ProsidingSeminar HasilPenelitian P2TRRTahun 2003

ISSN 0854-5278

DESAIN MEKANIK DAN PERSIAP AN PEMBUA TAN SISTEMLOADING UNLOADING FASILITAS IRADIASI

DI POSISI IRADIASI REFLEKTOR

Djaruddin HasibuanPusat Pengembangan Teknologi Reaktor Riset -BATAN

ABSTRAKDESAIN MEKANIK DAN PERSIAPAN PEMBUATAN SISTEM LOADINGUNLOADING FASILITAS IRADIASI DI POSISI IRADIASI REFLEKTOR. Dalamrangka peningkatan motu pelayanan jasa iradiasi di Reaktor Serba Guna G.A. Siwabessy,

telah dilakukan perancangan daD pembuatan fasilitas iradiasi (n, y) yang akan dipasang diposisi iradiasi reflektor. Fasilitas iradiasi yang dirancang adalah fasilitas baru di RSG-GAS.Perancangan yang dilakukan meliputi perancangan stringer, batang pengarah daD batang

penggantung. Dengan instalasi yang direncanakan, maka pelayanan iradiasi (n, y) secaraberkesinabungan dapat dilakukan dengan mudah tanpa reaktor di shut down. Fasilttas yangdirencanakan membutuhkan 3 batang pipa Al dengan ukuran 36 x 1,5 mm, I batang roundbar AI, dengan ukuran d = 80 mm daD I lembar plat Al dengan ukuran 20 x 60 x 0,2 cmuntuk pembuatan stringer daD batang pengarah. Dengan pembangunan fasilitas Iradiasi nonfisi di Posisi lradiasi Reflektor ini, maka pelayanan jasa iradiasi dapat ditingkatkan.

ABSTRACTMECHANICAL DESIGN AND MANUFACTURING PREPERATION OF LOADINGUNLOADING IRADIATION FACILITY IN REFECTOR IRADIATION POSITION.

Base on planning to increas of the irradiation service quality in "Multy purpose Reactor-

GAS, the mechanical design and manufacturing of the (n, y) irradiation facility has beendone. The designed of (n, y) irradiation facility is a new facility in Multy purpose Reactor-GAS. The design doing by design of stringer, guide bar and hanger. By the designinstallation, the continuous irradiation service of non fission reaction will be easy to be donewithout reactor shut down. The design of the facility needs 3 peaces Al pipe by 36 x 1,5 mm,a peace of Al round bar by 80 mm diameter and a peace of Al plate by 20 x 60 x 0,2 mm forthe stringer and guide bar manufacturing. By the building of non fission irradiation facilityin the reflector irradiation position, will make the irradiation service to be increased.

PENDAHULUAN

Posisi iradiasi di reflektor adalahlokasi atau tempat yang tersedia dielement reflektor reaktor RSG-G.A.Siwabessy yang diperuntukkan untukpenempatan fasilitas-fasilitas iradiasi

untuk produksi isotop (n, y~' Target yangakan diiradiasi berupa Tellerium(Te),Samarium (S~O3)' Remium (Re) daTIlain-lain, yang akan digunakan pactakegiatan kedokteran nuklir, ujikebocoran pipa bawah tanah (traser) danuntuk kegiatan litbang pertanian. Sejakberoperasinya reaktor serba guna G.A.S

pacta tahun 1987 hingga saat 1m,pemanfaatan posisi iradiasi di reflektorini belum dilakukan.

Dalam rangka untuk meningkatkanmufti pelayanan jasa iradiasi untuk

produksi isotop (n, y) di Reaktor SerbaGuna-G.A. Siwabessy, daTI untukmendukung kebijakan pemerintah dalamPembangunan Ilmu Pengetahuan DanTeknologi, yang dituangkan dalamPerioritas Utama Nasional Riset DanTeknologi (Punas Ristek) 2001-2005,serta untuk menunjang "Program Batan"yang dituangkan dalam Pronas Batan

67

ISSN 0854-5278

2001-2005, telah dirancang suatufasilitas iradiasi non fisi yang akandipasang di dalam posisi iradiasireflektor yang tersedia. Denganpembangunan Sistem LoadingUnloading Fasilitas Iradiasi di Posisilradiasi Reflektor ini, maka mutupelayanan jasa iradiasi clan sasaranPembangunan Nasional dibidang ilmupengetahuan clan teknologi dapatdicapai.

