batan
Seminar Pendayagunaan
Teknologi N uklir 2017
Badan Tenaga N uklir N asional
Tangerang Selatan 21-23 November 2017
PENDEKATAN DISTRIBUSI-WAKTU DI KERANGKA-GERAK PADA PROSES
IRADIASIIRADIA TOR GAMMA MERAH PUTIH
Achmad Suntoro dan Kasmudin
PRFN-BATAN SerpongslintororaJbatal1.l?o. id. kaslnlldin(a)batan.l!o. id
ABSTRAK
Pendekatan perhitungan distribusi-waktu tiap lokasi pada obyek yang bergerak mengitari sumber radiasi dalam proses iradiasi di instalasi lradiator Merah Putih (IMP) dilakukan. Distribusi-waktu turut menentukan nilai faktor homogenitas hasil iradiasi. Proses iradiasi di
instalasi IMP menggunakan kerangka-gerak sebagai' media pergerakantote ketika
mengitari sumber radiasi. Tote adalah kotak aluminium yang berisi obyek yang akan
diiradiasi. Pendekatan yang dilakukan ada/ah bahwa jika sebuah tote bergerak satu
langkah di kerangka-gerak, makaj12 waktu geraknya milik lokasi yang ditinggalkan dan jI2
waktu sisanya milik lokasi baru yang dituju, sehingga waktu keberadaan tote di tiaplokasi
dapat ditentukan dari diagram-waktu pola-gerak tote yang digunakan. Persamaan
matematik distribusi-waktu dari kerangka-gerak dapat ditentukan. Selanjutnya persamaan
tersebut dapat digunakan untuk menghitung distribusi-waktu penggunaandiagram-waktu
lain sebagai sarana evaluasi atas hasil iradiasi menggunakan diagram-waktu yang
digunakanoleh desain insta/asi IMP.
Kata kllnci : Distribllsi-waktu, homogenitas, iradiasi-gamma,diagram-waktu.
ABSTRACT
A time distribution approach on themotion-frameworkin irradiation process
of
theMerah Putih gamma irradiator installation. An approach of time distribution calculations
foran objectthat is moving around irradiation sources in the irradiation process at the Merah
Putiih Iradiator installation (IMP) has been done. Time-distribution also determines the
value of the homogeneity factor of irradiated products. The irradiation process in the IMP
installation uses a motion-framework as totes motion medium when totes surround the
radiation sources. The tote is an aluminum box containing the object to be irradiated. The
approach taken is that if
a
tote moves one step forward in the motion-framework, thenjI2 ofthe motion-time belongs to the left location andjI2 of the remaining time belongs to the new
location, so that the time of existence of the tote in each location can be determinedby
time-diagram of the totes motion-pattem used. Mathematical equations for the
time-distribution of the motion-framework can be established. Furthermore, theseequations can
be used to calculate the time-distribution of any time-diagram used, as
a
means ofevaluation of irradiation results using the time-diagram used by the IMP installation design.
PENDAHULUAN
Proses
gamma Merah Putih (IMP) yang berlokasiiradiasi pada instalasi Iradiator di Kawasan Puspiptek Tangerang Selatan menggunakan kerangka-gerak sebagai media transportasi obyek yang akan diiradiasi ketikamenjalani proses iradiasLKerangka-gerak ini digunakan oleh tote, yaitu kotak aluminium dengan ukuran 48,6x48,6x91,5 cm3 yang berisi obyek yang akan diiradiasi, untuk masuk dan keluar ruang iradiasi mengitari sumber radiasi yang ditempatkan ditengah-tengah kerangka-gerak tersebut. Gerakan tote tersebut terjadi
~)
batan
Seminar Pendayagunaan
Teknologi Nuklir 2017
Badan Tenaga Nuklir Nasional
Tangerang Selatan 21-23 November 2017
SENPAHN~
akibat dari kombinasi dorongan dan tarikan sistem pneumatik dari balik dinding ruang iradiasi yang perpanjangan piston-nya menembus dinding serta menjadi penggerak toteyang ada di kerangka-gerak. Kombinasi dorongan dan tarikan sistem pneumatik tersebut dibuat sedemikan rupa sehingga sebuah tote bersama-sama dengan tote lainnya dapat bergerak disekitar sumber radiasi untuk mendapatkan dosis radiasi dengan homogenitas yang telah ditetapkan.
a. Bagan kerangka-gerak untuk proses iradiasi di ruang iradiasi[1].
b.Totedikerangka-gerak.
c. Silinder pneumatik pengerak tote dari balik dinding ruang iradiasi.
Gambar 1. Kerangka-gerakdan silinder pneumatik penggeraktote.
Setiap tote di kerangka-gerak akan menjadi media transmisi gaya gerak, sehingga komposisi posisi tote di kerangka-gerak harus
merupakan kombinasi sedemikian rupa sehingga
tote dapat bergerak mengelilingi sumber radiasi
menggunakan dorongan dan tarikan perpanjangan piston sistem pneumatik tersebut. Posisi tote pada Gambar 1.a hanya untuk meperlihatkan bagan kerangka dan tote yang digunakan, sedangkan posisi tote ketika proses iradiasi berlangsung berdempetan seperti pad a Gambar 1.b. Sumber radiasi berbentuk pensil yang disusun menjadi bentuk lempengan [1] dan ditempatkan ditengah kerangka. Oleh karena itu ada lokasi tote di kerangka-gerak yang sejajar dengan sumber dan digunakan sebagai lokasi iradiasi serta ada lokasi yang tegak lurus untuk lokasi transit-gerak.Silinder pneumatik pada Gambar 1.c (empat buah) adalah contoh bentuk terpasang dari balik salah satu dinding ruang iradiasi untuk penggerak totehorizontal di kerangka-gerak, sedangkan untuk gerak vertikal silinder pneumatik berada dibalik tembok atap ruang iradiasi.
