studi persy ara t an desain mekanik iradiator …digilib.batan.go.id/e-prosiding/file...

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

STUDI PERSY ARA TAN DESAINBAG IAN MEKANIK IRADIATOR GAMMA 200 KCi

Petrus Zacharias, Ari Satmoko, dan Sutomo

PRPN - SATAN, Kawasan Puspiptek, Gedung 71, Tangerang Selatan, 15310

ABSTRAK

STUDI PERSYARATAN DESAIN BAG IAN MEKANIK IRADIATOR GAMMA 200

KCi.Bagian mekanik Iradiator Gamma 200 KCi terdiri dari beberapa bagian peralatanantaralain sistem perangkat naik turun sumber co-60, mekanisme transportasi produkdan liner kolam. Perala tan tersebut merupakan bagian dari fasilitas iradiasi yangdesainnya harus mengutamakan faktor' keselamatan radiasi. Untuk maksud tersebut telahdisusun suatu persyaratan desain yang mengutamakan faktor keselamatan radiasi dansesuai dengan regulasi dari BAPETEN (Keputusan Ka.BAPETEN NO.11 /Ka. Bapeten /VI/99) dan Badan Tenaga Atom Internasional (Specific Safety Guide No.SSG-8, 2010).Untuk kepentingan praktis desain, persyaratan desain itu dikembangkan lebih Ianjut kebentuk persyaratan desain untuk fungsi, kinerja, antarmuka, design constraint, kondisilingkungan, kemudahan dan perawatan untuk setiap peralatan di atas. Dari kegiatan inidihasilkan persyaratan desain untuk sistem perangkat naik-turun sumber, untukmekanisme pengangkut produk, dan untuk liner kolam.

Kata kunci: persyaratan desain, iradiator, perangkat naik turun sumber, mekanismetransportasi produk, linerkolam.

ABTRACT

STUDY OF MECHANICAL DESIGN REQUIREMENT FOR GAMMA IRRADIA TOR200 KCi. The mechanical equipments of a gamma irradiator consists of equipments suchas source rack drive mechanism, product transport mechanism, and pool liner. Theseequipments are a part of the irradiation facility, therefore the design should accommodatethe radiation safety factors. For this purpose, design requirements have been developedwith a priority of radiation safety in accordance with the regulations of BAPETEN( No. 11/Ka.BAPETENNI/99 ) and the International Atomic Energy Agency ( SpecificSafety Guide No. SSG - 8, 2010 ). For the practical design needs, the designrequirements improved and composed to form design requirements for functionality,performance , interfaces , design constraints , environmental conditions , and ease ofmaintenance. From these activities are produced the design requirements for sourcerack drive mechanism, for product transport mechanisms, and for pool liner.

Keyword: requirement design, irradiator, source rack drive mechanism, product transportmechanism, pool liner

- 352 -

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

1. PENDAHULUAN

Salah satu cara pengawetan bahan pangan adalah dengan memanfaatkan papa ran

radiasi gamma. Cara ini dinilai lebih higienis dibandingkan dengan cara pengawetan

menggunakan bahan kimia. Pengawetan kimia selalu meninggalkan residu kimia, residu

ini dapat menggangu kesehatan manusia yang mengkonsumsimakanan yang diawetkan

itu, sedangkan radiasi gamma (dengan penggunaan dosis yang tepat) tidak

menimbulkan masalah pada kesehatan. Oleh karena itu, industri pangan di negara maju

sudah mengandalkan pengawetan bahan pangan dengan menggunakan radiasi.Selain

untuk pengawetan bahan pangan, sinar gamma dapat digunakan untuk sterilisasi produk

produk yang berhubungan dengan medis. Karena sinar gamma dapat membunuh

mikroorganisme, seperti bakteri. Kegiataniradiasi dengan sinar gamma tersebut

dilakukan dalam fasilitas iradiasi yang biasa disebut iradiator gamma. Sampai saat ini di

seluruh dunia telah dioperasikan lebih dari 260 fasilitas iradiator gamma,sedangkan

Indonesia baru memiliki satu iradiator gamma komersial. Sumber radioaktif yang biasa

digunakan adalah Co-60 dan Cs-137. Sejak awal penggunaan iradiator sampai saat ini

dikenal ada 4 katagori iradiator gamma.

Katagori 1. Tipe iradiator gamma yang menggunakan sumber terbungkus, dan

sumber itu selalu berada di dalam wadah kering dari bahan padat. Desain ini tidak

memungkinkan adanya akses manusia ke sumber.

Katagori II. Desain iradiator ini memberikan akses manusia masuk ke ruang iradiasi

pada saat sumber berada di dalam wadah padat kering tertutup. Sumber

terlindungi/tertutup sempurna saat tidak digunakan. Dan tidak dapat diaksessaat sumber

terbuka dalam ruang iradiasi untuk mengiradiasi produk, karena ada sistem kendali

masuk.

Katagori III. Iradiator yang menggunakan sumber terbungkus, sumber selalu

berada dalam kolam air, sehingga akses manusia ke sumber dan ruang iradiasi dibatasi

secara konfigurasi desain. Iradiasi produk dilakukan di dalam kolam air.

Katagori IV. Iradiator dengan pengendalian akses manusia, menggunakan sumber

terbungkus yang disimpan dalam kolam air saat tidak digunakan, dan selama digunakan

sumber terbungkus berada dalam ruang iradiasi dan tidak dapat diakses selama operasi

melalui suatu sistem kontrol masuk. Proses iradiasi produk dilakukan di atas kolam.

Dari ke empat katagori di atas, irradiator katagori IV yang banyak digunakan pada

skala industri karena kapasitas produksinya lebih tinggi dari yang lain.

