SEMINAR NASIONAL IISDM TEKNOLOGI NUKLIR

YOGY AKARTA, 21-22 DESEMBER 2006ISSN 1978-0176

RANCANGAN MEKANIK lRADIATOR GAMMA DIGEDUNG IPSB3-BATAN

DJARUDDIN HASIBUAN, SAFRUL, DEDE. S.FPusat Reaktor Serba Guna - BATAN,

Kawasan PUSPIPTEK Gedung No. 31Serpong, Tangerang 15310, Banten, IndonesiaTelp. +62-21-7560908, Fax. +62-21-7560573

E-mail: prsg@cbn.net.id

Abstrak

RANCANGAN MEKANIK IRADIATOR GAMMA DI GEDUNG IPSB3 BATAN. Dalam rangka

pemanfaatan bahan bakar bekas reaktor RSG-GAS, telah dilakukan perancangan mekanik"lradiatorGamma" di Pusat Reaktor Serba Guna Serpong. Dengan rancangan tersebut, pemanfaatan bahan bakarbekas sebagai sumber iradiasi bahan makanan di RSG-GAS dapat dilakukan. Untuk merea/isasikanrancangan yang diajukan dibutuhkan 12lembar plat SS 316 dengan teball mm dengan ukuran 2400 x 1200xl mm, 12 batang besi siku SS 304, ukuran 50 x 50 x 4 x 6000 mm, serta 18 batang hol/ow persegi SS 304,ukuran 20 x 20 xl mm. Dengan rancangan mekanik iradiator gamma, maka pelaksanaan pembangunanIradiator Gamma ditinjau dari segi mekanik telah dapat dipertimbangkan.

Kata kunci: Iradiator gamma, intensitas sinar gamma.

Abstract

DESIGN MECHANIC OF GAMMA IRRADIATOR IN BATAN IPSB3 BUILDING. Based on planning to

use the reactor spent fuel, the design mechanic of the gamma irradiator has been done in the center of Multi­Purpose Reactor in Serpong. With this design, the using of the reactor spent fuel as source for food radiationin RSG-GAS can be done. This design required 12pieces of SS 316 plates by 2400 x 1200 xl mm, 12piecesof SS 304 canal profile by 50 x 50 x 4 x 6000 and 18pieces of rectangular profiles SS 304 by 20 x 20 x 1 x6000 is needed. With this mechanic design of gamma irradiator, the construction of Gamma Irradiator frommechanical side can be considered.

Key words: Gamma irradiator, gamma intensity.

125

PENDAHULUAN

Reaktor Serba Guna G.A. Siwabessy(RSG-GAS) adalah reaktor riset terbesar diIndonesia, telah beroperasi selama 19 tahun.Selama itu juga reaktor ini telah menghasilkanbahan bakar bekas dalam jumlah yang cukupbanyak yang disimpan di kolam penyimpananbahan bakar bekas reaktor (spent fuel storage).Pada dasamya bahan bakar bekas ini akanselalu memancarkan sinar gamma dan panaspeluruhan secara aktif ke lingkungansekitarnya, sehingga dalam penyimpanannya

Djaruddin Hasibuan dkk

selalu membutuhkan perisai dan pendinginan.Dalam penyimpanannya selama ini bahan bakarbekas tersebut hanya disimpan tanpa adamanfaat lain yang diperoleh dari penyimpanantersebut.

Mengingat tingginya aktivitas dan waktupeluruhan dari bahan bakar bekas tersebut,perlu dipikirkan pemanfaatannya agar dapatberhasil guna dan bermanfaat, karena bahanbakar bekas ini merupakan sumber sinargamma yang baik dan murah. Ketersediaansumber sinar gamma dari bahan bakar bekas ini

Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN

SEMINAR NASIONAL II

SDM TEKNOLOGI NUKLIR

YOGY AKARTA, 21-22 DESEMBER 2006ISSN 1978-0176

Tabe! 1. Laju Dosis Intensitas Gamma Di TitikPusat lradiator Gamma[l]

menembus seluruh luasan silinder wadah

dengan baik. Untuk meningkatkan laju dosissinar gamma yang diperlukan dilakukan dengancara menambah lapisan bahan bakar tersebutsehingga intensitasnya naik dan dapatdisesuaikan dengan kebutuhan.

