Penelilian don Pengembangan Aplikasi lsolop don Radiasi. J 998
TEKNOLOGIDANAPLIKASIPEMERCEPATELEKTRON M. Natsir Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi, BAT AN
ABSTRAK TEKNOLOGI DAN APLlKASI PEMERCEPAT ELEKTRON. Teknologi akselerator elektron (pemercepat elektron) berkembang sangat cepat di beberapa negara maju. Yang diaplikasikan untuk penelitian clan pengembangan (R&D) clan berbagaijenis industri secarakomersil. Aplikasi akselerator elektron dalam industri tersebut mencakup bidang industri polimer, sterilisasi peralatan kedokteran, modifikasi permukaan bahan clan pengelolaan !ingkJJn~-'l. Proses radiasi dengan berkas elektron adalah proses ionisasi radiasi. Dalam rangka penelitian~ pengembangan teknologi proses radiasi untuk demonstrasi ke industri di Indol1esia,dua fasilitas akselerator elektron skala pilot telah dibangun di Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi -BATAN Jakarta. Akselerator yang pertama mempunyai spesifikasi energi elektron rendah 300 keV, 50 mA tipe EPS-300, yang kedua energi menengah 2 MeV, 10 mA model dinal1}itron tipe OJ-2 dengan kemampuan penetrasielektron masing-masing 0,6 mm clan 12 mm untuk iradiasi dua sisi dalam bahan yang kerapatannya I g/cm3. Penampang berkas elektron berukuran panjangnya 120 cm clan lebarnya 10 cm disajikan di atmosfir untuk keperluan iradiasi sampel atau produk industri. Dosis radiasi pada sampel dapat diatur dengan tepat dengan mengatur arus berkas clektrondan kecepatankonveyor. Kedua fasilitas ini menghasilkan kapasitas produksi (output) cukup tinggi clantelah digunakan untuk penelitian clan pengembangandosimetri, pelapisan permuk~J) papa~~~, crosslinking polimer, heatshrinkable tube, grafting polimer, degradasi plastik, pengawetan, steri~si, clan lain-lain. Faktor-faktor engineering desain proses iradiasi clan tinjauan umum berbagai potensi aplikasi dalam berbagai bidang penelitian clan pengembangan ke industri di Indonesia akan diuraikan secara ringkas.
ABSTRACT TECHNOLOGY AND APPLICATIONS OF ELECTRON ACCELERATOR. Technology of electron accelerator have been developed so fast in the advanced countries. It was applied in the research and development (R&D) and comercially in various industries. The industries applying electron accelerator includes poJY-~~ri!1du~try, sterilization of medical)~ools, material surface modifi~tion, and e'!.yi!:Qnmentalmanagement. The radiation process ~~_. ~, using el~tr~nbea!!! is an ionization radiation. process. Two facilities of electron acceTeratorhave been established in pilot scale at the Center for the Application of Isotopeand Radiation CAlR-BATAN, Jakarta, for the R&D of radiation process technology and in demonstrating the electron acceleratorapplication in industry in Indonesia. The first has low energy specification of 300 ke V, 50 mA, EPS-300 type and the second has medium energy specification of 2 Me V, 10 lnA dynamitron model of GJ-2 type. Both the electron acceleratorshave an electron penetration depth capability of 0.6 and 12 mm, respectively, for the double side irradiation in the materials with density of 1 g/cm3. They also highly capacity production and the electron beam cross-sectionof 120 cm length and 10 cm width. The beam will go through the atmosphere for irradiation samples or industrial products. The radiation dose can be selected precisely by adjusting the electron beam current and conveyor speed,Both of these facilities were applied in many aspects R&D, for examples dosimetry, wood s~rtace coating, cross-linking of polymer, heatshrincable tube, polimer grafting; plastic degradation, tood preservation, sterilization and so on. Engin~ering factors of radiation design process and general observation of electron accelerator application in R&D for various industries in Indonesia are briefly discussed.