- 353 -


Sebagian masyarakat Indonesia banyak yang bekerja di sektor pertanian,

perkebunan dan perikanan. Produktifitas hasil di sektor ini sering kali dipengaruhi oleh

musim. Sehingga sering terjadi produksi yang melimpah, melebihi kebutuhan konsumen,

misalnya pad a saat panen raya produk pertanian dan perkebunan. Pad a keadaan seperti

ini jelas terjadi kerugian, baik dari sisi harga jual produk, jumlah yang rusak, sehingga

ketersediaan produk tidak dapat sepanjang musim. Selain itu, Indonesia tidak dapat

memanfaatkan potensi untuk menjadi pengekspor produk-produk tersebut karena daya

simpan yang singkat. Sementara Indonesia baru memiliki satu irradiator gamma komersial.

Serdasarkan kenyataan di atas, Satan sesuai dengan tugas dan fungsinya dapat

menyumbangkan karyanya untuk memberikan solusi di atas, dan nantinya dapat

menjadikan Indonesia sebagai negara pengeksport produkpertanian, perkebunan dan

perikanan yang pengawetannya melalui radiasi gamma. Untuk tujuan tersebut Satan telah

melakukan kegiatan desain sebuah iradiator gamma 200 kCi.

Iradiator gamma 200kCi yang sedang didesain Satan termasuk iradiator kategori IV

yang menggunakan kolam air sebagai penyimpan sumber Co-60. Fasilitas utama iradiator

terdiri dari kendali proses, mekanisme pengangkut produk, sistem perangkat naik-turun

sumber dan rak sumber , ruang iradiasi, dan kolam penyimpan sumber. Kendali proses

bertugas mengendalikan semua operasi proses iradiasi melalui ruang kendali. Jika terjadi

keadaan tidak normal, kegiatan iradiasi dalam ruang iradiasi terhenti otomatis dan

memberikan signal alarm ke operator di ruang kendali. Dari beberapa kejadian

kecelakaan pengoperasian iradiator, signal alat monitor dari beberapa alat memberikan

informasi yangtidak sama (bertentangan) sehingga salah satu informasi diabaikan oleh

operator. Sistem lain yang dikendalikan oleh kendali proses adalah sistem pengangkut

produk. Pengangkut produk berfungsi sebagai sarana transportasi produk yang akan

diiradiasi untuk menjauhkan atau mendekatkan produk pada sumber radiasi. Sistem

pengangkut yang digunakan adalah konveyor gantung tipe power and free,menggunakan

carrier dan tote. Produk yang akan diiradiasi disiapkan dalam tote-tote. Tote tersebut

dipasang pad a carrier yang digerakkan oleh rantai konveyor. Rantai konveyor bergerak

terus menerus, namun carier dapat dihentikan pada lokasi-Iokasi tertentu dengan bantuan

stopper pneumatik dan atau komponen mekanik lainnya. Kemudian sistem perangkat

naik-turun sumber dan rak sumber, alat ini berfungsi untuk menaikkan dan menurunkan

rak sumber. Rak sumber dinaikkan ke atas permukaan kolam dan berhenti pad a posisi

kerja untuk mengiradiasi produk. Setelah selesai mengiradiasi produk, rak sumber

diturunkan ke posisi di dasar kolam, pad a posisi ini disebut posisi aman. Ruang iradiasi

merupakan gedung yang di dalamnya ada sumber radiasi, produk, dan ruang yang cukup

- 354 -


untuk tempat mengiradiasi prod uk, dan kolam penyimpan sumber. Kolam penyimpan

sumber pada iradiator ini adalah sebagai tempat menyimpan sumber Co-60 saat tidak

digunakan. Kolam berisi air bebas mineral berfungsi sebagai perisai radiasi dan sekaligus

sebagai pendingin sumber saat disimpan.

Kejadian kecelakaan radiologi pad a pengoperasian iradiator di beberapa negara

terjadi karena operator memasuki ruang iradiasi padahal sumber Co-60 masih berada di

atas kolam atau pad a posisi terbuka, sumber tidak dilingdungi. Penyebab awal

kecelakaan-kecelakaan itu umumnya berkenaan dengan perangkat naik-turun sumber

dan rak sumber, sistem pengangkut produk dan sistem kendali proses. Kecelakaan

radiologi di San Salvador, EI Salvador, Februari 1989 [1 ] dan Soreq, Israel, Juni 1990

[2] merupakan contoh kecelakaan yang berhubungan dengan peralatan di atas. Peralatan

tersebut kecuali kendali proses merupakan peralatan mekanik utama yang berfungsi

pada proses iradiasi produk agar berlangsung sesuai desain. Bahkan kualitas produk

hasil iradiasi dan kapasitas produksi menjadi tugas peralatan tersebut. Berdasarkan

pengalaman pengoperasian iradiator dan kecelakaan yang terjadi (di beberapa negara

anggota IAEA) perlu disusun suatu persyaratan desain ( dalam hal ini bagian mekanik )

yang memenuhi tujuan untuk mencegah, menurunkan atau bahkan meniadakan

kemungkinan terjadi kecelakaan (Perinsip 8) [3]. Liner kolam adalah bagian mekanik

yang juga harus didesain agar sesuai dengan tujuan di atas. Fungsi liner kolam adalah

sebagai pemisah antara air kolam dengan dinding beton, karena kontak air dan beton

dapat mengganggu kualitas air bebas mineral, selain itu untuk mencegah kebocoran.

Untuk mendapatkan hasH desain yang memenuhi persyaratan keselamatan radiasi,

regulasi dari Badan Tenaga Atom Internasional (IAEA) dan Bapeten harus dipenuhi.

