ari satmoko, petrus zacharias, sutomo, hyundianto arif gunawan

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

PEMILIHAN DESAIN MEKANIK PAD A LOADING-UNLOADING SUMBERRADIOAKTIF, 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 SUMBERRADIOAKTlF, PENGANGKAT RAK SUMBER DAN MEKANISME TRANSPORTASIPRODUK UNTUK IRADIATOR GAMMA. BATAN berkeinginan untuk membanguniradiator gamma guna menunjang kepentingan industri terutama untuk pengawetanproduk-produk pangan dan hasil pertanian. Desain iradiator dikembangkan dengankonsep mengacu pada iradiator kategori IV. Pengembangan dari desain konsep mekanikmenjadi desain dasar menawarkan berbagai alternatif teknik ataupun model. Alternatifalternatif tersebut harus dievaluasi untung ruginya sehingga menghasilkan satu alternatifyang ditetapkan untuk desain. Untuk proses loading-unloading sumber radioaktif, desainpraktis meniru desain iradiator pada umumnya. Untuk meningkatkan efisiensi paparanradiasi, batang-batang sumber disusun ke dalam dua rak tipis sejajar. Masing-masing rakterdiri dari dua tingkat. Produk akan mengalami paparan dosis yang optimal pada saatmelewati lokasi yang diapit oleh kedua rak ini. Seling SS304 menjadi alternatif alatpenarik rak sumber ke atas. Untuk menghindari rotasi dan ayunan, rak dilengkapi denganguide berupa seling di kedua sisi. Seling guide ini dilengkapi dengan komponenpengencang dan juga spring untuk menjaga tegangan seling. Mekanisme transportasiproduk berfungsi untuk mendekatkan atau menjauhkan produk dari sumber radioaktifSistem gantung memiliki keunggulan lebih dibandingkan dengan sistem yang bertumpu dibawah karena struktur penyangga yang menggantung pada plafon atas mempunyai ruangyang lebih leluasa. Supaya efisien dan ekonomis, produk bergerak secara kontinu namundapat dihentikan pada lokasi-Iokasi tertentu. Karena gerakan produk bersifat diskret,maka tipe konveyor yang cocok adalah power and free. Jalur konveyor didesain mengitarirak sumber dan melalui zona pusat di antara dua rak sumber supaya serapan dosisradiasi menjadi optimal dan merata. Untuk menghentikan carrier pada lokasi tertentu,stopper pneumatik disediakan. Pemuatan produk ke dalam konveyor danpembongkarannya dilakukan secara otomatis dengan menambahkan jalur feeder yangterdiri dari dua tingkat.

Kata kunci: iradia tor, mekanik, pemilihan desain, desain konsep, sumber radioaktif

ABSTRACT

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

- 324 -

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN- BATAN, 14 November 2013

results in only one alternative that will be developped to be the detailled design. Forradioactive source loading-unloading process, the design refers practically to the existingmodel. To increase the radiation dose efficiency, source pencils are arranged into two thinparallel racks. Each rack consists of two stages. The product will receive an optimalradiation dose when it passes the location between both racks. SS304 wire is the bestalternative for lifting racks. To avoid rotation and swing phenomena, racks are providedwith guide in wire in both side of racks. These wires are equipped with tensioners and alsosprings to maintain its tension. The product transport mechanism has a function to makeproducts close or far away from the radioactive source. Overhead conveyor has moreadvantages since its supports hanging on the ceiling offer a more free space. In order tobe more efficient and economic, the products move continously but can be stopped atcertain locations. Since its discret characteristic, the convinient conveyor type is powerand free. The conveyor line is designed to around source racks and passes by the centerpoint between both of racks in order that the radiation dose becomes optimal and evenlyspread. To stop the product at certain locations, pneumatic stoppers are provided.Product loading into the conveyor and its unloading are performed automatically byproviding 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

- 325 -

Prosiding Pertemuan I/miah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BA TAN, 14 November 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

- 326 -

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN-BATAN, 14 November 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

- 327 -


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.

- 328 -


" ,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

- 329 -

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - 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

- 330 -


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. Pada awalnya ide

guide dipecahkan dengan menambah pipa yang menjulur dar; dasar kolam hingga plafon

atap. Namun penggunaan bahan pipa menimbulkan masalah terutama untuk support.

- 331 -


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 saat 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

- 332 -


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 pada perhitungan paparan radiasi.

- 333 -


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.

- 334 -


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.

- 335 -


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 pada 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

- 336 -


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.

- 337 -


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

- 338 -

ari satmoko, petrus zacharias, sutomo, hyundianto arif gunawan

Documents