PEMBUATAN SISTEM INTERLOCK

PENGENDALI GENERATOR NEUTRDN

Silakhudin

Pusat Produksi Radioisotop

ABSTRAK

Suatu Sistem Interlock untuk Pengendali GeneratorNeutron ~elah dibuat, yang dimaksudkan untuk meningkatkan

keselamatan bagi personel dan peralatan genera~or neutron.Dengan adanya sistem ini maka operator harus· melakukan

langkah-langkah ter~en~u un~uk memulai operasi, dan bilalangkah-langkah ~ersebut ~idak dilakukan maka generator

neutron ~idak dapat on. Generator neutron juga akan offsecara otomatis apabila terjadi kegagalan (Taul~) selama

operasi. Dengan adanya sis~em interlock ini maka bahayaradiasi, bahaya tegangan ~inggi bagi personel dan kerusakan

alat dapat dihindari. Sis~em ini juga ~elah diuji danhasilnya sesuai dengan maksud dalam desain. Model sistem

interlock ini dapat diterapkan pada mesin-mesin pemercepa~

partikel yang lain dengan modiTikasi ~er~en~u tergantungatas kebutuhan.

ABSTRACT

An Interlock System for the Neutron Generator Machine

Control System has been built, that is aimed to give the

personal and the equipment safety. By the interlock systemthe operator has to do certain steps for starting the

operation of ~he machine. If the rule of step is notfollowed the machine could not be turned on and the machine

will be off automatically when ~he condition is not

satisfied or the fault is happened during the operation. By

the interlock system, the hazard of radiation, the danger of

high voltage and the breakdown of the equipment can be

prevented. The system has been tested and the result was in

accordance with the design. The system can be used for

other particle accelerators by certain modification which isin accord with the requirement.

75

76

I. PENDAHULUAN

Sistem Interlock (S1) ada1ah suatu sistem rangkaian

(pada umumnya rangkaian elektronik) yang akan mencegah

dihidupkannya suatu alat/bagian alat apabila syarat-syarat

tidak dipenuhi atau akan menghentikan operasi a1at/bagian

a1at apabila kemudian terjadi kondisi yang tak memenuhi

syarat atau dengan kata lain terjadi "interlock fault".

Syarat-syarat tersebut ada1ah menyangkut keselamatan dan

keamanan baik persone1 maupun komponen-komponen a1at.

Tujuan dipasangnya SI adalah untuk membuat keselamatan

persone1 dan keamanan a1at secara 1ebih baik.

Kese1amatan persone1 dalam suatu peralatan harus

dipandang faktor utama terlebih 1agi dalam pera1atan yang

memancarkan radiasi nuk1ir yang mana bahayanya tak terlihat.

Generator Neutron (GN) di PPNY memancarkan radiasi neutron

cepat bertenaga 14 MeV di samping radiasi sinar X maupun

gamma. Untuk mengoperasikan mesin tersebut digunakan sumber

tegangan tinggi sebesar 100 kV, sehingga radiasi neutron dan

sumber tegangan tinggi akan merupakan faktor utama dalam

menyusun sistem interlock bagi pengendali GN.,

Kerusakan pera1atan karena salah dalam mengoperasikan

merupakan segi lain yang harus dicegah. GN terdiri atas

peralatan yang beberapa di antaranya merupakan per- a1atan

kritis terhadap kemungkinan kerusakan karena salah dalam

mengoperasikan. Bi1amana kerusakan terjadi maka akan

diperlukan perbaikan yang cukup tinggi biayanya. Demikian

juga penggunaan yang tak berguna dari bahan da1am ha1 ini

gas deuterium yang mana harganya sangat mahal, harus

dihindari dalam mengoperasikan GN.

Bagian-bagian utama dari GN terdiri atas : 8istem

Sumber Tegangan Tinggi (STT), Sistem Hampa (SH) dan Sistem

Sumber Ion (S8I).

