Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 ISSN 0854 - 5561

DESAIN SISTEM BUKAlfUTUP RUANG SPESIMEN SEMDENGAN BATANG PENARIKjPENDORONG

Antonio Gogo

ABSTRAK

DESAIN SISTEM BUKNTUTUP RUANG SPES 1MEN SEM DENGAN BATANG

PENARIKIPENDORONG. Telah dilakukan desain sistem buka/tutup ruang spesimenSEM dengan menggunakan batang penarik/pendorong. Kegiatan ini merupakan bagiandari reneana penggunaan SEM di IRM untuk analisis spesimen ter-iradiasi. Keselamatanmerupakan aspek utama yang menjadi pertimbangan dalam reneana pemanfaatan SEMuntuk analisis material ter-iradiasi. Dengan pertimbangan tersebut, maka metodapenempatan spesimen SEM diubah, yaitu dengan membuka tutup ruang spesimenSEM, dan spesimen dengan holder langsung ditempatkan ke anjungan spesimen(specimen stage). Metoda penggunaan tongkat/batang penarik atau pendorong akandigunakan untuk membuka atau menutup kembali tutup ruang spesimen SEM. Dengandemikian tutup ruang spesimen SEM tidak lagi menggunakan baut. Sebagai langkahawal untuk mewujudkan sistem buka-tutup ruang spesimen SEM ini, maka perludilakukan desain yang selanjutnya akan menjadi spesifikasi teknis yang lengkap agardapat dipabrikasi. Tahapan dari kegiatan desain ini yaitu mempelajari desain layoutpenempatan kolom utama SEM di dalam perisai kotak dan spesifikasi tutup ruangspesimen SEM. Setelah itu dilakukan penentuan ukuran utama yang dilanjutkan denganpembuatan gambar desain. Daya yang dibutuhkan untuk membuka/menutup ruangspesimen SEM sangat keeil (0,0033 kW). Untuk lebih menjamin ketepatan posisi tutupruang spesimen, dua buah lubang baut (M14, panjang ulir 25 mm) pad a bagian bawahdimanfaatkan untuk penempatan guide rod, dengan spesifikasi sarna dengan bauttersebut akan tetapi dengan panjang 250 mm (panjang ulir tetap). Hasil desain disajikanpad a Lampiran-1 dan Lampiran-2, dengan spesifikasi batang penarik/pendorong yaitu,berdiameter 50 mm dan panjang 1450 mm. Pad a bagian ujung didesain agar dapattersambung ke flensa dari jalur spesimen SEM. Tutup jalur spesimen SEM dimodifikasiagar dapat terhubung dan terlepas dengan ujung batang penarik.

Kata kunei: SEM, tutup ruang spesimen, sistem buka-tutup, batang penarik.

PENDAHULUAN

Salah satu sub kegiatan dari program "Pengembangan Teknik Uji Pasea Iradiasi" daritahun 2007 sampai dengan tahun 2009 yaitu, "Pengembangan Teknik Uji Pasea Iradiasi DenganScanning Electron Microscopy (SEM, JEOL JSM-40A) di Instalasi Radiometalurgi (IRM)". Hasilkajian/studi untuk penempatan spesimen SEM ter-iradiasi dengan pemegangnya (specimen holder)ke anjungan spesimen (specimen stage) yaitu, dengan eara vertikal dengan manipulator (remotehandling). Hal ini dilakukan karena penempatan spesimen ter-iradiasi seeara horizontal (adanya jalur"V") sangat sulit dilakukan dengan remote handling. Penempatan spesimen seeara vertikal ini dapatdilakukan dengan terlebih dahulu membuka tutup ruang spesimen (stage front cover). Dudukanpemegang spesimen SEM, termasuk pada anjungan spesimen yang berupa alur "V" (V-groove)harus diubah, sehingga dapat dilakukan penempatan pemegang spesimen SEM seeara vertikal(Gambar-1 ).

150

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009

uang spesimen

;Anjungan spesimenI

utup ruangspeSlmen

ISSN 0854 - 5561

,

JQh..l !:IJ \

h...~~."" 12.5 II11II dia.~+ /~7specimen holder:r-( ~.

