berupa pelindung, pagar pembatas atau lantai. Mekanisme penempatan produk harus dirancang untuk mencegah carrier produk kontak langsung atau tak langsung dengan rak sumber. Bagian dari Butir 8.67

mengharuskan bahwa lubang atap untuk akses masuk-

keluar transfer cask ke dalam kolam ditempatkan pada lokasi bila transfer cask terjatuh tidak akan mengenai rak sumber.

- 357 -


Butir 8.77-SSG-8 menyatakan kolam penyimpan sumber harus kedap air dan harus didesain untuk menahan air dalam semua keadaan. Kolam penyimpanan harus terbuat dari bahan yang secara metalurgi saling bersesuain dengan komponen lain yang digunakan dalam kolam penyimpanan, termasuk sumber radioaktif. Sebuah liner kolam dari bahan baja tahan korosi dan tahan terhadap radiasi dan mudah didekontaminasi harus digunakan. Kolam penyimpanan harus dirancang untuk dapat menahan beban wadah/container pengangkut sumber yang digunakan selama operasi bongkar muat sumber tanpa mengganggu integritas kolam. Butir 8.78 SSG-8 menyatakan tidak ada penetrasi (seperti bukaan pipa atau lubang) melalui bagian bawah kolam penyimpanan. Setiap penetrasi melalui liner kolam harus tidak lebih dari 30 cm di bawah batas normal bawah permukaan air. Butir 8.79 SSG-8 menyatakan bahwa semua komponen permanen pada kolam penyimpan harus dari bahan tahan korosi, karena produk korosi dapat mempengaruhi integritas bungkus sumber. Bila memungkinkan, komponen-komponen baja tahan korosi harus dipasivasi, terutama setelah fabrikasi. Butir 8.89.SSG-8 menyatakan ada beberapa pipa dipasang pada kolam penyimpan sumber untuk sistem kendali kualitas air dan level permukaan air, siphon breaker yang cocok harus dipasang untuk mencegah turunnya level permukaan air kolam sehingga dapat membahayakan fungsi air sebagai perisai radiasi, biasanya level permukaan air tidak lebih 30 cm di bawah level air untuk make-up normal. Ujung pipa hisap untuk sirkulasi air kolam tidak lebih rendah dari 30 cm di bawah batas air make-up normal. Bagian dari butir 8.15 SSG-8 menyatakan bahwa detektor dapat digunakan untuk mengetahui carrier produk selalu ada pada pintu masuk dan keluar labirin selama operasi, bila tidak ada maka sistem interlok bekerja. Butir 8.85. menyatakan bahwa kolam penyimpanan harus dilengkapi dengan sistem pengelolaan air yang mampu menjaga air tetap bersih dan tingkat konduktivitas tidak melebihi 1000 μS/m untuk operasi rutin dan tidak melebihi 2000 μS/m untuk kondisi sementara tidak lebih dari 90 hari. Pengukuran konduktivitas berfungsi sebagai indikator tingkat halida (klorida dan fluorida) berpotensi tinggi, senyawa halida dapat mengkorosi stainless steel. Konduktivitas air kolam penyimpanan harus dipantau secara kontinyu Butir 8.90. Sebuah penghalang fisik, seperti pagar atau penutup dari logam, harus dipasang untuk mencegah orang terjatuh ke dalam kolam penyimpanan sumber. Penghalang fisik ini harus dapat dipindahkan untuk keperluan pemeliharaan atau servis. Keputusan Ka.Bapeten No.11/Ka.Bapeten/VI/99 tentang izin konstruksi dan operasi irradiator.Lampiran III dan V Keputusan Ka-BAPETEN no.11/Ka-BAPETEN/VI-99

- 358 -


menyatakan bahwa iradiator jenis kolam mempunyai perangkat mekanik berupa Perangkat tempat sumber radiasi, Mesin penggerak tempat sumber radiasi, dan Perangkat pengamanan berupa