Sistem STT 100 kV berfungsi untuk mempercepat partikel

deuteron sampai tenaga 100 keV, terdiri atas komponen­

komponen : osilator frekuensi tinggi dan sumber daya 30 kV.

Paling tidak ada 3 bahaya yang dapat ditimbulkan dari

sistem ini ialah : radiasi (neutron dan sinar X), tegangan

77

tinggi dan frekuensi tinggi. Dua bahaya pertama menyangkut

personel dan yang ketiga menyangkut gangguan terhadap

komponen alat ukur maupun personel. SI pengendali. STT

dibuat untuk mencegah ketiga bahaya/gangguan tersebut.

SH terdiri atas pompa-pompa hampa (rotari dan

torbomolekul), valve, pemanas dan pendingin. Sistem ini

membuat ruang hampa GN mencapai tekanan di bawah 10-~ mmHgs

Tekanan di atas 10-~ mmHg akan menyebabkan ionisasi molekul­

molekul gas sisa oleh partikel yang dipercepat,dan tekanan

di atas 10-4 mmHg akan menyebabkan lucutan gas dan dadal

tegangan tinggi. Bila dadal tegangan tinggi terjadi ada

kemungkinan menyebabkan kerusakan komponen tegangan ·tinggi.

Pompa rotari akan menghampakan ruang hampa GN sampai

tekanan 10-3 mmHg, untuk menghampakan lebih lanjut digunakan

pompa turbomolekuls Operasi pompa turbomolekul memerlukan

pemanas untuk praoperasi guna melakukan outgassing dan

diperlukan pendingin dalam operasinya. SI pengendali SH

dibuat agar langkah-langkah pengoperasiannya dapat dilakukan

secara benar sehingga kerusakan alat baik pada SH sendiri

maupun pada sistem yang lain dapat dihindar1s

SSI digunakan untuk memproduksi ion-ion yang akan

dipercepat oleh tegangan tinggia Sistem ini terdiri atas

sumber daya 220 V terisolasi pada tegangan tinggi~ reservoir

gas, botol sumber ion (botol ionisasi), magnet~ ekstraktor

dan pemokus. Dibanding 2 sistem sebelumnya maka

bahaya/kerugian yang ditimbulkan bila salah pengoperasian

relatif kecil. Dalam hal ini adalah kemungkinan terjadi

keluarnya gas dari reservoir secara tak berguna. SI

pengendali SSI disusun untuk menghindari kemungkinan

tersebut.

II. TATA KERJA

A. Teori dan Pembuatan SI Pengendali

1. STT

Agar kemungkinan terkena radiasi dan kontak dengan

tegangan ~inggi dapat dihindari maka sistem STT hanya dapat

on bila operator telah memeriksa di ruang bahaya radiasi

(ruang GN) dan membunyikan sirene peringatan untuk mulai

78

operasi. Untuk men~egah agar seseorang tidak dapat masuk ke

ruang bahaya radiasi sewaktu operasi maka untuk dapat mulai

operasi pintu harus ditutup dan akan off se~ara otomatis

jika pintu dibuka.

Apabila seseorang masih berada di ruang bahaya radiasi

sedangkan pintu sudah tertutup/terkun~i atau STT sudah on

maka di dalam ruang bahaya radiasi disediakan tombol

penyetop operasi, yang bila dipijit akan menghentikan

operasi STT.

Suatu on pada osilator akan on pada STT, sedangkan

besarnya tergantung pada besarnya output dari variak sumber

daya 30 kV. Bila osilator on sedang posisi variak tidak

menunjuk nol pada outputnya maka akan terjadi lon~a~an pada

STT, hal ini dapat merusak komponen. Keadaan demikian

di~egah dengan membuat posisi variak pada output nol untuk

dapat membuat on osilator.