Dosis serap dan homogenitas dari hasil proses iradiasi ditentukan nilainya antaralain oleh nilai aktivitas sumber radiasi dan waktu serta distribusinya di ruang iradiasi ketika mengitari sumber tersebut. Banyak kemungkinan pola gerak yang dapat dijalankan[2] dan mung kin akan menghasilkan distribusi-waktu yang berbeda sehingga memungkinkan homogenitas hasil iradiasi berbeda. Dalam makalah ini akan diturunkan rumus pendekatan untuk menghitung distribusi waktu berdasarkan diagram-waktu yang digunakan untuk menghitung distribusi waktu dari instalasi IMP. Dengan teknik perhitungan ini, nantinya dapat digunakan untuk menentukan waktu dan distribusi-waktu pola gerak lain sebagai pembanding atau evaluasi atas desain yang digunakan IMP tersebut. Selanjutnya dengan bantuan program simulator yang memanfaatkan teknik MCNP (Monte Carlo
N-Particle code) misalnya, nilai numerik dosis
radiasi yang diserap dan homogenitasnya dapat ditentukan secara simulasi.
METODOLOGI
Diagram-Waktu
.u Diagram-waktu - adalah·· jadwal tindakan· __
._.-yang berkaitan dengan waktu pelaksanaan dari berbagai tindakan yang dilakukan oleh beberapa pelaksana tindakan. Diagram-waktu digunakan jika waktu menjadi hal pokok dalam tindakan tersebut. Dengan menggunakan diagram-waktu akan memudahkan proses desain yang melibatkan keterkaitan waktu antar pelaksana kegiatan dalam proses dan juga akan memudahkan pemahaman pihak lain dalam memahami hasil desain tersebut. Banyak bent uk
batan
Seminar Pendayagunaan
Teknologi Nuklir 2017
Badan Tenaga Nuklir N asional
Tangerang Selatan 21-23 November 2017
dari diagram-waktu dan dibuat disesuaikan denganproses yang dihadapi [3].
I
Gambar 2. Pengertian simbol diagram-waktu untuk gerakan piston penggerak tote[4].
Pendekatan Distribusi-Waktu
siklus tersebut dapat diketahui karakteristik gerak nyakarena merupakan gerak periodik.
7
t~tik td~k td~k td~k
----71
>1
>1
>
~t ~t ~t ~t ~t Xt Xt Xt
b. Gerak lurus lebih dari satu obyek. Gambar 3. Pendekatan distribusi-waktu kotak
bergerak.
tdetik
c. Kombinasi gerak lurus satu obyek.
4tdetik
Arah gerak
a. Gerak lurus satu obyek. Proses gerakan obyek di instalasi IMP
menggunakan beberapa silinder pneumatik (simbol Cn = pneumatik nomor n), maka ada dua jenis perintah pelaksanaan gerak yang harus diberikan, yaitu perintah dorong (Cn+) dan perintah tarik (Cn-) seperti dijelaskan pada kotak keterangan Gambar 2. Nilai waktu-dorongdan waktu-tarik ditentukan oleh kondisi fisik serta penyetelan (setting) sistem mekanik pneumatik yang digunakan. Waktu-stabil adalah jeda yang diperlukan untuk menjamin bahwa obyek yang telah sampai tujuan akibat dorongan atau tarikan telah siap untuk gerakan berikutnya.Total waktu-dorong atau tarik beserta waktu-stabilnya disebut waktu satu-Iangkah. Gambar 2 menggambarkan diagram-waktudengan 8 langkah.