Sistem menurunkan sumber radiasi dalam keadaan

darurat. Keputusan ini tidak memberikan keterangan tambahan lain. Badan regulasi nasional

negara-negara anggota IAEA yang membangun dan

mengoperasikan fasilitas iradiasi biasanya mengadopsi safety guide, safety standard dan regulasi IAEA lain yang terkait untuk dijadikan regulasi nasional. Selanjutnya regulasi – regulasi dari Bapeten dan IAEA akan diaplikasikan dalam bentuk persyaratan desain untuk bagian mekanik iradiator gamma 200 kCi. Meskipun demikian, untuk kepentingan praktis, persyaratan desain yang telah disusun di atas perlu dilengkapi dengan persyaratan desain mekanik yang berhubungan dengan fungsi, kinerja, antarmuka, design constraint,

kondisi lingkungan, dan

kemudahan perawatan. Berikut persyaratan desain mekanik yang memenuhi Keputusan Ka Bapeten dan SSG-8 IAEA untuk perangkat naik-turun sumber, mekanisme pengangkut produk, dan liner kolam.

3.1.Sistem Perangkat Naik-Turun Sumber Co-60 Butir-butir

SSG-8 yang berkenaan dengan perangkat naik-turun sumber adalah

butir 8.3, 8.55, 8.56, 8.57, dan butir 8.58 SSG-8.Perangkat naik-turun sumber Co-60 terdiri dari motor listrik, gearbox, drum penggulung , sling baja, rak dan sumber Co-60, sling pengarah, dan sistem penurun paksa rak sumber. Penyusunan persyaratan kinerja yang berkenaan dengan rak sumber akan otomatis turun ke posisi aman ( di dasar kolam ) bila ada gangguan pada sistem transportasi produk (carrier produk macet, atau produk terjatuh dll ) harus sesuai dengan butir 8.3 SSG-8. Persyaratan kinerjayang menyatakan bahwa rak sumber harus didesain sehingga tidak ada celah ( crevice ) pada modul, atau antara sumber radioaktif dan modul, yang dapat memicu terjadi korosi harus sesuai dengan butir 8.55 SSG-8. Persyaratan fungsi yang menyatakan bahwa sumber harus tidak dapat terlepas dari dalam modul dan raknyaharus memenuhi butir 8.56 SSG-8. Pada persyaratan desain untuk fungsi yang berkenaan dengan rak sumber macet dan berada pada posisi terbuka, harus ada sarana dan cara untuk membebaskannya dengan risiko minimal terhadap personal harus sesuai dengan butir 8.57 SSG-8. Persyaratan desain untuk kinerja yang mengharuskan adanya pelindung secara mekanik terhadap rak sumber harus memenuhi butir 8.58 SSG-8

- 359 -


Bila transfer cask terjatuh tidak akan mengenai rak sumber sesuai dengan butir 8.67 SSG-8 digunakan pada persyaratan desain untuk kinerja Dengan memenuhi semua butir SSG-8 di atas dan juga Bapeten yang memberikan regulasi minimum untuk keselamatan radiasi padaperangkat naik-turun sumber, persyaratan desain mekanik disusun seperti di bawah ini. Dan untuk kepentingan praktis desain, persyaratan desain yang memfokuskan pada keselamatan radiasi perlu dilengkapi atau ditambah, sehingga menjadi untuk memenuhi persyaratan

persyaratan desain mekanik yang dipersyaratkan

fungsi, kinerja, antarmuka, design constraint,

kondisi

lingkungan, kemudahan perawatan. Berikut persyaratan desain mekanik perangkat naikturun sumber. 3.1.1. Persyaratan Fungsi 1. Perangkat naik-turun rak sumber Co-60 berfungsi sebagai alat untuk menaikkan dan menurunkan rak sumber Co-60 dari dalam kolam ke posisi kerja di atas permukaan kolam dan sebaliknya. 2. Gerakan naik-turun halus

perangkat/rak sumber Co-60 harus dilakukan secara

oleh motor listrik yang terpasang

di bagian

atas-luar bangunan

iradiasi. Getaran apapun tidak menyebabkan integritas rak terganggu dan tidak berpotensi

sumber pensil ke luar dari modul ( butir 8.56 SSG-8).