TEORI

Parameter yang dibutuhkan dalamperancangan ini adalah: jarak ketinggian(L) dari grid reaktor ke jembatan statis(handling bridge) sebagai dasar untukmenentukan panjang sistem loading-unloading fasilitas iradiasi yangdiperlukan. Selain itu massa jenis airpendingin reaktor ( r) untuk menetukanbesamya gaya apung dari LoadingUnloading Fasilitas Iradiasi di Posisilradiasi Reflektor di dalam kolam

reaktor. Gaya yang bekerja pacta SistemLoading Unloading Fasilitas lradiasisebagai akibat adanya gesekan aliranpendingin dapat dihitung dengan rumus(1) berikut [1]:

p = p.f.L.V2 (1)f 2.D

dimana r = massa jenis air (998kg/m3)[2]f = faktor gesekan, diperoleh daridiagram moody (0,04), untuk pipa AI.L = panjang pengarah, (8800 mill, lihatGambar desain no 01)v = kecepatan aliran di dalam kolamreaktor O~56mIdetik.D = diamater ekivalent batang pengarah(36 x 3 mm = 108 mm).

Beban yang timbul akibat beratmati daTi Sistem Loading UnloadingFasilitas lradiasi clan target iradiasidihitung dengan menggunakan rumus (2)berikut[4J:

Dwk=Vx r (2)

Desain Mekanik dan Persiapan..DjaruddinHasibuan

Dengan V adalah volume dari masing-masing Al pegarah, kapsul clan targetyang akan diiradiasi.r adalah massajenis (untuk AI, r =2,7kg/dm3 )[3]

Gaya total yang bekerja pactakapsul adalah penjumlahan gaya beratakibat bobot mati dari kapsul itu sendiriditambah gaya yang timbul sebagaiakibat gesekan air pendingin pacta profilbatang pengarah yang dapat dihitungdengan rumus (3) berikut[3]:

Plot = Pj + Dwk (3)

dimana :

Plot = Beban total yang bekerja pactakapsul clan pengarah.

Dwk = Bobot mati kapsul, target clanpengarah,

Besamya beban tarik (St) yangbekerja pacta batang pengarah dihitungdengan menggunakan rumus (4) berikut.St= Pt IA (4)otdimana :

Plot = Beban total yang bekerja pactapengarah.luas penampang metal profilpengarah.

Bahan yang digunakan untuk membuatbatang pengarah, direncanakanmenggunakan pipa Aluminium.Mengacu pacta Tabel Allowable stress[4]:untuk material AI, diperoleh bahwaallowable stress (Sy) untuk bahan Al(ASTM B-241) pacta jangkauantemperatur -20 sId 2000 F adalah 210 psi(145 Mpa = 14.5 kg/cm2). Pactaprinsipnya jika Sy > PIA, konstruksidinyatakan allan.

A =

METODEPERANCANGAN

Metode perancangan fasilitasiradiasi di posisi iradiasi reflektor inidilakukan dengan tahapan- tahapansebagai berikut:

68

Prosiding Seminar Hasi! Penelitian P2TRRTahun 2003

1. Perancangan stringer dudukan fasilitasiradiasi.

2. Perancangan batang pengarah kapsul.3. Pembuatan gambar konstruksi4. Penentuan kebutuhan bahan.

Perancangan stringer dudllkan fasilitasiradiasi.

Bentuk stringer dudukanfasilitas iradiasi reflektor ini dirancangsarna dengan bentuk clanukuran dummyelement, dengan ukuran luar 80,5 x 76mm. Bahan untuk pembuatan stringer inidisesuaikan dengan bahan stringernormal yaitu dari AlMg3. Pactabagian dalam stringer di alas end fittingdipasang satu buah lempengan AlMg3yang dilengkapi dengan lubang-lubanglaluan aliran pendingin clan sekaligussebagai dudukan batang pengarah didalam stringer.