Awal kegiatan diagram-waktu merupakan awal kegiatan proses gerak, oleh karena itu harus telah disiapkan suatu formasi awal posisi
tote di kerangka-gerak sebelum proses gerak
tersebut dimulai. Jika proses gerak telah dimulai, langkah-demi langkah berjalan, dan sampai pad a suatu langkah dimana formasi awal tersebut terbentuk kembali, maka proses gerak hingga langkah tersebut disebut satu siklus. Jika gerakan siklus dilakukan sebanyak jumlah kotak yang digunakan dalam proses gerak tersebut dan kotak di ujung akhir segmen selalu dimasukkan ke ujung awal segmen berikutnya, maka semua -. --- kotak tersebut telali· berputi,if- satifkaJr
serta---setiap kotak telah kembali ke lokasi asalnya. Jumlah kotak yang digunakan dapat berbeda-beda tergantung dari desain pola gerak yang digunakan[2]. Pergerakan kotak pada segmen-lintasan dalam menjalani langkah, dapat dilakukan secara serial, paralel dan atau gabungan seri-paralel dari langkah gerak di segmen-lintasan yang ada.Diagram-waktu harus dibuat untuk satu siklus sehingga perulangan dari
batan
Seminar Pendayagunaan
Teknologi N uklir 2017
Badan Tenaga Nuklir Nasional
Tangerang Selatan 21-23 November
2017
SENPAHN~
Waktu keberadaan suatu obyek di suatu tempat akan mudah diketahui jika benda tersebut diam. Untuk benda yang bergerak, pendekatan diperlukan sehingga waktu pendekatan tersebut dianggap sebagai waktu keberadaan obyek di tempat tersebut. Jika kotak-1 pada Gambar 3.a bergerak dari lokasi-A menuju lokasi-B dengan suatu kecepatan yang memerlukan waktu tdetik, maka dapat dipastikan bahwa selama t detik kotak-1 berada di dua lokasi A dan B. Kecepatan kotak bergerak akan mempengaruhi berapa lama kotak berada di lokasi-A dan lokasi-B dalam gerakan tersebut. Jika kecepatan kotak-1 sangat tinggi, dapat dikatakan saat kotak-1 mulai bergerak, maka saat itu pula kotak-1 telah meninggalkan lokasi-A dan berada di)okasi-B, sehingga waktu pergerakan t detik tersebut menjadi waktu keberadaan kotak-1 di lokasi-B.Jika kotak-1 tersebut bergerak tidak cepat, sehingga tidak bisa dikatakan bahwa ketika kotak-1 mulai bergerak berarti telah meninggalkan lokasi-A, maka waktu pergerakan kotak-1 selama tdetik tersebut menjadi milik dua lokasi-A dan lokasi-B. Jadi pendekatannya bahwa kotak-1 akan berada di lokasi-A dan lokasi-B masing-masing % t detik selama gerakan perpindahan tersebut. Dengan kata lain bahwa benda yang bergerak tersebut akan memberi % waktu geraknya pada lokasi yang ditinggalkan dan Yz lagi sisa waktunya pada
lokasi yang dituju.
Untuk pergerakan kotak yang memanfaatkan kotak-kotak berdampingan sebagai alat transmisi gaya geraknya dan gerakan bersifat diskrit seperti pada Gambar 3.b dengan ukuran kotak sama, waktu keberadaan kotak ketika melewati lokasi yang dilewati dalam pergerakannya akan tetap berlaku menggunakan waktu pendekatan pada Gambar 3.a. Pada Gambar 3.b, pergerakan kotak-1 dari lokasi-A sampai pada lokasi-E secara diskrit akan memerlukan waktu selama 4 x t detik. Waktu tersebut akan terdistribusi pada lokasi-A dan E masing-masing % t detik serta Lokasi-B sId
lokasi-D masing-masing t detik. Untuk gerakan
akibat dari dua gaya gerak yang berbeda arah seperti pada Gambar 3.c, jika tujuan akhir kotak-1 adalah lokasi-B, maka waktu keberadaan ---kotak-1 "di 'Iokasi-B adalah %
t
detik, tetapi jika'tujuan akhirnya adalah lokasi-C, maka waktu keberadaan kotak-1 di lokasi-B adalah t detik dan di lokasi-C adalah Yz tdetik. Dengan pendekatan waktu keberadaan di suatu lokasi tersebut, distribusi-waktu pola gerak tote pada instalasi
IMPakan dihitung.
Proses Iradiasi Instalasi IMP
Gerakan tote dalam proses iradiasi akan melalui lintasan di luar dan dalam ruang iradiasi. Gerakan tote di luar ruang iradiasi tidak diperhitungkan dalam proses iradiasi, karena paparan radiasi nya dianggap keci!. Gerakan
totedi ruang iradiasi menggunakan
kerangka-gerak yang digambarkan secara skematik lengkap dengan silinder pneumatik penggeraknya (C1 sId C14) pada Gambar 4.a. Kotak dengan warna pad a kerangka menandakan lokasi tersebut berisi tote,
sedangkan yang tidak berwarna (putih) kondisi kosong. Formasi tote pada Gambar 4.a tersebut merupakan formasi awal proses gerak yaitu awal dari siklus, yaitu menggunakan 72 tote, dengan 12 lokasi kosong karena kapasitas kerangka-gerak adalah 84 tote.
c~ C1 «to
I
C2..
::>-"::~;::~mr.\.'
:-
,:.m~:;T
.._:.>-: .. "~ !C1~ ;:Jill
. : C10k
a. Kerangka-gerak: kondisi awal tote,penggerak tote, dan arah gerakan nya[4].
~-(~D
__
:
L=ok=a=si=tra=n=si=si=ge=ra=k=-)-- ~ Baris-3 Baris-2 " .JY
o:
Lokasi iradiasib. Penomoran lokasi di kerangka-gerak dan status lokasi.
batan
Senlinar Pendayagunaan
Teknologi Nuklir 2017
Badan Tenaga Nuklir Nasional
Tangerang Selatan 21-23 November 2017
c.Diagram-waktusatu siklus untuk gerakan
tote di kerangka-gerak[5].
Gambar 4.Lintasan geraktote, nomor lokasi dan pola geraknya pada Instalasi IMP.
Tiap lokasi di kerangka-gerak diberi nomor urut dimulai dari pintu kerangka-gerak nomor 1 dan urut mengikuti arah gerakan tote
dalam lintasan hingga nomor 84.Kerangka-gerak mempunyai 16 segmen-lintasan yang digerakkan oleh 14 silinder pneumatik(C1 sId C14). Segmen lintasan yang sejajar dengan sumber (8 segmen-lintasan) digunakan untuk lokasi proses iradiasi dan sisanya untuk transisi gerak, seperti ditunjukkan pada Gambar 4.b.Kerangka-gerak terdiri dari 2 tingkat (atas dan bawah) sehingga ada dua pneumatik penggerak dengan arah vertikal untuk naik dan turun tote, yaitu pneumatik C1 dan C2. Gambar 4.c adalah diagram-waktu dasar dari pola gerakan tote di kerangka-gerak tersebut[5].