PENDAHULUAN Teknologi akselerator elektron di beberapanegara maju seperti Jepang, USA, Rusia dan Europe telah diaplikasikaIl dalam berbagai bidang baik untuk penelitian dan pengembangan (R&D) dan komersial dalam industri. Secara UlllUlll aplikasi tersebut dapat dikelompokkan dalam tiga bidang. Yang pertama digunakan dalam dunia indust~ misalnya industri -P.QlLQ1erdan sterilisasi perara"tan k~!aJl, dany-ang kedua untuk mOdifikasrb"aIian-se-rra yang terakhir untuk ~~~~o}~ l~jiin~-TebOIogi akselerator elektron mempunyai bebCrapakeunggulan jika dibandingkan dengan teknik konventional baik proses thermal atau kimia, keunggulan tersebutantara lain adalah menghasilkan produk unggul, hemat energi, proses
berlangsung pada suhu kamar, ramah lingkungan (tidak menimbulkan polusi pacta lingkungan), proses mudah dikontrol, teknologi aman, output cukup tinggi daD kompetitif baik kwantitas maupun kwalitas (proses cepat, mutunya baik) serta biaya produksi lebih murah untuk produksi masal [I]. Dalam pembangunan jangka panjang kedua dan era globalisasi akan tumbuh banyak industri di Indonesia. Terobosan teknologi akselerator dalam sektor industri tersebut sangatpenting artinya karena dapat menghasilkan produk yang berkualitas unggul, aman daD kompetitif sehinggadapatbersaing dipasar global yang pactagilirannya nanti dapat meningkatkan ekonomi nasional. Teknologi akselerator merupakan lPTEK nuklir yang basisnya adalah Badan Tenaga Atom Nasional (BAT AN). Pusat Aplikasi
Penelitiandon Pengembangan Aplikasi lsotop don Radiasi,1998
Isotop dan Radiasi -BAT AN sedang mengoperasikan dua buah fasiIitas akselerator elektron yaitu akselerator elektron energi rendah 300 keV, 50 mA tipe EPS-300 dengan daya maksimum 15 kW buatan Jepang dibangun pacta tahun 1985, daD akselerator elektron energi menengah 2 MeV, 10loA tipe dynamitron model GJ-2 dengandaya maksimum 20 kW buatan China dibangun pacta akhir tahun 1993 (2]. ./
Kedua akselerator elektron tersebut dioperasikan untuk penelitian daD peQg~~
diatas serta
v
introduksi ke industri~-aImanfaatkan oleh lembaga penelitian pemerintah baik Batan maupun luar Batan, universitas, IAEA dan UNDP serta JAERl melalui kerja sarna bilateral dan Industri (swasta) dalam berbagai bidang yaitu
f
'
misalnya
j
(C(2~~g)
melalui
industri yang
terdiri
polimer dari
yaitu kabel
proses talmn
panas
i~~~.J1 dan
~il,!~g tahan
II tegangan tinggi, film atau pipa tabung plastik yang d.1pat I mengkernt atau mengempes ukurannya bila dipanaskan (heat shrinkable tubes and films), plastik busa, vulkanisasi karet alam, pelapisan pemIukaan papan kayu, serta grafting polimer, dll. A~~~juga dapat dilakukan pacta fasilitas tersebut misalnya U1Ituk pelapi&1n pennukac1nbahan i ~ (kayu lapis, logam, keramik, porselin, marmer, dll.) dan isolasi kabel. Beberapa aplikasi yang cukup potensial dilakukan pactakedua akselerator tersebut,lnisalnya dalam ~~olaan J lin~n yai~u kontrol gas .~uang indust:i NOxdan ~ s~laboratonum,d~~J!]-!!§jjJk (f>E:-pP,PVC dan lain-lain), disinfek~e dan sewage,dalam bidang ilmu bahan misafnya modifikasi bailanyaitu pelapisan permukaan bahan, modifikasi tekstil, dll. dan dalam bidang pangan lnisalnya sterilisasi, penga'Y~anmakanan danbuahbualk1n,datI d.11ati1b1daI1g peria~an misalOyaunttIk n~i (efek radiasi berkas elektron pactabagian sel terkecil DNA), mutasi radiasi padi, daD dalam bidang kesehatan misalnya s~i ~ralat~keseh3tan, serta masih banyak bidangbidang yang lain masih perlu dikaji, yaitu effek/pengarnh if r~diasi.~ ~~tr~ misa~nya ~alam bi~ang pe.temakan, b1oro"iJ: kedokteran- dan lam-laIn yang tldak dlsebutkan contohnya satu-persatu dalam paper ini. P AIR-BAT AN saat ini menerima kerjasama dengan pihak SW AST AlBUMN untuk alih teknologi polimerisasi radiasi berkas elektron khususnya untuk pelapi&1n permukaan papan kayu daD pembuatan isolasi kabel yang tahan panas daD tegangan tinggi (1]. Dalam kertas kerja ini akan diuraikan deskripsi akseleratorelektron, faktor-faktor engineering desain proses iradiasi daD status aplikasi akselerator elektron baik dalam maupun luar negeri serta tinjauan secara umum berbagai potensi aplikasi dalam bidang penelitian dan industri di Indonesia.
