Penelilian don Pengembangan Aplikasi lsolop don Radiasi. J 998

TEKNOLOGIDANAPLIKASIPEMERCEPATELEKTRON

M. Natsir

Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi, BAT AN

ABSTRAK

TEKNOLOGI DAN APLlKASI PEMERCEPAT ELEKTRON. Teknologi akselerator elektron(pemercepat elektron) berkembang sangat cepat di beberapa negara maju. Yang diaplikasikan untuk penelitian clanpengembangan (R&D) clan berbagai jenis industri secara komersil. Aplikasi akselerator elektron dalam industri tersebutmencakup bidang industri polimer, sterilisasi peralatan kedokteran, modifikasi permukaan bahan clan pengelolaan!ingkJJn~-'l. Proses radiasi dengan berkas elektron adalah proses ionisasi radiasi. Dalam rangka penelitian~pengembangan teknologi proses radiasi untuk demonstrasi ke industri di Indol1esia, dua fasilitas akselerator elektronskala pilot telah dibangun di Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi -BATAN Jakarta. Akselerator yang pertama mempunyaispesifikasi energi elektron rendah 300 keV, 50 mA tipe EPS-300, yang kedua energi menengah 2 MeV, 10 mA modeldinal1}itron tipe OJ-2 dengan kemampuan penetrasi elektron masing-masing 0,6 mm clan 12 mm untuk iradiasi dua sisidalam bahan yang kerapatannya I g/cm3. Penampang berkas elektron berukuran panjangnya 120 cm clan lebarnya 10cm disajikan di atmosfir untuk keperluan iradiasi sampel atau produk industri. Dosis radiasi pada sampel dapat diaturdengan tepat dengan mengatur arus berkas clektrondan kecepatan konveyor. Kedua fasilitas ini menghasilkan kapasitasproduksi (output) cukup tinggi clan telah digunakan untuk penelitian clan pengembangan dosimetri, pelapisan permuk~J)papa~~~, crosslinking polimer, heatshrinkable tube, grafting polimer, degradasi plastik, pengawetan, steri~si,clan lain-lain. Faktor-faktor engineering desain proses iradiasi clan tinjauan umum berbagai potensi aplikasi dalamberbagai bidang penelitian clan pengembangan ke industri di Indonesia akan diuraikan secara ringkas.

ABSTRACT

TECHNOLOGY AND APPLICATIONS OF ELECTRON ACCELERATOR. Technology of electronaccelerator have been developed so fast in the advanced countries. It was applied in the research and development(R&D) and comercially in various industries. The industries applying electron accelerator includes poJY-~~ri!1du~try,sterilization of medical)~ools, material surface modifi~tion, and e'!.yi!:Qnmental management. The radiation process~~_. ~- ,using el~tr~nbea!!! is an ionization radiation. process. Two facilities of electron acceTeratorhave been established inpilot scale at the Center for the Application of Isotope and Radiation CAlR-BATAN, Jakarta, for the R&D of radiationprocess technology and in demonstrating the electron accelerator application in industry in Indonesia. The first has lowenergy specification of 300 ke V, 50 mA, EPS-300 type and the second has medium energy specification of 2 Me V, 10lnA dynamitron model of GJ-2 type. Both the electron accelerators have an electron penetration depth capability of 0.6and 12 mm, respectively, for the double side irradiation in the materials with density of 1 g/cm3. They also highlycapacity production and the electron beam cross-section of 120 cm length and 10 cm width. The beam will go throughthe atmosphere for irradiation samples or industrial products. The radiation dose can be selected precisely by adjustingthe electron beam current and conveyor speed, Both of these facilities were applied in many aspects R&D, for examplesdosimetry, wood s~rtace coating, cross-linking of polymer, heatshrincable tube, polimer grafting; plastic degradation,tood preservation, sterilization and so on. Engin~ering factors of radiation design process and general observation ofelectron accelerator application in R&D for various industries in Indonesia are briefly discussed.