Gambar 1. Penempatan spesimen dan pemegang spesimen SEM

Kolom utama SEM berikut sistem vakumnya akan ditempatkan di dalam kotak berperisai(Gambar-2). Spesimen untuk material teriradiasi akan dipreparasi di hotcell dan disesuaikan denganpemegang spesimen (specimen holder) dari SEM JEOL JSM-40A yang ada di IRM. Dari kegiatansebelumnya telah diperoleh informasi mengenai data-data desain layout di ruang 142 yangmenggunakan kotak ber-perisai radiasi (shielded glove box), perkiraan tebal perisai radiasi dansistem transfer spesimen dari hotcell ke SEM. Perisai kotak dari baja dengan tebal 15 em dengandimensi umum sebagai berikut; panjang 210 em, lebar 200 em dan tinggi 220 em. Perisai kotakmampu menampung main console berikut kolom serta sistem vakum dari SEM. Manipulator dan leadglass dipasang pad a satu dari dua pintu pada dinding sisi depan dari perisai kotak, sehinggamerupakan posisi yang baik bagi penglihatan operator terutama pad a saat pemasangan ataupengambilan spesimen. Transfer spesimen dari hotcell ke perisai kotak SEM menggunakan transfercask.

630

21030

350

148 Pipaair

pendingin

•Pumpbox

I--- 11 0

PerisaikotakSEM

4.

170200

600

~

Fd-J

Gambar 2. Desain Layout SEM di dalam Perisai Kotak di Ruang SEM (R-142)(ukuran dalam centimeter) [2]

151

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 ISSN 0854 - 5561

Proses membuka/menutup tutup ruang spesimen untuk penempatan/pengambilanspesimen dari material ter-iradiasi, harus dilakukan dengan aman. Untuk melakukan ini telah

direncanakan pada kegiatan sebelumnya yaitu dengan menggunakan batang penarik/pendorong,yang dilakukan dari luar perisai kotak SEM. Pada tulisan ini penulis hendak menyajikan desain daribatang penarik tutup ruang spesimen SEM yang ada di Instalasi Radiometalurgi (IRM), sebagaibagian dari program pengembangan teknik uji pasca iradiasi yang menggunakan SEM untuk analisismaterial ter-iradiasi.

TAT A KERJA

Tahapan Desain

Tahapan dari kegiatan desain ini yaitu mempelajari desain layout penempatan kolomutama SEM di dalam perisai kotak dan spesifikasi tutup ruang spesimen SEM. Setelah itu dilakukanpenentuan ukuran utama yang dilanjutkan dengan pembuatan gambar desain.

Kriteria perancangan

Proses untuk membuka/menutup tutup ruang spesimen akan dilakukan dengan batangpenarik dengan menarik/mendorong batang penarik yang salah satu ujungnya tersambung secaratidak tetap ke lubang jalur spesimen SEM. Pada bagian ujung lainnya dari batang penarik menumpuke dinding dari perisai kotak. Dengan proses sistem buka-tutup tersebut maka beberapa kriteriadesain dari batang penarik akan disesuaikan dengan spesifikasi dari lubang jalur spesimen SEM,spesifikasi perisai kotak dan posisi kolom utama SEM di dalam perisai kotak.

~ Mudah dibuat dan digunakan

~ Batang penarik tersambung ke jalur spesimen SEM secara tidak tetap atau harus mudahdipasang dan dilepas untuk memudahkan maintenance SEM dan proses kontruksi perisai kotak

~ Tidak merubah (menambah/mengurangi) bagian-bagian yang sudah terpasang di SEM

~ Jarak tutup ruang spesimen ke dinding perisai kotak SEM: ± 1200 mm [2]

~ Tebal dinding perisai kotak SEM: 150 mm (baja) [2]

~ Lubang jalur spesimen SEM: diameter luar 96 mm dan diameter dalam 71 mm, dengan 3 (tiga)buah lubang ber-ulir M-5, dalam 10 mm, dengan jarak antar lubang 1200 (Gambar-3)

~ Gerakan buka-tutup yang dilakukan dengan batang penarik harus dapat dilakukan secara manualdengan mudah dan tepat sehingga proses vakum dapat berjalan dengan baik (tidak terlalu lama).

~I ;:;::

DOI

I

I

I

I

Gambar 3. Lubang Jalur Spesimen SEM

152

ISSN 0854 - 5561

HASIL DAN PEMBAHASAN

HasH-hasH Penelitian ESN Tahun 2009

HasH desain berupa gambar teknis sistem buka tutup ruang spesimen SEM denganmenggunakan batang penarik disajikan pad a Lampiran-1 dan Lampiran-2. Satang penarik tutupruang SEM akan terpasang di dinding perisai kotak SEM dan terhubung ke flensa khusus/tambahanyang dipasang ke flensa lubang untuk pemasukan spesimen SEM (Jalur normal). Diameter batangpenarik 50 mm dan panjang 1450 mm. Pad a bagian ujung disesuaikan dengan spesifikasi flensakhusus/tambahan sehingga waktu ditarik atau didorong, bersamaan dengan membuka atau menutupruang spesimen. Pad a saat tidak digunakan, batang penarik dapat dilepas dengan memutar batangpenarik 90° (CCW).

