PEMILIHAN DESAIN MEKANIK PAD A LOADING-UNLOADING SUMBER RADIOAKTIF, PENGANGKAT RAK SUMBER DAN MEKANISME TRANSPORTASI PRODUK UNTUK IRADIATOR GAMMA

(1)

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN - BA TAN, 14 November 2013

PEMILIHAN DESAIN MEKANIK PAD A LOADING-UNLOADING SUMBER

RADIOAKTIF, PENGANGKAT RAK SUMBER DAN MEKANISME

TRANSPORTASI PRODUK UNTUK IRADIATOR GAMMA

Ari Satmoko, Petrus Zacharias, Sutomo, Hyundianto Arif Gunawan, dan Putut Hery S. PRPN - SATAN, Kawasan Puspiptek, Gedung 71, Tangerang Selatan, 15310

ABSTRAK

PEMILIHAN DESAIN MEKANIK PADA LOADING-UNLOADING SUMBER RADIOAKTlF, PENGANGKAT RAK SUMBER DAN MEKANISME TRANSPORTASI PRODUK UNTUK IRADIATOR GAMMA. BATAN berkeinginan untuk membangun iradiator gamma guna menunjang kepentingan industri terutama untuk pengawetan produk-produk pangan dan hasil pertanian. Desain iradiator dikembangkan dengan konsep mengacu pada iradiator kategori IV. Pengembangan dari desain konsep mekanik menjadi desain dasar menawarkan berbagai alternatif teknik ataupun model. Alternatif-alternatif tersebut harus dievaluasi untung ruginya sehingga menghasilkan satu alternatif yang ditetapkan untuk desain. Untuk proses loading-unloading sumber radioaktif, desain praktis meniru desain iradiator pada umumnya. Untuk meningkatkan efisiensi paparan radiasi, batang-batang sumber disusun ke dalam dua rak tipis sejajar. Masing-masing rak terdiri dari dua tingkat. Produk akan mengalami paparan dosis yang optimal pada saat melewati lokasi yang diapit oleh kedua rak ini. Seling SS304 menjadi alternatif alat penarik rak sumber ke atas. Untuk menghindari rotasi dan ayunan, rak dilengkapi dengan guide berupa seling di kedua sisi. Seling guide ini dilengkapi dengan komponen pengencang dan juga spring untuk menjaga tegangan seling. Mekanisme transportasi produk berfungsi untuk mendekatkan atau menjauhkan produk dari sumber radioaktif Sistem gantung memiliki keunggulan lebih dibandingkan dengan sistem yang bertumpu di bawah karena struktur penyangga yang menggantung pada plafon atas mempunyai ruang yang lebih leluasa. Supaya efisien dan ekonomis, produk bergerak secara kontinu namun dapat dihentikan pada lokasi-Iokasi tertentu. Karena gerakan produk bersifat diskret, maka tipe konveyor yang cocok adalah power and free. Jalur konveyor didesain mengitari rak sumber dan melalui zona pusat di antara dua rak sumber supaya serapan dosis radiasi menjadi optimal dan merata. Untuk menghentikan carrier pada lokasi tertentu, stopper pneumatik disediakan. Pemuatan produk ke dalam konveyor dan pembongkarannya dilakukan secara otomatis dengan menambahkan jalur feeder yang terdiri dari dua tingkat.

Kata kunci: ira dia tor, mekanik, pemilihan desain, desain konsep, sumber radioaktif

ABSTRACT

MECHANICAL DESIGN SELECTION ON RADIOACTIVE SOURCE LOADING-UNLOADING, SOURCE RACK HOIST AND PRODUCT TRANSPORT MECHANISM FOR GAMMA IRRADIA TOR. BA TAN has a program on gamma irradiator facility intended for industrial interests especially for preservatif foods and agriculytural products. Irradiator design is developped by referring to the irradiator category IV. To develop the concept design into detailled design, many alternatives are disponibles such as its technologies, technics or methods. Its advanteges and disadvantges should be evaluated. It therfore

(2)

-Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN- BATAN, 14November 2013

results in only one alternative that will be developped to be the detailled design. For radioactive source loading-unloading process, the design refers practically to the existing model. To increase the radiation dose efficiency, source pencils are arranged into two thin parallel racks. Each rack consists of two stages. The product will receive an optimal radiation dose when it passes the location between both racks. SS304 wire is the best alternative for lifting racks. To avoid rotation and swing phenomena, racks are provided with guide in wire in both side ofracks. These wires are equipped with tensioners and also springs to maintain its tension. The product transport mechanism has a function to make products close or far away from the radioactive source. Overhead conveyor has more advantages since its supports hanging on the ceiling offer a more free space. In order to be more efficient and economic, the products move continously but can be stopped at certain locations. Since its discret characteristic, the convinient conveyor type is power and free. The conveyor line is designed to around source racks and passes by the center point between both ofracks in order that the radiation dose becomes optimal and evenly spread. To stop the product at certain locations, pneumatic stoppers are provided. Product loading into the conveyor and its unloading are performed automatically by providing the two stages feeder way.