_..~
elektron, tabung scanning, sistem pengeluaran elektron daTi ruang vakum ke atmosfir serta sistem konveyor. Gambar konstruksi daTi akselerator elektron 300 keY, 50 mA tipe EPS-300 diberikan pada gambar 1. Tabung pemercepatdan scanner dibuat dari stainless steel divakumkan hingga mencapai < 10-7Torr dengan menggunakan sistem pompa vakmn bertingkat, biasanya pompa rotary, pompa cryopump, pompa turbomelekuler daD pompa ion. E1ektron dipancarkan daTi filamen tungsten yang dipanaskan dengan aliran listrik AC, diekstrak dengan tegangan ekstraktor yang dipa&1ngpada celah antara anoda dan katoda daDdifokuskan
serta diarahkan kedalam celah ala" kanal yang menghasilkan arus berkas elektron dalam range mili Ampere. Kemudian e1ektron-elektron tersebut difokuskan dan dipercepat dalam tabung akselerator oleh tegangan pemercepat yang dipasang secara gradient potential pada tabung pemercepat, dan elektron-elektron discan (ditayarkan) dengan menggunakan pengaruh medan 1istrik daDmagnit yang dipasang pada leher tabung !"canning horn serta diarahkan pada target titanium window foil dengan
ukuran penampang berkas elektron tertentu. Untuk keperluan industri berkas elektron dalarn tabung vakum disajikan ke atmosfir udara luar melalui target titanium window foil tipis 17,5 mikron. Ukuran penampang berkas elektron tersebut umumnya 120 cmm x 10 cm daD dapat diatur, yang disesuaikan dengan kebutuhan produk industri atau sampel yang akan diiradiasi. Sampel iradiasi atau
produk industri yang diproses diangkut
dengan
menggunakansistem konveyor keda1amruang iradiasi, dosis radiasi yang diterima sampel dapat diberikan dengan tepat dengan mengatur kecepatan konveyor, energi dan arus berkas elektron [2].
-
DESKRIPSIAKSELERATORELEKTRON Komponen-komponen utama akselerator elektron secaraumum adalah Sllmberelektron, sistem vakum, sumber tegangan tinggi, sistem pemoklls, tabling pemercepat
FAKTOR-FAKTOR ENGINEERING DESAIN PROSESPRODUKSI [3) Sebelumprosesiradiasi denganberkas elektron dilakukan, kita perlu mengevaluasi 4 faktor desain engineeringprosesyaitu dosisiradiasi dan kecepatandosis (laju dosis) yang dibutuhkan, penetrasiberkas elektron (range elektron) dalam bahan, ukuran dan bentuk bahan yang diiradiasi, daDkapasitasproduksiyang diperlukan. 1. Range clektron (J)cnetrasiberkas elektron) Range elektron atau daya tembus elektron dalam bahan merupakan suatu faktor penting daD menentukan kemampuan aplikasi akselerator tersebut. Semakin besar range elektron dalam bahan semakin luas bidang aplikasi akselerator elektron dapat dimanfaatkan. Ketika elektron berinteraksi dengan suatu bahan yang diiradiasi, elektron akan kehilanganenergi kinetiknya, terutama oleh interaksi listrik dengan elektron atomik. Kemudian elektron tersebut naik kekec'ldaaneksitasi, atau lebih sering terlepas dari atom induknya sehingga terbentuknya molekul-molekul tereksitasi dan sebagian besar elektron yang terlepas menuliki energi cukup untuk mengionisasi atom yang berada pada lintasannya, sehingga terbentuknya ion-ion selanjutnya molekul yang tereksitasi akan terurai menjadi radikalradikal yang sangat reaktif.