Desain harus meminimumkan potensi slip atau macet. 3. Jika rak sumber macet atau tidak dapat digerakkan, harus ada suatu cara, alat untuk membebaskan rak sumber dengan resiko

paparan radiasi

terhadap personal serendah mungkin. Rak sumber harus dapat diturunkan ke posisi aman ( butir 8.57 SSG-8). 4. Untuk pengoperasian iradiasi, rak sumber harus dapat diletakkan pada posisi tertentu di atas permukaan kolam. Pada posisi ini, beban rak ditahan oleh rem mekanik dan motor pengangkat rak sumber berada pada posisi mati. Dalam keadaan darurat, rem ini harus dapat dibuka sehingga rak sumber secara otomatis turun ke dasar kolam karena efek gravitasi. 5. Sling pengangkat harus mudah dipasang pada rak sumber di posisi aman. 6. Mekanisme bongkar – pasang sumber Co-60 baru dari container (transfer cask) pembawa sumber ke rak pengangkat sumber Co- 60 di dalam kolam dapat dilakukan dengan mudah. 7. Mekanisme bongkar – pasang sumber Co-60 bekas dari perangkat sumber Co- 60 ke rak penyimpan sementara ( atau transfer cask) dalam kolam

- 360 -


dapat dilakukan dengan mudah. 8. Tersedia mekanisme mudah untuk mengambil kembali batang/slug sumber Co-60 yang terjatuh di luar perangkat , rak dan container. 9. Apabila sling putus, rak sumber harus dapat turun ke posisi aman. Ada mekanisme mudah untuk mengatasi putus perangkat /rak

sumber

sling/ kabel pengangkat

Co-60. Mekanisme tersebut

menurunkan rak sumber ke posisi aman dengan resiko

harus dapat

terkena radiasi

serendah mungkin terhadap personal. 10. Sistem transmisi motor – drum penggulung menggunakan gearbox. 11. Rak sumber tidak boleh berayun dan terpelintir. 12. Sling penggulung tidak boleh kendor atau terurai. 3.1.2. Persyaratan Kinerja 1. Manufaktur rak dan sumber gamma menjamin tidak ada potensi terjadi korosi (butir 8.55 SSG-8). Material perangkat /rak sumber Co-60 harus menggunakan bahan baja tahan karat agar tahan dalam lingkungan radiasi gamma dan air. Perangkat sumber Co-60 dirancang agar tidak ada potensi terjadi korosi galvanis dan crevise (butir 8.55 SSG-8). 2. Rak sumber harus diberi pelindung secara mekanik, agar tidak berpotensi terjadi senggolan /tabrakan dengan peralatan lain (butir 8.58 SSG-8). 3. Rak sumber otomatis akan turun ke posisi aman (di dasar kolam) bila ada gangguan pada sistem transportasi produk (carrier produk macet, atau produk terjatuh dll.) (Butir 8.3 SSG-8). 4. Posisi rak sumber dalam kolam tidak berpotensi terkena benturan akibat kejatuhan transfer cask (8.67 SSG-8). 5. Integritas rak sumber harus tetap terjaga bila rak turun karena gravitasi ke dasar kolam. 3.1.3. Persyaratan Antarmuka 1. Jalur/lintasan

gerak

senggolan/tabrakan

naik-turun rak

sumber

tidak

berpotensi terjadi

dengan sistem kerja peralatan lain (mekanik lain,

elektrik, instrumentasi dan kontrol) (Butir 8.58 SSG-8) 2. Posisi operasi antara rak sumber dan carrier produk dapat diatur untuk mendapatkan penyinaran yang optimal. Celah antara carier dan rak sumber adalah 30 cm