Dokumen IAEA dan Bapeten yang digunakan untuk penyusunan persyaratan desain

bagian mekanik fasilitas iradiasi adalah:

1. IAEA, "Fundamental Safety Principles", Safety Fudamentals No. SF-1, IAEA Safety

Standard, VIENNA, 2006 [3] (selanjutnya disebut SF-1).

2. IAEA, "International Basic Safety Standards for Protection against Ionizing Radiation

and for the Safety of Radiation Sources" (Safety Series No. 115), Vienna, 1996 [4]

(selanjutnya disebut BSS ).

3. IAEA, "Radiation Safety of Gamma, Electron and X Ray Irradiation Facilities" (Specific

Safety Guide No.SSG-8), IAEA Safety Standard, Vienna 201 0[5J(selanjutnya disebut

SSG-8 ).

4. BAPETEN, "Izin Konstruksi dan Operasi Iradiator", Keputusan Ka-BAPETEN nO.11/Ka

BAPETENNI-99, Jakarta (1999) [6].

- 355 -


2. METODE

Persyaratan desainbagian mekanik disusun dengan menggunakan IAEA Safety

Series, yaitu FS-1, BSS, dan SSG-8, dan Keputusan Kepala BAPETEN no

11/Ka.BAPETENNI/99. Langkah awal dimulai dari mengkaji SF-1. Ada 10 perinsip

keselamatan yang harus dipenuhi dalam desain. Langkah kedua mengkaji BSS yang

berkenaan dengan peralatan mekanik. Langkah ketiga mengkaji SSG-8 dan regulasi

Bapeten yang berkenaan dengan peralatan mekanik dan sesua; dengan BSS dan SF-1.

Langkah terakhir melengkapi persyaratan desain menjadi persyaratan desain bagian

mekanik yang memenuhi persyaratan keselamatan radiasi dan persyaratan fungsi, kinerja,

antarmuka, design constraint, kondisi lingkung an, dan kemudahan perawatan.

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

Dari 10 perinsip keselamatan dalam SF-1 yang dapat dihubungkan langsung

dengan desain bagian mekanik iradiator adalah perinsip 6, 7 dan perinsip 8. Perinsip 6

mengenai pembatasan resiko terkena individu. Perinsip 7 mengenai perlindungan

terhadap generasi sekarang dan akan datang. Perinsip 8 mengenai semua upaya praktis

harus dilakukan untuk mencegah dan mengurangi kecelakaan nuklir dan radiasi.

Persyaratan-persyaratan dalam International Basic Safety Standards ( BSS ) ini

merupakan standar keselamatan yang harus diikuti. Persyaratan yang dimaksud dalam

BSS terse but merupakan Principal Requirements untuk keamanan sumber radioaktif

( butir 2.34 ), defence in dept ( butir 2.35 ), dan good engineering practice ( butir 2.36 ).

SSG-8 merupakan safety guideyang memberikan regulasi-regulasi yang bersifat

rekomendasi tentang desain dan operasi iradiator yang berhubungan dengan

keselamatan radiasi.Safety guide IAEA bersifat rekomendasi dan menuntun untuk

bagaimana memenuhi persyaratan keselamatan (agar memenuhi SF-1 dan BSS) yang

bersifat harus dipatuhi, dan mengikuti konsensus internasional bahwa perlu untuk

mengambil langkah-Iangkah yang direkomendasikan ( dalam SSG-8). Dengan demikian

persyaratan desain yang dihasilkan akan mencapai tingkat keamanan yang tinggi.

Dengan mengikuti rekomendasi SSG-8 ini berarti juga sudah memenuhi SF-1 untuk

safety fundamental dan BSS untuk persyaratan keselamatan.

Berikut butir-butir SSG-8 yang berhubungan dengan sistem mekanik yang

digunakan sebagai referensi pembuatan persyaratan desain mekanik.

Butir 8.3 SSG-8 menyatakan gangguan pad a sistem penempatan produk pad a

konveyor dapat merusak rak sumber, dan sumber dapat keluar rak, terjadi bahaya

- 356 -


radiasi. Mekanisme konveyor produk harus dimonitor agar bekerja dengan benar, karena

bila ada gangguan dapat menyebabkan rak sumber secara otomatis bergerak kembali ke

posisi aman.

Butir 8.4 SSG-8 menyatakan perlu menggunakan sebuah timer untuk memantau

pergerakan prod uk melewati sumber radiasi. Jika prod uk gagal untuk bergerak dalam

interval waktu yang telah ditentukan, rak sumber otomatis harus kembali ke posisi aman,

sistem pengangkut produk harus berhenti, dan ada sinyal visual dan bunyi harus

dihasilkan untuk mengingatkan operator adanya kerusakan tersebut. Fitur ini membantu

untuk mencegah produk dari kemungkinan terbakar.

Butir 8.55 SSG-8 yang menyatakan bahwa sumber disusun dalam modul dan

berapa modul disusun dalam rak sumber. Rak sumber harus didesain sehingga tidak ada

celah ( crevice ) pad a modul, atau antara sumber radioaktif dan modul, yang dapat

memicu terjadi korosi.

Butir 8.56 SSG-8 menyatakan bahwa sumber harus tidak dapat terlepas dari

dalam modul dan raknya. Berarti harus ada cara untuk menempatkan dan mengikat

sumber dalam posisi desain. Peralatan yang digunakan untuk memasang dan

memindahkan sumber harus dapat digunakan secara am an dari luar perisai radiasi/atas

kolam.

Untuk kejadian yang berakibat kegagalan pada modul atau rak sumber, butir 8.57

SSG-8 menyatakan kegagalan tersebut harus tidak menyebabkan sumber berada pada

posisi yang dapat menyebabkan bahaya radiasi. Pad a kegagalan daya listrik, sumber dan

raknya harus dapat kembali ke posisi am an di dalam kolam tanpa ada kerusakan.

