1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. LATAR BELAKANG
Pemanfaatan ilmu pengetahuan dan teknologi berperan besar di berbagai ilmu bidang di seluruh dunia, salah satunya pada bidang kedokteran yang memanfaatkan bahan tenaga nuklir untuk meliputi tindakan dari radioisotop/radiagnosa, radioterapi dan kedokteran nuklir. Ketiga jenis tersebut merupakan kegiatan yang menggunakan sumber radiasi peng-ion yang spesifikasinya berbeda – beda yang dibangkitkan menggunakan teknologi berbasis akselerator, yang akhir tujuannya dapat digunakan untuk mengidentifikasi dan mengobati berbagai penyakit manusia termasuk kanker. (Kadinah, 2012)
Para ilmuan yang meneliti ingin membuat suatu alat untuk mempermudah menemukan/ mendiagnosis suatu penyakit kanker supaya pada pihak dokter tidak kesulitan dalam mendiagnosis maupun menemukan kanker tersebut. Alat itu dinamakan Siklotron, alat tersebut menghasilkan ion Hidrogen yang dicampurkan/ditembuskan ke cairan Oksigen dan menghasilkan (Flour 18), tersebut akan diinjeksikan ke pasien untuk
menemukan letak adanya kanker. (Saminto, 2016)
Indonesia baru mempunyai empat siklotron yang dioperasikan untuk keperluan produksi radionuklida PET. Pertama adalah siklotron CS-30 buatan CTI (Computer Technology and Imaging) dengan berkas partikel proton antara 24 MeV hingga 27 MeV yang dimiliki BATAN, kedua adalah siklotron MINItrace buatan GE (General Electric) dengan energy berkas proton sebesar 9 MeV yang dimiliki Rumah Sakit Gading Pluit, ketiga adalah siklotron Cyclone 18/9 buatan IBA dengan energy berkas proton sebesar 18 MeV dan energy berkas deuteron sebesar 9 MeV yang dimiliki Rumah Sakit Siloam dan keempat adalah Siklotron Eclipse 11 MeV buatan Siemens yang
Pusat Sains dan Teknologi Akselerator Badan Tenaga Nuklir Nasional (PSTA-BATAN) Yogyakarta sebagai lembaga pemerintah non departemen memiliki tugas dan fungsi untuk melakukan penelitian dan pengembangan akselerator. Salah satu kegiatan di PSTA BATAN yang berada di wilayah Yogyakarta tepatnya daerah Barbasari adalah melakukan penelitian dan perancangan mesin siklotron dengan maksud untuk menambahkan ion dalam atom O (Oksigen) yang sudah dijelaskan diatas, mesin siklotron ini diberi nama Development Experiment Cyclotron Yogyakarta-13 MeV (DECY-13). Siklotron ini terdapat sebuah komponen vakum yang bertujuan untuk memenuhi suatu aspek keselamatan dan kemanan di mesin tersebut supaya mesin Siklotron DECY-13 tersebut bisa berjalan secara otomatis dan stabil saat digunakan. (Laila Putra Pradana, 2014)
Elektron Volt adalah sebuah satuan energi yang meliputi jumlah energi kinetik yang didapatkan oleh sebuah elektron tunggal yang tak terikat ketika elektron tersebut melalui sebuah perbedaan potensial elektrostatik satu volt dalam vakum. Meskipun digunakan secara luas dalam penelitian, elektron volt tidak dianggap sebagai satuan metrik standar, nilainya dapat berubah berdasarkan kondisi ekseprimental dan persyaratan. Hal ini juga dapat digunakan untuk mewakili unit massa dalam perhitungan fisika untuk mengimbangi unit energi dalam persamaan relativitas khusus. Elektron volt bisa diubah menjadi volt dengan rumus V = eV x e maksudnya e adalah elektron yang tertera pada nama siklotronya, contohnya yaitu 13 MeV akan dijadikan satua V yaitu dengan cara V = 13 x 13 hasilnya merupakan
tegangan dalam bentuk satuan volt (V).
Siklotron akan bekerja dengan cara mempercepat ion positif maupun negatif secara periodi dengan menggunakan tegangan pemercepat bolak – balik yang dipasang pada dua buah elektrode berongga dalam ruang yang divakumkan sehingga dapat dilintasi oleh ion. Sistem siklotron terdiri dari sistem magnet, pembangkit radio frequency, sistem vakum, sistem sumber ion, sistem kendali dan juga sistem bantu. (Tonny, 1993)
Perangkat sistem vakum merupakan salah satu komponen penting penyusun siklotron yang berfungsi untuk mengeluarkan gas – gas yang berada di dalam sistem bejana vakum siklotron, sehingga berkas partikel yang melintasi sistem tersebut tidak mengalami banyak hambatan/tumbukan dengan partikel gas – gas yang ada. Menurut Sunarhadiyoso (1993) tingkat
kevakuman yang diperlukan siklotron adalan Torr(Satuan vakum).
Dalam satuan vakum bisa juga berupa satuan mbar dan satuan ini sering digunakan dalam penelitian siklotron, untuk 1 Torr = 0,75 mbar. Untuk mencapai tingkat kevakuman yang tertera tersebut, sistem divakumkan dengan cara bertahap. Pada awalnya perangkat vakum dioperasikan secara manual, seperti contoh ketika menghidupkan pompa vakum. Dengan diaplikasikannya PLC, perangkat tersebut dapat dioperasikan secara otomatis. Pengguna tidak perlu lagi untuk mengatur kestabilan dari parameter vakum, karena pengaturan kestabilan ini secara otomatis akan dikendalikan oleh PLC. (Laila Putra Pradana, 2014
Sistem vakum dapat diartikan sebagai bagian dari sistem siklotron yang kompleks. Agar perangkat sistem vakum dapat dioperasikan secara benar, aman, dan teliti maka diperlukan sistem yang mampu mengoperasikan dan memonitor kondisi perangkat vakum beserta parameternya setiap waktu. Untuk itu dilakukan pengembangan dalam hal sistem kendali vakum secara otomatis berbasis Super PLC pada siklotron DECY-13.