Keywords: irradiator, mechanic, design selection, concept design, radioactive source

1. PENDAHULUAN

Saat ini telah lebih dari 50 negara di dunia menggunakan irradiator gamma sebagai

pengawet makanan dan produk pertanian [1]. Beberapa negara Asia yang telah

menggunakannya adalah China, Korea, Jepang, Banglades dan Thailand. Oi Indonesia, BATAN memiliki beberapa fasilitas iradiator yang salah satunya diberi nama IRKA (Irradiator Karet Alam). Oesain bangunan dan ruang iradiasi dimaksudkan untuk penelitian karet alam dan bukan tujuan komersil. Modifikasi yang telah dilakukan terhadap ruang iradiasi memungkinkan IRKA dapat digunakan untuk melayani permintaan iradiasi selain lateks, tapi dengan efisiensi yang sangat rendah.

Oi indonesia, PT ReI-ion Sterilization Services menjadi satu-satunya perusahaan swasta yang mengoperasikan iradiator gamma [2]. Iradiator ini dibangun di daerah Cibitung, Bekasi, Jawa Barat dan dioperasikan semata-mata untuk tujuan komersil. Permintaan iradiasi di Rei-ion begitu tinggi. Berbagai jenis produk dilayani untuk diiradiasi mulai dari produk-produk pertanian hingga sterilisasi bahan atau peralatan medis.

Beberapa tahun belakangan ini, BATAN berkeinginan untuk membangun iradiator

gamma guna menunjang kepentingan industri terutama untuk pengawetan produk-produk

pangan dan hasil pertanian. Pada tahun 2013 desain dasar telah dikembangkan [3]. Oesain iradiator dikembangkan dengan konsep mengacu pada iradiator kategori IV. Ketika tidak digunakan, sumber radioaktif disimpan di dalam kolam air. Pad a saat digunakan, sumber diangkat ke atas permukaan kolam. Produk-produk yang diiradiasi

(3)

Prosiding Pertemuan I/miah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN - BA TAN, 14November 2013

diangkut dan dibawa mendekati sumber radiasi. Selesai iradiasi, produk kembali dibongkar dan siap dipasarkan.

Bermacam-macam alternatif desain tersedia untuk ditetapkan dan dikembangkan dari desain konsep menjadi desain dasar. Dari berbagai alternatif ini, salah satu alternatif diputuskan atau ditetapkan sebagai opsi desain. Kegiatan diawali dengan memahami desain konsep yang diinginkan, mendata alternatif desain yang ada, mengevaluasi keuntungan dan kerugian yang ditawarkan dari alternatif-alternatif tersebut dan akhirnya memutuskan salah satu alternatif terbaik. Selanjutnya pilihan ini dapat dikembangkan menjadi desain rinci. Dalam makalah ini pembahasan difokuskan pada pemilihan desain mekanik terutama untuk proses loading-unloading sumber radioaktif, mekanisme naik turun rak sumber dan transportasi produk iradiasi.

2. TEORI

(radiator untuk industri menggunakan dua tipe sumber radiasi yaitu penggunaan

material radioaktif dan penggunaan mesin akselerator tegangan tinggi untuk

membangkitkan elektron. Iradiator yang akan didesain ini menggunakan Cobalt-50 sebagai bahan radioaktif. Bahan ini dibungkus dalam dua kapsul stainless steel sehingga memberikan perlindungan dua lapis terhadap kemungkinan kebocoran.

Secara umum terdapat empat kategori berdasarkan desain fasilitas dan desain akses serta proteksi radiasi material radioaktif [4]. Kategori I adalah iradiator di mana sumber yang telah tersegel atau terisolasi benar-benar tersimpan dalam kontainer kering yang terbuat dari bahan kuat. Sumber tersebut terproteksi sepanjang waktu. Akses manusia mendekati lokasi sekeliling sumber tidak dimungkinkan karena keterbatasan volume ruang sesuai dengan konfigurasi desain. Dalam kategori II, sumber yang tersegel benar-benar tersimpan dalam kontainer kering yang terbuat dari bahan kuat. Sumber benar-benar terproteksi ketika tidak digunakan. Pad a saat digunakan, sumber terbuka dalam sebuah volume radiasi yang dijaga tidak dapat diakses oleh manusia melalui sistem kendali masuk. Dalam kategori III, sumber yang tersegel disimpan dalam kolam penyimpanan yang diisi dengan air dan diproteksi sepanjang waktu. Akses manusia pada sumber dan volume untuk pengiradiasian secara fisik dibatasi oleh konfigurasi desain dan mode penggunaan yang tepat. Iradiator kategori IV merupakan iradiator dengan akses

manusia yang terkendali. Sumber yang telah tersegel disimpan dalam kolam

penyimpanan yang diisi dengan air. Sumber benar-benar terlindung saat tidak digunakan

(4)

-Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN-BATAN, 14November 2013

dan pada saat digunakan sumber terbuka dalam sebuah volume radiasi yang dijaga tidak dapat diakses oleh manusia melalui sistem kendali masuk.