Pene/ihandun Pengembangan Ap/ikasilsotop dun Radiasi. /998
Elektron cepatyang datang daTi tabung vakum mempunyaienergimula-mula Eo'pertamakaliberinteraksi dengantitanium windowfoil dan menembuswindowfoil akan kehilanganenerginyadEw'kemudianmelewaticelah udararuang iradiasi, akankehilanganenerginyadElir'yang akhimya berinteraksi denganbahandenganenerginyaE. Dari uraiandiatasenergielektronyangmula-mulaEo aapat diketahui denganmenggunakanpersamaan(1) : Eo = dEw + dEair+ E
(1)
dilnana : Eo adalahenergimula-mulayangsesuaidengantegangan tinggi pemercepatelektron(MeV) dEw adalah energi hilang dalam titanium window foil (MeV) dEairadalah energi hilang dalam udara ruang iradiasi diantara pemlukaan titanium foil daD permukaan konveyor(MeV). Dalam prakteknya energi hilang dalam titanium window foil dan energi dicelah udara biasanya diabaikan, karena Eo > > dEw + dEair. lnteraksi berkas elektron dengan bahan yang diiradiasi, lambat lauD elektron mengalami perlambatan sampai akhimya elektron itu berhenti (stop) dalmn balmn yang disebut dengan range elektron (jangkauan elektron atau kedalaman penetrasi). Elektron berenergi mula-mula Eo memiliki range dalam ballaD tertentu, yang dapat dihitung dengan persamaan : Eo
J
(2)
dimana: R range elektron dalambahan(cm) dE/dX stopping power elektron atau kehilangan energi(MeV/cm2). Secaraempiris, range elektron atau tebal ballaDyang efisien digunakan dalam pemrosesan iradiasi dua sisi dapat ditentukan dengan rumus :
0.8 (graln/cm2.MeV).E(MeV)
R=
(3)
secara teoritis ini diperlukan untuk mengetahui faktor koreksi daDefisiensi proses radiasi. Pengukuran dosis serap biasanya dilakukan dengan menggunakan dosimeter berbentuk film, sepertiCelulosa triasetat, radiochrolnic yang hasilnya dapat dilihat pada gambar 2. Untuk satuan kecepatan dosis (laju dosis) sering digambarkan dalam kGy/sec ataukGy/min. Secara teori total dosis yang diserap dalam bahan yang diiradiasi adalah perkalian laju dosis (Dr> dengan waktu (t), diberikan berdasarkan persamaan berikut : D = D, x t
(3)
dimana D total dosis radiasi (kGy), D r laju dosis (kGy/min) dan t waktu iradiasi (min). Waktu lradiasi biasanya ditentukan dengan mengatur kecepatan konveyor dalam ruang iradiasi. Dalam aplikasi teknologi akselerator untuk industri, laju dosis pada suatu energi elektron tertentu bergantung pada arus berkas elektron daD luas permukaan bahanyang diiradiasi (rapat arus berkas elektron) sertajarak pemisah antara celah window titanium foil dengan permukaan bahan yang diiradiasi, secara matematik dapat dituliskan [4] :
D. = Kx
(4) BxS
dimana : Dr laju dosis (kGy/min) I ants berkas elektron (IDA) B ukuran lebar berkas elektron (m), pada ballaD yang diiradiasi S ukuran panjang berkas elektron (m), pada bahan yang diiradiasi K stopping power elektron terhadap ballaD (Me VI
gram.cm2). "Stoppingpower"K bergantungpactaperhitungan energi elektron mula-mula (Eo) daD kerapatanballaD (p) yang diiradiasi dapatdiperolehdaTitabel dalam referensi. Secarapraktis padaumumnyalaju dosis meningkatsesuai denganmeningkatnya energi elektron daD arus berkas elektron,sertaberkurangnyalaju dosis apabilajarak antara celahwindow daDballaDyang diiradiasi bertambahjauh.
p (gran1/cm3)
3. KapasitasProduksi dimana : p kerapatan bahan (gram/cmJ) daD E energi elektron(MeV). 2. DosisdaD Laju Dosis Satuandosis dalam proses radiasi adalah Gray (Gy), yaitu energi 1 Joule (Watt.sec)terserap dalam 1 kg ballan. Jika suatu dosis dengan nilai 10 kGy (I Mrad) berhubungandenganserapan dari 10 kW.sec/kg. Jadi 1 kWatt berkaselektron terserapsempurnapadabahanyang diiradiasi,setaradengan 1 kg/kGy.secyaitu3600kg/kGy.llf. Ini berarti bahwa1 kWatt berkaselektrondapatmeradiasi 360 kg ballaDpadadosis 10kGy dalam1jam. Perhitungan EdE/dX
Kapasitas produksi bahan yang dapat diproses dengan menggunakan akselerator elektron energi rendah berkaitan erat dengan parameter berikut yaitu efisiensi radiasi (h), dosis radiasi (D) daDams berkas elektron. Secara kasar kapaitas produksi dapat dihitung berdasarkan mmus berikut:
= hxSxD
(5)
dimana S kapasitasproduksi m2/min. Untuk akselerator energi sedang,kapasitas produksi dapat diperkirakan julrilahnya berdasarkanpersamaanberikut :
Pene/ilion don Pengenwongon Ap/ikasi Isolop don Radiasi, /998
P S = 360 -x
h -
D
(6)
mendirikan pabrik lem kayu ata" sepatudalam skala industri dengan teknik iradiasi berkas elektron. [6).