- 361 -


3. Sistem mekanik naik-turun rak sumber akan otomatis menurunkan rak ke posisi aman bila ada gangguan dari sistem mekanik lain (sistem transport produk terganggu), sistem elektrik (daya listrik mati selama 10 detik atau lebih), dan sistem instrumentasi dan kendali. 3.1.4. Design constraints 1. Daya angkat sling perangkat ini didesain dapat menahan daya impak 2 kali beban rak sumber. 2. Rak sumber naik dan turun dengan kecepatan 0.075 m / detik. 3.1.5. Persyaratan Kondisi Lingkungan 1. Semua bahan komponen perangkat naik-turun sumber menggunakan SS304 yang tahan korosi dalam lingkungan radiasi gamma dan air. 2. Air kolam merupakan air bebas mineral dengan konduktivitas untuk operasi normal lebih rendah dari 1000 µS/m. 3.1.6. Persyaratan Kemudahan Perawatan 1. Motor listrik dan sistem transmisi penggerak perangkat naik-turun sumber ditempatkan di luar-atas ruang iradiasi. 2. Lubang jalur sling pengangkat rak sumber dan lubang akses alat pendorong paksa rak sumber harus dapat ditutup dan dengan laju dosis yang lolos lebih rendah dari 2,5,mikro Sv/jam. 3. Ada alat dan cara yang mudah untuk memasang dan melepas tali sling baja pada rak sumber. 3.2. Mekanisme Pengangkut Produk Regulasi dari SSG-8 yang digunakan untuk penyusunan persyaratan desain mekanisme pengangkut produk adalah butir 8.3 , 8.4 , dan butir 8.58 SSG-8. Persyaratan kinerja berhubungan dengan gangguan pada sistem penempatan produk pada konveyor yang dapat merusak rak sumber dan sumber dapat keluar rak, sehingga terjadi bahaya radiasi, dan persyaratan antarmuka, yaitu mekanisme konveyor produk harus dimonitor agar bekerja dengan benar, karena bila ada gangguan dapat menyebabkan rak sumber secara otomatis bergerak kembali ke posisi amanharus sesuai dengan butir 8.3 SSG-8. Untuk persyaratan kinerja yang berhubungan kegagalan produk untuk bergerak dalam interval waktu yang telah ditentukan, rak sumber otomatis harus kembali ke posisi aman,

- 362 -


sistem pengangkut produk harus berhenti, dan ada sinyal secara visual dan bunyi harus dihasilkan untuk mengingatkan operator adanya kerusakan tersebut harus sesuai dengan butir 8.4 SSG-8. Persyaratan desain

fungsi mengenai

mekanisme penempatan produk harus

dirancang agar mencegah carrier produk kontak langsung atau tak langsung dengan rak sumber harus memenuhi butir 8.58 SSG-8. Persyaratan antarmuka tentang carrier produk selalu ada pada pintu masuk dan keluar labirin selama operasi, dan

bila tidak ada maka sistem interlok bekerja,

persyaratan ini harus sesuai dengan butir 8.15 SSG-8. Untuk memenuhi penggunaan dan fungsi alat mekanisme pengangkut produk yang mengutamakan keselamatan ( radiasi dan umumnya), butir SSG-8 dan Bapeten harus dilengkapi dengan persyaratan-persyaratan desain yang berhubungan dengan fungsi, kinerja, antarmuka, design constraints, lingkungan, kemudahan perawatan. Persyaratan desain mekanik untuk mekanisme pengangkut produk adalah sebagai berikut. 3.2.1. Persyaratan Fungsi 1. Sistem pengangkut produk berfungsi sebagai sarana transportasi produk yang akan diiradiasi untuk menjauhkan atau mendekatkan produk pada sumber radiasi. 2. Sistem ini terdiri dari konveyor gantung tipe power and free, carrier, tote dan struktur penyangga. 3. Produk yang akan diiradiasi disiapkan dalam tote-tote. Tote tersebut dipasang pada carrier yang digerakkan oleh rantai konveyor. Setiap carrier dapat membawa 2 tote. 4. Rantai konveyor bergerak terus menerus, namun carier dapat dihentikan pada lokasi-lokasi tertentu dengan bantuan stopper pneumatik dan atau komponen mekanik lainnya. 5. Struktur penyangga konveyor di dalam ruang iradiasi menggantung pada plafon beton. 3.2.2. Persyaratan Kinerja 1.