Iradiator yang dibahas dan didesain dalam makalah ini merupakan iradiator Kategori IV. Sumber gamma yang digunakan adalah Cobalt-50. Pada saat tidak digunakan sumber ini disimpan dalam sebuah kolam berisi air. Pada saat akan digunakan, sumber diangkat ke atas sehingga menjadi terbuka. Selama dioperasikan, manusia tidak boleh masuk ke dalam ruang atau volume pengiradiasian.

3. METODERANCANGAN

Kegiatan ini merupakan bagian dari kegiatan pengembangan desain dasar iradiator

gamma. Bermacam-macam alternatif desain tersedia untuk mengembangkan desain

konsep menjadi desain dasar. Dari berbagai alternatif ini, salah satu alternatif diputuskan

atau ditetapkan sebagai opsi desain. Metode penetapan desain diawali dengan

memahami desain yang diinginkan, mendata alternatif desain yang ada, mengevaluasi keuntungan dan kerugian yang ditawarkan dari alternatif-alternatif tersebut dan akhirnya memutuskan salah satu alternatif terbaik. Berbagai aspek dievaluasi seperti misalnya efisiensi ruang, efisiensi ekonomi, kemudahan perawatan, dsb.

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

Iradiator menggunakan liner kolam berisi air bebas mineral sebagai tempat penyimpanan sumber Cobalt-50 bertipe batang pensil. Air berfungsi sebagai perisai radiasi. Dalam keadaan standby, sumber radioaktif disimpan di dasar kolam. Ketika akan digunakan, sumber diangkat hingga ke atas permukaan kolam. Selanjutnya produk yang akan diradiasi didekatkan pada sumber terse but. Pembahasan desain mekanik meliputi proses loading-unloading sumber radioaktif, mekanisme naik turun sumber dan sistem transportasi produk.

4. 1. Proses loading-unloading sumber radioaktif

Proses loading-unloading sumber radioaktif meliputi proses memasukkan atau mengeluarkan transfer cask ke dalam gedung iradiasi dan memindahkan batang-batang sumber Cobalt-50 dari transfer cask ke rak penyimpan sumber dan atau ke rak sumber sehingga siap digunakan. Transfer cask merupakan suatu wadah atau media untuk transportasi sumber radioaktif dari tempat fabrikasi hingga tempat tujuan. Rak sumber

(5)

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN-BATAN, 14November 2013

merupakan rak untuk menempatkan batang-batang sumber radioaktif. Rak sumber inilah

yang ditarik ke permukaan kolam sehingga batang sumber dapat digunakan untuk

meradiasi suatu produk. Sedangkan rak penyimpan sumber merupakan rak sementara untuk menempatkan batang-batang sumber yang tidak digunakan untuk meradiasi.

Sumber-sumber Cobalt-60 bertipe batang pensil disimpan di dalam transfer cask dan diangkut dengan truk mendekati gedung iradiator. Transfer cask didesain oleh pabrikan yang menyediakan sumber radioaktif. Berbagai alternatif tersedia untuk

memasukkan transfer cask ke dalam gedung iradiasi seperti misalnya dengan

menyediakan akses pintu, melewati lorang labirin, dan melalui atap gedung. Atas berbagai pertimbangan, teknik loading-unloading transfer cask diputuskan meniru desain

pada kebanyakan fasilitas iradiator gamma yang sudah ada (lihat Gambar 1). Akses

tranfer case disediakan melalui lubang di atap gedung iradiator. Dengan demikian desain atap gedung iradiator harus dilengkapi dengan akses buka tutup. Untuk dapat membuka-tutup atap beton, disediakanlah peralatan berupa pesawat angkat atau crane. Melalui lubang atap ini, transfer cask dimasukkan dan ditempatkan di dasar kolam air. Transfer

cask bermassa antara 7-8 ton. Peralatan utama untuk loading-unloading tranfer cask

adalah crane yang berkapasitas 10 ton. Crane juga sekaligus digunakan untuk

mengangkat tutup atap beton, dengan demikian tutup atap juga harus didesain ke dalam beberapa modul atau bagian yang masing-masing tidak boleh melebihi 10 ton.

(6)

-Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN - BA TAN, 14November 2013

" ,llKOLAM

..II '

'..,

:'

I',",

" .. ;

•....••• -0-., :. ~,' ... :.". .... .~ .. '.. ". " ,

,

.:

-J?:C~)'>'J

:(T ,;:,;,:,:;'::,',;::,,;~:..~" ,,'

Gambar 1, Loading-unloading transfer cask melalui lubang atap

Untuk dapat digunakan, sumber Cobalt-50 bertipe batang pensil perlu dikeluarkan dari transfer cask dan dipindahkan ke rak sumber. Rak sumber inilah yang diangkat ke atas permukaan kolam untuk meradiasi. Seiring dengan waktu, aktivitas radiasi sumber Cobalt-50 meluruh dan harus diganti dengan sumber baru, Pensil sumber yang tidak lagi

digunakan dapat disimpan sementara di rak penyimpanan sementara, Pemindahan

pensil-pensil sumber ini dari transfer cask ke rak sumber dan ke rak penyimpanan atau sebaliknya dilakukan secara manual.