100
dimana S kapasitasproduksiyang dinyatakandalam(km/ mill) dan P dayaberkaselektron(kWatt).
STATUS APLIKASI AKSELERA TOR ELEKTRON DI INDONESIA Aplikasi akseleratorelektron energi rendah300 keY, 50 mA tipe EPS-300(15 kW). Fasilitas skala pilot plant untuk proses~ngeringan lapisan pennukaan (curing of coating) dengan radiasi berkas elektron yang terdiri dari sebuahakselerator elektron energi rendah 300 keY, 50 mA, seperangkat peralatan pelapisan permukaan papan kayu, serta mesin pengerjaan kayu dibangun di PAIR-BATAN pada tahun 1985. Energi dan arns berkas elektron pada akselerator ini dapat divariasi masing-masing mulai dari energi 150 keY hingga sampai dengan 300 keY dan arns berkas elektron dapat divariasi mulai dari 10 mA hingga sampai dengan 50 mA. Dengan adanya kemampuan variasi energi elektron, maka leba! lapisan cairan (polimer-monumer) pada pennukaan papan kayu dalam range 60 -1 00 ~ dapat dikeringkan, karena elektron dapat menembus teballapisan tersebut. Akselerator elektron energi rendah ini telah diaplikasikan untuk pelapisan pennuka.1n papan kayu, pennukaan logam, list profile, marmer, teraso daD penelitian pengolahan cairan limbah pestisida daD vulkanisasi latek alam [5]. Aplikasi teknologi pelapisan pennukaan papan kayu dengan radiasi berkas elektron secara komersil masih ada beberapa faktor penghambat, hal ini disebabkan oleh karena bel urn dapat dioperasikan secara masal (pihak industri masih mencoba-coba), sehingga menimbulkan kesan biaya operasi tinggi, daD mutu bahan baku panel kayu kurang memenuhi syarat untuk diproses, serta sarana daD
prasarana penunjang untuk penanganan kayu masih konventional. P AIR-BAT AN menerima kerja sarna dengan pihak swasta/BUMN untuk alih teknologi pelapisan pennukaan kayu baik dalam skala besar maupun kecil. Penggunaan akselerator elektron tipe ini untuk penelitian vulkanisasi latek alam yang dicampur dengan monumer (stirena metil atau metil meta acrylat) telah menghasilkan produk barn yaitu lem sol sepatu daD lem kayu lapis pada dosis radiasi berkas elektron masing-masing 5 kGy (metil meta acrylat) daD 45 kGy (stirena). Lem kayu lapis ataupun sol sepatu basil radiasi berkas elektron mempunyai keunggulan jika dibandingkan dengan teknik konventional. Keunggulan yang disebut-sebutkan adalah tidak mengandung gas trimoline (gas beracun terhadap kesehatan manusia) daD lem mempunyai kestabilan yang lama waktu simpannya. Menurnt Marga Utama sebuah pernsallaanswastayaitu P.T. Koja Terramarin telah menarik perhatian tenk1J1ghasil penelitian pembuatan lem kayu atau lem sepatutersebutdan berminat untuk membangunfasilitas iradiator untuk pembuatan lem kayu, kemungkinan kerja sarna antara P.T. Koja Terramarin daD BAT AN untuk
Aplikasi akseleratorelektronenergi menengah2 MeV, 10 mA (20 kW). Akselerator elektron ripe ini banyak digunakan untuk penelitian dan pengembangan polimerisasi ikatan silang (crosslinking). Produk-produk yang dihasilkan melalui industri polimer yaitu proses ikatan silang polimer untuk bahan isolasi kabel yang terdiri daTi kabel tahan panas dan tahan tegangan tinggi, film atau pipa tabung plastik yang dapat mengkerut atau mengempes ukurannya apabila dipanaskan (heat shrinkable tubes and films), plastik busa, vulkanisasi karel, sertagrafting polimer. Oosis radiasi yang diperlukan Untuk membentuk ikatan silang isolasi kabel dengan bahan LOPE biasanya diperlukan dosis radiasi 100 -250 kGy. [5). Penelitian pengelolaan lingkungan melalui kontrol gas buang industTi NOx dan sax, pemrosesan sewage dan sludge, degradasi bahan plastik (PE, PP, PVC dan lain-lain) dapat dilakukan dengan fasilitas ini. Minat para peneliti untuk menggunakan akseleratorjenis ini cukup banyak, tetapi kadang-kadang macer pengoperasiannya karena performance mesinnya masih perlu ditingkatkan dan sparepart untuk perawatan belum dapat disediakan dengan optimal. Status pelnakaian akselerator ini disajikan dalam label 1. Kerja sarna penelitian tentang isolasi kabel antara p AIR-BAT AN dengan industri kabel telah dilakukan, tetapi aplikasi secarakomersil sedangdisiapkan dan saat ini belum berhasil dilaksanakan. Hal ini disebabkan oleh peralatan penunjang yang digunakan untuk teknik iradiasi kabel misalnya alat pengangkut konveyor kabel belum dapat memenuhi sesuaidengankebutuhan industri (diameter kabel tertentu tidak dapat divariasi) daD dosimetri berkas elektron untuk industri kabel dari segi teknisnya masih perlu
dikembangkan.
