PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator don Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

KONSTRVKSI PENGGERAK CATV DAYA TEGANGANPEMERCEP AT MESIN IMPLANTOR ION PT APB

SumaryadiPusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan

Badan Tenaga Nuklir Nasional

ABSTRAK

KONSTRUKSI PENGGERAK CA TU DA YA TEGANGAN PEMERCEPA T MESINIMPLANTOR ION PTAPB. Konstruksi penggerak catu daya tegangan pemercepatmesin implantor ion sangat dperlukan, mengingat komponen tersebut merupakanbagian penting untuk mengendalikan sistem pemercepat dari ruang kontrol/kendali.Penggerak catu daya terdiri dari motor penggerak, roda gigi reduksi, limit switch,noken limit switch, dll. Instalasi dilakukan dengan cara merangkai komponenpenggerak catu daya yang kemudian dipasang pada variak catu daya teganganpemercepat. Dari hasil uji fungsi menunjukkan bahwa penggerak catu daya teganganpemercepat dapat bekelja dengan baik sesuai dengan spesifikasi teknisnya, sehinggadapat digunakan untuk mengendalikan tegangan pemercepat dari ruang kontrol.

ABSTRACT

THE CONSTRUCTION OF POWER SUPPLY DRIVER FOR PTAPB IONIMPLANTOR ACCELERA TED VOLTAGE. The construction of power supply driverfor ion implantor accelerated voltage was very needed. It was essential part to controlaccelerator system from control room. The power supply driver consisted of drivermotor, reduction gear, limit switch, noken limit switch, and so on. Installation was donewitt, stringing up component of power supply driver and attached on power supplyvariac for accelerated voltage. From the functional test result shows that power supplydriver for accelerated voltage work well as technical specification, hence it can beused to control accelerated voltage from control room.

PENDAHULUAN

MeSin implantor ion merupakan salah satu jenisakselerator yang menghasilkan berkas iondaTi hasil percepatan ion oleh beda potensial Iistrik.Alat ini terdiri dari beberapa komponen utama,yaitu sumber ion, sumber tegangan tinggi, tablingakselerator, lensa kuadrupol, sistem pemisah berkasion, sistem vakum dan tempat targetlcuplikan.Akserator implantor ion berfungsi untukmengimplantasikan/mencangkokkan ion-ion darisuatu atom atau molekul ke dalam suatu bahan.

Pusat Teknologi Akselerator dan ProsesBahan (PTAPB) Yogyakarta mempunyai sebuahakselerator implantor ion yang berkapasitas 150keY / 2 mA. Dalam operasinya mesin implantor ionmemerlukan sistem tegangan tinggi. Adapunspesifikasi dan fungsi dari masing-masing tegangantinggi tersebut antara lain,(I)I. Tegangan tinggi DC, 0 - 200 kY sebagai

pencatu sistem pemercepat ion.

2. Tegangan tinggi DC, 0 - 5 kY sebagai pencatusumber ion.

3. Tegangan tinggi negatif DC, 0 - 15 kY sebagaipencatu sistem ekstraktor.

4. Tegangan tinggi AC, 0 - 15 kY sebagi pencatulensa kuadrupol.

Secara bertahap komponen-komponenoperasi mesin implantor ion yang ada di PT APBdisempumakan/ditingkatkan unjuk kerjanya. Salahsatu kegiatan penyempumaanlpeningkatan terse butadalah memperbarui dengan membuat sistempenggerak catu daya tegangan pemercepat mesinimplantor ion. Tegangan pemercepat berfungsiuntuk mempercepat berkas ion setelah keluar darisumber ion, sehingga diperoleh energi ion sesuaidengan besar tegangan pemercepatnya. Pembuatanperangkat ini bertujuan untuk mendapatkan sistempenggerak catu daya tegangan pemercepat yanglebih baik sehingga mesin implantor ion dapatdioperasikan dengan baik.

Sumaryadi ISSN 1410 - 8178 311

PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses Bahan

Yogyakarta, 28 Agustus 2008

Pembagi tegangan

'"

Gambar I. Diagram Akselerator Implantasi Ion 150 keY /2 mA.

TATA KERJA

Dalam konstruksi sistem penggerak catu

daya tegangan pemercepat dilakukan dengan caramembuat komponen-komponen, yang dilanjutkandengan menyusun (merangkai) bagian-bagian yangterdiri dari motor penggerak, roda gigi reduksi, limitswitch dan noken limit switch pada satududukanlkerangka sehingga memebentuk satusistem penggerak catu daya. Setelah sistempenggerak jadi, kemudian dipasang pada variak catudaya. Selanjutnya dilakukan uji operasi dengan cara

menghidupkan motor penggerak, sehingga skalavariak sumber daya dapat digerakan dan diaturdengan menekan tombol up atau down dari panelkontrol sesuai keinginan operator. Adapun hasHkonstruksi sistem penggerak catu daya teganganpemercepat ditunjukkan pada Gambar 2.