Untuk men~egah terjadinya dadal tegangan pada STT maka

sistem juga hanya dapat on bila tekanan di ruang hampa sudah

di bawah 10-~ mmHg. Untuk itu sinyal interlo~k diambilkan

dari alat ukur hampa.

Gelombang rf dapat mempengaruhi alat-alat ukur, cleh

karena itu kotak osilator harus dalam keadaan tertutup

sewaktu STT dalam keadaan on.

Atas dasar uraian di atas maka untuk dapat membuat on

STT harus dipenuhi syarat-syarat sebagai berikut

a. Pemeriksaan ruang bahaya radiasi dan sirene dibunyikan

b. Kotak osilator tertutup

~. Tekanan di ruang hampa sudah di bawah 10-~ mmHg

d. Pintu ruang bahaya radiasi ditutup

e. Tidak ada seseorang memijit tombol penyetop operasi di

ruang bahaya radiasi

f. Output variak 30 kV pada posisi nolo

8edangkan STT akan off se~ara otomatis bila

a. Pintu ruang bahaya radiasi dibuka

b. Seseorang memijit tombol penyetop operasi di ruang

bahaya radiasi

~. Tekanan di ruang hampa naik menjadi di atas 10-~ mmHg •

.Adapun rangkaiannya seperti pada gambar la dan lb.

lon­-LSirene

79

220 V

S 1H 1swi tch

so1swi tch

sv

meter hampa

switch nolvariak 36 kV

1-Switch dr.

Tmeter hampa~l·on

lswitchIrOsil.Pintu(S2P)

S1R3 ..

SJ.R4

S1

Gambar 1a. Rangkaian On STT

220 V

-f 0-f>-!'

, di ruangg.n.

Ne'utral

80

220 V•I OffOsil.

Gambar 1c. Rang­

kaian Off Osil.Neutral

Gambar lb. Rangkaian off osilator di ruang

generator neutron

Sedangkan kerja rangkaiannya dapat dijelaskan sebagaiberikut :

Osilator siap untuk dihidupkan bila lampu K sudah

menyala (gambar la), hal ini terjadi bila syarat sudah

dipenuhi : SiH menutup, SO menutup, SiR2 menutup (bila REi

sudah dihidupkan atau sirene sudah dibunyikan), SiP menutup

dan SV menutup. Kemudian bila tombal on osilatar dipijit

maka Re3 hidup dan SiR3 menutup. Oleh karena S2H juga

sudah menutup (bersamaan dengan S1H) juga S2P (bersamaan

dengan SiP) maka daya 220 V dapat mengalir ke asilator.

Tambol off pada gambar lb akan menghidupkan Re4 dan

akibatnya SiR4 membuka dan Re~ mati. Sedang tombol off pada

gambar lc akan membuka SiR~ dan Re3 mati. Keduanya akan

2. Sistem Hampa (SH)

Di dalam SH terdapat 2 macam pompa hampa ialah

rotari dan pompa turbomolekul. Pompa rotari membuat

hampa menjadi bertekanan 10-3 mmHg, sedang pompa

molekul bekerja mulai tekanan 10-2 mmHg hingga ke

pompa

ruang

turbo­

tekanan

81

rendah lagi. Jadi operasi pompa turbomolekul harus

didahului dengan operasi pompa rotari yang mana keduanya

dirangkai secara serio Selain itu untuk mengoperasikan

pompa turbomolekul diperlukan juga pemanasan terlebih dahulu

yang disebut outgassing, tanpa outgassing maka tekanan yang

rendah akan sukar dicapai. Sedang selama operasi pompa

turbomolekul diperlukan pendinginan, guna mendinginkan

bagian-bagian yang panas karena gerakan meka~ik. Jadi untuk

mengoperasikan pompa turbomolekul diperlukan operasi awal

dari pompa rotari, pemanas dan pendingin. Skema dari sistem

hampa terlihat pada gambar 2.