PENDAHULUAN

Teknologi akselerator elektron di beberapa negaramaju seperti Jepang, USA, Rusia dan Europe telahdiaplikasikaIl dalam berbagai bidang baik untuk penelitiandan pengembangan (R&D) dan komersial dalam industri.Secara UlllUlll aplikasi tersebut dapat dikelompokkan dalamtiga bidang. Yang pertama digunakan dalam dunia indust~misalnya industri -P.QlLQ1er dan sterilisasi perara"tank~!aJl, dany-ang kedua untuk mOdifikasrb"aIian-se-rrayang terakhir untuk ~~~~o}~ l~jiin~-TebOIogiakselerator elektron mempunyai bebCrapa keunggulan jikadibandingkan dengan teknik konventional baik prosesthermal atau kimia, keunggulan tersebut antara lain adalahmenghasilkan produk unggul, hemat energi, proses

berlangsung pada suhu kamar, ramah lingkungan (tidakmenimbulkan polusi pacta lingkungan), proses mudahdikontrol, teknologi aman, output cukup tinggi daDkompetitif baik kwantitas maupun kwalitas (proses cepat,mutunya baik) serta biaya produksi lebih murah untukproduksi masal [I].

Dalam pembangunan jangka panjang kedua danera globalisasi akan tumbuh banyak industri di Indonesia.Terobosan teknologi akselerator dalam sektor industritersebut sangat penting artinya karena dapat menghasilkanproduk yang berkualitas unggul, aman daD kompetitif

sehingga dapat bersaing dipasar global yang pacta gilirannyananti dapat meningkatkan ekonomi nasional. Teknologiakselerator merupakan lPTEK nuklir yang basisnya adalahBadan Tenaga Atom Nasional (BAT AN). Pusat Aplikasi

Penelitian don Pengembangan Aplikasi lsotop don Radiasi, 1998

elektron, tabung scanning, sistem pengeluaran elektron daTiruang vakum ke atmosfir serta sistem konveyor. Gambarkonstruksi daTi akselerator elektron 300 keY, 50 mA tipeEPS- 300 diberikan pada gambar 1. Tabung pemercepat danscanner dibuat dari stainless steel divakumkan hinggamencapai < 10-7 Torr dengan menggunakan sistem pompavakmn bertingkat, biasanya pompa rotary, pompa cryo-pump, pompa turbomelekuler daD pompa ion. E1ektrondipancarkan daTi filamen tungsten yang dipanaskan denganaliran listrik AC, diekstrak dengan tegangan ekstraktor yangdipa&1ng pada celah antara anoda dan katoda daD difokuskanserta diarahkan kedalam celah ala" kanal yangmenghasilkan arus berkas elektron dalam range miliAmpere. Kemudian e1ektron-elektron tersebut difokuskandan dipercepat dalam tabung akselerator oleh teganganpemercepat yang dipasang secara gradient potential padatabung pemercepat, dan elektron-elektron discan(ditayarkan) dengan menggunakan pengaruh medan 1istrikdaD magnit yang dipasang pada leher tabung !"canning hornserta diarahkan pada target titanium window foil denganukuran penampang berkas elektron tertentu. Untukkeperluan industri berkas elektron dalarn tabung vakumdisajikan ke atmosfir udara luar melalui target titaniumwindow foil tipis 17,5 mikron. Ukuran penampang berkaselektron tersebut umumnya 120 cmm x 10 cm daD dapatdiatur, yang disesuaikan dengan kebutuhan produk industriat au sampel yang akan diiradiasi. Sampel iradiasi atauproduk industri yang diproses diangkut denganmenggunakan sistem konveyor keda1am ruang iradiasi, dosisradiasi yang diterima sampel dapat diberikan dengan tepat

dengan mengatur kecepatan konveyor, energi dan arusberkas elektron [2].

FAKTOR-FAKTOR ENGINEERING DESAINPROSES PRODUKSI [3)

Sebelum proses iradiasi dengan berkas elektrondilakukan, kita perlu mengevaluasi 4 faktor desainengineering proses yaitu dosis iradiasi dan kecepatan dosis(laju dosis) yang dibutuhkan, penetrasi berkas elektron(range elektron) dalam bahan, ukuran dan bentuk bahanyang diiradiasi, daD kapasitas produksi yang diperlukan.

Isotop dan Radiasi -BAT AN sedang mengoperasikan duabuah fasiIitas akselerator elektron yaitu akselerator elektronenergi rendah 300 keV, 50 mA tipe EPS-300 dengan dayamaksimum 15 kW buatan Jepang dibangun pacta tahun1985, daD akselerator elektron energi menengah 2 MeV,10 loA tipe dynamitron model GJ- 2 dengan daya maksimum20 kW buatan China dibangun pacta akhir tahun 1993 (2].