Dari perhitungan yang telah dilakukanpara peneliti sebelurnnya diperoleh bahwa lajudosis [kGy/jam] di titik pus at iradiator gammayang berbentuk silinder dengan sumber iradiasibahan bakar bekas RSG-GAS adalah sepertidiperlihatkan pada Tabel 1.[1] Kebutuhan dosisradiasi gamma untuk berbagai kebutuhan dapatdilihat pada Tabel2.[2]

Laju dosis gamma (kilogray perjam)

dapat dimanfaatkan untuk iradiator gamma,yang dapat berfungsi untuk mengiradiasi bahan­bahan, misalnya bahan makanan agar terhindardari gangguan penunasan, parasit danmikrobakteri seperti bakteri patogen yang dapatmengakibatkan pembusukan dan dari jamuryang dapat merusakkan makanan tersebut dankeperluan lainnya.

Iradiasi bahan makanan adalah salah satu

cara yang efisien yang dapat meringankanpersoalan pembusukan makanan tanpamengubah struktur dari makanan tersebut,sehingga makanan tersebut dapat disimpandengan waktu yang lebih lama dalam keadaansegar. Selain itu cara ini juga merupakan carayang sangat higienis karena tidak adapenambahan zat kimia lain yang bersifat racunke dalam makanan terse but.

Dengan pemanfaatan bahan bakar bekastersebut menjadi iradiator gamma akanmenghasilkan nilai tambah bagi Pus at ReaktorSerba Guna BAT AN, sekaligus meningkatkanefisiensi penggunaan bahan bakar tersebut diluar teras reaktor.

TEOR!

Ring

1

2

34

56

7

Jari-jari

(em)

17,025,534,0

42,551,0

59,568,0

123

lapis lapis lapis1,73 3,13 4,301,42 2,59 3,581,19 2,18 3,041,01 1,87 2,620,87 1,63 2,300,77 1,440,68

4 5

lapis lapis2,29 6,154,44 5,203,79 4,463,29

Bentuk wadah iradiasi adalah berbentuk

silinder tegak yang dipasang pada dasar lantaikolam tegak lurns ke atas hingga melampauipermukaan air kolam. Tebal plat pembentukwadah iradiasi ditentukan dengan menggunakanrumus (l)YJ

dengan :tw tebal wadah mInImum yang

dibutuhkan

P tekanan maksimum yang timbul,berupa tekanan kolom air maksimum.

Do = Diameter luar wadah.Sm = tegangan ijin maksimum dari material

wadah. [4]

A = tambahan ketebalan yangdiperuntukkan untuk mengantisipasipenguliran, karat dan erosi.

y 0,4

Dengan uraian-uraian yang dikemukakandi atas, maka perancangan iradiator gammauntuk kebutuhan tertentu telah dapat dilakukan.

Hasil pembelahan nuklir maupun reaksiaktivasi di dalam bahan bakar akan

menghasilkan berbagai unsur radioaktifpemancar gamma yang umurnya cukuppanjang. Pada umurnnya setelah mengalamipendinginan lebih dari 2 tahun aktivitasnyarelatif stabil, sehingga dapat dimanfaatkansebagai sumber radiasi yang baik. [1] Untukmendapatkan intensitas sinar gamma yangoptimum, bahan bakar disusun secara seridalam posisi tegak, seperti diperlihatkan padaGambar 1.

Pusat wa(bhiradi~~i

Gambar 1. Susunan Bahan Bakar

Bahan bakar disusun berlapis secarategak mengitari lingkaran silinder wadahiradiasi, sehingga intensitas sinar gamma dapat

P.Do + Atm = 2(Sm + P.y)

(1)

126Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN Djaruddin Hasibuan dkk

127

SEMINARNASIONALIISDMTEKNOLOGINUKLIRYOGYAKARTA,21-22DESEMBER2006ISSN 1978-0176

Tabel2. KebutuhanDosisRadiasiGammaUntukBerbagaiKebutuhan

NO

PenggunaanKebutuhan

Dasis1Untuk menghalangi penunasan pada0,03-0,14

kentang dan bawang 2Membasmi kuman pada hasil-hasil 0,2-0,8

pembenihan, gandum dan buah - buah kering.3Membasmi parasit dari daging dan 0,1-3,0

jenis makanan lain 4Memperpanjang waktu segar dari 0,5-5,0

berbagai macam makanan segar (buah, sayuran, daging, dagingunggas dan ikan)5

Membasmi mikrobakteri dari 2,0-7,0

makanan-makanan beku, seperti daging, daging unggas, telur danmakanan-makanan beku lainnya.6Mengurangi atau meniadakan 3,0-10

papulasi microbakteri pada makanan-makanan kering yangberasal dari bumbu, pati dan padasaat penyiapannya ..7Radiasi penseterilan dari daging, 25-60

unggas dan hasil-hasil perikanan.

METODEPERANCANGAN

Metode peraneangan iradiator gamma inidibagi dalam 3 tahapan yang meliputi:1. Peraneangan tataletak instalasi.2. Peraneangan bentuk konstruksi3. Penentuan spesifikasi bahan dan peralatan.

Penentuan Tata Letak Instalasi dan BentukKonstruksi

Berdasarkan hasil survei yang telahdilakukan dan berpedoman pada data yang telahterkumpul, lokasi penempatan fasilitas iradiatorgamma RSG-GAS ini direneanakan di dalamInstalasi Penyimpanan Sementara Bahan BakarBekas (IPSB3). Persyaratan yang hamsdipenuhi dalam menentukan tata letak instalasiIradiator gamma ini adalah:a. Mudah dieapai dari pintu akses material.b. Tidak mengganggu kegiatan-kegiatan lain

yang dilakukan di dalam kolam maupunyang menggunakan pintu akses material.

e. Tidak membahayakan personil pekerjamaupun peralatan di sekitamya.

d. Dapat dipasang dengan mudahe. Biayanya tidak terlalu mahal.f. Memenuhi estetika teknik konstruksi.

Djaruddin Hasibuan dkk

Dengan berpedoman pada ketentuan diatas maka tata letak instalasi yang diusulkanditunjukkan pada Gambar 2.

Kerangka fasilitas iradiator gamma inibersifat permanen yang terpasang pada lantailnstalasi Penyimpanan Sementara Bahan BakarBekas (IPSB3), sedangkan bahan bakar bekasyang berfungsi sebagai sumber radiasi gammadapat diganti-ganti sesuai dengan kebutuhan.

Perancangan Bentuk Konstruksi WadahIradiasi

Wadah iradiasi adalah bagian terpentingdari fasilitas iradiasi iradiator gamma ini,karena pelaksanaan proses iradiasi akanterlaksana apabila kondisi bagian ini dapatmendukung kegiatan maksimum yang akandilakukan. Untuk mengoptimalkan pelayananiradiator gamma ini, bagian wadah ini hamsdiraneang seeara optimal. Kondisi optimalwadah adalah apabila wadah dapat terbentuksesuai dengan tingginya laju dosis yangtersedia, serta mampu menampung kemasanbemkuran maksimum yang disesuaikan denganradius susunan bahan bakar bekas hasilperhitungan ..

Mengaeu pada Tabel 1 dan Tabel 2,diperoleh bahwa ukuran maksimum wadahyang dapat dibuat dengan intensitas sinargamma yang mungkin adalah jari-jari silinderwadah r = 34 em, dengan 5 lapis bahan bakarbekas sebagai sumber sinar gamma. Dengandemikian telah dapat dibuat gambar skets daridesain tersebut, seperti pada Gambar 3.

Bahan wadah dan kerangka dipilih darijenis-jenis bahan yang umum digunakan didalam teras reaktor, dalam hal ini dipilih SS304, dengan yield strength Sy = 35 KSi. [4]

Tebal dinding wadah ditentukan denganPersamaan (1), dengan:P - 0,6 Kg/em2 (tekanan kolom air pada

kedalaman 6 m)Sm 0,3 Sy = 0,3 x 35000 psi = 11667 psi =

793,6 kg/em2Do diameter luar wadahA diambil nol, karena dianggap tidak ada

aliran fluidaY 0,4Dengan memasukkan harga-harga di atas padaPersamaan (1), maka diperoleh tm = 0,29 mm,namun untuk mempermudah peketjaan dalampelaksanaan pengelasan dipilih 1m= 1 mm.

Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN

SEMINAR NASIONAL IISDM TEKNOLOGI NUKLIR

YOGYAKARTA, 21-22 DESEMBER2006ISSN 1978-0176

Pintu Ahes 1r"iaterial

-~ "'--,Jembatan bel'gerak

Kolam penyimpanan bahanbakal' bekas penuanent (IPSB3)

Tampak Atas

Krane

Jembatall bergerakoil It

PintuAksesMaterial

Kolam Penyimpanan Bahan BakarBekas Permanen (ISFSF)

Gambar 2. Tata Letak Instalasi

IiI.MPft.K AIA5

$z t~1In,f'" ~;"""1

W

8

:::

2

6S0i;

~ 'I:::.

I

II1~~1

TAMPA]( DEPAi\!

Gambar 3. Bentuk Konstruksi Iradiator Gamma

Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN 128 Djaruddin Hasibuan dkk

129

SEMINAR NASIONAL IISDM TEKNOLOGI NUKLIRYOGYAKARTA, 21-22 DESEMBER 2006ISSN 1978-0176

Penentuan Spesifikasi Bahan dan Alat

Dengan berpedoman pada Gambar 3 diatas, serta ketentuan-ketentuan yang harnsdipenuhi untuk material yang akan dipasang didalam Instalasi Penyimpanan Sementara BahanBakar Bekas(IPSB3), maka kebutuhan bahandan alat untuk pembuatan iradiator gammaRSG-GAS ini dapat dilihat pada Tabel3.

Tabel 3. Spesifikasi Kebutuhan Material

No Nama bahanSatuanJumlah

1

Plat SS 304 L, ukuranlembar121br

2400 x 1200 x 1 mm 2Hollow persegi SS 304batang18 btg

L, ukuran 20x20x1 mm 3Plat SS 304 L, 2400 xlembar21br

1200 x 3 4Besi siku SS 304 L,batang12 btg

ukuran 50 x 50 x4 x 6000 mm5

Kawat las SSduz2 duz

6Batu gerinda potong duz3 duz

7Batu gerinda poles duz1duz

8Sikat baja SSduz5 buah

9Mata gergaji tangan duz5 buah

HASIL DAN PEMBAHASAN

Dari peraneangan yang dikemukakandidapatkan bahwa fasilitas iradiasi gamma inidipasang di dalam Instalasi PenyimpananBahan Bakar Bekas (IPSB3)-BATAN Serpong.Oleh karena itu penggunaan bahan bakar bekassebagai sumber iradiasi gamma juga berfungsisebagai penyimpanan di tempat tersebut.Mengaeu pada Tabel 1 dan Tabel 2, diperolehbahwa laju dosis intensitas gamma yangoptimal digunakan adalah pada ring 3 dengan 3lapis bahan bakar bekas, dan jari-jari lingkaransilinder r = 34 em. Dengan pemilihan yangdiajukan, dapat dilihat bahwa hampir seluruhproses iradiasi makanan dapat dilakukan,keeuali radiasi pensterilan dari daging, unggasdan hasil-hasil perikanan. Fasilitas iradiatorgamma ini terdiri dari satu unit wadah iradiasiberbentuk silinder tegak dengan diameter D =680 mm, tinggi h = 6250 mm. Denganmenggunakan Persamaan (1) diperoleh bahwatebal plat pembentuk wadah silinder adalah t =1 mm. Untuk mempertahankan wadah ini dalamposisi tegak dibangun kerangka pendukungyang dapat menopang wadah ini tegak lurns didalam kolam. Bahan-bahan yang digunakan