Kegagalan kabel hoist ( atau sarana dukung lain) tidak mengakibatkan gerakan rak yang

mengganggu sumber. Jika rak sumber macet dan berada pada posisi terbuka, harus ada

sarana dan cara untuk membebaskannya dengan risiko minimal terhadap personal

( dengan menggunakan port akses darurat, lihat butir 8.62 SSG-8 ).

Butir 8.58 SSG-8 mengharuskan adanya pelindung secara mekanik terhadap rak

sumber. Fungsi pelindung untuk mencegah terjadi kontak langsung atau tak langsung

antara carrier prod uk dan rak sumber. Bentuk pelindung sumber dapat berupa pelindung,

pagar pembatas atau lantai. Mekanisme penempatan prod uk harus dirancang untuk

mencegah carrier produk kontak langsung atau tak langsung dengan rak sumber.

Bagian dari Butir 8.67 mengharuskan bahwa lubang atap untuk akses masuk

keluar transfer cask ke dalam kolam ditempatkan pad a lokasi bila transfer cask terjatuh

tidak akan mengenai rak sumber.

- 357 -


Butir 8.77-SSG-8 menyatakan kolam penyimpan sumber harus kedap air dan harus

didesain untuk menahan air dalam semua keadaan. Kolam penyimpanan harus terbuat

dari bahan yang seeara metalurgi saling bersesuain dengan komponen lain yang

digunakan dalam kolam penyimpanan, termasuk sumber radioaktif. Sebuah liner kolam

dari bahan baja tahan korosi dan tahan terhadap radiasi dan mudah didekontaminasi

harus digunakan. Kolam penyimpanan harus diraneang untuk dapat menahan beban

wadah/eontainer pengangkut sumber yang digunakan selama operasi bongkar muat

sumber tanpa mengganggu integritas kolam.

Butir 8.78 SSG-8 menyatakan tidak ada penetrasi (seperti bukaan pipa atau lubang)

melalui bagian bawah kolam penyimpanan. Setiap penetrasi melalui liner kolam harus

tidak lebih dari 30 em di bawah batas normal bawah permukaan air.

Butir 8.79 SSG-8 menyatakan bahwa semua komponen permanen pad a kolam

penyimpan harus dari bahan tahan korosi, karena produk korosi dapat mempengaruhi

integritas bungkus sumber. Bila memungkinkan, komponen-komponen baja tahan korosi

harus dipasivasi, terutama setelah fabrikasi.

Butir 8.89.SSG-8 menyatakan ada beberapa pipa dipasang pad a kolam penyimpan

sumber untuk sistem kendali kualitas air dan level permukaan air, siphon breaker yang

eoeok harus dipasang untuk meneegah turunnya level permukaan air kolam sehingga

dapat membahayakan fungsi air sebagai perisai radiasi, biasanya level permukaan air

tidak lebih 30 em di bawah level air untuk make-up normal. Ujung pipa hisap untuk

sirkulasi air kolam tidak lebih rendah dari 30 em di bawah batas air make-up normal.

Bagian dari butir 8.15 SSG-8 menyatakan bahwa detektor dapat digunakan untuk

mengetahui carrier produk selalu ada pada pintu masuk dan keluar labirin selama operasi,

bila tidak ada maka sistem interlok bekerja.

Butir 8.85. menyatakan bahwa kolam penyimpanan harus dilengkapi dengan sistem

pengelolaan air yang mampu menjaga air tetap bersih dan tingkat konduktivitas tidak

melebihi 1000 !-IS/m untuk operasi rutin dan tidak melebihi 2000 !-IS/m untuk kondisi

sementara tidak lebih dari 90 hari. Pengukuran konduktivitas berfungsi sebagai indikator

tingkat halida (klorida dan fluorida) berpotensi tinggi, senyawa halida dapat mengkorosi

stainless steel. Konduktivitas air kolam penyimpanan harus dipantau seeara kontinyu

Butir 8.90. Sebuah penghalang fisik, seperti pagar atau penutup dari logam, harus

dipasang untuk meneegah orang terjatuh ke dalam kolam penyimpanan sumber.

Penghalang fisik ini harus dapat dipindahkan untuk keperluan pemeliharaan atau servis.

Keputusan Ka.Bapeten No.11/Ka.BapetenNI/99 tentang izin konstruksi dan operasi

irradiator.Lampiran III dan V Keputusan Ka-BAPETEN nO.11/Ka-BAPETENNI-99

- 358 -

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

menyatakan bahwa iradiator jenis kolam mempunyai perangkat mekanik berupa

Perangkat tempat sumber radiasi, Mesin penggerak tempat sumber radiasi, dan

Pera'ngkat pengamanan berupa Sistem menurunkan sumber radiasi dalam keadaan

darurat. Keputusan ini tidak memberikan keterangan tambahan lain.

Badan regulasi nasional negara-negara anggota IAEA yang membangun dan

mengoperasikan fasilitas iradiasi biasanya mengadopsi safety guide, safety standard dan

regulasi IAEA lain yang terkait untuk dijadikan regulasi nasional.

Selanjutnya regulasi - regulasi dari Bapeten dan IAEA akan diaplikasikan dalam

bentuk persyaratan desain untuk bagian mekanik iradiator gamma 200 kCi.

Meskipun demikian, untuk kepentingan praktis, persyaratan desain yang telah

disusun di atas perlu dilengkapi dengan persyaratan desain mekanik yang berhubungan

dengan fungsi, kinerja, antarmuka, design constraint, kondisi lingkung an, dan

kemudahan perawatan. Berikut persyaratan desain mekanik yang memenuhi Keputusan

Ka Bapeten dan SSG-8 IAEA untuk perangkat naik-turun sumber, mekanisme

pengangkut prod uk, dan liner kolam.