Ruang Hampa

pompa Turbo­

molekul

pompa Rotari

Gambar 2. Skema sistem hampa generator neutron

Di antara pompa rotari dan pompa turbomolekul terdapat

valve, yang mana harus tertutup bila pompa rotari dalam

keadaan mati dan hanya terbuka bila pompa rotari hidup. Hal

ini untuk mencegah agar minyak pompa rotari tidak masuk ke

hamp •••

akan

82

ruang hamp~ karena adanya beda tekanan antara ruang

dan atmosfera Demikian juga pompa turbomolekul hanya

hidup bila valve terbuka agar gas yang terhisap oleh pompa

ini akan tersalurkan keluar lewat pompa rotari.

Atas uraian tersebut di atas maka untuk membuat ruang

hampa menjadi bertekanan di bawah 10-~ mmHg yaitu tekanan

operasi GN, ditentukan langkah-langkah sebagai berikut :

a. Pompa rotari dihidupkan

b. Valve dibuka

c. Pemanas dihidupkan, pendingin dihidupkan

d. Pompa turbomolekul dihidupkan

Sedangkan untuk menghentikan, langkah-langkahnya

a. Pompa turbomolekul dimatikan

b. Pemanas dimatikan

c. Ditunggu sampai pompa turbomolekul tidak panas kemudian

pendingin dimatikan

d. Valve ditutup

e. Pompa rotari dimatikan.

Untuk melakukan suatu langkah maka langkah-langkah di

atasnya harus dilakukan terlebih dahulu.

Rangkaian elektroniknya seperti pada gambar 3a, b, c,

dan d; sedang cara kerjanya dapat diterangkan sebagai

berikut

Bila pompa rotari di on kan maka S2R1 menutup dan

rangkaian buka valve dapat dijalankan (Re2 hidup>. On pada

buka valve menyebabkan S1Vt membuka dan Re~ tak dapat di­

jalankan (rotari tak dapat dimatikan>. Selain itu juga akan

menutup S2R3 yang memberikan daya pada on pendingin dan

pemanas. On pada pendingin akan menutup S2Rb dan on pada

pemanas akan menutup S2R7• Pompa turbomolekul 'dapat di on

kan bila S;R1, S2Rb dan S2R7 sudah menutup; dan on pada

turbomolekul membuat S2Re membuka yang akan mencegah

dimatikannya pendingin.

Untuk menghentikan operasi maka turbomolekul dimatikan.

Hal ini akan membuat S1Re menutup kembali sehingga pendingin

dapat dimatikan, dan membuat S2Re menutup kembali sehingga

valve dapat ditutup. Biia valve ditutup maka S1Vt menutup

sehingga rotari dapat dimatikan.

83

220 V

-f on -I...{) R...... T 1 1

Ro.an " I I l'Buka· fS1"R5 -I _ I _ 'j Valve b_ S2R2A .• - I -. S1 r-Z

RotariL-J~

220 V ~Re crl te -L 12R3f 2. 3STR3 Tl51 Vt I., Off

220 V IRotari+1R5

e5

rN I I

.•.. I SVb-,TuvuP SR'~.Valve -- 1 ~

lNeutral

,Motor penggerak

valve

Gambar 3a. Rangkaian On dan OfT Rotari dan BUka-TutupValve

84

220 Vturb

pendi­ngin

Nebtral

Gambar 3b. Rangkaian On dan Off Pending in

220 V

Off Pe­manas

pema­naB

Wi..

Neutral

Neutral

Gambar 3c. Rangkaian On dan Off Pemanas

85

." .

2

Gambar 3d. Rangkaian On dan·Off Pompa Turbomolekul

3a Sistem 5umber Ion (551)

Bagian-bagian dan fungsi dari 55I adalah :

a. Sumberdaya(motor-generator) .,untuk menc:atudayapada- seluruh komponen sumber ion yang memerlukannyab.