Pengendalian Waktu Iradiasi.
Waktu iradiasi didekati dengan waktu keberadaan tote di ruang iradiasi yaitu di kerangka-gerak, dan waktu tersebut merupakan perulangan nilai waktu-siklus sebanyak tote yang digunakan. Untuk mengendalikan waktu-iradiasi dilakukan dengan mengendalikan nilai waktu-siklus, yaitu dengan membuat sisipan delay pada diagram-waktu seperti ditunjukkan pada Gambar 5.a yang disisipi delay menjadi Gambar 5.b. Jika diinginkan proses iradiasi dengan waktu yang panjang, dapat dilaksanakan dengan memperpanjang waktu delay sisipan tersebut.
Pada prinsipnya sisipan delay dapat diberikan dimana saja dalam interval-siklus dan akan menghasilkan waktu iradiasi yang sama, karena merupakan gerak periodik. Pad a diagram-waktu IMP diperkirakan sisipan delay diberikan diakhir langkah ke-2, karena berkaitan dengan desain sistem operasi IMP, yaitu diakhir langkah ke-2 tersebut digunakan untuk mengeluarkan tote dari kerangka-gerak. Sehingga dengan lokasi
delay tersebut, delay juga bisa digunakan untuk
pengendalian (koreksi) jika terjadi keterlambatan atau terlalu cepat dari sistem mekanik dalam proses gerak. Sistem kendali dapat mengendalikan keluarnya tote dari kerangka-gerak dengan setelah waktu iradiasinya tepat tercapai dengan memanfaatkan delay tersebut.
o Wakw
a.Diagram-waktutanpadelay pengendali. Po~O.r.k s.tu siklu$(basic)
9 Steps
_:I++'+} c::J :j., ....1-t
I:
$tabdNiiaIOel:iy:l~en:1!IIi~",.ro,,~
1hY4a.so>J;..'~"""~~J'.u",•• C1 sid C14: Penggerak Tole
Proses Iradiasi:
Moda-Batch.
Operasi iradiasi menggunakan
moda-Batch diawali dengan menyusun tote yang berisi
obyek" yang akan diiradiasi pada posisi awal seperti pada Gambar 4.a ketika sumber radiasi masih berada di kolam penyimpanannya. Ketika formasi awal tersebut telah terbentuk, maka sumber radiasi diangkat naik ke posisi operasinya dan proses iradiasi dijalankan, yaitu dengan menggerakkan sistem pneumatik dengan diagram-waktu seperti pada Gambar 5.bsecara periodik sebanyak 72 kali seperti pad a Gambar 6. Oari Gambar 5.b dan 6 dapat diketahui waktu iradiasi dari moda-Batch adalah:
TR=72(6TH+3Tv+9Ts+To) .... (1) =72 TSikluS-Batch.
a Waktu
b. Diagram-waktudengandelay pengendali. Gambar 5.Pengendaliannilai waktu-siklus pada diagram-waktudengan sisipandelay.
dimana- TR: Waktu iradiasi
TH : Waktu dorong I tarik horizontal Tv : Waktu turun I naik vertical To : Waktu delay yang diperlukan T s : Waktu stabi!.
batan
Seminar Pendayagunaan
Teknologi N uklir 2017
Hadan Tenaga Nuklir Nasional
TangerangSelatan
21-23 November 2017
WaktuIradaisi: 72x (waktusiklus) SENPAHNo
0
o
o
Siklus-72 Nilai DelayGambar 6.Waktu iradiasi moda-Batch. Waktu siklus =waktu 9 langkah
+
Delay+
crwaktu 9 langkah
+
De_l_a~y _~
.-:J
C14
--'>.-1 t'::'~
crtote melintas keluar dan masuk di luar ruang iradiasi
2
t
3 Tote di pintu i keluar ruang ) iradiasi 4 5 6 78
9 Tote masuk ke pinturuang iradiasiGambar 7. Diagram-waktu satu siklus sistem-Kontinyu [4].
Proses Iradiasi: Moda-Kontinyu.
Diagram-waktu untuk moda-kontinyu sama dengan moda-batch dengan tambahan tindakan keluar I masuk tote dari I ke kerangka-gerak. Di akhir sisipan delay, tote yang berada di lokasi pintu kerangka-gerak akan keluar dari kerangka-gerak menuju lokasi unloading, dan bersamaan dengan tindakan tersebut tote dari
lokasi loading bergerak menuju ke pintu kerangka-gerak. Gerakan ini digambarkan pada diagram-waktu dengan kotak-waktu sepanjang To, yaitu diawali dengan saat keluarnya tote dari pintu kerangka-gerak, dan diakhiri dengan masuknya tote di pintu kerangka-gerak. Jadi dengan moda-kontinyu ini setiap tote akan berkurang waktu keberadaannya di kerangka gerak selama To detik jika dibandingkan dengan moda-Batch. Jika nilaiTo ini lebih kedl dari akhir -langkah ke-9 maka waktu siklus diakhiri pada langkah ke-9, tetapi jika nilai To ini lebih besar dari langkah ke-9 maka akhir waktu siklus adalah akhir dari To. Nilai cr adalah perbedaan dari akhir To dan akhir langkah ke-9 seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.