+Motor penggerak

Roda gigl reduksiNoken

Kopling

Vanak catu daya

Gambar 2. Skema sistem penggerak catu daya.

Secara spesifik, bagian-bagian dari sistempenggerak catu daya sebagai berikut:I. Motor penggerak 12 Yolt

Berfungsi untuk menggerakkan variak catudaya melalui roda gigi reduksi, dengan caramenekan tombol lip atau down dari panel kontrol.Pada Gambar 3 ditunjukkan foto motor penggerak.

Gambar 3. Foto motor penggerak.

2. Limit switch

Berfungsi untuk membatasi putaran skalavariak dengan cara memutuskan arus masukan padamotor penggerak, sedangkan noken berfungsi untukmenekan limit switch, sehingga limit switchmemutus arus yang masuk ke motor penggerak.Noken dibuat dari bahan tlexiglas dengan bentukdan ukuran seperti pada Gambar 4.

Fungsi dari limits switch secara operasionaldiuraikan sebagai berikut: Mengacu pada gambarrangkaian kontrol sistem operasi akseleratorimplantor ion terlampil2) untuk menaikkantegangan tinggi tombol release b43 dan tombol up

b44 ditekan untuk mengaktifkan relai d21 yangpada akhimya menggerakkan variak ke arah max.

Jika gerakan variak mencapai posisi max, limitswitch b83 tertekan dan mematikan d21, sehinggagerakan menaikkan variak berhenti. Untukmenurunkan tegangan tinggi, tombol release b43dan tombol dawn b45 ditekan untuk mengaktifkanrelai d22 dan menggerakkan variak ke arah minhingga limit switch b84 tertekan dan menghentikangerakan variak menurun.

312 ISSN 1410 - 8178 Sumaryadi

PROSIDING SEMINARPENELlTIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLlR

Pusat Teknologi Akselerator dan Proses BahanYogvakarta, 28 Agustus 2008

650.J. 10,I, '0 I' I , ' I I 18I' , I I I.

Gambar 4. Noken limit switch.

3. Roda gigiAda dua buah, yang pertama roda gigi dari

motor penggerak dan yang ke dua roda gigi yangtersambung pada as variak. Roda gigi I dibuat daribesi, berdiameter luar 21 mm, tebal 8 mm, jumlahgigi 18 d:m roda gigi II berdiameter luar 76 mm,tebal 8 mm, jumlah gigi 74. Fungsi kedua roda gigitersebut untuk mereduksi putaran motor penggeraksehingga gerak putaran variak lebih pelan/halussehingga mudah dikendalikan. Perbandinganputaran motor penggerak dengan putaran variakyang digerakan adalah 4 : I. Pada Gambar 5ditunjukan gambar roda gigi reduksi I dan II.

10

: ~: 8

Gambar 5b. Roda gigi reduksi " Uumlah gigi 18).

4. KoplingDibuat dari besi dan berfungsi untuk

menyambung as roda gigi reduksi dengan as padavariak catu daya dan ditunjukkan pada Gambar 6.

60

12

T12I ': : 20I I

Gambar 6. Kopling.

5. Variak catu daya

Dengan spesifikasi input 110 - 220 V/50 ­60 Hz, output 0 - 240 V, berfungsi untuk mengaturbesar kecilnya tegangan yang dicatukan pada sistempemercepat, seperti ditunjukkan pada Gambar 7.

Gambar Sa. Roda gigi reduksi I Uumlah gigi74).

Gambar 7. Foto variak.

Sumaryadi ISSN 1410 - 5175 313

PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses Bahan

Yogyakarta, 28 Agustus 2008

konstruksi penggerak eatu daya teganganpemereepat ditunjukkan pada Gambar 9.

150

11

,'-''''-

10060

~ w

~ 115

120

100c

80CD

'"c 60CD '"Q)I- 40

2000

Gambar 8. Kerangka.Kerangka (dudukan)

Dibuat dari plat alumunium dengan tebal 3mm dan berfungsi sebagi tempat/wadah untukmenyatukan komponen penggerak eatu daya,seperti ditunjukkan pada Gambar 8.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Di dalam konstruksi penggerak eatu dayategangan pemereepat ini tidak semua komponendibuat sendiri, melainkan ada bagian-bagian yangharus dibeli, seperti motor penggerak, limit switchdan variak. Sedangkan untuk komponen Y<illglaindibuat menggunakan fasilitas bengkel yang ada diPTAPB maupun di bengkelluar.