Osilatorrf,untukmembangkitkangelombangrfpeng-

ionisasi

c:.Tabung sumber ion, tempat terjadinya ionisasi gas

d. Ekstraktor 6 kV, untuk mendorong ion-ion keluar dari

tabung sumber ion

e. Pemokus 10 kV, untuk memokuskan berkas ion setelah keluar

dari tabung sumber ion

f. Reservoir dan ~egulator aliran gas, untuk menc:atu gas

yang hendak diionisasikan •.Bahaya dan kerugian yang mungkin timbul dalam sistem

ini adalah :

a. Kontak personel dengan pemokus 12 kV

b. Keluarnya gas deuterium tanpa terkendali, yang dapat

terjadi karena :

86

Tidak dihidupkannya meter arus ion, sehingga sekalipun

gas sudah keluar/terpakai tetapi tidak diketahui oleh

operator.

Bila sumber daya tetap on sedang GN tidak dioperasikan.

Atas dasar tersebut maka 51 pengendali sumber ion

disusun sebagai berikut :

a. Regulator gas dapat on bila meter arus ion sudah on, hal

ini akan menjamin bahwa pemakaian gas selalu termonitor

b. 5umber daya dapat on bila tegangan tinggi on, hal ini

akan mencegah keluarnya gas sewaktu GN tidak beroperasi

dan akan mencegah on pemokus 12 kV bila pintu tidak

tertutup.

Adapun rangkaian 51 pengendali adalah seperti gambar 4.

220 V

1switchMeter Arus

_1£ On•. Gas

Ol.l.

GasReg.Gas

220 V

1swi tch HV on

220 V

11111TTTTT

Neutral Neutral 1

Gambar 4. Rangkaian Pengendali Regulator Gas dan 5umber

Daya (SD).

87

B. UJI COBA

Uji coba dilakukan atas 2 macam operasi yaitu

1~ Operasi menurut aturan langkah yang baku, di' mana

berdasar teori ~idak akan terjadi kegagalan/sandungan

interlock

2. Operasi menurut aturan langkah yang tak baku, di mana

berdasar teori akan terjadi kegagalan interlock.

III. HA8IL DAN PEMBAHA8AN"

Uji coba menurut aturan baku menunjukkan bahwa tidak

terjadi kegagalan interlock. 5edang yang menurut aturan tak

baku maka hasilnya adalah sistem tak dapat dioperasikan

karena adanya kegagalan/sandungan interlock.

_ Uji coba yang dilakukan dengan melakukan langkah/

tindakan yang dapat membahayakan/merugikan sewaktu GN sedang

beroperasi, hasilnya adalah sistem off secara otomatis.

Kesemuanya itu menunj~kkan bahwa 51 ini berjalan sesuai

dengan desain.

81pengendali sangatpenting dipasang pada mesin GN

untuk mencegah timbulnya bahaya bagi personel, kerusakan

pada alat dan terbuangnya gas deuterium tanpa guna. Hal ini

dimungkinkan karena. dengan adanya. 81 maka sistem tak dapat

hidup atau mati secara otomatis jika syarat-syarat keamanan

tidak dipenuhi.

Dari uji coba yang dilakukan menunjukkan bahwa 51 yang

dibuat cukup dapat diandalkan, tidak terjadi penyimpangan­

penyimpangan dari teori/desain.

Melihat komponen-komponen yang digunakan maka pembuatan

81 ini tidak memerlukan biaya tinggi dan perawatannya pun

tidak mahal atau sukar, karena sistem ini komponen utam~nya

hanyalah relay-relay elektronik.

5istem Hampa tidak hanya dijumpai pada GN saja tetapi

juga pada mesin-mesin pemercepat partikel juga terdapat

sistem hampa, maka model 81 ini juga dapat diterapkan pada

peralatan-peralatan lain yang berprinsip sebagai pemercepat

partikel.

switch normally close dalam relay

: switch normally open dalam relay

88

IV. KESIMPULAN

1. Sistem Interlock (51) Pengendali sangat bermanfaat pada

mesin GN demi keselamatan personel dan alat

2. Sistem yang telah dibuat berjalan dengan baik sesuai

dengan teori/desain

3. Dengan modifikasi maka SI ini dapat juga digunakan pada

mesin pemercepat partikel yang lain.