Operasi iradiasi menggunakan moda-kontinyu diawali ketika sumber radiasi masih berada di kolam penyimpanannya dengan menyusun toteberisi dummy dengan formasi
seperti pada Gambar 4.a. Ketika formasi telah terbentuk, maka sumber radiasi diangkat naik ke posisi operasinya dan proses iradiasi dijalankan, yaitu dengan menggerakkan sistem pneumatik sesuai dengan diagram-waktu pada Gambar 7 dengan tote yang akan diiradiasi siap di lokasi antrian loading. Siklus tersebut berulang secara periodik terus menerus hingga tote di antrian
loading habis dan diganti dengan tote berisi
dummy sebanyak 72 tote. Proses gerak dengan dummy ini untuk mengeluarkan semua tote berisi
obyek yang diiradiasi dari kerangka-gerak dan proses iradiasi selesai.
Serupa dengan moda-Batch pada Gambar 6 tetapi diagram-waktu yang digunakan secara periodik adalah Gambar 7, dapat dirumuskan waktu iradiasi untuk sistem-kontinyu sebagai berikut, di mana setiap toteakan berada - di luar. ruang. iradiasi selama .To ..detik dalam
-.---interval proses waktu-iradiasi: Untuk nilai cr> O. T R= 72 (2T H+ 3T 8+To +To) - To •••• (2) =
72
T Siklus-Kontinyu - To Untuk nilai crS
O. T R=72 (6T H+ 3 Tv + 9T 8 +T D) - To ••• (3) =72
T Siklus-Kontinyu- Tobatan
Seminar Pendayagunaan
Teknologi Nuklir 2017
Badan Tenaga Nuklir Nasional
Tangerang Selatan 21-23 November 2017
TH :Waktu dorong I tarik horizontal
Tv : Waktu turun I naik vertical To : Waktu delay yang diperlukan TB :Waktu stabil.
To : Waktu lintasan tote di luar ruang iradiasi.
(J Selisih akhir To dengan akhirlangkah ke-9 dalam siklus.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Keterkaitan antara lokasi tote di kerangka-gerak dengan posisi silinder pneumatik penggerak tote (C1 sId C14) dalam menjalankan diagram-waktu akan digunakan untuk menentukan distribusi-waktu keberadaan totedi
lokasi tersebut. Pendekatan distribusi-waktu pada Gambar 3 digunakan untuk menghasilkan distribusi waktu dari instalasi IMP.
Waktu keberadaan
tote di .
nomorlokasi Pneumallk Non:o~ kerangka-gerak penyebab
lakasldl
I.
~I
akhirkerangka-gerak Adk",X.CmCCO·d@@!A0~~:~;~!W]!* diiokaslkebera9aan ••.•••••••••••• d •••••Ii'
I
t
I'
t
IPneumatikpenyebabawalkeberadaandilokasi Gambar 8.Pendekatanpenentu distribusi-waktu di
lokasi menggunakan diagram-waktu. Gambar 8 adalah teknik operasional untuk menentukan distribusi-waktu menggunakan diagram-waktu. Sesuai dengan desain aturan
gerak, di setiap siklus dan setiap segmen-lintasan di kerangka-gerak, setiap tote hanya akan bergerak satu langkah ke lokasi baru-nya yaituXoleh pneumatik Cm. Selanjutnya toteakanmeninggalkan lokasi X tersebut oleh pneumatik Cn. Indek m dan n ditentukan oleh diagram-waktu, bisa sama dan bisa juga tidak sama.Akibat aktivitas dari Cm dan Cn tersebut yang masing-masing memilki waktu dorong/tarik akan memberikan waktu keberadaan tote di
lokasi X adalah: Y2(waktu dorong/tarik awal oleh Cm) + Y2(waktu dorong/tarik akhir oleh Cn) +waktu dorong/tarik oleh pneumatik lain yang terjadi diantara gerakan Cm dan Cn tersebut. Jika keduaindek m & n sama, itu berarti tote akan berada di lokasi X selama 1 siklus, tote tidak bergerak (indeknya tetap).
Menggunakan cara tersebut untuk semua lokasi tote di kerangka-gerak dengan mengacu pada diagram-waktu serta posisi pneumatik penggerak, Gambar 8 dapat dibuat diatas diagram-waktu.Ditunjukkan pad a Gambar 9 untuk moda-Kontinyu. Untuk moda-Batch
diagram-waktu moda-Batchyang harus digunakan, yaitu tidak ada To dan hanya tote di lokasi-1 yang berubahmenjadi 1: C7 - C7, karena di lokasi-1 (pintu kerangka-gerak)toteakan berhenti selama satu siklus untuk moda-Batch (tidak keluar kerangka-gerak). Tabel 1 adalah hasil dari penentuan distribusi-waktu tersebut dalam bentuk rumus dengan variabelnya.
batan 77 sid 54 ~ 75 67sfd 74
-
66 65 57 sid 64-
~
55 46 sid 54 45 44 35 sid 43 34 33 25 sid 32 24g
15sld 22 14 13 4sId12Seminar Pendayagunaan
Teknologi N uklir 2017
Badan Tenaga Nuklir Nasional
Tangerang Selatan 21-23 November 2017
71iild 84: C7-Ci 76:C3-(;7 67sid 74: C8~~8 45:C2-C10 ~ SENPATEN o I Siklus-1 ·1 Siklus-2 Waktu
.1
Gambar 9_ Distribusi-waktu keberadaan tote di nomor lokasi kerangka-gerak berdasarkan diagram-waktu moda-Kontinyu dengan cr>0_
Tabel1. Distribusi-Waktu per-Iokasi di Kerangka-Gerak Instalasi IMP: moda-kontinyu.