Dengan membuat dan merakit komponen­komponen penggerak eatu daya teganganpemereepat menjadi satu kesatuan, maka diperolehsistem penggerak yang siap dioperasikan. Dalamperakitan penggerak eatu daya dilakukan denganeara menyususn (merangkai) bagian-bagian yangterdiri dari motor penggerak, roda gigi reduksi, limitswitch, noken limit switch dan lain-lain yangkesemuanya ditempatkan atau dipasang pada satukerangka (dudukan) sehingga memebentuk sistempenggerak eatu daya tegangan pemereepat.

Adapun langkah-Iangkah perakitanpenggerak eatu daya tegangan pemereepat sebagaiberikut, motor penggerak dipasang pada dudukanmenggunakan mur-baut, dilanjutkan noken limitswitch dipasang pada as motor dan limit switchdipasang pada dudukan. Kemudian roda gigireduksi beserta as dipasang pada dudukan denganmengatur jarak persinggungan antara roda gigireduksi dengan roda gigi yang ada pada as motorpenggerak. Pengaturan jarak ini sangat penting,karena persinggungan antara kedua roda gigitersebut tidak boleh terlalu rapat atau terlalurenggang. Apabilajarak terla]u rapat maka roda gigisusah berputar dan bila terlalu renggang, perputaranroda gigi tidak halus dan menimbulkan suara.Setelah komponen di atas terpasang, dilanjutkanpenyambungan as roda gigi reduksi dengan asvaraiak catu daya menggunakan kopling. Hasil

Gambar 9. Foto penggerak eatu daya teganganpemereepat

Langkah selanjutnya dilakukan uji operasidengan cara menghidupkan motor penggerak,sehingga skala variak sumber daya dapat digerakandan diatur dengan menekan tombol up atau downdari panel kontrol sesuai dengan yang diinginkanoperator. Hasil pengujian hubungan Vi / Vo STTImplantor Ion ditunjukkan pada Tabel I.

Tabel 1. Hasil pengujian hubungan Vi -Vo STTImplantor Ion

V- Vo-WaktuPerubahan waktuI variakSTTtanggap - ttanggap - ~t

(Volt)(kV)(detik) (detik)

20

4 17 1730

1038 2140

1861 2350

2886 2560

38]03 ]770

48121 1880

56]46 2590

66]68 22100

76186 18110

86,17202 16

25 50 75 100 125 150 175 200 225

Waktu tanggap, detik

Gambar 10.Grafik hubungan Waktu tanggapterhadap Tegangan Vi/Yo

314 ISSN 1410 - 8178 Sumaryadi

PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator don Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

Data hasil pengujian atas perubahantegangan masukan Vi terhadap tegangan keluaranVO dengan waktu yang diperlukan disajikan dalamTabel I. Menurut Tabe! I dibutuhkan waktu

tanggap 202 detik untuk memperoleh ke1uaran Vo =86 kV dengan masukan II 0 Volt. Dapatdikemukakan pula bahwa untuk tahapan perubahantegat"!gan masukan per 10 Volt akan menghasilkanperubahan tegangan ke1uaran rata-rata

86 - 4 kv = 8 2kv10 '

Dengan waktu tanggap rata-rata

202-17 = 18,5detik.10

KESIMPULAN

Dari hasil konstruksi dan uji fungsi sistempenggerak catu daya tegangan pemercepat dapatdisimpulkan bahwa sistem penggerak catu dayadapat berfungsi dengan baik, sehingga dapatdigunakan untuk mengendalikan teganganpemercepat dari ruang kontrollkendali.

UCAPAN TERIMA KASIH

Pada kesempatan ini penulis mengucapkanbanyak terima kasih kepada Kepala Ke1ompok danrekan-rekan di Ke1ompok Teknologi

Rancangbangun Akse1erator atas semuabantuannya, sehingga makalah ini dapat selesai.

DAFTAR PUSTAKA

I. LEL Y SUSIT A R.M. "Praktikum OperasiAkselerator Implantasi Ion 150 keV/2 mA",Coaching Pekerja Akse1erator, Pusat TeknologiAkselerator dan Proses Bahan, Yogyakarta2006.

2. DJASIMAN," Rancangan Sistem kontrol padaAkselerator Implantor Ion", P3TM-BA TAN',Yogyakarta 2004

TANYA JAWAB

Agus Dwiatmaja~ Jenis motor apa yang digunakan untuk motor

penggerak, apa alasannya?

Sumaryadi~ Jenis motor yang digunakan adalah motor

wiper karena dengan motor ini sudah dapatuntuk menggerakkan atau merubah posisivariac dengan baik.

L

ISSN 1410 - 8178 315