DAFTAR ACUAN

1. Cs-30 Cyclotron: Operating and Service Manual, Computer

Technology & Imaging, Berkeley, 1980.

2. Cockroft-Walton 150 kV Accelerator: Radiation Safety

Manual, Oak Ridge Associated Universities, 1971.

LAMPIRAN

Keterangan simbol-simbol dalam gambar.

~ : toil relay •

~ : 1ampu merah

~ : lampu kuni ng

1T

-1r.T-t : menuju ke

relay ke-n

switch ke-m dari relay ke-n

89

Pertanyaan-pertanyaan dan Jawabannya

1. Bambang

Bagian

gagalan

Supardiyono

manakah dari STT yang mempunyai kemungkinan ke­

paling besar dan bagaimanakah cara mengatasinya?

Silakhudin

Kemungkinan kegagalan terbesar dari STT adalah terbuka­

nya pintu ruang generator neutron oleh personel. Untuk

menghindari hal ini pada pintu tersebut selain dilengkapi

dengan switch-switch interlock juga dilengkapi dengan

kunci.

2. Menurut hasil yang disajikan nc.2 yaitu alat tidak dapat

beroperasi bila urutan operasi tidak memenuhi syarat yang

ditentukan. Apakah. sudah pernah dicoba untuk semua

kombinasi urutan operasi yang mungkin?

Silakhudin

Untuk mencoba semua kombinasi dari urut-urutan operasi

di samping tidak efisien juga tak banyak manfaatnya.

Dari hasil uji coba bahwa dengan melakukan suatu langkah

di mana langkah sebelumnya tidak dilakukan~ hasilnya

adalah sistem tak dapat dioperasikan, hal ini sudah cukup

sebagai bukti bahwa untuk mengoperasikan sistem harus

sesuai dengan urut-urutan yang sudah ditetapkan.

3. Vusuf

Jika terjadi listrikmati dengan tiba-tiba, ada satu hal

yang sangat penting untuk dikerjakan yaitu menutup valve

rotari, bagaimana hal ini dikerjakan?

Silakhudin

Untuk menutup valve antara pompa-pompa turbo dan rotari

bila listrik tiba-tiba mati sedang sistem hampa sedang

beroperasi dapat dilakukan dengan menghubungkan trafo pe­

nutup valve dengan batere (accu) melalui switch normally

close dari Re4 Cgambar 3a), sehingga bila listrik mati

90

maka secara otomatis trafo tersebut akan memperoleh daya

dari batere untuk menggerakkan motor penutup valve.

4. Muslim

a. Dari pembahasan urutan prosedur "on" dan "off" untuk

step-stepnya dilakukan secara manual. Apakah hal ini

dapat dibuat otomatik yang dirancang untuk urutan yang

optimal sehingga operator tak perlu mengingat-ingat

urutannya?

b. Kalau interlock terjadi dan kesalahan dibetulkan,

apakah sistem akan "on" dengan sendirinya?

Silakhudin

a. Untuk sistem sumber tegangan tinggi karena menyangkut

personel maka pemeriksaan aktif oleh operator harus

dilakukan sendiri Ctidak dapat di1akukan oleh alat/

sistem) maka otomatisasi pengoperasian tidak dapat

dilakukan. Otomatisasi seperti itu dapat dilakukan

'untuk sistem hampa, tentunya dengan menambah rangkaian

elektronik 1agi.

b. Tidak semua pembetulan dari kesa1ahan interlock akan

dapat menjadikan sistem "on" secara otomatis.

Otomatis demikian hanya terdapat pada interlock meter

hampa.