Kedua akselerator elektron tersebut diatas./ dioperasikan untuk penelitian daD peQg~~ serta

introduksi ke industri~-aImanfaatkan oleh lembagapenelitian pemerintah baik Batan maupun luar Batan,universitas, IAEA dan UNDP serta JAERl melalui kerja

v sarna bilateral dan Industri (swasta) dalam berbagai bidang

yaitu <t£lSimetri, po1Uperisasi, sterilis~.t, modifikasipermukaan bahan (logaln,~"kayu, -keramik, po"iSCf1iij,penelitian limbah industri, dll. Diharapkan mampumenghasilkan produk-produk barn yang berkualitas

f ' misalnya melalui industri polimer yaitu proses i~~~.J1 ~il,!~g

j (C(2~~g) yang terdiri dari kabel talmn panas dan tahan

II tegangan tinggi, film atau pipa tabung plastik yang d.1patI mengkernt atau mengempes ukurannya bila dipanaskan

(heat shrinkable tubes and films), plastik busa, vulkanisasikaret alam, pelapisan pemIukaan papan kayu, serta graftingpolimer, dll. A~~~juga dapat dilakukan pactafasilitas tersebut misalnya U1Ituk pelapi&1n pennukac1n bahan

i

~ (kayu lapis, logam, keramik, porselin, marmer, dll.) danisolasi kabel.

Beberapa aplikasi yang cukup potensial dilakukanpacta kedua akselerator tersebut, lnisalnya dalam ~~olaan

J lin~n yai~u kontrol gas .~uang indust:i NOxdan ~

s~laboratonum,d~~J!]-!!§jjJk (f>E:-pP, PVCdan lain-lain), disinfek~e dan sewage, dalam bidangilmu bahan misafnya modifikasi bailanyaitu pelapisan_..~ -permukaan bahan, modifikasi tekstil, dll. dan dalam bidangpangan lnisalnya sterilisasi, penga'Y~an makanan dan buah-bualk1n, datI d.11ati1b1daI1g peria~an misalOyaunttIk n~i(efek radiasi berkas elektron pacta bagian sel terkecil DNA),mutasi radiasi padi, daD dalam bidang kesehatan misalnyas~i ~ralat~keseh3tan, serta masih banyak bidang-bidang yang lain masih perlu dikaji, yaitu effek/pengarnh

if r~diasi.~ ~~tr~ misa~nya ~alam bi~ang pe.temakan,b1oro"iJ: kedokteran- dan lam-laIn yang tldak dlsebutkancontohnya satu-persatu dalam paper ini.

P AIR-BAT AN saat ini menerima kerjasamadengan pihak SW AST AlBUMN untuk alih teknologipolimerisasi radiasi berkas elektron khususnya untukpelapi&1n permukaan papan kayu daD pembuatan isolasikabel yang tahan panas daD tegangan tinggi (1]. Dalamkertas kerja ini akan diuraikan deskripsi akselerator elektron,faktor-faktor engineering desain proses iradiasi daD statusaplikasi akselerator elektron baik dalam maupun luar negeriserta tinjauan secara umum berbagai potensi aplikasi dalambidang penelitian dan industri di Indonesia.

1. Range clektron (J)cnetrasi berkas elektron)

Range elektron atau daya tembus elektron dalambahan merupakan suatu faktor penting daD menentukankemampuan aplikasi akselerator tersebut. Semakin besarrange elektron dalam bahan semakin luas bidang aplikasiakselerator elektron dapat dimanfaatkan. Ketika elektronberinteraksi dengan suatu bahan yang diiradiasi, elektronakan kehilanganenergi kinetiknya, terutama oleh interaksilistrik dengan elektron atomik. Kemudian elektron tersebutnaik kekec'ldaan eksitasi, atau lebih sering terlepas dari atominduknya sehingga terbentuknya molekul-molekultereksitasi dan sebagian besar elektron yang terlepasmenuliki energi cukup untuk mengionisasi atom yang beradapada lintasannya, sehingga terbentuknya ion-ion selanjutnyamolekul yang tereksitasi akan terurai menjadi radikal-radikal yang sangat reaktif.

DESKRIPSIAKSELERATORELEKTRON

Komponen-komponen utama akselerator elektronsecara umum adalah Sllmber elektron, sistem vakum, sumber

tegangan tinggi, sistem pemoklls, tabling pemercepat

Pene/ihan dun Pengembangan Ap/ikasi lsotop dun Radiasi. /998

Elektron cepat yang datang daTi tabung vakummempunyai energi mula-mula Eo' pertamakali berinteraksidengan titanium window foil dan menembus window foilakan kehilangan energinya dEw' kemudian melewati celahudara ruang iradiasi, akan kehilangan energinya dElir' yangakhimya berinteraksi dengan bahan dengan energinya E.Dari uraian diatas energi elektron yang mula-mula Eo aapatdiketahui dengan menggunakan persamaan (1) :

secara teoritis ini diperlukan untuk mengetahui faktorkoreksi daD efisiensi proses radiasi. Pengukuran dosis serapbiasanya dilakukan dengan menggunakan dosimeterberbentuk film, seperti Celulosa triasetat, radiochrolnic yanghasilnya dapat dilihat pada gambar 2.

