Teknik Perunut di Bidang Pertanian

Teknik Perunut di Bidang Pertanian

Dalam bidang pertanian, teknik perunut digunakan antara lain untuk mempelajari hubungan tanah dan tanaman, baik dengan metoda langsung maupun tidak langsung

Selengkapnya...
Reaktor dan Klasifikasinya

Reaktor dan Klasifikasinya

Reaktor nuklir adalah suatu alat untuk mengendalikan reaksi fisi berantai dan sekaligus menjaga kesinambungan reaksi itu

Selengkapnya...
Batang Kendali Pada Reaktor

Batang Kendali Pada Reaktor

Batang kendali berfungsi sebagai pengendali jalannya operasi reaktor agar laju pembelahan/populasi neutron di dalam teras reaktor

Selengkapnya...
Radiasi Ada Dimana-mana

Radiasi Ada Dimana-mana

Disadari atau tidak, ternyara di sekitar kita banyak sekali radiasi. Radiasi ada dimana-mana, di rumah, di kantor, di pasar, di lapangan, maupun di tempat-tempat umum

Selengkapnya...
Asal sumber radiasi alam

Asal sumber radiasi alam

Setiap manusia terkena radiasi dari alam (radiasi latar belakang) yang merupakan bagian terbesar yang diterima oleh manusia yang tidak bekerja di tempat yang menggunakan radioaktif

Selengkapnya...

Batan.go.id - Ide deteksi keausan mesin muncul pertama kali oleh E. O. Lawrence, pemenang Nobel Fisika tahun 1939, di Berkeley, USA, selama konstruksi pembangunan Siklotron pertama pada tahun 1930. Dahulu disarankan bahwa lokasi dari mesin yang diduga mengalami keausan diberi label radioaktif secara langsung dengan membombardir mesin menggunakan partikel berat bermuatan, yang konsekuensinya mesin akan bersifat radioaktif dan dapat dideteksi dengan mengukur radiasi yang dipancarkan. Pada awalnya teknik ini dihasilkan hampir secara eksklusif dari flux neutron di dalam reaktor nuklir.

Pada tahun 1958, German Forschungsvereinigung Verbrennung skraft maschinen (Research Assosiation for Internal Combustion Engines) meminta Universitas Karlsruhe di Jerman untuk mempelajari apakah teknik isotop dapat digunakan untuk mesin pembakaran internal (internal combustion engines). Dibawah supervise Karl Kollman, professor dan direktur Institut Konstruksi Mesin dan Teknik Otomobil (Institute for Machine Construction and Automobile Engineering) selama kurun waktu 1958 hingga 1969, kontribusi penting terhadap teknik isotop dalam teknik mekanik telah dikembangkan. Usaha ini difokuskan pada pengukuran keausan mesin secara langsung, pengukuran dinamika mesin bergerak pada mesin yang sedang beroperasi dan pengukuran ketebalan film minyak mesin dalam tribosistem (sistem teknologi friksi, lubrikasi, dan keausan mesin).

Selama riset tersebut, ada dua kesulitan yang muncul yaitu mesin yang sulit untuk dioperasikan (pada saat itu masih dilengkapi dengan tabung-tabung) dan radioaktivitas yang tinggi akibat aktivasi dengan neutron secara eksklusif. Problem radioaktivitas yang tinggi pada target mesin dalam aplikasi industrial dapat diatasi dengan pengembangan Metode Aktivasi Lapis Tipis (Thin Layer Activation Method/ TLA) dengan partikel berat bermuatan (proton, deuteron dan partikel alpa). Berlawanan dengan aktivasi neutron, dimana bagian mesin menjadi radioaktif seluruhnya, maka pada metode TLA, aktivasi hanya terjadi pada lapisan tipis sekitar 100 µm, karena partikel-partikel berat bermuatan menjadi diperlambat dalam lapis tersebut oleh muatan listriknya. Selama aktivasi tersebut, elemen-elemen yang ada, berubah menjadi unsur-unsur baru, sehingga teknik ini  kemudian disebut dengan teknik radionuklida (RNT), dan terdengar lebih komersil bagi sektor industri. Metode TLA ini memiliki keuntungan yaitu hanya mengaktivasi bagian mesin tanpa perlu tindakan protektif tambahan ataupun yang berhubungan dengan aturan ketat proteksi radiasi, sehingga mesin dapat dengan mudah untuk ditangani. Dengan perkembangan teknologi aktivasi lapis tipis (TLA), pandangan negatif dari kalangan industri pun berubah.

Dibawah bimbingan A. Gerve, teknik aktivasi dan pengukuran tingkat keausan mesin, dikembangkan lebih jauh, di laboratorium teknik isotop, Pusat Riset Nuklir di Karlsruhe, Jerman. Pada tahun 1970 hingga 1978, menemukan solusi penting dalam aplikasi teknik ini yaitu determinasi prosedur pengukuran konsentrasi, dimana konsentrasi partikel radioaktif dalam volume minyak pelumas berkaitan dengan laju keausan mesin, dan prosedur pengukuran dengan metode perbedaan (difference method) juga telah dikembangkan, yang behubungan dengan reduksi radioaktivitas oleh tingkat keausan mesin.