PROSPEK APLIKASI AKSELERA TOR ELEKTRON DIINDONESIA Aplikasi akselerator elektron dalam industri di beberapa negara maju berkembang dengan sangat cepat misalnya di Jepang mulai dimanfaatkan akhir tahun 1950 an, ymtu untuk proses ikatan silang (crosslinking) PE isolasi kabel (kawat). Proses tersebut menggunakan akselerator elektron yang mempunyai daya 10 -100 kW dengan energi berkas elektron bervariasi dari 0,2 -3 MeV. Sebagai gambaran beberapa pemakaian akselerator elektron dalam berbagai bidang di negara maju diberikan pada tabel 2 [4). Semua pengembangan aplikasi tersebut telah mencapai tahapyang kompetitifjika dibandingkan dengan teknik lain misalnya katalis, panas. Keunggulan aplikasi teknologi ini dibandingkan dengan metode konventional yaitu kecepatan produksi, kepraktisan, daDkontrol proses mudah daD allan, dapat memperbaiki sifat fisika bahan, proses tidak menggunakan pelarut organik, energi bersi h tidak menghasilkan NOx daD sax, lebih ekonomis untuk produksi secara kontinyu. Juga kompetitif dibandingkan dengan
Pene/i/ian dan Pengembangan Ap/ikasi ls%p
teknologi proses radiasi gamma, dimana teknologi radiasi berkas elektron lebih unggul dalam beberapa hal yaitu laju dosis radiasi sangat tinggi yang menyebabkan kapasitas produksi tinggi (output besar), proses iradiasi dapat dihentikan operasinya (lebih aman) serta penetrasi elektron rendah (proses khusus hanya untllk pennukaan). Indonesia sebagai negara yang paling banyak sumberdaya alam dan negara agraris, banyak menghasilkan bahan pangan, ballaD mentall yang berasal daTi pertanian, perikanan, peternakan maupun perkebunan. Fasilitas akselerator elektron yang acta di PAIR-BATAN cukup mempunyai potensi untuk digunakan dalam memecahkan problem nasional berbagai bidang tersebut, baik untuk penelitian daD pengembangan ke industri dimasa akan datang. Aplikasi yang potensial antara lain meliputi : -Ikatan silang untuk isolasi kabel daDwayer -Ikatan silang lapisan plastik, busa daDselang -Modifikasi tekstil -Grafting polimerisasi lapisan tipis, film daD
kertas -Vulkanisasi latek daD karet alam -Sterilisasi peralatan daD prod uk medis (kedokteran) -Sterilisasi pennukaan dan pasteurisasi -Pengawetan makanan -Perlakuan sampel pad at daD cair, serta pemorosesansludge daD sewage -Pengelolaan lingkungan atau kontrol gas buang industri -Pelapisan pennukaan Aplikasi yang cukup potensial dalam sektor industri untuk pengelolaan lingkungan daD ilmu ballanjuga memegang peranan penting dimasa datang, karena dapat menghasilkan produk yang berkualitas unggul, aman daD kompetitif sehingga dapat bersaing di pasar global internasional. Contoh aplikasi dalam pengelolaan lingkungan yaitu kontrol gas buang industri NOx daD SOx skala laboratorium, degradasi bahan plastik (P"t-,PP, pvc daD lain-lain), disinfeksi sludge d.w sewage.Dalam bidang ilmu bahan misalnya modifikasi ballaD yaitu pelapisan pennukaan ballc'ln, modifikasi tekstil, daD lain-lain dalam bidang pangan mi&'llnya sterilisasi, pengawetaanmakanan, buah-buahan. Dalam bi~ pertanian-mtsat11Yaun1tuk ~i (efek radiasi berkas elektron pacta bagian terkecil DNA), mutasi radiasi padi, dan dalam bidang kesehatan misalnya sterilisasi peralatan kesehatan,serta masih banyak bidang-bidang yang lain yang masih perlu dikaji tentang efek/pengaruh radiasi berkas elektron misalnya dalam bidang peternakan, biologi, kedokteran daD lain-lain. Industri-industri yang dapat memanfaatkan teknologi akselerator di Indonesia meliputi industri kabel melalui proses ikatan silang polyvinil chlorida (PYC), potyetilene (PE), dan bahan elastomers, industri alat kesehatan, bahan baku obat, sediaan fannasi, kosmetika, makanan dan pengemas melalui proses sterilisasi atau pasteurisasi. Industri kayu, manner, plastik, kertas daD logam melalui proses pelapisan pe~ukaan. Industri yang membuat ban radial daD karet melalui proses vulkanisasi radiasi berkas elektron. Salah satu industri besar ban mobil nasional akan menggunakan teknologi daD aplikasi