Untuk satuan kecepatan dosis (laju dosis) seringdigambarkan dalam kGy/sec atau kGy/min. Secara teori totaldosis yang diserap dalam bahan yang diiradiasi adalahperkalian laju dosis (Dr> dengan waktu (t), diberikanberdasarkan persamaan berikut :Eo = dEw + dEair + E (1)

D = D, x t (3)

dimana D total dosis radiasi (kGy), D laju dosis (kGy/min)r

dan t waktu iradiasi (min). Waktu lradiasi biasanyaditentukan dengan mengatur kecepatan konveyor dalamruang iradiasi. Dalam aplikasi teknologi akselerator untukindustri, laju dosis pada suatu energi elektron tertentubergantung pada arus berkas elektron daD luas permukaanbahan yang diiradiasi (rapat arus berkas elektron) serta jarakpemisah antara celah window titanium foil denganpermukaan bahan yang diiradiasi, secara matematik dapatdituliskan [4] :

dilnana :Eo adalah energi mula-mula yang sesuai dengan tegangan

tinggi pemercepat elektron (Me V)dEw adalah energi hilang dalam titanium window foil

(MeV)dEair adalah energi hilang dalam udara ruang iradiasi

diantara pemlukaan titanium foil daD permukaankonveyor (MeV).

D. = Kx (4)BxS

Dalam prakteknya energi hilang dalam titaniumwindow foil dan energi dicelah udara biasanya diabaikan,karena Eo > > dEw + dEair. lnteraksi berkas elektron dengan

bahan yang diiradiasi, lambat lauD elektron mengalamiperlambatan sampai akhimya elektron itu berhenti (stop)dalmn balmn yang disebut dengan range elektron (jangkauanelektron atau kedalaman penetrasi).

Elektron berenergi mula-mula Eo memiliki rangedalam ballaD tertentu, yang dapat dihitung denganpersamaan :

Eo

J

EdE/dX

(2)

dimana: R range elektron dalam bahan (cm)dE/dX stopping power elektron atau kehilanganenergi (MeV/cm2).

dimana :Dr laju dosis (kGy/min)I ants berkas elektron (IDA)B ukuran lebar berkas elektron (m), pada ballaD yang

diiradiasiS ukuran panjang berkas elektron (m), pada bahan yang

diiradiasiK stopping power elektron terhadap ballaD (Me V I

gram.cm2).

"Stopping power" K bergantung pacta perhitunganenergi elektron mula-mula (Eo) daD kerapatan ballaD (p)yang diiradiasi dapat diperoleh daTi tabel dalam referensi.Secara praktis pada umumnya laju dosis meningkat sesuaidengan meningkatnya energi elektron daD arus berkaselektron, serta berkurangnya laju dosis apabila jarak antaracelah window daD ballaD yang diiradiasi bertambah jauh.

Secara empiris, range elektron atau tebal ballaD yang efisiendigunakan dalam pemrosesan iradiasi dua sisi dapatditentukan dengan rumus :

0.8 (graln/cm2.MeV).E (MeV)R= (3)

p (gran1/cm3)3. Kapasitas Produksi

dimana : p kerapatan bahan (gram/cmJ) daD E energielektron (MeV). Kapasitas produksi bahan yang dapat diproses

dengan menggunakan akselerator elektron energi rendahberkaitan erat dengan parameter berikut yaitu efisiensiradiasi (h), dosis radiasi (D) daD ams berkas elektron. Secarakasar kapaitas produksi dapat dihitung berdasarkan mmusberikut:

2. Dosis daD Laju Dosis

Satuan dosis dalam proses radiasi adalah Gray(Gy), yaitu energi 1 Joule (Watt.sec) terse rap dalam 1 kgballan. Jika suatu dosis dengan nilai 10 kGy (I Mrad)berhubungan dengan sera pan dari 10 kW.sec/kg. Jadi 1kWatt berkas elektron terserap sempurna pada bahan yangdiiradiasi, setaradengan 1 kg/kGy.secyaitu 3600 kg/kGy.llf.Ini berarti bahwa 1 kWatt berkas elektron dapat meradiasi360 kg ballaD pada dosis 10 kGy dalam 1 jam. Perhitungan