No. Pen qerakRumus waklu keberadaan di lokasi
awal
akhir nomor lokasi 1 C7+C7+ 2T'C7-;+ T(C1-'+T D+ 2T 8*j 2 C7+C1-YzT'C7+'+T8 + T(C7-' + TD + YzT'cl-) 3 C1-C11+ YzT,CI-' + T8 +Y,TIC11+' 4-12 C11+ C11+ T Siklus-Kontinvu 13
C11+C5-y,T'CI1-; + 2T 8 + T'CI1_' + YzTiP.., 14 C5-C12+ YzT,c,-, + T 8 + YzT,CI;_' 15 - 22 C12+ C12+ T Siklus-Kontinvu 23
C12+C6- YzT,CI2-' + 2T8 + T,CI2-' + YzT'C6-' 24 C6-C13+YzT(c€-) + 4T 8 +a+ T(C7+) + Tp-J**) + TD+T'CI-, + YzT(cu+, 25 - 32-C13+ C13+--- ._~. -. T Sil:lus-Kontinyu. --_... -33 C13+C5- YzT,CI)') +2T8 + T,w-j +y,T,cs.) 34 C5-C14+ YzT c'-, + T 8 + YzTlc14-, 35 -43 C14+ C14+ T Siklus-Kontinyu 44 C14+C2+YzTIC14-,+2T8 + T,CI4-'+'/,T'C2+)
Persamaan (1) sid (3) dibuat dengan penyederhanaan bahwa waktu yang diperlukan oleh semua sistem pneumatik untuk menggeser
tote di segmen-lintasan adalah TH untuk C3 sid
C14. dan Tv untuk C1 & C2. serta Ts(konstanta)
206
No.
PenQ erak
Rumus waklu keberadaan di nomor lokasi awal akhir lokasi 45 C2+ C10+YzT(C2+' + 4T 8 +a+ TICh' + T(C7_' +**) T D + T'CI_' + YzT'CI0+' 46 - 54 C10+ C10+ T Siklus-Kontinvu 55 C10+
C3+ YzT,CI0-; + 2T 8 + T(clO-, + YzT(C3+' 56 C3+ C9+ '/,T C)+' + 4T8 +a+ YzT(c<w**) 57 - 64 C9+ C9+ T Siklus-Kontin~' 65 C9+ C4+ YzT,C9+,+ T 8 + T,C9-j + T D + YzT'C3+j 66 C4+ C8+ YzT'C4+ +T8+YzTc8-' 67 - 74 C8+ C8+ T Siklus-Kontin~' 75 C8+ C3+ y,T,cs-; + 2T 8 + T'C8-' + YzT'C3+1 .. 76---- C3+·· - C7+-·..- -'/,T!C3+' + 4Ttt +(J+ \l,T,C7-)'
--;
77-84 C7+ C7+ T Siklus-Kontinvu') jika a>0: YzT,C7+)+ TiC7-,+T D + ((Yzin + Yzout)T,- T'C7+)) + \l,T(C1+J+ 2T8 jika cr ~ 0:T Sil:lus-B.tch - To
jika moda-Batch: T Siklus-Batch
**)jika cr ~ 0: cr=O , jika moda-Batchcr= 0_
untuk waktu tunggu stabil (steady state)_ Dalam penggunaan persamaan tersebut, nilai THdan Tv harus didetailkan sesuai dengan diagram-waktu,yaitu silinder pneumatik mana dan jenis gerakannya apayang harus digunakan, karena
batan
Seminar Pendayagunaan
Teknologi N uklir 2017
Badan Tenaga Nuklir Nasional
Tangerang Selatan 21-23 November 2017
karakteristik- individu setiap sHinder pneumatik yang digunakan dapat berbeda. Notasi karakteristik-waktu TH dapat menjadi T(C7+)yang
artinya waktu dorong dari C7, dan Tv dapat menjadi T(C1-)yaitu waktu tarik vertical oleh C1. Perubahan - tersebut terjadi dengan mengacu pada diagram-waktu yang digunakan.Untuk waktu stabil Ts bernilai konstan yang merupakan pilihan dari desain. Nilai To dari pengukuran di lapangan diperoleh To - 53 detik.
Waktu siklus dapat dihitung dari diagram-waktu yang digunakan.Untuk moda-Batch waktu
siklus nya adalah:
') dalam detik
Selanjutnya dari hasil perhitungan waktu
delaytersebut dan menggunakan rumus-rumus
pada Tabel1, maka dapat dibuat grafik distribusi waktu per-Iokasi di kerangka-gerak seperti ditunjukkanpada Gambar 10 untuk moda-Batch dan Kontinyu. Grafik dibuat untuk waktu iradiasi 2 jam dan dikelompokkan berdasarkan lokasi iradiasi dan lokasi transisi-gerak pada kerangka-gerak dengan acuan Gambar 4.b.
Moda-Kontllyu litis
TSiklus-Batch=T(C7+)+ T(C7-)+TD+T(C1-)+T(C8+)
+ T(cB-)+T(C2-)+T(C14+)+ T(C14-)-+ T(C2T(C14-)-+)T(C14-)-+9Ts ... (4)
Untuk moda-Kontinyu tergantung nilai cr, lihat Gambar 7.