3.1.Sistem Perangkat Naik-Turun Sumber Co-60

Butir-butir SSG-8 yang berkenaan dengan perangkat naik-turun sumber adalah

butir 8.3, 8.55, 8.56, 8.57, dan butir 8.58 SSG-8.Perangkat naik-turun sumber Co-60

terdiri dari motor listrik, gearbox, drum penggulung , sling baja, rak dan sumber Co-60,

sling pengarah, dan sistem penurun paksa rak sumber.

Penyusunan persyaratan kinerja yang berkenaan dengan rak sumber akan otomatis

turun ke posisi aman ( di dasar kolam ) bila ada gangguan pada sistem transportasi

produk (carrier produk macet, atau produk terjatuh dll ) harus sesuai dengan butir 8.3

SSG-8.

Persyaratan kinerjayang menyatakan bahwa rak sumber harus didesain sehingga

tidak ada celah ( crevice) pada modul, atau antara sumber radioaktif dan modul, yang

dapat memicu terjadi korosi harus sesuai dengan butir 8.55 SSG-8.

Persyaratan fungsi yang menyatakan bahwa sumber harus tidak dapat terlepas dari

dalam modul dan raknyaharus memenuhi butir 8.56 SSG-8.

Pada persyaratan desain untuk fungsi yang berkenaan dengan rak sumber macet

dan berada pada posisi terbuka, harus ada sarana dan cara untuk membebaskannya

dengan risiko minimal terhadap personal harus sesuai dengan butir 8.57 SSG-8.

Persyaratan desain untuk kinerja yang mengharuskan adanya pelindung secara

mekanik terhadap rak sumber harus memenuhi butir 8.58 SSG-8

- 359 -


Bila transfer cask terjatuh tidak akan mengenai rak sumber sesuai dengan butir 8.67

SSG-8 digunakan pad a persyaratan desain untuk kinerja

Dengan memenuhi semua butir SSG-8 di atas dan juga Bapeten yang memberikan

regulasi minimum untuk keselamatan radiasi padaperangkat naik-turun sumber,

persyaratan desain mekanik disusun seperti di bawah ini. Dan untuk kepentingan praktis

desain, persyaratan desain yang memfokuskan pada keselamatan radiasi perlu dilengkapi

atau ditambah, sehingga menjadi persyaratan desain mekanik yang dipersyaratkan

untuk memenuhi persyaratan fungsi, kinerja, antarmuka, design constraint, kondisi

lingkungan, kemudahan perawatan. Berikut persyaratan desain mekanik perangkat naik

turun sumber.

3.1.1. Persyaratan Fungsi

1. Perangkat naik-turun rak sumber Co-60 berfungsi sebagai alat untuk

menaikkan dan menurunkan rak sumber Co-60 dari dalam kolam ke posisi

kerja di atas permukaan kolam dan sebaliknya.

2. Gerakan naik-turun perangkat/rak sumber Co-60 harus dilakukan secara

halus oleh motor listrik yang terpasang di bagian atas-Iuar bangunan

iradiasi. Getaran apapun tidak menyebabkan integritas rak terganggu dan

tidak berpotensi sumber pensil ke luar dari modul ( butir 8.56 SSG-8).

Desain harus meminimumkan potensi slip atau macet.

3. Jika rak sumber macet atau tidak dapat digerakkan, harus ada suatu cara,

alat untuk membebaskan rak sumber dengan resiko paparan radiasi

terhadap personal serendah mungkin. Rak sumber harus dapat diturunkan

ke posisi aman ( butir 8.57 SSG-8).

4. Untuk pengoperasian iradiasi, rak sumber harus dapat diletakkan pada

posisi tertentu di atas permukaan kolam. Pad a posisi ini, beban rak ditahan

oleh rem mekanik dan motor pengangkat rak sumber berada pad a posisi

mati. Dalam keadaan darurat, rem ini harus dapat dibuka sehingga rak

sumber secara otomatis turun ke dasar kolam karena efek gravitasi.

5. Sling pengangkat harus mudah dipasang pad a rak sumber di posisi aman.

6. Mekanisme bongkar - pasang sumber Co-60 baru dari container (transfer

cask) pembawa sumber ke rak pengangkat sumber Co- 60 di dalam kolam

dapat dilakukan dengan mudah.

7. Mekanisme bongkar - pasang sumber Co-60 bekas dari perangkat sumber

Co- 60 ke rak penyimpan sementara (atau transfer cask) dalam kolam

- 360 -


dapat dilakukan dengan mudah.

8. Tersedia mekanisme mudah untuk mengambil kembali batang/slug sumber

Co-60 yang terjatuh di luar perangkat , rak dan container.

9. Apabila sling putus, rak sumber harus dapat turun ke posisi aman. Ada

mekanisme mudah untuk mengatasi putus sling/ kabel pengangkat

perangkat /rak sumber Co-60. Mekanisme tersebut harus dapat

menurunkan rak sumber ke posisi am an dengan resiko terkena radiasi

serendah mungkin terhadap personal.

10. Sistem transmisi motor - drum penggulung menggunakan gearbox.

11. Rak sumber tidak boleh berayun dan terpelintir.

12. Sling penggulung tidak boleh kendor atau terurai.

3.1.2. Persyaratan Kinerja

1. Manufaktur rak dan sumber gamma menjamin tidak ada potensi terjadi

korosi (butir 8.55 SSG-8). Material perangkat /rak sumber Co-60 harus

menggunakan bahan baja tahan karat agar tahan dalam lingkungan radiasi

gamma dan air. Perangkat sumber Co-60 dirancang agar tidak ada potensi

terjadi korosi galvanis dan crevise (butir 8.55 SSG-8).