4, 2, Sistem perangkat naik-turun sumber radioaktif

Sumber bertipe batang pensiL Dalam kondisi baru, masing-masing batang sumber memiliki aktivitas radiasi sebesar 10 kCi. Untuk mendapatkan aktivitas sebesar 200 kCi diperlukan setidaknya 20 batang sumber. Konfigurasi posisi batang-batang sumber sangat bervariasi mulai dari bentuk melingkar hingga lurus berjajar. Masing-masing variasi konfigurasi memiliki karakteristik isodosis radiasi yang berbeda, Untuk meningkatkan efisiensi dosis paparan radiasi, posisi batang-batang sumber ini diputuskan berjajar dalam garis lurus, Penempatan posisi seperti ini membutuhkan rak tipis sebagai

(7)

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN - SA TAN, 14 November 2013

wadah. Pemilihan desain ini diharapkan menghasilkan kurva isodosis yang relatif merata dan luas. Volume produk yang diiradiasi menjadi optimal. Pengelompokan posisi sumber radioaktif menawarkan banyak kemungkinan seperti misalnya dengan rak tunggal, rak ganda ataupun em pat rak. Oari berbagai alternatif akhirnya diputuskan sumber radioaktif disebar ke dalam dua kelompok atau dua rak sejajar. Produk akan mengalami paparan dosis yang optimal pada saat diapit oleh kedua rak sumber.

Tinggi batang pensil tidak lebih dari setengah meter. Akibatnya jangkauan paparan radiasi juga tidak terlalu tinggi. Oi sisi lain, tinggi ruangan sekitar 3 m. Oengan demikian bila batang-batang sumber disusun dalam satu tingkat rak, maka banyak ruang atas yang tidak terpakai. Oleh karena itu rak sumber didesain ke dalam dua tingkat sehingga dapat menjangkau ruang yang lebih luas. Penyusunan dalam tiga tingkat tidak memungkinkan karena keterbatasan ketinggian ruang. Oari uraian ini, desain rak sumber diputuskan terdiri dari dua baris dan masing-masing baris terdiri dari dua tingkat. Ini berarti jumlah batang sumber yang digunakan harus kelipatan dari 4 supaya menghasilkan kurva isodosis yang simetris.

Oalam keadaan standby rak sumber berada di dasar kolam iradiator. Pad a saat akan dioperasikan, rak sumber diangkat hingga di atas permukaan kolam. Jika proses iradiasi selesai, rak sumber diturunkan kembali ke dasar kolam pada posisi aman. Untuk menaik-turunkan rak sumber ini diperlukan suatu mekanisme yang disebut sistem perangkat naik turun sumber (Iihat Gambar 2).

Gambar 2. Mekanisme naik turun sumber

(8)

Berbagai alternatif mekanisme naik turun sumber telah dievaluasi: sistem seling, sistem rantai, sistem pendorong dengan tongkat pejal, sistem hidrolik, dsb. Masing-masing alternatif memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing. Jarak dari posisi

standby ke posisi operasi sekitar

8

m. Karena jarak yang relatif tinggi ini, alternatif tong kat pejal ataupun sistem hidrolik menjadi terkendala. Penggunaan komponen fleksibel

menjadi lebih menarik dibandingkan dengan komponen kaku sepanjang

8

m. Oari

berbagai alternatif penarik fleksibel, seling menjadi alternatif yang paling menjanjikan. Rantai juga fleksibel namun menuntut perawatan rutin. Oesain untuk mengangkat rak

sumber naik ke atas akhirnya diputuskan menggunakan seling 88304 yang tahan

terhadap lingkungan air.

Alternatif ide dengan menambah seling untuk menarik rak sumber ke bawah mengantarkan pad a desain seling loop tertutup. Namun desain tambahan seperti ini memiliki kelemahan karena membutuhkan penambahan puli atau bearing di dasar kolam. Oi sam ping kesulitan mendapatkan komponen tambahan tersebut karena tuntutan spesifikasi teknis yang tinggi akibat rendaman air dan paparan radiasi, desain terse but membutuhkan perawatan yang relatif sulit. Perbaikan kegagalan komponen di dasar kolam, bila ini terjadi, mengharuskan pengosongan air kolam. In; tentunya merupakan proses yang sangat merepotkan. Oleh karena itu desain menetapkan penggunaan seling hanya untuk menarik atau mengangkat rak sumber. Karena ada dua rak, masing-masing rak mempunyai seling penarik. 8eling penarik dililitkan pad a drum penggulung dengan bantuan motor listrik.