= hxSxD (5)

dimana S kapasitas produksi m2/min. Untuk akseleratorenergi sedang, kapasitas produksi dapat diperkirakanjulrilahnya berdasarkan persamaan berikut :

Pene/ilion don Pengenwongon Ap/ikasi Isolop don Radiasi, /998

P hS = 360 -x -

D 100

mendirikan pabrik lem kayu ata" sepatu dalam skala industridengan teknik iradiasi berkas elektron. [6).(6)

Aplikasi akselerator elektron energi menengah 2 Me V, 10mA (20 kW).dimana S kapasitas produksi yang dinyatakan dalam (km/

mill) dan P daya berkas elektron (kWatt).Akselerator elektron ripe ini banyak digunakan

untuk penelitian dan pengembangan polimerisasi ikatansilang (crosslinking). Produk-produk yang dihasilkanmelalui industri polimer yaitu proses ikatan silang polimeruntuk bahan isolasi kabel yang terdiri daTi kabel tahan panasdan tahan tegangan tinggi, film atau pipa tabung plastikyang dapat mengkerut atau mengempes ukurannya apabiladipanaskan (heat shrinkable tubes and films), plastik busa,vulkanisasi karel, serta grafting polimer. Oosis radiasi yangdiperlukan Untuk membentuk ikatan silang isolasi kabeldengan bahan LOPE biasanya diperlukan dosis radiasi 100-250 kGy. [5). Penelitian pengelolaan lingkungan melaluikontrol gas buang industTi NOx dan sax, pemrosesansewage dan sludge, degradasi bahan plastik (PE, PP, PVCdan lain-lain) dapat dilakukan dengan fasilitas ini. Minatpara peneliti untuk menggunakan akselerator jenis ini cukupbanyak, tetapi kadang-kadang macer pengoperasiannyakarena performance mesinnya masih perlu ditingkatkan dansparepart untuk perawatan belum dapat disediakan denganoptimal. Status pelnakaian akselerator ini disajikan dalamlabel 1.

STATUS APLIKASI AKSELERA TOR ELEKTRON DIINDONESIA

Aplikasi akselerator elektron energi rendah 300 keY, 50mA tipe EPS-300 (15 kW).

Kerja sarna penelitian ten tang isolasi kabel antarap AIR-BAT AN dengan industri kabel telah dilakukan, tetapiaplikasi secara komersil sedang disiapkan dan saat ini belumberhasil dilaksanakan. Hal ini disebabkan oleh peralatanpenunjang yang digunakan untuk teknik iradiasi kabelmisalnya alat pengangkut konveyor kabel belum dapatmemenuhi sesuai dengan kebutuhan industri (diameter kabeltertentu tidak dapat divariasi) daD dosimetri berkas elektronuntuk industri kabel dari segi teknisnya masih perlu

dikembangkan.

PROSPEK APLIKASI AKSELERA TOR ELEKTRONDIINDONESIA

Aplikasi akselerator elektron dalam industri di

beberapa negara maju berkembang dengan sangat cepatmisalnya di Jepang mulai dimanfaatkan akhir tahun 1950an, ymtu untuk proses ikatan silang (crosslinking) PE isolasikabel (kawat). Proses tersebut menggunakan akseleratorelektron yang mempunyai daya 10 -100 kW dengan energiberkas elektron bervariasi dari 0,2 -3 MeV. Sebagaigambaran beberapa pemakaian akselerator elektron dalamberbagai bidang di negara maju diberikan pada tabel 2 [4).Semua pengembangan aplikasi tersebut telah mencapaitahap yang kompetitifjika dibandingkan dengan teknik lainmisalnya katalis, panas. Keunggulan aplikasi teknologi inidibandingkan dengan metode konventional yaitu kecepatanproduksi, kepraktisan, daD kontrol proses mudah daD allan,dapat memperbaiki sifat fisika bahan, proses tidakmenggunakan pelarut organik, energi bersi h tidakmenghasilkan NOx daD sax, lebih ekonomis untuk produksisecara kontinyu. Juga kompetitif dibandingkan dengan