Gerak konveyor didesain halus, tidak menimbulkan carrier, tote produk berayun lebih dari ±10 cm ( butir 8.3 SSG-8 ).

2. Mekanisme pengangkut produk dan perawatannya didesain sedemikian rupa sehingga

potensi

terjadi

kemacetan pada carrier produk sangat

- 363 -


minimal. Gangguan pada sistem ini mengakibatkan rak sumber turun ke posisi aman ( butir 8.3 SSG-8 ) 3. Jika carrier produk mengalami gangguan dalam pergerakannya, rak sumber otomatis harus kembali ke posisi aman, sistem pengangkut produk harus berhenti, dan ada sinyal secara visual dan bunyi harus dihasilkan untuk mengingatkan operator adanya kerusakan tersebut (8.4 SSG-8). 4. Sistem konveyor digerakkan oleh motor dengan sistem transmisi rantai yang bergerak secara kontinyu dengan kecepatan yang dapat diatur antara 1 hingga 8 m per menit 5.

Rantai konveyor menggunakan bearing vertikal dan horizontal untuk meminimalkan gesekan antara rantai dengan rel dan dinding rel. Bearing menggunakan pelumas tipe kering dan bebas perawatan.

6. Carrier dan tote didesain dengan bahan SS304. 3.2.3. Persyaratan Antarmuka 1. Mekanisme penempatan produk, lintasan produk

harus dirancang untuk

mencegah carrier produk kontak langsung atau tak langsung dengan rak sumber ( butir 8.58 SSG-8 ). Carier tidak boleh menabrak rak sumber radiasi, namun demikian produk harus dapat diposisikan sedekat mungkin dengan sumber radiasi. Celah antara carier dan rak sumber 30 cm (Butir 8.3 SSG-8). 2. Carrier dapat diberhentikan pada posisi dan selama waktu tertentu melalui mekanisme pneumatik yang diatur oleh sistem instrumentasi. 3. Pada waktu operasi, sekurang-kurangnya sebuah carier berhenti di posisi masing-masing labirin inlet dan outlet ( 8.15 SSG-8 ). 4. Bila terjadi carrier, tote produk terjatuh, maka carier, tote tersebut tidak berpotensi mengenai rak sumber, dan tidak jatuh ke kolam (butir 8.90 SSG-8) 5. Pemasangan penyangga pada plafon beton di dalam ruang iradiasi dijelaskan di bagian sipil. 3.2.4. Design constraints 1. Beban maksimum adalah 1500 kg per carrier termasuk berat carrier dan tote. 2. Defleksi lintasan rel carrier maksimum adalah 1 mm. 3. Koefisien gesekan antara rantai konveyor dengan rel dan dinding rel adalah maksimum 0,006.