2. Rak sumber harus diberi pelindung secara mekanik, agar tidak berpotensi

terjadi senggolan /tabrakan dengan peralatan lain (butir 8.58 SSG-8).

3. Rak sumber otomatis akan turun ke posisi aman (di dasar kolam) bila ada

gangguan pada sistem transportasi produk (carrier produk macet, atau

produk terjatuh dll.) (Butir 8.3 SSG-8).

4. Posisi rak sumber dalam kolam tidak berpotensi terkena benturan akibat

kejatuhan transfer cask (8.67 SSG-8).

5. Integritas rak sumber harus tetap terjaga bila rak turun karena gravitasi ke

dasar kolam.

3.1.3. Persyaratan Antarmuka

1. Jalur/lintasan gerak naik-turun rak sumber tidak berpotensi terjadi

senggolan/tabrakan dengan sistem kerja peralatan lain (mekanik lain,

elektrik, instrumentasi dan kontrol) (Butir 8.58 SSG-8)

2. Posisi operasi antara rak sumber dan carrier produk dapat diatur untuk

mendapatkan penyinaran yang optimal. Celah antara carier dan rak sumber

adalah 30 cm

- 361 -

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

3. Sistem mekanik naik-turun rak sumber akan otomatis menurunkan rak ke

posisi aman bila ada gangguan dari sistem mekanik lain (sistem transport

produk terganggu), sistem elektrik (daya listrik mati selama 10 detik atau

lebih), dan sistem instrumentasi dan kendali.

3.1.4. Design constraints

1. Daya angkat sling perangkat ini didesain dapat menahan daya impak 2 kali

beban rak sumber.

2. Rak sumber naik dan turun dengan kecepatan 0.075 m / detik.

3.1.5. Persyaratan Kondisi Lingkungan

1. Semua bahan komponen perangkat naik-turun sumber menggunakan SS304

yang tahan koros; dalam lingkungan radiasi gamma dan air.

2. Air kolam merupakan air bebas mineral dengan konduktivitas untuk operasi

normallebih rendah dari 1000 jJS/m.

3.1.6. Persyaratan Kemudahan Perawatan

1. Motor listrik dan sistem transmisi penggerak perangkat naik-turun sumber

ditempatkan di luar-atas ruang iradiasi.

2. Lubang jalur sling pengangkat rak sumber dan lubang akses alat pendorong

paksa rak sumber harus dapat ditutup dan dengan laju dosis yang lolos lebih

rendah dari 2,5,mikro Sv/jam.

3. Ada alat dan cara yang mudah untuk memasang dan melepas tali sling baja

pad a rak sumber.

3.2. Mekanisme Pengangkut Produk

Regulasi dari SSG-8 yang digunakan untuk penyusunan persyaratan desain

mekanisme pengangkut produk adalah butir 8.3, 8.4, dan butir 8.58 SSG-8.

Persyaratan kinerja berhubungan dengan gangguan pad a sistem penempatan produk

pada konveyor yang dapat merusak rak sumber dan sumber dapat keluar rak, sehingga

terjadi bahaya radiasi, dan persyaratan antarmuka, yaitu mekanisme konveyor prod uk

harus dimonitor agar bekerja dengan benar, karena bila ada gangguan dapat

menyebabkan rak sumber secara otomatis bergerak kembali ke posisi amanharus sesuai

dengan butir 8.3 SSG-8.

Untuk persyaratan kinerja yang berhubungan kegagalan produk untuk bergerak dalam

interval waktu yang telah ditentukan, rak sumber otomatis harus kembali ke posisi aman,

- 362 -


sistem pengangkut produk harus berhenti, dan ada sinyal secara visual dan bunyi harus

dihasilkan untuk mengingatkan operator adanya kerusakan tersebut harus sesuai dengan

butir 8.4 SSG-8.

Persyaratan desain fungsi mengenai mekanisme penempatan produk harus

dirancang agar mencegah carrier prod uk kontak langsung atau tak langsung dengan rak

sumber harus memenuhi butir 8.58 SSG-8.

Persyaratan antarmuka tentang carrier produk selalu ada pada pintu masuk dan

keluar labirin selama operasi, dan bila tidak ada maka sistem interlok bekerja,

persyaratan ini harus sesuai dengan butir 8.15 SSG-8.

Untuk memenuhi penggunaan dan fungsi alat mekanisme pengangkut produk yang

mengutamakan keselamatan ( radiasi dan umumnya), butir SSG-8 dan Bapeten harus

dilengkapi dengan persyaratan-persyaratan desain yang berhubungan dengan fungsi,

kinerja, antarmuka, design constraints, lingkungan, kemudahan perawatan. Persyaratan

desain mekanik untuk mekanisme pengangkut produk adalah sebagai berikut.


1. Sistem pengangkut produk berfungsi sebagai sarana transportasi produk

yang akan diiradiasi untuk menjauhkan atau mendekatkan produk pada

sumber radiasi.

2. Sistem ini terdiri dari konveyor gantung tipe power and free, carrier, tote dan

struktur penyangga.

3. Produk yang akan diiradiasi disiapkan dalam tote-tote. Tote tersebut

dipasang pada carrier yang digerakkan oleh rantai konveyor. Setiap carrier

dapat membawa 2 tote.

4. Rantai konveyor bergerak terus menerus, namun carier dapat dihentikan

pada lokasi-Iokasi tertentu dengan bantuan stopper pneumatik dan atau

komponen mekanik lainnya.

5. Struktur penyangga konveyor di dalam ruang iradiasi menggantung pada

plafon beton.