Jikacr:5: 0 T Siklus-Kontinyu=TSiklus-Batch ••• (5)
Jikacr> 0 T Siklus-Kontinyu= T(C7+)+T(C7-) +TD+2Ts+To ... (6)
lokasi ir.riasi
a. Distribusi waktu moda-Kontinyu.
Gambar 10.Distribusi waktu di kerangka-gerak perlokasi pada Gambar 4.b untuk waktu iradiasi 2 jam.
Dari Gambar 10 terlihat bahwa distribusi WakllldfToRasl Iradiasrsetan:rmerata '(nilainya sama), dan terjadi distribusi yang tidak merata pada lokasi transisi gerak. Jika dilihat dari bentuk sumber radiasi yang digunakan, yaitu deretan pensil yang disusun mendatar seperti papan [1], maka lokasi transisi-gerak akan mendapatkan paparan radiasi relatip rendah jika dibandingkan dengan lokasi iradiasi [7]. Oleh karena itu distribusi yang tidak merata di lokasi transisi diharapkan tidak akan memberikan pengaruh
:~
[~II
yF'===y
_
ALok3$11r3M'SI~ar Lokasiiradiasi
#Saris-l
Moda-Batch ba.wa.h
b. Distribusi waktu moda-Batch
60 20 110· 120 100 ~40
Tabel 2 adalah waktu satu langkah proses gerak oleh setiap penggerak pneumatik yang diperoleh dari pengukuran langsung di lokasi [6],dan angka tersebut adalah waktu rata-rata gerak pneumatik tanpa beban.Angka tersebut akan digunakan dalam makalah ini sebagai pendekatan untuk melihat distribusi-waktu di kerangka-gerak iradiator dengan menganggap waktu stabil T stelah masuk didalamnya. Hal ini dilakukan karena data teknis sistem pengendalian gerak tersebut tidak diketahui secara tepat, karena merupakan bagian dari milik perancang sistem kendali instalasi IMP. Apa yang dilakukan dalam makalah ini merupakan analisis pendekatan dalam rangka untuk mengetahui karakteristik dari instalasi IMP terse but.
Dengan menggunakan data padaTabel 2 dan persamaan (1) sid (6), maka waktu sisipandelayyang diperlukanuntuk tiap moda dengan waku iradiasi ditentukan 2 jam, To= 53 detik, dan T s = Odapat dihitung, yaitu:
Moda-Batch, TD=45.47 detik
Moda-Kontinyu, TD= 98.47 detik. Tabel 2.Waktu·)rata-rata satu-Iangkah
Penqqerak Tote [6].
Cn
DoronQ(+)DoronQ(+)CnTarik(-)Tarik(-) C1 8.435.83C83.837.10 C2 7.405.87C93.879.23 C3 5.67C105.833.836.30 C4 5.00C113.876.305.87 C5 6.37C127.733.675.87 C6 5.80C137.773.704.97 C7 5.873.87 C147.733.67
batan
Seminar Pendayagunaan Teknologi
N
uklir 2017
Badan Tenaga Nuklir Nasional
Tangerang Selatan
21-23 November
2017
SENPAHN. ~_ •...•..•. ,.' _ ,n __ ..• _ ..•
.KESIMPULAN
...
...__
Gambar 11. Peta distribusi waktu di kerangka-gerak instalasi IMP.
homogenitas yang besar. Angka waktu iradiasi 2 jam merupakan angka sampling untuk melihat
distribusi waktu tersebut.
Perhitungan distribusi waktu untuk waktu iradiasi yang berbeda-beda juga telah dilakukan dengan mengamati hasil pada dua kelompok lokasi di kerangka-gerak tersebut.Dari hasil pengamatan tersebut dapat disimpulkan bahwa ada tiga kondisi yang menentukan distribusi-waktu perlokasi sebagai fungsi dari distribusi-waktu iradiasi seperti ditunjukkan pada Gambar 11.
Moda-Batch:
Moda-Kontinyu:
a
Wiktu siklus, berubah lergantung waklu iradiasi.~ Wiktu dengan nilai lertentu, berubah tergantung waktu iradiasi.
[i3
Konstanta tertenlu, tidak lergantung waklu iradiasi. n : 1 sid .. , Pembeda simbolPertamaadalah lokasi-Iokasi yang waktunya selalu merata dan nilainya sam a dengan waktu siklus dari pola gerak yang digunakan, yaitu di lokasi iradiasi. Lokasi dengan simbol-A pad a Gambar 11.Kedua adalah lokasi-lokasi yang waktunya juga berubah sesuai dengan waktu iradiasi yang digunakan, tetapi
nilainya berbeda-beda.Lokasi dengan simbol-Bn pada Gambar 11. Ketiga adalah lokasi yang nilainya selalu tetap dan tidak tergantung oleh waktu iradiasi. Lokasi tersebut pad a Gambar 11 dengan simbol-Cn. Lokasi dengan simbol index n yang sama (Bn dan Cn) akan mempunyai waktu keberadaan tote di lokasi tersebut sama. Nilai
konstanta (C1 sId C9) sangat rendah jika dibandingkan dengan nilai lokasi lain yang bukan konstanta, sehingga sesuai dengan desain lokasi nya yang berada di lokasi transisi-gerak.