dan Radiasi. /998
akselerator elektron untuk membuat ban radial. Pabrik ban mobil P. T. Gajah Tunggal sedang melaksanakan pembangtman sebuahfasilitas akselerator elektron dengan luas gedungnya sekitar 100 m2 dengan spesifikasi energi menengah 500 keY daD arus berkas elektron maksimum 150 mA ripe Cockroft Walton, yang dimulai pada bulan Maret 1998. Akselerator ripe ini alan diaplikasikan untuk vulkanisasi karet dengan teknik radiasi berkas elektron yang dapat memproduksiban radial yang mempunyai keunggulan antara lain ikatan silangnya sangat kuat, output (produksi) ban radial dapat mencapai 14.000 ban/hari daD stabilitas terhadap panas cukup baik serra mempunyai ketahanan gesekanyang kuat. Teknologi pembuatan ban radial pada prinsipnya cukup praktis yaitu lembaran karet (berbentuk sheet)yang bakal dibuat ban ditempel dengan benang nilon, kemudian diiradiasi dengan berkas elektron, akan menghasilkan ikatan silang antara nilon daD lembaran karet sangatkuat. Lembaran karet yang telah tertempel benang nilon tersebut dipakai untuk membuat ban radial untuk automobil.
PENUTUP Elektron berkecepatan tinggi terserap pada bahan, energi ditransfer untllk mengikat elektron daTi atom daD molekul bahan, menaikkan kekeadaan eksitasi yang lebih tinggi menghasilkan ion daD radikal. Ion-ion daD radikal yang terbentuk itu memulai membentuk reaksi-reaksi kimia dalam bahan yang tereksitasi, daD melalui reaksi-reaksi kimia tersebut sifat fisika daD struktur bahan bisa berubah. Dua fasilitas pemercepat elektron (akselerator elektron) energi rendah 300 keV, 540 mA, daD energi menengah2 MeV, 10 mA sedang dioperasikan di kawasan pusat penelitian tenaga atom Pasar Jumat Pair-Balan, telah dimanfaatkan untuk penelitian daD pengembangan ke industri oleh lembaga penelitian pemerintah baik Batan maupun luar Batan, universitas, industri (swasta), IAEA daD UNDP serta JAERI melalui kerja sarna bilateral diharapkan mampu memadukan fiset, pendidikan, daD industri melalui teknologi akselerator elektron. Industri yang dapat memanfaatkan teknologi akselerator elektron secara komersil antara lain industri kayu, keramik, marmer, plastik, kertas daD metal melalui proses pelapisan permukaan ataupun modifikasi bahan industri kabel melalui proses ikatan silang yaitu "heat shrinkable tube", daD isolasi kabel. Aplikasi yang cukup potensial untuk dilakukan pada kedua fasilitas akselerator tersebut, misalnya dalam pengelolaan lingkungan yaitu kontrol gas buang industri NOx daD SOx skala laboratorium, degradasi bahan plastik (PE, PP, PVC daD lain-lain), disinfeksi sludge daD sewage, dalam bidang ilmu bahan misalnya modifikasi bahan yaitu pelapisan pennukaan bahan, modifikasi tekstil, dll. daD dalam bidang pangan misalnya sterilisasi, pengawetan
makanan, buah-buahan, daD dalam bidang pertanian misalnya untuk mutasi (efek radiasi berkas elektron pada bagian sel terkecil DNA), mutasi radiasi padi, daD dalam bidang kesehatan misalnya sterilisasi peralatan kesehatan, serta masih banyak bidang-bidang yang lain masih perlu
Pene/itian don Pengembangan Ap/ikasi isatap don Radiasi, /998
dikaji, yaitu effek/pengaruh radiasi berkas elektron misalnya dalaIll bidang peternakan, biologi, kedokteran, dan lain-lain.