1. Gerak konveyor didesain halus, tidak menimbulkan carrier, tote produk

berayun lebih dari ±10 cm ( butir 8.3 SSG-8 ).

2. Mekanisme pengangkut produk dan perawatannya didesain sedemikian

rupa sehingga potensi terjadi kemacetan pada carrier produk sangat

- 363 -


minimal. Gangguan pada sistem ini mengakibatkan rak sumber turun ke

posisi aman ( butir 8.3 SSG-8 )

3. Jika carrier produk mengalami gangguan dalam pergerakannya, rak sumber

otomatis harus kembali ke posisi aman, sistem pengangkut produk harus

berhenti, dan ada sinyal secara visual dan bunyi harus dihasilkan untuk

mengingatkan operator adanya kerusakan tersebut (8.4 SSG-8).

4. Sistem konveyor digerakkan oleh motor dengan sistem transmisi rantai yang

bergerak secara kontinyu dengan kecepatan yang dapat diatur antara 1

hingga 8 m per menit

5. Rantai konveyor menggunakan bearing vertikal dan horizontal untuk

meminimalkan gesekan antara rantai dengan rei dan dinding reI. Bearing

menggunakan pelumas tipe kering dan bebas perawatan.

6. Carrier dan tote didesain dengan bahan SS304.

3.2.3. Persyaratan Antarmuka

1. Mekanisme penempatan prod uk, lintasan produk harus dirancang untuk

mencegah carrier produk kontak langsung atau tak langsung dengan rak

sumber ( butir 8.58 SSG-8 ). Carier tidak boleh menabrak rak sumber radiasi,

namun demikian produk harus dapat diposisikan sedekat mungkin dengan

sumber radiasi. Celah antara carier dan rak sumber 30 cm (Butir 8.3 SSG-8).

2. Carrier dapat diberhentikan pada posisi dan selama waktu tertentu melalui

mekanisme pneumatik yang diatur oleh sistem instrumentasi.

3. Pad a waktu operasi, sekurang-kurangnya sebuah carier berhenti di pOSISI

masing-masing labirin inlet dan outlet (8.15 SSG-8).

4. Bila terjadi carrier, tote produk terjatuh, maka carier, tote tersebut tidak

berpotensi mengenai rak sumber, dan tidak jatuh ke kolam (butir 8.90 SSG-8)

5. Pemasangan penyangga pada plafon beton di dalam ruang iradiasi

dijelaskan di bagian sipil.

3.2.4. Design constraints

1. Beban maksimum adalah 1500 kg per carrier termasuk be rat carrier dan tote.

2. Defleksi lintasan rei carrier maksimum adalah 1 mm.

3. Koefisien gesekan antara rantai konveyor dengan rei dan dinding rei adalah

maksimum 0,006.

- 364 -



1. Material dan atau komponen yang ditempatkan di dalam ruang iradiasi

bersifat tahan terhadap radiasi gamma 500 KCi.

2. Bahan atau komponen yang dapat rusak karena radiasi sedapat mung kin

tidak digunakan. Namun demikian untuk bahan atau komponen khusus yang

tidak dapat dihindari harus dilengkapi dengan dokumen perawatan rutin.

3.2.6. Persyaratan Kemudahan dalam Perawatan

1. Motor listrik dan sistem transmisi penggerak konveyor ditempatkan di luar

ruang iradiasi.

2. Akses untuk melakukan perawatan disediakan mela/ui labirin dan atau

lubang atap ruang iradiasi.

3. Ketika rantai konveyor tidak beroperasi, carrier dapat digeser secara manual.

3.3. Liner Kolam

Butir-butir SSG-8 yang ada hubungannya dengan liner kolam adalah butir 8.77,

8.78, 8.79 dan butir 8.89.SSG-8.

Butir 8.77-SSG-8 harus digunakan pad a persyaratan desain untuk fungsi, kenerja

dan design constraints. Butir 8.78 SSG-8 harus digunakan pada persyaratan desain untuk

antarmuka. Butir 8.79 SSG-8 berhubungan dengan persyaratan desain untuk kinerja dan

kondisi lingkungan. Butir 8.89.SSG-8 harus digunakan pad a persyaratan desain untuk

antarmuka. Dan butir 8.85 harus digunakan pada penyusunan persyaratan untuk kondisi

lingkungan liner ko/am.

Butir-butir SSG-8 di atas dan dari Bapeten memberikan regulasi minimum untuk

persyaratan desain keselamatan radiasi pada liner kolam. Untuk kepentingan praktis

desain, persyaratan desain yang memfokuskan pada keselamatan radiasi perlu dilengkapi

atau ditambah, sehingga menjadi persyaratan desain mekanik yang dipersyaratkan

untuk memenuhi persyaratan fungsi, kinerja, antarmuka, design constraint, kondisi

lingkungan, kemudahan perawatan. Berikut persyaratan desain mekanik untuk liner kolam

yang memenuhi regulasi SSG-8 dan Bapeten.


1. Liner kolam berfungsi untuk menampung air kolam sampai di atas batas

normal atas air. Pada daerah itu ada pipa saluran overflow.

2. Pada liner ko/am dapat digunakan untuk pemasangan sistem perangkat

naik-turun sumber.

- 365 -

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

3. Liner kolam penyimpanan harus terbuat dari bahan yang seeara metalurgi

saling bersesuain dengan komponen lain yang digunakan dalam kolam

penyimpanan, termasuk sumber radioaktif. Sebuah liner kolam dari bahan

baja tahan korosi dan tahan terhadap lingkungan radiasi gamma dan air

(butir 8.77-SSG-8 ).