Penurunan rak sumber mengandalkan efek gravitasi. Gaya yang mendorong rak sumber turun ke dasar kolam adalah berat rak itu sendiri. Motor tetap digunakan, namun hanya menahan supaya kecepatan turun rak sumber tetap terkontrol. Kelemahan dari desain ini adalah munculnya potensi macet rak sumber sebelum mencapai dasar kolam. Potensi ini muncul karena ketiadaan gaya eksternal yang cukup untuk mendorong rak ke dasar kolam. Oalam desain rinci selanjutnya, seberapa besar potensi kemacetan dengan alternatif desain ini perlu dianalisis lebih lanjut. Apalagi di dalam air, efek gravitasi berkurang. Oesain rinci yang dikembangkan kemudian harus meminimumkan potensi kemacetan rak sumber terutama ketika gerakan turun hingga dasar kolam. Bahkan desain rinci juga harus mengantisipasi keadaan darurat bila rak sumber benar-benar macet.

Tarikan seling ke atas akan menyebabkan rak sumber cenderung berotasi. Untuk menghindarinya, rak dilengkapi dengan guide di kedua sisi rak sumber. Pad a awalnya ide guide dipecahkan dengan menambah pipa yang menjulur dar; dasar kolam hingga plafon atap. Namun penggunaan bahan pipa menimbulkan masalah terutama untuk support.

(9)

Pipa juga berpotensi mengalami deformasi yang dapat mengakibatkan perubahan bentuk dan kegagalan fungsi guide. Oleh karena itu akhirnya desain diputuskan dengan menggunakan seling di kedua sisi rak sumber. Kedua seling juga harus mempunyai jarak yang konstan di sepanjang jalur gerakan rak sumber. Ujung-ujung seling ditambatkan pada dasar kolam dan pad a plafon beton. Tegangan seling ini harus dapat diatur sedemikian rupa sehingga tidak terlalu kendor dan tidak terlalu kencang. Hal ini dapat

dilakukan dengan penambahan komponen pengencang. Seling yang kendor akan

menyebabkan rak sumber berotasi atau bahkan berayun. Sedangkan seling yang terlalu tegang dapat menyebabkan deformasi pada struktur penyangga seling.

Seling dengan panjang lebih dari 10m berpotensi mengalami dilatasi termik yang dapat berakibat pad a fenomena fatgiue. Di sam ping dapat mengakibatkan kegagalan, fenomena fatigue juga dapat mengendurkan tegangan seling. Mempertimbangkan potensi ini, penggunaan spring untuk menjaga tegangan seling layak untuk dievaluasi. Seling

sebagai guide gerakan juga harus mempertimbangkan fenomena gempa bumi. Jika

gempa terjadi, yang berfungsi sebagai pencegah rak sumber berayun adalah seling guide

ini. Di dalam desain rinci selanjutnya, kekuatan seling guide dan komponen

pendukungnya harus diperhitungakan terhadap kekuatan tarik operasional dan efek gempa bumi sebesar 0,25g.

Kecepatan naik turun rak sumber tidak terlalu berperanan dalam perhitungan dosis sera pan. Dengan demikian kecepatan naik turun rak sumber bukan merupakan parameter yang kritis. Hanya saja, rak sumber tidak boleh turun terlalu cepat karena bila menyentuh dasar kolam secara tiba-tiba dapat menimbulkan efek benturan yang fatal. Dan ketika naik terlalu cepat dapat menyebabkan gerakan liar rak sumber akibat efek inersia. Setelah naik sesaat, rak sumber mengalami gerak jatuh bebas. Ketika terhentak, seling akan mengalami gaya tarik yang sangat besar. Dengan demikian untuk menetapkan kecepatan naik turun rak sumber yang ideal, salah satu parameter yang perlu dievaluasi adalah efek kelembaman pada sa at naik dan tiba-tiba motor dihentikan. Desain rinci yang dikembangkan harus mampu mengevaluasi fenomena ini.

Motor mengendalikan gerakan naik turun sumber. Dengan demikian motor harus dapat bergerak dalam arah berlawanan. Pad a saat operasi, posisi rak sumber harus tepat pada posisi yang diinginkan. Untuk itu motor dilengkapi dengan dua mode kecepatan. Ketika masih jauh dari posisi yang dituju, motor bergerak cepat. Namun ketika sudah mendekati posisi yang diinginkan, motor bergerak dengan kecepatan lambat. Dengan mode lambat ini, kepresisian posisi rak sumber dapat ditingkatkan. Dari uraian ini, sepsifikasi motor ditentukan sebagai berikut: bisa berputar bolak balik, mempunyai dual

(10)

kecepatan, dan tentunya mempunyai kekuatan torsi yang cukup. Spesifikasi teknis lain akan ditentukan dalam desain rinci.

Kecepatan motor bervariasi tergantung dari desain dan pabrikan motor. Karena relatif masih tinggi, kecepatan rotasi motor harus diturunkan. Berbagai sistem transmisi dapat digunakan untuk menurunkan kecepatan sekaligus untuk meningkatkan torsi putar seperti misalnya sistem sabuk, sistem rantai dan gearbox. Karena alasan praktis dan hanya membutuhkan ruang yang kecil, gearbox dipilih sebagai alternatif terbaik.