Fasilitas skala pilot plant untuk proses ~ngeringanlapisan pennukaan (curing of coating) dengan radiasi berkaselektron yang terdiri dari sebuah akselerator elektron energirendah 300 keY, 50 mA, seperangkat peralatan pelapisanpermukaan papan kayu, serta mesin pengerjaan kayudibangun di PAIR-BATAN pada tahun 1985. Energi danarns berkas elektron pada akselerator ini dapat divariasimasing-masing mulai dari energi 150 keY hingga sampaidengan 300 keY dan arns berkas elektron dapat divariasimulai dari 10 mA hingga sampai dengan 50 mA. Denganadanya kemampuan variasi energi elektron, maka leba!lapisan cairan (polimer-monumer) pada pennukaan papankayu dalam range 60 -1 00 ~ dapat dikeringkan, karenaelektron dapat menembus teballapisan tersebut. Akseleratorelektron energi rendah ini telah diaplikasikan untukpelapisan pennuka.1n papan kayu, pennukaan logam, listprofile, marmer, teraso daD penelitian pengolahan cairanlimbah pestisida daD vulkanisasi latek alam [5].

Aplikasi teknologi pelapisan pennukaan papankayu dengan radiasi berkas elektron secara komersil masihada beberapa faktor penghambat, hal ini disebabkan olehkarena bel urn dapat dioperasikan secara masal (pihakindustri masih mencoba-coba), sehingga menimbulkankesan biaya operasi tinggi, daD mutu bahan baku panel kayukurang memenuhi syarat untuk diproses, serta sarana daDprasarana penunjang untuk penanganan kayu masihkonventional. P AIR-BAT AN menerima kerja sarna denganpihak swasta/BUMN untuk alih teknologi pelapisanpennukaan kayu baik dalam skala besar maupun kecil.

Penggunaan akselerator elektron tipe ini untukpenelitian vulkanisasi latek alam yang dicampur denganmonumer (stirena metil atau metil meta acrylat) telahmenghasilkan produk barn yaitu lem sol sepatu daD lemkayu lapis pada dosis radiasi berkas elektron masing-masing5 kGy (metil meta acrylat) daD 45 kGy (stirena). Lem kayulapis ataupun sol sepatu basil radiasi berkas elektronmempunyai keunggulan jika dibandingkan dengan teknikkonventional. Keunggulan yang disebut-sebutkan adalahtidak mengandung gas trimoline (gas beracun terhadapkesehatan manusia) daD lem mempunyai kestabilan yanglama waktu simpannya. Menurnt Marga Utama sebuahpernsallaan swasta yaitu P. T. Koja Terramarin telah menarikperhatian tenk1J1g hasil penelitian pembuatan lem kayu ataulem sepatu tersebut dan berminat untuk membangun fasilitasiradiator untuk pembuatan lem kayu, kemungkinan kerjasarna antara P. T. Koja Terramarin daD BAT AN untuk

Pene/i/ian dan Pengembangan Ap/ikasi ls%p dan Radiasi. /998

akselerator elektron untuk membuat ban radial. Pabrik banmobil P. T. Gajah Tunggal sedang melaksanakanpembangtman sebuah fasilitas akselerator elektron denganluas gedungnya sekitar 100 m2 dengan spesifikasi energimenengah 500 keY daD arus berkas elektron maksimum150 mA ripe Cockroft Walton, yang dimulai pada bulanMaret 1998. Akselerator ripe ini alan diaplikasikan untukvulkanisasi karet dengan teknik radiasi berkas elektron yangdapat memproduksi ban radial yang mempunyai keunggulanantara lain ikatan silangnya sangat kuat, output (produksi)ban radial dapat mencapai 14.000 ban/hari daD stabilitasterhadap panas cukup baik serra mempunyai ketahanangesekan yang kuat. Teknologi pembuatan ban radial padaprinsipnya cukup praktis yaitu lembaran karet (berbentuksheet) yang bakal dibuat ban ditempel dengan benang nilon,kemudian diiradiasi dengan berkas elektron, akanmenghasilkan ikatan silang antara nilon daD lembaran karetsangat kuat. Lembaran karet yang telah tertempel benangnilon tersebut dipakai untuk membuat ban radial untukautomobil.

PENUTUP

teknologi proses radiasi gamma, dimana teknologi radiasiberkas elektron lebih unggul dalam beberapa hal yaitu lajudosis radiasi sangat tinggi yang menyebabkan kapasitas

produksi tinggi (output besar), proses iradiasi dapatdihentikan operasinya (lebih aman) serta penetrasi elektronrendah (proses khusus hanya untllk pennukaan).