- 364 -


3.2.5. Persyaratan Kondisi Lingkungan 1. Material dan atau komponen yang ditempatkan di dalam ruang iradiasi bersifat tahan terhadap radiasi gamma 500 KCi. 2. Bahan atau komponen yang dapat rusak karena radiasi sedapat mungkin tidak digunakan. Namun demikian untuk bahan atau komponen khusus yang tidak dapat dihindari harus dilengkapi dengan dokumen perawatan rutin. 3.2.6. Persyaratan Kemudahan dalam Perawatan 1. Motor listrik dan sistem transmisi penggerak konveyor ditempatkan di luar ruang iradiasi. 2. Akses untuk melakukan perawatan disediakan melalui labirin dan atau lubang atap ruang iradiasi. 3. Ketika rantai konveyor tidak beroperasi, carrier dapat digeser secara manual. 3.3. Liner Kolam Butir-butir SSG-8 yang ada hubungannya dengan liner kolam adalah butir 8.77, 8.78, 8.79 dan butir 8.89.SSG-8. Butir 8.77-SSG-8 harus digunakan pada persyaratan desain untuk fungsi, kenerja dan design constraints. Butir 8.78 SSG-8 harus digunakan pada persyaratan desain untuk antarmuka. Butir 8.79 SSG-8 berhubungan dengan persyaratan desain untuk kinerja dan kondisi lingkungan. Butir 8.89.SSG-8 harus digunakan pada persyaratan desain untuk antarmuka. Dan butir 8.85 harus digunakan pada penyusunan persyaratan untuk kondisi lingkungan liner kolam. Butir-butir SSG-8 di atas dan dari Bapeten memberikan regulasi minimum untuk persyaratan desain keselamatan radiasi pada liner kolam. Untuk kepentingan praktis desain, persyaratan desain yang memfokuskan pada keselamatan radiasi perlu dilengkapi atau ditambah, sehingga menjadi untuk memenuhi persyaratan

persyaratan desain mekanik yang dipersyaratkan

fungsi, kinerja, antarmuka, design constraint,

kondisi

lingkungan, kemudahan perawatan. Berikut persyaratan desain mekanik untuk liner kolam yang memenuhi regulasi SSG-8 dan Bapeten. 3.3.1. Persyaratan Fungsi 1. Liner kolam berfungsi untuk menampung air kolam sampai di atas batas normal atas air. Pada daerah itu ada pipa saluran overflow. 2. Pada liner kolam dapat digunakan untuk pemasangan sistem perangkat naik-turun sumber.

- 365 -


3. Liner kolam penyimpanan harus terbuat dari bahan yang secara metalurgi saling bersesuain dengan komponen lain yang digunakan dalam kolam penyimpanan, termasuk sumber radioaktif. Sebuah liner kolam dari bahan baja tahan korosi dan tahan terhadap lingkungan radiasi gamma dan air (butir 8.77-SSG-8 ). 3.3.2. Persyaratan Kinerja 1. Liner Kolam didesain dan difabrikasi dengan jaminan tahan terhadap korosi lokal , dan kebocoran (butir 8.79 SSG-8). Liner kolam tidak boleh bocor karena ada kemungkinan air kolam

sudah terkontaminasi. Dan untuk

mencegah kemungkinan air dari lingkungan ( air tanah ) masuk ke kolam. 2. Geometri

liner kolam tahan/ tidak berubah

terhadap beban akibat

transportasi dan pemasangan/ereksi. 3. Bahan liner adalah

baja tahan karat, sehingga tahan korosi

akibat

lingkungan air dan radiasi gamma. Bahan liner dan komponen lain yang kontak dengan liner harus memiliki sifat metalurgi yang saling bersesuaian agar tidak ada potensi terjadi korosi akibat beda potensial material ( butir 8.77, 8.79 SSG-8 ). 4. Integritas liner kolam tetap terjaga

saat mendapat beban dari air kolam

dalam semua keadaan, beban transfer cask (container sumber) selama operasi normal bongkar muat sumber, dan bila container terjatuh ke dalam kolam,dan beban komponen lain yang ada dan terpasang dalam kolam (butir 8.77 SSG-8 ). 5. Pada permukaan liner kolam dapat dilakukan tindakan dekontaminasi (butir 8.77 SSG-8 ) 3.3.3. Persyaratan antarmuka Pada liner kolam tidak boleh dipasang lubang penetrasi pipa di posisi lebih dari 30 cm di bawah batas bawah air normal yang dapat berakibat air mengalir ke luar, tidak ada penetrasi (seperti bukaan pipa atau

lubang) melalui bagian

bawah kolam penyimpan. Ujung pipa hisap untuk sirkulasi air kolam tidak lebih rendah dari 30 cm di bawah batas air make-up normal (butir 8.78 , 8.89.SSG-8).