Perancangan batang pengarah kapsulBatang pengarah fasilitas

iradiasi reflektor ini berfungsi sebagaialat untuk pemasukan clan pengeluarankapsul ke clan dari dalam teras reaktor.Bentuk daTi batang pengarah kapsuliradiasi ini disesuaikan dengan kondisilapangan clan dirancang sedemikian rupaagar dalam pelaksanaanpemasukan/pengeluaran dapat dilakukandengan mudah clan aman pacta kondisireaktor operasi. Batang pengarah kapsuliradiasi ini dibuat daTi tiga batang pipaAluminium, yang dipasang salingbersinggungan satu sarna lain dalamposisi sejajar clan diikat dengan tiga buahklem yang terbuat daTi material SS 304seperti yang diperlihatkan pacta Gambar08. Besar beban yang bekerja pactabatang pengarah akibat gesekan airpendingin reaktor dihitung dengan

menggunakan rumus (I),diperoleh Pj= 4

ISSN 0854.5278

kg. Sedangkan berat mati daTi batangpengarah, kapsul clan target iradiasi(DWk) dihitung dengan menggunakanrumus (2) diperoleh Dwk = 7,39 Kg,dibulatkan menjadi 10 Kg, sebagaiakibat penambahan berat daTi sistem

. klem clan lempengan dudukan. Bebantotal (Ptot ) yang bekerja pacta batangpengarah dihitung dengan menggunakanrumus (3), diperoleh P = 10 + 4 = 14tot

kg. Untuk menghindari pengarah daTi

beban tak terduga, maka harga Ptot dialas digandakan dengan suatu faktor (k)yang disebut faktor keselamatan, dimanauntuk konstruksi nuklir grade k = 1,6[4Jsehingga harga Ptot menjadi 22,4 kg.Beban tarik yang bekerja pacta batangpengarah dihitung dengan menggunakanrumus (4), diperoleh harga St = 22,4/A.Dengan memasukkan harga

A = Jr (362 - 332 )x3 = 4,86 cm2 pacta4' ,

persamaan (4), maka harga tegangantarik yang timbul St = 4,6 kglcm2. Jikaharga tegangan tarik yang timbuldibandingkan dengan harga tegangantarik yang diijinkan, maka akandiperoleh bahwa

4,6kg Icm2 (14,5kg / cm2. Dengandemikian rancangan yang diajukandinyatakan aman terhadap tegangan tarikyang timbul.

Pembllatan gambar konstrllksiBentuk loading unloading

fasilitas iradiasi (n, y) ini disesuaikandengan kondisi lapangan dimana fasilitasini akan dipasang. Sedangkan bentukbatang pengarah ditentukan berdasarkandimensi dari kapsul iradiasi yang akandimasukkan kedalamnya, seperti yangditunjukkan pacta Gambar 1 berikut.

69

ISSN 0854-5278

rm~:2:

~

V~~ jj

,~t~

, "'-"r':

,,~:D

Desain Mekanik den Persiapan"",Djaruddin Hasibuan

:v

£: 11---'-'..I r;r;:~-

~ it'i'+---"--

i-~~:ll

TI

J

il1 /''LL~Y-L-

~i:

r I r I,'l~ ,'~£ '

III

.~,.""

$1'

. ""w

Gambar 1. Fasilitas Loading Unloading Posisi Iradiasi~ ~ .

Penentuan spesifikasi baltan don alai 'bahan clanalat untuk pembuatanfasilitasDengan berpedoman pada gambar iradiasi reflektor ini dapat dilihat pada

desain yang diajukan, maka kebutuhan Tabel 1 berikut:

Tabel 1. Kebutuhan bahan dan alat

1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.15.16.17.

M"'A¥'S"'A'.

'U.

'j(1l1%liil1iiiiiit,.

, .m

.

'

.

'

.

'.

.'

.

"

.

'

.

'

.

"

.

'

..

'

."!~0.

.'.'..

"'.

~

.

'~

.

'

.

.'

.

'.

"

1'\, I'\1J1'U'i1!Ii1!I!B!!!!%'¥Jhi!0

PipaAluminiumPipaAluminiumRound barAluminiumRound barAluminium

PipaAluminiumRound barSSRound barSSRound barAluminiumRound barSS

BatangAluminiumMurSS+ ringSSMurSS+ ringSSBautSSSekrupSSSekrupSSStringerPlatAluminium

!UOMf!.AA11II3batanc.1,8meter

30cm20cm

1 batan~20cm1,2cm10cm20cm30em1buah12buah6 buah3 buah

. 2 buah1 buah1buah

KO

Diameter36x1,5mmDiameter32x3mmDiameter60 mmDiameter32 mmDiameter43x2mmDiameter43 mmDiameter16mmDiameter80 mmDiameter12,5mm10x2emM 10M8M3x6 mmM3x10mmM3x18mm