Dengan metoda membuka/menutup tutup ruang spesimen dengan batangpenarik/pendorong, maka tutup ruang spesimen tidak lagi menggunakan baut. Metoda ini sudahditerapkan di Post Irradiation Examination Facility (PIEF) KAERI dan Reactor Fuel ExaminationFacility (RFEF), JAERI. Tingkat kevakuman yang ingin dicapai lebih lama apabila dibandingkandengan metoda yang menggunakan jalur normal. Penggantian "O-ring" perlu dilakukan sebelumdigunakan sehingga kerapatan antara tutup ruang spesimen dan ruang spesimen lebih baik.

Perhitungan Daya [3]

Pada kecepatan gerak horizontal (V), daya (N) yang dibutuhkan untuk memindahkan beban tutupruang spesimen SEM adalah[2];

N = W.V (HP)75.1]W = tahanan gerak = B.Oo.w

00 = asumsi berat tutup ruang spesimen SEM = 20 kg = 0,02 ton

B = koefisien bantalan roda sebesar 1,5

w = traction factor, yaitu faktor gesekan yang timbul antara roda dan meja akibat

pemindahan setiap ton beban, tergantung pada diameter roda jalan, 0,04 m (D)

dan diameter poros, 0,01 m (d)

w = ( O,ld +;.0,05 )X1 000

w =( 0,1.1 +42.0,05 )X1 000

w = 50 kg

W = 1,5.0,02.50 = 1,5 kg/ton

? = efisiensi sebesar 0,75

Direncanakan kecepatan roda jalan 10 meter/menit atau 0,166 meter/detik

1,5.0,166 (HP)N = 75.0,75

N = 0,004427 HP = 0,0033 Kw

153

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 ISSN 0854 - 5561

Hasil perhitungan ini menunjukan bahwa daya yang dibutuhkan untuk mendorong/menariktutup ruang spesimen sangat kecil sehingga mudah dilakukan secara manual.

Tutup ruang spesimen terpasang dengan 4 (em pat) buah baut (M14). Untuk lebihmenjamin ketepatan posisi tutup ruang spesimen, dua buah lubang baut (M14), panjang ulir 25 mm)pada bagian bawah dimanfaatkan untuk penempatan guide rod, dengan spesifikasi sama denganbaut tersebut akan tetapi dengan panjang 250 mm (panjang ulir tetap).

KESIMPULAN

Desain dari batang penarik/pendorong untuk membuka/menutup tutup ruang spesimenSEM telah diperoleh (Lampiran-1 (Gambar 4) dan Lampiran-2 (Gambar 5)). Daya yang dibutuhkanuntuk membuka/menutup ruang spesimen SEM sangat kecil (0,0033 kW).

SARAN

Penggantian "a-ring" perlu dilakukan sebelum digunakan sehingga kerapatan antara tutupruang spesimen dan ruang spesimen lebih baik.

DAFT AR PUST AKA

[1] ANONIM, Manual SEM, Jeol, JSM 40 A[2] ANTONIO GOGO, Layout Disain SEM di ZG-142 untuk Uji Pasca Iradiasi URANIA, No.34 Tahun

IX, April 2003[3] RUDENKO N., Materials Handling Equipment, MIR Publisher, 1969

154

ISSN 0854 - 5561

LAMPIRAN 1

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009

Dinding Kalak SEM ber-perisai

IBa ja, lebal15~ mml

50

11 '

" " I

II II i------If---------------------------------------------------H-----

" " I

f f i

'1~1l

I. 150 .1

1450

I,

I,

I___ -J.-

I,

I,

I

Gambar 4. Batang Penarik Tutup Ruang Spesimen SEM (ukuran dalam milimeter)

155

Hasil-hasil Penelitian ESN Tahun 2009

LAMPIRAN 2

ISSN 0854 - 5561

Gambar-Sa: Tutup Pertama

I

i

i

---T!

I

PaslslSetelah Terkuncl, 90 derajat

Gambar-Sd: Posisi terkunci

Gambar-Sb: Posisi Awal

Gambar-Se: TutuD Kedua

Gambar-Sc: Ujung BatangPenarik

-~~

--+t---

- --250 ~I. -

Gambar-Sf: Guide Rod

Gambar 5. Spesifikasi Komponen-komponen Satang Penarik Tutup Ruang Spesimen SEM(ukurandalam milimeter)

156