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 -
Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BA TAN, 14 November 2013
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 -
Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN-BATAN, 14 November 2013
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 -
Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BA TAN, 14 November 2013
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 -
Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BA TAN, 14 November 2013
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 -
Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN-BATAN, 14 November 2013
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 -
Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN-BATAN, 14 November 2013
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 -
Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BA TAN, 14 November 2013
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 -
Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BA TAN, 14 November 2013
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.
3.2.1. Persyaratan Fungsi
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.
3.2.2. Persyaratan Kinerja
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 -
Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BA TAN, 14 November 2013
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 -
Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BA TAN, 14 November 2013
3.2.5. Persyaratan Kondisi Lingkungan
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.
3.3.1. Persyaratan Fungsi
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 ).
3.3.2. Persyaratan Kinerja
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 -
Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BA TAN, 14 November 2013
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).
3.3.5. Persyaratan Kondisi Lingkungan
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 -
Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BA TAN, 14 November 2013
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 -