Indonesia sebagai negara yang paling banyaksumber daya alam dan negara agraris, banyak menghasilkanbahan pangan, ballaD mentall yang berasal daTi pertanian,

perikanan, peternakan maupun perkebunan. Fasilitasakselerator elektron yang acta di PAIR-BATAN cukupmempunyai potensi untuk digunakan dalam memecahkanproblem nasional berbagai bidang tersebut, baik untukpenelitian daD pengembangan ke industri dimasa akandatang. Aplikasi yang potensial antara lain meliputi :

-Ikatan silang untuk isolasi kabel daD wayer-Ikatan silang lapisan plastik, busa daD selang-Modifikasi tekstil

-Grafting polimerisasi lapisan tipis, film daDkertas

-Vulkanisasi latek daD karet alam-Sterilisasi peralatan daD prod uk medis

(kedokteran)-Sterilisasi pennukaan dan pasteurisasi-Pengawetan makanan-Perlakuan sampel pad at daD cair, serta

pemorosesan sludge daD sewage-Pengelolaan lingkungan atau kontrol gas buang

industri

-Pelapisan pennukaanAplikasi yang cukup potensial dalam sektor

industri untuk pengelolaan lingkungan daD ilmu ballanjugamemegang peranan penting dimasa datang, karena dapatmenghasilkan produk yang berkualitas unggul, aman daDkompetitif sehingga dapat bersaing di pasar globalinternasional. Contoh aplikasi dalam pengelolaanlingkungan yaitu kontrol gas buang industri NOx daD SOxskala laboratorium, degradasi bahan plastik (P"t-,PP, pvcdaD lain-lain), disinfeksi sludge d.w sewage. Dalam bidangilmu bahan misalnya modifikasi ballaD yaitu pelapisanpennukaan ballc'ln, modifikasi tekstil, daD lain-lain dalam

bidang pangan mi&'llnya sterilisasi, pengawetaan makanan,buah-buahan. Dalam bi~ pertanian-mtsat11Yaun1tuk~i (efek radiasi berkas elektron pacta bagian terkecilDNA), mutasi radiasi padi, dan dalam bidang kesehatanmisalnya sterilisasi peralatan kesehatan, serta masih banyakbidang-bidang yang lain yang masih perlu dikaji tentangefek/pengaruh radiasi berkas elektron misalnya dalambidang peternakan, biologi, kedokteran daD lain-lain.

Industri-industri yang dapat memanfaatkanteknologi akselerator di Indonesia meliputi industri kabelmelalui proses ikatan silang polyvinil chlorida (PYC),potyetilene (PE), dan bahan elastomers, industri alatkesehatan, bahan baku obat, sediaan fannasi, kosmetika,makanan dan pengemas melalui proses sterilisasi ataupasteurisasi. Industri kayu, manner, plastik, kertas daDlogam melalui proses pelapisan pe~ukaan. Industri yangmembuat ban radial daD karet melalui proses vulkanisasiradiasi berkas elektron. Salah satu industri besar ban mobilnasional akan menggunakan teknologi daD aplikasi

Elektron berkecepatan tinggi terserap pada bahan,energi ditransfer untllk mengikat elektron daTi atom daDmolekul bahan, menaikkan kekeadaan eksitasi yang lebihtinggi menghasilkan ion daD radikal. Ion-ion daD radikalyang terbentuk itu memulai membentuk reaksi-reaksi kimiadalam bahan yang tereksitasi, daD melalui reaksi-reaksikimia tersebut sifat fisika daD struktur bahan bisa berubah.

Dua fasilitas pemercepat elektron (akseleratorelektron) energi rendah 300 keV, 540 mA, daD energimenengah 2 MeV, 10 mA sedang dioperasikan di kawasanpusat penelitian tenaga atom Pasar Jumat Pair-Balan, telahdimanfaatkan untuk penelitian daD pengembangan keindustri oleh lembaga penelitian pemerintah baik Batanmaupun luar Batan, universitas, industri (swasta), IAEAdaD UNDP serta JAERI melalui kerja sarna bilateral

diharapkan mampu memadukan fiset, pendidikan, daDindustri melalui teknologi akselerator elektron.

Industri yang dapat memanfaatkan teknologiakselerator elektron secara komersil antara lain industrikayu, keramik, marmer, plastik, kertas daD metal melaluiproses pelapisan permukaan ataupun modifikasi bahanindustri kabel melalui proses ikatan silang yaitu "heatshrinkable tube", daD isolasi kabel.