20x60xO,2em

70

Presiding Seminar Hasil Penelitian P2TRRTahun 2003

HASIL DAN PEMBAHASAN

Dari basil analisis rancangan yangdilakukan diperoleh bahwa rancanganbatang pengarah yang dibuat dari 3 buahpipa Aluminium dengan diameter luarDo = 36 mm dan diameter dalam D1= 33mm, dapat menahan beban yang timbulakibat gaya gesek air pendingin danberat mati perangkat fasilitas tersebut.Instalasi yang direncanakan yangperancangannya telah disesuaikandengan kondisi lapangan dapat denganmudah dioperasikan dalam keadaanreaktor di shut down. Dengan selesainyarancangan dan konstruksi dari fasilitasiradiasi reflektor ini, maka pemanfaatanreaktor akan semakin optimum dankebijakan pemerintah dalam

DAFTARPUSTAKA

ISSN 0854-5278

pembangunan ilmu pengetahuan danteknologi akan semakin nyata.

KESIMPULA N

Dari basil pembahasan yangdikemukakan maka dapat disimpulkanbahwa :1. Dilihat dari bentuk konstruksi fasilitas

ini yang sangat sederhana dan telahdisesuaikan dengan kondisi lapangan,sehingga fasilitas ini dapat denganmudah dipabrikasi dan dipasang didalam reflektor reaktor.

2. Rancangan fasilitas iradiasi reflektorini akan menjamin pelayanan iradiasinon fisi di RSG-GAS secaraberkesinabungan.

1. CRANE. CO, Flow of Fluids Thruogh Valve, Fitting and Pipe, London 1983.2. Reactor Safety Case, Badan Tenaga Atom Nasional GA. Siwabessy-MPR 30,

Rev 7.3. INTERATOM, Vereinigte Aluminium-Werke Aktiengesellchaff, Berlin - Bon

19864. HOWARD. F. RASE AND JAMES. R. HOLMES, Piping Design for Process

Plants, John Wiley and Sons, New York 1963.

71

ISSN 0854-5278 Desain Mekanik dan Persiapan....Djaruddin Hasibuan

DISKUSI

PenanyaPertanyaan :

a) Apa yang dimaksud dengan gaya gesekan air?Jawab: gaya gesek air adalah gaya yang timbul pacta bagianluar fasilitas loading-unloading, pacta saat air yang bersinggungan dengan fasilitas loading unloadingtersebut bergerak mengikuti sedotan pompa primer.

b) Apakah gaya gesek air ini dapat menimbulkan getaran pacta fasilitas loading-unloading?

: Hari Sudirdjo.

Jawaban :

Gaya gesek air yang terjadi sangat kecil, karena gaya gesek ini dipengaruhi olehkecepatan aliran di dalam kolam reaktor, dimana kecepatan aliran di dalamkolam reaktor adalah sangat kecil karena perbandingan luas penampang kolamdengan luas penampang pipa sekunder sangat besar. Selain itu fasilitas loading-unloading pacta kedua ujung (atas clan bawah) dapat dikatakan dalam keadaantertumpu, sehingga pengaruh gaya gesekan air terhadap getaran dapat diabaikan.

Penanya : Anthony SimanjuntakPertanyaan :Bagaimana teknik untuk memilih bahan yang saudara gunakan, sehingga diwaktu yang akan datang bahan terse but tidak menimbulkan dampak radiologisyang tidak diinginkan.

Jawaban

Teknik pemilihan bahan yang digunakan adalah dengan cara menyesuaikanbahan tersebut dengan bahan yang umum digunakan di dalam kolam reaktor.Selain itu acta kriteria tertentu: yaitu bahan tersebut tidak bersifat korosif, sepertiAluminium, Stainles Steel, Inconel clan lain sebagainya.

Penanya : N. NababanPertanyaan :.Bisa disajikan basil uji fungsi atau basi komisioning dari peralatan ini ?

Jawaban: Sesuai dengan judul kegiatan penelitian ini adalah: Desain mekanikclan persiapan pembuatan fasilitas loading-unloading. Oleh karena itu basil ujifungsi atau basil komisioning belum dapat disajikan karena alat ini belum dibuat.

72