Pad a saat mengiradiasi produk, rak sumber harus berada pada posisi yang stabil. Dengan demikian, seling penarik dilengkapi dengan rem yang terpisah dari motor. Dalam keadaan tidak ada pasokan listrik, rak sumber harus turun secara otomatis. Dengan demikian rem harus didesain untuk dapat membuka atau menutup baik secara manual maupun otomatis.

Perangkat naik turun sumber terdiri dari seling penarik, drum penggulung, motor listrik dan gearbox. Untuk menghindari paparan radiasi dan sekaligus memudahkan perawatan, komponen-komponen pengangkat rak sumber terse but sedapat mungkin ditempatkan di luar ruang iradiasi. Dalam hal ini lokasi yang praktis adalah di atas atap. Seling penarik hanya membutuhkan lubang kecil sebagai lintasannya.

Seling melilit pad a drum penggulung dalam bentuk spiral. Posisi lubang seling penarik tidak berubah, namun lilitan pad a drum penggulung bergeser. Dengan demikian sebuah puli perlu disediakan agar supaya seling selalu mempunyai titik angkat yang tetap. Jarak antara puli dengan drum penggulung juga harus diatur sedemikian rupa sehingga

jangkauan sudut antara tali posisi minimum dan maksimum yang terbentuk dapat

ditoleransi. Puli juga harus dilengkapi dengan pengungkung sehingga apabila seling kendor, seling tetap pad a tempatnya dan tidak loncat dari rei puli. Begitu pula, untuk menghindari seling kendor dan berubah susunan secara acak, drum penggulung perlu dilapisi penutup. Sehingga ketika seling kendor, posisi seling masih tersusun secara teratur.

Sumber radioaktif menghasilkan panas. Sebenarnya sudah ada sistem sirkulasi udara yang turut mendinginkan sumber. Dalam rangka keselamatan secara diversity, disediakan pula sistem pending in sumber bila sumber masih berada di atas kolam. Pending in sumber ini diperlukan untuk menghindari panas berlebih. Seberapa besar potensi panas yang mungkin dihasilkan mengacu pad a perhitungan paparan radiasi.

(11)

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN - BA TAN, 14 November 2013

4. 3. Mekanisme transportasi produk iradiasi

Mekanisme transportasi produk berfungsi sebagai sarana transportasi untuk mendekatkan atau menjauhkan produk iradiasi dari sumber radioaktif. Perkembangan

teknologi menawarkan berbagai macam mekanisme transportasi produk. Iradiator

didesain bukan untuk penelitian namun untuk kepentingan industri terutama pangan dan pertanian. Kapasitas produksi menjadi parameter utama. Sistem gerakan prod uk secara kontinu dianggap lebih efisien dan ekonomis dibandingkan dengan sistem batch. Karena alasan ini sistem konveyor dipilih sebagai alternatif terbaik dibandingkan dengan sistem penggerak lainnya seperti sistem kendaraan, sistem hidrolik ataupun sistem taruh dan tinggal. Apabila setiap paket kemasan produk dilengkapi dengan sumber penggerak independen, desain menjadi lebih sederhana. Namun, semakin banyak variasi lokasi dan lama pemberhentian, pengoperasian iradiator menjadi semakin rum it. Untuk mengurangi kerumitan ini, sumber penggerak produk didesain menggunakan sistem konveyor.

Secara umum konveyor digolongkan ke dalam dua jenis: konveyor gantung

(overhead) dan konveyor gelinding bawah (baik menggunakan landasan sabuk maupun tidak). Hasil evaluasi menunjukkan bahwa sistem gantung memiliki keunggulan lebih

dibandingkan dengan sistem yang bertumpu di bawah. Struktur penyangga yang

menggantung pad a plafon atas mempunyai ruang yang lebih leluasa ketimbang support yang ditopang dari lantai bawah terutama di sekitar kolam air. Produk menggantung juga

lebih stabil dan tidak mung kin jatuh. Namun demikian struktur menggantung

membutuhkan tahap persiapan atau desain yang matang terkait konstruksi beton atap.

Anchor atau lokasi support harus diperhitungkan secara matang di awal pengecoran beton. Dengan menimbang keuntungan dan kerugian ini, desain konveyor diputuskan bertipe gantung.

Paparan radiasi diperoleh secara optimal hanya di sekitar lokasi sumber radioaktif. Ini berarti, produk iradiasi mesti dapat dihentikan pada lokasi-Iokasi ini. Lama pemberhentian bergantung pad a aktivitas sumber dan juga jenis produk yang akan diiradiasi. Dengan demikian, gerakan produk iradiasi didesain bersifat kontinu namun dapat dihentikan pad a lokasi-Iokasi tertentu. Perkembangan teknologi konveyor dewasa ini juga memungkinkan untuk menghentikan laju konveyor setiap saat. Namun bila beban produk yang diiradiasi banyak, menghidupkan dan mematikan motor penggerak dalam frekuensi tinggi merupakan proses yang dihindari. Karena hal ini dapat cepat merusak baik komponen listrik maupun mekanik.