Aplikasi yang cukup potensial untuk dilakukanpada kedua fasilitas akselerator tersebut, misalnya dalampengelolaan lingkungan yaitu kontrol gas buang industriNOx daD SOx skala laboratorium, degradasi bahan plastik(PE, PP, PVC daD lain-lain), disinfeksi sludge daD sewage,dalam bidang ilmu bahan misalnya modifikasi bahan yaitupelapisan pennukaan bahan, modifikasi tekstil, dll. daDdalam bidang pangan misalnya sterilisasi, pengawetanmakanan, buah-buahan, daD dalam bidang pertanianmisalnya untuk mutasi (efek radiasi berkas elektron padabagian sel terkecil DNA), mutasi radiasi padi, daD dalambidang kesehatan misalnya sterilisasi peralatan kesehatan,serta masih banyak bidang-bidang yang lain masih perlu

Pene/itian don Pengembangan Ap/ikasi isatap don Radiasi, /998

dikaji, yaitu effek/pengaruh radiasi berkas elektron misalnyadalaIll bidang peternakan, biologi, kedokteran, dan lain-lain.

3. INDO-USSR SEMINAR ON INDUSTRIALAPPLICATIONS OF ACCELERATORS, Vol. II,November 1-3, 1988.

4. ABRAMY AN, E.A, "Industrial Electron Acceleratorsand Application " Institute for High Temperature

USSR Academy of Sciences, 1988.

DAFTAR PUSTAKA

1. LEALET, ,. lnstalasi Mesin Berkas Elektron

Aplikasi lsotop daD Radiasi-BA T AN

" Pusat

5. LAPORAN T AHUNAN Kelompok MBE, INST ALASIIRADIASI, 1994 sid 1996 (Tidak dipublikasikan).2. NA TSIR, M, " Perangkat Mesin Berkas Elektron untuk

Industri" Seminar Instrumentasi Nuklir, 11-12September 1996. SPIN 96 (Prosiding SPIN 96),1996.

6. MARGA UT AMA, (komunikasi pribadi), Januari 1998.

Tabel Status pernakaian akselerator elektron 2 MeV, 10 rnA

Jmnlah WaktuOperasi(Jam)

AplikasiUntuk peneliti

Prosentase%Tahun Kondisi Akselerator

1993199419951996

39,5296307954

2,518,519,559,6

Komissioning, dosimetri, polimerisasi,pengikatan silang (crosslinking), heatshrinkable tube, grafting, sterilisasi,pasteurisasi, pengolahan limbah,kondisioning, daD lain-lain.

1997 78 5

Mesin sering macetMesin kadang-kadang macetMesin kadang-kadang macetMesin aktif setelah semi overHaulPompa vakum "Turbo mole-kuLer" rusak

Pelle/iliall dolI Pellgemballgall Ap/ikasi I,OIOp dolI Radiasi, /998

Tabel2. Aplikasi Teknik Pemercepat Berkas Elektron di Jepang (Japan Atomic Industrial Forum, July, 1980)

KapasitasTotal(kW)

Penggunaan Produk/Hasil Perusahaan atau Laboratorium

lsolasi kabel (wayer) 800Sumitomo, Hitachi Furukawa, Fujikura,Showa Dainich, Yazaki, Taisho, Tokai,Hirakawa, Oki

Ikatan silangplastik

Pabrik kabel, NittoTabung yang dapatmengkerut atau bungkusan

60

Busa polietilen Sekisui, Toray 140

Lapisan tipis, lembaran Nitto, Ashokaei, etc. 250

Lembaran loganl,panel kayu

Shin-Nippon Iron & Steel, MitsubishiRayon, Nippon yushi

Pengeringan cat 220Bagian peralatan mobil Suzuki

Ikatan silang Ban mobil (Ban radial) Tidak diperlihatkan 150

Sterilisasi,Pengawetanmakanan

Sterilisasi, Pengawetanmakanan

0.6Research Laboratories on Foods(Ministry of Agriculture and Foresty)Hirakawa, Oki

Untuk penelitian JAERI, dan lain-lain 200

TOTAL 1820.6

Penelitian dan Pengembangan Aplikasi lsotop dan Radiasi. 1\1\18

Gambar Kontruksi dan blok diagram mesin berkas elektron 300 keY tipe EPS-300

(7).

Penelitian don Pengembangan Aplikasi /SOIOp don Radiasi. /998

a.

~;}

to

~.

~-~-~

.~0

Q

--"-' ~",\

\\\ "\ 2m_V,"-"':

\,\-250'"so-

-

\,£0-

,\

\

\\0' m 3» * 4lXJ -

Ketebalan bahan dalam gram! .m"

a ..

Gambar 2. ProseDtase dosis serap dalam ballaD (Dosimeter CT A) pada 3 variasi eDergi180 keY, 230 keY daD 250 keY.

;».

~

'0