- 366 -


3.3.4. Design Constraints Liner kolam tahan menahan beban transfer cask seberat 8 ton pada operasi normal dan tidak rusak akibat kejatuhan transfer cask (butir 8.77-SSG-8 ). 3.3.5. Persyaratan Kondisi Lingkungan 1. Semua bahan komponen alat yang berada dalam liner kolam menggunakan SS304 yang tahan korosi dalam lingkungan radiasi gamma dan air ( butir 8.79 SSG-8 ). 2. Air kolam merupakan air bebas mineral dengan konduktivitas untuk operasi normal lebih rendah dari 1000 µS/m. Konduktifitas yang lebih tinggi menunjukkan potensi kandungan halida tinggi yang akan mengkorosi SS304 ( 8.85 SSG-8 ). 3.3.6. Persyaratan Kemudahan dan Perawatan Semua pengerjaan dan perlakuan saat manufaktur menghasilkan permukaan liner, sambungan las antar pelat pada permukaan dalam liner harus halus dan tidak membentuk sudut lancip, sehingga mudah dilakukan dekontaminasi dan potensi korosi crevice rendah (butir 8.77, 8.79 SSG-8 )

4. KESIMPULAN Dari Keputusan Ka-BAPETEN no.11/Ka-BAPETEN/VI-99 dan SSG-8 IAEA telah disusun persyaratan desain untukperangkat naik-turun sumber, mekanisme pengangkut produk, dan linerkolam yang memfokuskan pada keselamatan radiasi. Kemudian untuk kepentingan praktis desain, persyaratan desain tersebut dikembangkan lebih lanjut ke persyaratan desain

untuk fungsi, kinerja, antarmuka, design constraint, kondisi

lingkungan, kemudahan perawatan. Karena persyaratan desain ini telah memenuhi semua butir-butir SSG-8 dan Bapeten, sehingga dinyatakan bahwa persyaratan desain ini dapat diaplikasikan untuk kegiatan desain bagian mekanik iradiator gamma 200 kCi sesuai dengan peralatan yang dimaksud. Dan pada saat Bapeten melakukan evaluasi,, desain bagian mekanik sudah memenuhi regulasi yang diharuskan, sehingga dapat memperlancar proses pengajuan izin pembangunan iradiator gamma 200 kCi.

- 367 -


5. DAFTAR PUSTAKA 1. IAEA,,” The Radiological Accident in San Salvador”, Vienne (1990 ) 2. IAEA, “ The Radiological Accident in Soreq” , Vienna, (1993) 3. IAEA, “Fundamental Safety Principles”, Safety Fudamentals No. SF-1, IAEA Safety Standard, Vienna(2006) 4. 4. IAEA, “International Basic Safety Standards for Protection against Ionizing Radiation and for the Safety of Radiation Sources” (Safety Series No. 115), IAEA, Vienna (1996). 5. IAEA, “Radiation Safety of Gamma, Electron and X Ray Irradiation Facilities” (Specific Safety Guide No.SSG-8), IAEA Safety Standard, Vienna (2010). 6. BAPETEN, “Izin Konstruksi dan Operasi Iradiator”, Keputusan Ka-BAPETEN no.11/KaBAPETEN/VI-99, Jakarta (1999).

TANYA JAWAB Pertanyaan: 1. Kenapa judul masih studi, seharusnya sudah siap data untuk persyaratan desain irradiator Gamma (Utomo) 2. Apa saja penerapan defence in depth pada persyaratan mekanik? (Bandi P.) Jawaban: 1. Untuk keperluan design engineering persyaratan desain ini sudah siap dalam bentuk dokumen desain. Judul ini dibuat hanya untuk persyaratan makalah karena bahan penyusunan persyaratan desain ini berdasarkan studi referensi. 2. Pemilihan material yang cocok untuk semua komponen agar tidak berpotensi terjadi korosi. Pabrikasi harus meminimalisasi potensi korosicrevice.

- 368 -

STUDI PERSYARATAN DESAIN BAGIAN MEKANIK IRADIATOR GAMMA 200 KCi

Recommend Documents