Pengukuran tingkat keausan mesin dengan RNT juga diterapkan pada analisis perlindungan mesin terhadap keausan mesin dengan minyak pelumas serta efek bahan aditif lainnya. Pada dekade 1980 hingga 1990, RNT terutama diaplikasinan untuk memonitor secara rutin pada mesin pembakaran (combustion engines) dan riset dasar tribologi. Teknik RNT memungkinkan penemuan tribomutasi, yaitu teknologi modifikasi material pada permukaan mesin yang mengalami friksi dalam skala nano.

Keuntungan komersil yang utama dari teknik RNT ini adalah tingkat sensitivitasnya yang tinggi (sekitar 0.1nm/h), pengukuran keausan yang kontinu serta tingkat akurasi yang sangat presisi dalam pengukuran keausan pada titik (point) tertentu dari suatu mesin. Sejalan dengan perkembangan teknologi mesin modern, analisis mesin serta kecanggihan teknologi minyak pelumas, maka teknik RNT merupakan bagian penting yang tak terpisahkan baik dalam riset tribologi maupun deteksi keausan mesin.

Pada dasarnya metode deteksi keausan mesin ada dua macam yaitu metode konsentrasi (consentration method) dan metode perbedaan (difference method). Kedua metode ini menawarkan keuntungan yang sama yaitu observasi yang kontinu dan pengukuran tingkat keausan mesin yang sedang beroperasi tanpa harus menghentikan kinerja mesin atau bahkan membongkar bagian-bagian mesin. Kedua teknik tersebut menunjukkan sensitifitas yang sangat tinggi dan hanya membutuhkan waktu yang singkat serta biaya yang lebih murah bila dibandingkan metode konvensional lainnya.

Metode konsentrasi merupakan metode pengukuran keausan mesin dengan cara mendeteksi emisi radiasi yang dipancarkan oleh partikel yang berasal dari permukaan mesin yang mengalami keausan dengan menggunakan medium berupa bahan bakar atau minyak pelumas yang akan mengalirkan partikel-partikel keausan dari bagian mesin yang diaktivasi. Bahan bakar atau minyak pelumas yang mengandung partikel-partikel keausan selanjutnya dideteksi dengan detektor yang akan mengukur radiasi yang diemisi oleh patikel tersebut. Data aktual (jumlah partikel keausan dalam µg) atau kedalaman keausan mesin (dalam nm) dapat dihitung menggunakan data kalibrasi sistem pengukuran dan dengan mempertimbangkan data relevan yang lebih jauh seperti waktu paruh inti radioaktif dari partikel keausan mesin. Prosedur awal dalam deteksi keausan mesin adalah kalibrasi radiasi material mesin pada waktu mesin masih baru (belum dioperasikan) dan kalibrasi kedua dilaksanakan sekali sebelum tiap uji keausan dijalankan dengan menggunakan material yang sama dan marker radioaktif yang identik pula. Pengukuran sensitivitas detektor pada saat kalibrasi kedua dilakukan dengan susunan geometris khusus yang sama dengan prosedur awal.  Metode konsentrasi hanya memerlukan tingkat radioaktivitas yang relatif rendah yaitu 250 kBq untuk tiap bagian mesin yang dideteksi. Dengan menggunakan spektroskopi gamma, beberapa komponen yang aus, dapat diukur secara simultan, dan dapat dilakukan dalam satu waktu pada dua komponen atau lebih yang berbeda.

Pada Metode Perbedaan (difference method), derajat keausan mesin diketahui dengan cara mengukur penurunan aktivitas residual dari bagian mesin yang diradiasi. Teknik ini diterapkan hanya ketika mesin yang diuji tidak dapat menggunakan metode konsentrasi , misalnya ketika mesin yang diuji tidak dapat menggunakan medium (minyak mesin), yang dapat mengalirkan partikel keausan. Prinsipnya pada saat mesin sedang beroperasi, keausan mesin terbentuk dengan cara melepaskan  partikel keausan dari permukaan mesin yang telah teraktivasi. Karena kehilangan material permukaan yang teraktivasi, maka total radioaktivitas dengan bagian mesin yang diuji , akan berkurang. Pengukuran radiasi dilakukan dengan detektor NaI sintilasi. Sebelum uji dilakukan, bagian mesin yang akan diuji sebelumnya harus diberi marker radioaktif terlebih dahulu.

By Astunor

(sumber: www.ansto.gov.au, http://www.pems.adfa.edu.au/~s9471553/level1/Knee/WearAnalysiswithRadioisotopes.pdf)