1.2. PERUMUSAN MASALAH
1. Bagaimana cara operasi vakum yang akan digunakan di dalam DECY-13?
2. Bagaimana cara membuat otomatisasi operasi perangkat vakum Siklotron DECY-13 agar mesin bekerja optimal?
3. Bagaimana pengukuran kevakuman pada sistem vakum Siklotron DECY-13?
1.3. BATASAN MASALAH
Penelitian ini dilakukan dalam batasan – batasan :
1. Penelitian ini menggunakan instrumen pengontrol super PLC tipe F2424. 2. Stabilitasi kevakuman di dalam DECY-13 agar tidak terjadi kebocoran. 3. Sistem vakum otomatisasi dari mesin Siklotron DECY-13.
4. Hasil pengukuran yang akan didapatkan saat penggabungan rancangan device PLC F2424.
1.4. TUJUAN
1. Mengetahui sistem penggunaan kevakuman DECY-13 dan pengoprasian dari sistem itu secara akurat.
2. Mengetahui pengukuran yang di dapat dari kevakuman mesin Siklotron DECY-13.
3. Mengetahui tingkat kestabilan dan kevakuman yang bisa terbaca pada mesin Siklotron DECY-13.
4. Untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh derajat Diploma – III Program Studi Metrologi dan Instrumentasi Universitas Gadjah Mada.
1.5. MANFAAT
1. Untuk mempermudah pernggunaan alat dalam sistem ini.
2. Untuk meminimalisir terjadinya kesalahan dan kebocoran kevakuman dalam alat DECY-13.
3. Mengetahui cara kerja dan sistem kerja vakum siklotron DECY-13. 4. Perancangan dan pembuatan sistem otomatisasi ini merupakan sarana
penguasan teknologi Siklotron untuk keperluan medis di Indonesia dan dapat dikembangkan untuk penelitian selanjutnya sesuai dengan kebutuan. (Laila Putra, 2014).
1.6. METODE PENELITIAN
Metode yang dilakukan dalam penelitian dan penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Studi Literatur
Mempelajari jurnal – jurnal, skirpsi, prosiding, serta buku – buku yang terkait dengan Siklotron dan mesin vakum DECY-13 dan sistem – sistem yang terdapat di dalam mesin siklotron tersebut.
2. Konsultasi
Mengajukan konsultasi maupun persetujuan dengan Dosen Pembimbing, Pembimbing lapagan dan rekan – rekan untuk mendapatkan saran serta masukan yang bermanfaat dalam tugas akhir ini.
3. Perancangan sistem
- Meliputi penggunakan valve – valve yang digunakan untuk mesin vakum siklotron.
- Meliputi pengecekan pemasangan sensor yang terdapat di mesin vakum agar tidak terjadi kesalahan pemasangan.
- Melihat look book hasil pengujian yang lalu untuk mengetahui kebocoran atau error yang terjadi pada mesin vakum.
- Pembuatan kendali sistem vakum secara otomatis dan hanya 3 imputan yang terdapat di kendali sistemnya ( ON, OFF dan EMERGENCY ). 4. Pengujian Sistem
Meliputi pengujian secara berkala dengan target untuk mencapai tingkat kevakuman yang diinginkan. Pengujian ini digunakan untuk menemukan kebocoran, dan menemukan kesalahan yang terjadi di dalam mesin vakum siklotron yang sedang beroprasi seingga dapat berjalan dengan optimal dan sesuai dengan yang diingkan untuk siklotron DECY-13. Sistem kendali secara otomatis juga yang menjadi faktor lanjutan untuk vakum ini agar sistem bisa bekerja dengan sangat baik dan tidak menggunakan sistem manual kembali.
5. Pembahasan
Pembahasan dilakukan dengan membahas hasil penelitian yang didapat dari pengujian dan penelitian sebelumnya. Selain itu dilakukan analisis serta sistem tersebut selesai dikerjakan.
1.7. SISTEMATIKA PENULISAN Bab I. Pendahuluan
Bab ini berisi tentang latar belakang dan permasalahan, batasan masalah, tujuan dan manfaat, metode penelitian, dan sistematika penulisan.
Bab II. Tinjauan Pustaka
Bab ini berisi tentang hasil – hasil penelian sebelumnya yang berhubungan dengan penelitian ini.
Bab III. Dasar Teori
Bab ini diuraikan tentang definisi akselelator, fungsi akselelator, aplikasi akselelator, siklotron, sejarah siklotron, siklotorn 13 MeV, prinsip kerja siklotron, sistem vakum siklotron, pompa vakum, sensor vakum, super PLC F2424, serial komunikasi RS 232, perangkat lunak i-TRILOGI, dan ladder super PLC F2424.
Bab IV. Perancangan Sistem
Bab ini menjelaskan tentang rancangan sistem secara keseluruhan, rancangan pembuatan sistem, dan rancangan pengujian sistem.
Bab V. Hasil dan Pembahasan
Bab ini berisi tentang hasil pengujian, analisa hasil pengujian, dan pembahasan dari pengujian.
Bab VI. Penutup