(12)

Oleh karena gerakan produk bersifat diskret, maka tipe konveyor diputuskan menggunakan tipe power and free (Iihat Gambar 3 kiri). Jalur lintasan konveyor terdiri dari dua tingkat. Tingkat atas digunakan untuk rantai konveyor. Sedangkan tingkat bawah digunakan untuk jalur carrier. Carrier inilah yang nantinya membawa produk yang akan diiradiasi. Rantai konveyor bergerak secara kontinu tanpa berhenti. Sementara carrier

dilengkapi dengan pengait yang sewaktu-waktu dilepas atau dihubungkan dengan rantai konveyor. Oengan cara seperti ini, carrier dapat bergerak mengikuti rantai konveyor dan dapat dihentikan sewaktu-waktu dengan melepaskan kaitan ke rantai. Fenomena fatigue mekanik pun dapat diminimalisir.

Untuk menghentikan carrier pad a lokasi tertentu, stopper mekanik disediakan. Berbagai alternatif tersedia seperti misalnya penggunaan motor elektrik, sistem hidrolik dan sistem pneumatik. Oari berbagai alternatif desain, sistem pneumatik dianggap sebagai yang terbaik. Berbagai keuntungan ditawarkan oleh stopper pneumatik. Sistem pneumatik bekerja relatif cepat, lebih ekonomis, perawatan relatif mudah, dan hampir semua komponen dapat ditempatkan di luar ruang iradiasi (komponen-komponen tidak membutuhkan grade khusus). Komponen yang ditempatkan di dalam ruang iradiasi hanyalah pipa penyalur udara dan silinder pneumatik. Satu-satunya bahan yang kritis adalah seal pada silinder pneumatik. Oleh karena itu, salah satu spesifikasi silinder pneumatik adalah seal yang tahan terhadap paparan radiasi sinar gamma.

Gambar 3. Jalur konveyor 2 tingkat dan rantai konveyor [5]

Mengacu pada desain rak sumber, jalur konveyor didesain melalui zona pusat di antara dua rak sumber. Oi sinilah paparan radiasi mencapai maksimum. Oi sisi luar rak sumber, paparan radiasi juga masih relatif kuat. Untuk efisiensi paparan sinar gamma, sebelum memasuki zona pusat, jalur konveyor melewati sisi atas rak sumber terlebih dahulu. Setelah berbalik dan melewati pusat sumber, konveyor berbalik lagi melewati sisi bawah rak sumber. Oengan demikian sisi bawah dan atas produk iradiasi mengalami penyinaran gamma secara simetris. Oosis papa ran radiasi menjadi relatif merata.

(13)

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN - BA TAN, 14November 2013

Untuk mengurangi beban motor penggerak, gesekan antara rantai konveyor dan rei harus sangat keeil. Oengan demikian, bearing digunakan untuk menekan koefisien

gesekan di dalam desain sistem konveyor. Sumber gamma Cobalt-60 meneiptakan

lingkungan yang ekstrim. Komponen atau bahan dalam sistem konveyor yang tidak tahan

terhadap radiasi gamma adalah pelumas yang mudah menggumpal. Oleh karena itu

dalam desain iradiator ini, penggunaan pelumas sedapat mung kin dihindari. Bearing

dengan pelumas kering (dengan serbuk keramik misalnya) merupakan alternatif untuk memeeahkan permasalahan ini. Namun demikian, peggunaan pelumas eair ataupun jely tak dapat dihindari terutama untuk kontak antara roda konveyor dengan reI. Untuk kasus ini, kemudahan akses dalam rangka perawatan rutin perlu diperhatikan dalam mendesain sistem konveyor gantung.

Jenis rantai konveyor bermaeam-maeam. Oi sekitar sumber radiasi terdapat jalur konveyor yang berbelok-belok. Oalam kebanyakan sistem konveyor, desain lintasan belok ini dilengkapi dengan bearing yang tetap berada di tempat. Namun desain seperti ini mengakibatkan bearing menerima efek radiasi terus menerus. Untuk menghindari kerusakan bearing dan memudahkan perawatan, maka desain seperti ini tidak digunakan. Sebagai gantinya, desain sistem konveyor menggunakan tipe rantai yang dilengkapi dengan bearing vertikal dan horizontal (lihat Gambar 3 kanan). Rantai terdiri dari dua

bagian: blok pembawa carrier dan blok pengarah. Siok pembawa berfungsi untuk

menggantungkan beban carrier. Siok ini dilengkapi dengan 4 roda vertikal. Sedangkan blok pengarah berfungsi untuk mengarahkan gerakan di lintasan belok. Siok ini dilengkapi dengan roda horizontal.

Hasil evaluasi dari Kelompok Instrumentasi' dan Kendali mengantarkan pada kesimpulan sementara bahwa keeepatan ideal prod uk berjalan adalah sekitar 6 - 8 meter per menit. Keeepatan melebihi angka tersebut akan berpotensi pad a fenomena ayunan yang besar ketika melintas di jalur belok dan juga fenomena kelembaman jika harus berhenti mendadak. Sementara keeepatan yang terlalu lambat akan mengakibatkan ketidakpresisian perhitungan dosis.