3. INDO-USSR SEMINAR ON INDUSTRIAL APPLICATIONS OF ACCELERATORS,Vol. II, November1-3, 1988.
DAFTARPUSTAKA
4. ABRAMY AN, E.A, "Industrial Electron Accelerators and Application " Institute for High Temperature
1. LEALET, ,. lnstalasi Mesin Berkas Elektron " Pusat
USSR Academy of Sciences, 1988.
Aplikasi lsotopdaDRadiasi-BAT AN 2. NA TSIR, M, " Perangkat Mesin Berkas Elektron untuk
5. LAPORANT AHUNAN KelompokMBE, INSTALASI IRADIASI, 1994sid 1996(Tidak dipublikasikan).
Industri" Seminar Instrumentasi Nuklir, 11-12 September 1996. SPIN 96 (Prosiding SPIN 96), 1996.
6. MARGA UT AMA, (komunikasi pribadi), Januari 1998.
Tabel
Status pernakaian akselerator elektron 2 MeV, 10 rnA
Jmnlah Waktu Operasi (Jam)
Prosentase %
1993 1994 1995 1996
39,5
954
2,5 18,5 19,5 59,6
1997
78
5
Tahun
296 307
Aplikasi Kondisi Akselerator
Mesin sering macet Mesin kadang-kadang macet Mesin kadang-kadang macet Mesin aktif setelah semi over Haul Pompa vakum "Turbo molekuLer" rusak
Untuk peneliti
Komissioning,dosimetri, polimerisasi, pengikatansilang (crosslinking), heat shrinkabletube,grafting, sterilisasi, pasteurisasi,pengolahanlimbah, kondisioning,daDlain-lain.
Pelle/iliall dolI Pellgemballgall Ap/ikasi I,OIOp dolI Radiasi, /998
Tabel2. Aplikasi Teknik Pemercepat BerkasElektron di Jepang(JapanAtomic IndustrialForum, July, 1980)
Kapasitas
Produk/Hasil
Perusahaan atau Laboratorium
lsolasi kabel (wayer)
Sumitomo,Hitachi Furukawa,Fujikura, ShowaDainich, Yazaki, Taisho,Tokai, Hirakawa,Oki
800
Tabungyang dapat mengkerutatau bungkusan
Pabrik kabel,Nitto
60
Busa polietilen
Sekisui,Toray
140
Lapisantipis, lembaran
Nitto, Ashokaei,etc.
250
Lembaranloganl, panelkayu
Shin-NipponIron & Steel,Mitsubishi Rayon,Nippon yushi
Bagian peralatan mobil
Suzuki
Ikatan silang
Ban mobil (Ban radial)
Tidak diperlihatkan
150
Sterilisasi, Pengawetan makanan
Sterilisasi,Pengawetan makanan
ResearchLaboratories on Foods (Ministry of Agriculture and Foresty) Hirakawa, Oki
0.6
JAERI, dan lain-lain
200
Penggunaan
Ikatan silang plastik
Pengeringancat
Untuk penelitian
Total (kW)
220
TOTAL
1820.6
Penelitiandan Pengembangan Aplikasi lsotop dan Radiasi. 1\1\18
Gambar
Kontruksi dan blok diagram mesin berkas elektron 300 keY tipe EPS-300 (7).
,\
Penelitian don Pengembangan Aplikasi /SOIOpdon Radiasi. /998
-' --" ~
a. to
-~ ~ .~ 0
Q
~.
"
~ ;}
,\
\\ \ "\
~
2m_V
,"-"': \,\-250'"
so-
\,
£0-
;». \
~ '0
0'
\\ m
3»
*
4lXJ -
a
..
Ketebalan bahan dalam gram! .m" Gambar2. ProseDtase dosis serapdalamballaD(DosimeterCTA) pada3 variasi eDergi 180 keY, 230 keY daD250 keY.