Persamaan matematik (1) sId (6) serta yang ada di Tabel1 hanya berlaku untuk kondisi normal, artinya semua parameter operasi iradiasi berjalan sesuai dengan ketentuan. Persamaan tersebut tidak bisa digunakan untuk melihat akibat kondisi tidak normal pada instalasi, misalnya salah satu sistem pneumatik penggeraknya mengalami gangguan sehingga waktu geraknya berubah menjadi cukup panjang, maka hasil dari persamaan tersebut bisa tidak sam a dengan kenyataan sesungguhnya atau hasilnya salah.
Sebagai contoh persamaan (4) untuk menghitung waktu siklus mod a-batch. Jika misalnya nilai (C9+) dibuat lama yaitu menjadi 3x lipat dari nilai normalnya misalnya, maka hasil persamaan (4) tidak akan mengalami perubahan, karena variabel (C9+) tidak digunakan dalam persamaan tersebut. Untuk mendapatkan persamaan waktu siklus bisa menggunakan beberapa cara dari diagram-waktu nya, dan jalur variabel mana yang akan digunakan akan menentukan variabel apa yang akan ada pada persamaan waktu siklus tersebut. Jika (C9+) besar nilainya, maka berakibat (C3-) akan terlambat mulai geraknya. Dua variabel tersebut tidak tercantum pada persamaan (4), tetapi akan berakibat (C8+) yang tercantum pada persamaan (4) tidak bisa mulai gerak sesuai dengan diagram-waktu kondisi normal. Sesungguhnya perubahan nilai (C9+) akan berakibat waktu siklus menjadi bertambah panjang dan ini tidak te~adi pad a persamaan (4).Kondisi tidak normal tidak bisa digunakan pad a persamaan matematik yang ada pada makalah ini.
Teknik pendekatan penentuan distribusi-waktu per-Iokasi gerakan tote di kerangka-gerak,yang pola geraknya mengikuti diagram-waktu,telah dapat ditentukan formula-nya. Formula tersebut telah digunakan untuk menentukan distribusi waktu pada kerangka-gerak instalasi IMP menggunakan diagram-waktunya.Lokasi iradiasi IMP mempunyai distribusi waktu yang rata sebesar waktu siklusnya, dan kondisi tidak merata terjadi pada
Senlinar Pendayagunaan
Teknologi Nuklir 2017
Badan Tenaga Nuklir Nasional
batan
Tangerang Selatan 21-23 November 2017
lokasi transit-gerak. Lokasi transit-gerak secara geometri akan mendapatkan paparan radiasi yang relatip rendah dibandingkan lokasi iradiasi, sehingga secara desain diharapkan tidak akan banyak mempengaruhi homogenitas hasil radiasi. Persamaan matematik yang dihasilkan dalam makalah ini hanya berlaku untuk kondisi instalasi normal dan tidak bisa digunakan untuk proses evaluasi atau prediksi jika ada variabel instalasi yang tidak normal. Formula distribusi waktu ini dapat digunakan untuk diagram-waktu lain yang dapat dijalankan pada kerangka-gerak sehingga dengan program simulasi dapat digunakan untuk ikut menentukan homogenitas hasil iradiasi dari bermacam-macam pola gerak yang dapat dijalankan.
UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada Tim Pengelola Kegiatan Pembangunan Prototipe Iradiator Gamma sehingga tulisan ini dapat terlaksana.
DAFT AR PUST AKA
1. TAMAS P dan LAZLO F. (2014), "Servo Multi-Purpose Tote box type Gamma Irradiation Facility", Workshop on The Design
of Gamma Irradiation, Institute of Isotopes Co. Ltd., Tangerang, April 1-3., p. 8-21, 2014. 2. SUNTORO A. (2015), "Kombinasi Gerakan
Obyek Di Ruang Iradiasi Pada Desain Fasilitas Iradiator Gamma IzotopTM Untuk PRFN"., Jurnal Perangkat Nuklir, Vol. 09, No.02, November 2015.
3. MICKLETHWAIT G R. (2012), "Models of Time Travels: A Comparative Study Using Films"., Phd thesis., The Australian National University., Canberra., July 2012
4. SUNTORO A,BACHTIAR
5,
danDAMA YANTI R. (2017), "Analisis Pola Gerak di Kerangka-Gerak Instalasi Iradiator Merah Putih", PRIMA, Vol. 14, No.1, Juni 2017. 5. ANONYM. (2017),"Preliminary Operation And
Maintenance Manual For Tbi-8250-140 Type Tote Box Gmma Irradiator 2017 installed at Jakarta"., Vol 2., Izotop -Institute of Isotopes Co., Ltd, Ref.N. ST1546-206K, 2017
6. SATMOKO A,GUNAWAN H A (2017), "Sistem Pneumatik Mekanisme Laluan Iradiasi Pada Iradiator Merah Putih", PRIMA, Vol. 14, No.1, Juni 2017.
7. SUNTORO A. (2015), "Analisis Pola Gerak Obyek Yang Akan Oiiradiasi Pada Oesain Iradiator Gamma IzotopTM Untuk PRFN"., Seminar Nasional XI SOM Teknologi Nuklir Yogyakarta., 15 September 2015.
![Gambar 2. Pengertian simbol diagram-waktu untuk gerakan piston penggerak tote[4].](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/4136148.2822368/3.918.93.776.65.473/gambar-pengertian-simbol-diagram-waktu-gerakan-piston-penggerak.webp)