Oengan gambaran desain di atas, mekanisme pengiradiasian prod uk terdiri dari tiga tahap utama yaitu loading prod uk, pengiradisian produk dengan bantuan konveyor, dan

unloading prod uk. Tahap loading meliputi pemuatan produk-produk yang akan diiradiasi ke dalam carrier yang telah menggantung pad a konveyor. Untuk memudahkan pemuatan, produk-produk disusun terlebih dahulu dalam sebuah wadah yang disebut dengan tote.

Tote inilah yang kemudian dimasukkan ke dalam carrier. Tinggi carrier lebih dari 2 m. Oleh karena itu carrier didesain dalam bentuk dua tingkat rak masing-masing untuk

(14)

-Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN - BA TAN, 14November 2013

sebuah tote. Selanjutnya carrier tersebut dibawa oleh sistem konveyor memasuki ruang

iradiasi. Lama iradiasi bergantung pada jenis produk sesuai dengan data yang diberikan oleh operator. Lama iradiasi dikendalikan oleh bagian kontrol kendali. Selesai iradiasi, produk kembali dibongkar dari carrier.

Pemuatan tote ke dalam carrier dan pembongkarannya dilakukan secara otomatis dengan menambahkan jalur feeder. Jalur feeder terdiri dari dua tingkat sesuai dengan muatan jumlah tote dalam satu carrier. Feeder tersebut diisi dengan tote-tote yang telah mengantri. Ketika akan dimuat, carrier dihentikan dengan bantuan stopper. Kedua tote atas dan bawah diangkat sedikit dengan tangkai dan didorong masuk ke carrier. Setelah sampai diujung dasar carrier, tangkai turun ke bawah melepaskan muatan dan kembali ditarik mundur. Mekanisme maju dan mundur tangkai dilakukan oleh sistem rantai standar. Tangkai dilengkapi dengan bantalan luncur. Sedangkan naik turun tangkai dilakukan oleh komponen roda yang sebagian berbentuk elipse. Gerakan tangkai naik, maju, turun dan mundur dipasok oleh motor listrik tunggal.

5. KESIMPULAN.

Pengembangan dari desain konsep mekanik menjadi desain dasar menawarkan berbagai alternatif teknik. Masing-masing alternatif memiliki keuntungan dan kerugian. Alternatif-alternatif tersebut telah dievaluasi sehingga menghasilkan satu alternatif yang ditetapkan untuk desain.

Untuk proses loading-unloading sumber radioaktif, desain praktis meniru desain iradiator pad a umumnya. Sedangkan terkait dengan mekanisme pengangkat rak sumber beberapa alternatif desain telah diputuskan. Batang-batang sumber disusun ke dalam dua rak sejajar dan masing-masing rak terdiri dari dua tingkat. Seling SS304 ditetapkan menjadi alat penarik rak sumber ke atas. Penurunan rak sumber mengandalkan efek gravitasi. Rak dilengkapi dengan guide berupa seling di kedua sisi. Seling guide ini

dilengkapi dengan komponen pengencang dan juga spring untuk menjaga tegangan seling.

Untuk mekanisme transportasi produk, beberapa keputusan desain juga telah diputuskan. Pemindahan produk iradiasi menggunakan sistem konveyor gantung tipe

power and free. Struktur penyangga menggantung pada plafon atas. Produk bergerak secara kontinu namun dapat dihentikan pada lokasi-Iokasi tertentu dengan bantuan stopper pneumatik. Jalur konveyor didesain mengitari rak sumber dan melalui zona pusat di antara dua rak sumber supaya sera pan dosis radiasi menjadi optimal dan merata.

(15)

Pemuatan produk ke dalam konveyor dan pembongkarannya dilakukan secara otomatis dengan menambahkan jalur feeder dua tingkat.

6. DAFT AR PUST AKA,

1. ANONYMOUS, Food irradiation, From Wikipedia - the free encyclopedia. Available: http://en.wikipedia.orq/wikilFood irradiation, tanggal akses 30 Oktober 2013.

2. ANONYMOUS, Rei-ion Sterilization Services. Available: http://www.rel-ion.com/. tanggal akses 30 Oktober 2013.

3. SUTOMO, Desain Rinci Iradiator Kapasitas 200 KCi, Proposal penelitian, PRPN, Serpong, 2013.

4. Atomic Energy Licensing Board, Code of practice on radiation protection of non medical gamma & electron irradiation facilities, Lembaga Perlesenan Tenaga Atom Kementerian Sains, Teknologi dan Inovasi, Selangor Darul Ehsan, LEMITEK/57, 02 DISEMBER 2008.

5. ANONYMOUS, Overhead conveyor product, Meritt Transmission, India, 2011.

TANYA JAWAB

Pertanyaan:

1. Transper cash ada dipermukaan tanah atau dibawah? (Sanda)

Jawaban :

1. Ketika akan dimasukan ke dalam gedung, tgransfer cash dibawa dengan troli disekitar crane pada permukaan tanah. Crane tersebut mengangkat transfer cash hingga diatas atap gedung. Melalui lubang transfer cash dimasukan ke dalam dasar kolam air