1. Liner Kolam didesain dan difabrikasi dengan jaminan tahan terhadap korosi

lokal , dan keboeoran (butir 8.79 SSG-8). Liner kolam tidak boleh boeor

karena ada kemungkinan air kolam sudah terkontaminasi. Dan untuk

meneegah kemungkinan air dari lingkungan ( air tanah ) masuk ke kolam.

2. Geometri liner kolam tahan/ tidak berubah terhadap beban akibat

transportasi dan pemasangan/ereksi.

3. Bahan liner adalah baja tahan karat, sehingga tahan korosi akibat

lingkungan air dan radiasi gamma. Bahan liner dan komponen lain yang

kontak dengan liner harus memiliki sifat metalurgi yang saling bersesuaian

agar tidak ada potensi terjadi korosi akibat beda potensial material ( butir

8.77, 8.79 SSG-8 ).

4. Integritas liner kolam tetap terjaga saat mendapat beban dari air kolam

dalam semua keadaan, beban transfer cask (container sumber) selama

operasi normal bongkar muat sumber, dan bila container terjatuh ke dalam

kolam,dan beban komponen lain yang ada dan terpasang dalam kolam (butir

8.77 SSG-8 ).

5. Pad a permukaan liner kolam dapat dilakukan tindakan dekontaminasi (butir

8.77 SSG-8 )

3.3.3. Persyaratan antarmuka

Pad a liner kolam tidak boleh dipasang lubang penetrasi pipa di posisi lebih dari

30 em di bawah batas bawah air normal yang dapat berakibat air mengalir ke

luar, tidak ada penetrasi (seperti bukaan pipa atau lubang) melalui bagian

bawah kolam penyimpan. Ujung pipa hisap untuk sirkulasi air kolam tidak lebih

rendah dari 30 em di bawah batas air make-up normal (butir 8.78, 8.89.SSG-8).

- 366 -


3.3.4. Design Constraints

Liner kolam tahan menahan beban transfer cask seberat 8 ton pada operasi

normal dan tidak rusak akibat kejatuhan transfer cask (butir 8.77-SSG-8).


1. Semua bahan komponen alat yang berada dalam liner kolam menggunakan

SS304 yang tahan korosi dalam lingkungan radiasi gamma dan air ( butir

8.79 SSG-8 ).

2. Air kolam merupakan air bebas mineral dengan konduktivitas untuk operasi

normal lebih rendah dari 1000 jJS/m. Konduktifitas yang lebih tinggi

menunjukkan potensi kandungan halida tinggi yang akan mengkorosi SS304

( 8.85 SSG-8 ).

3.3.6. Persyaratan Kemudahan dan Perawatan

Semua pengerjaan dan perlakuan saat manufaktur menghasilkan permukaan

liner, sambungan las antar pelat pada permukaan dalam liner harus halus dan

tidak membentuk sudut lancip, sehingga mudah dilakukan dekontaminasi dan

potensi korosi crevice rendah (butir 8.77, 8.79 SSG-8 )

4. KESIMPULAN

Oari Keputusan Ka-BAPETEN nO.11/Ka-BAPETENNI-99 dan SSG-8 IAEA telah

disusun persyaratan desain untukperangkat naik-turun sumber, mekanisme pengangkut

produk, dan linerkolam yang memfokuskan pada keselamatan radiasi. Kemudian untuk

kepentingan praktis desain, persyaratan desain tersebut dikembangkan lebih lanjut ke

persyaratan desain untuk fungsi, kinerja, antarmuka, design constraint, kondisi

lingkungan, kemudahan perawatan. Karena persyaratan desain ini telah memenuhi

semua butir-butir SSG-8 dan Bapeten, sehingga dinyatakan bahwa persyaratan desain ini

dapat diaplikasikan untuk kegiatan desain bagian mekanik iradiator gamma 200 kGi

sesuai dengan peralatan yang dimaksud. Dan pada saat Bapeten melakukan evaluasi"

desain bagian mekanik sudah memenuhi regulasi yang diharuskan, sehingga dapat

memperlancar proses pengajuan izin pembangunan iradiator gamma 200 kGi.

- 367 -


5. DAFT AR PUST AKA

1. IAEA,," The Radiological Accident in San Salvador", Vienne (1990 )

2. IAEA, " The Radiological Accident in Soreq" , Vienna, (1993)

3. IAEA, "Fundamental Safety Principles", Safety Fudamentals No. SF-1, IAEA Safety

Standard, Vienna(2006)

4. 4. IAEA, "International Basic Safety Standards for Protection against Ionizing Radiation

and for the Safety of Radiation Sources" (Safety Series No. 115), IAEA, Vienna

(1996).

5. IAEA, "Radiation Safety of Gamma, Electron and X Ray Irradiation Facilities" (Specific

Safety Guide No.SSG-8), IAEA Safety Standard, Vienna (2010).

6. BAPETEN, "Izin Konstruksi dan Operasi Iradiator", Keputusan Ka-BAPETEN nO.11/Ka

BAPETENNI-99, Jakarta (1999).

TANYA JAWAB

Pertanyaan:

1. Kenapa judul masih studi, seharusnya sudah siap data untuk persyaratan desain

irradiator Gamma (Utomo)

2. Apa saja penerapan defence in depth pada persyaratan mekanik? (Bandi P.)

Jawaban:

1. Untuk keperluan design engineering persyaratan desain ini sudah siap dalam bentuk

dokumen desain. Judul ini dibuat hanya untuk persyaratan makalah karena bahan

penyusunan persyaratan desain ini berdasarkan studi referensi.

2. Pemilihan material yang cocok untuk semua komponen agar tidak berpotensi terjadi

korosi. Pabrikasi harus meminimalisasi potensi korosicrevice.

- 368 -

studi persy ara t an desain mekanik iradiator …digilib.batan.go.id/e-prosiding/file...

Documents