Djaruddin Hasibuan dkk

untuk konstruksi disesuaikan dengan bahan­bahan yang biasa digunakan di dalam terasreaktor yaitu yang bersifat tahan karat. Sebagaisumber radiasi, bahan bakar bekas disusunmelingkar menglilingi wadah iradiasi padabagian bawah wadah. Untuk mempertahankanbahan bakar bekas ini tetap padakedudukannya, dibangun suatu rak melingkarmengelilingi silinder wadah iradiasi.Pelaksanaan proses iradiasi dilakukan denganbantuan kran yang telah tersedia di atas kolampenyimpanan bahan bakar bekas tersebut.Sebelum bahan-bahan iradiasi dimasukkan kedalam wadah iradiasi, terIebih dahulu dilakukanpengemasan, yang ukurannya disesuaikandengan kemampuan wadah. Dengan raneanganyang diajukan, pembuatan iradiator gammasebagai suatu fasilitas iradiasi bahan makanan,telah dapat dipertimbangkan untukdirealisasikan.

KESIMPULAN

Dengan selesainya peraneangan ini makadapat disimpulkan bahwa:1. Raneangan iradiator gamma dengan

diameter silinder wadah iradiasi D = 68 em,tinggi h = 6250 em dan ketebalan platwadah iradiasi t = 1 mm, mampu melayanikebutuhan masyarakat untuk mengiradiasibahan-bahan makanan.

2. Raneangan ini dapat dibuat di bengkalRSG-GAS, sehingga perIu dipertimbangkanuntuk di realisasikan.

DAFTAR PUSTAKA

1. PUDJlJANTO MS, SETIYANTO, 2004,"Analisis Penggunaan Elemen Bakar BekasRSG-GAS Sebagai Iradiator Gamma',Prosiding seminar Hasil Penelitian P2TRRTahun 2003, ISSN 0854-5278. Tangerang.

2. J. FARKAS, 1985, Technological Feasibility ofFood lradiation Processes, BudapestHongary.

3. DJARUDDIN HASIBUAN, 2005, "PenerapanKriteria ASME Pada Rancangan PemipaanInstalasi Nuklir", Jumal Ilmu dan RekayasaTeknologi Industri, Vol 2, No 12, Thn ke 7.

4. AARON D. DEUTSCHMAN, cs, 1975, MachineDesign, Theory and Practice, MacmillanPublishing Co, New York.

Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN

TANYAJAWAB

Pertanyaan :

I. Apakah rancangan sinar gamma ini sudahdiimplementasikan di bidang pangan,khususnya di Indonesia?

2. Apakah rancangan sinar gamma ini bisauntuk mendeteksi halal tidaknya suatuproduk pangan, misalnya bahan makananyang mengandung lemak babi?

3. Apakah sudah dilakukan suatu riset tentangkemudahan, effective cost penggunaan sinargamma di masyarakat? (Solikhah)

4. Apa latar belakang penggunaan bahanbakar nuklir bekas?

5. Bagaimana cara keIja irradiator gammatersebut? (Zaenul Kamal)

Jawaban :

I. Rancangan ini adalah rancangan iradiatorgamma pertama di Indonesia, tapi di luarnegeri telah banyak digunakan.

2. Tidak, karena iradiator ini hanya berfungsiuntuk mematikan mikrobakteri, menundapertunasan dan untuk memperpanjangwaktu fresh (segar) dari makanan yangdiiradiasi.

3. Belum, karena rancangan ini barn dibentukdalam dokumen rancangan, belum sampaistudi kelayakan.

4. Latar belakang penggunaan bahan bakarnuklir bekas RSG-GAS adalah :a. Untuk meningkatkan efisiensi

penggunaan bahan bakar bekastersebut.

b. Meningkatkan pelayanan padamasyarakat.

5. Cara kerja iradiator gamma adalah sabagaiberikut:a. Bahan iradiasi yang sudah dipaket

diturunkan ke dalam wadah irradiasihingga mencapai lantai dasar.

b. Tahan beberapa lama pada posisiiradiasi di dalam wadah.

c. Waktu yang diperlukan untuk iradiasibergantung pada jenis bahan yangakan diiradiasi, sesuai dengan tabel 2.

d. Angkat kembali bahan yang sudahdiiradiasi

e. Proses iradiasi selesai.

SEMINAR NASIONAL IISDM TEKNOLOGI NUKLIR

YOGYAKARTA, 21-22 DESEMBER 2006ISSN 1978-0176

Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN 130 Djarnddin Hasibuan dkk