Analisis Desain Pulsed Power Supply (Modulator) untuk Akselerator Linear 6-18 MeV

Wijono, Prof. Dr. Ir. Andang Widi Harto, M.T., IPU, ASEAN Eng.

2026 | Tesis | MAGISTER TEKNIK FISIKA

Akselerator linear untuk keperluan medis dan industri telah banyak digunakan dalam beberapa tahun terakhir. Sekitar 70% akselerator elektron di seluruh dunia digunakan untuk aplikasi industri. Keunggulan proses iradiasi dibandingkan proses termal dan kimia adalah tingkat keluaran yang lebih tinggi, konsumsi energi yang berkurang, polusi lingkungan yang lebih sedikit, dan menghasilkan kualitas produk yang unggul serta memiliki karakteristik unik yang tidak dapat ditiru oleh metode lain. Pusat Penelitian Teknologi Akselerator (PRTA)-BRIN, Indonesia sedang mengembangkan akselerator linear gelombang berdiri (SWL) untuk aplikasi iradiasi pangan pada frekuensi S-band (±2856 MHz), energi elektron 6-18 MeV, dan daya berkas rata-rata 20 kW. Makalah ini bertujuan untuk mendesain, mensimulasikan, dan menganalisis modulator klystron dalam Radio Frequency (RF) akselerator linear. Modulator klystron merupakan komponen utama dari RF akselerator linear, yang berfungsi untuk mensuplai daya klystron dengan orde megawatt puncak DC, sehingga klystron dapat menguatkan sinyal RF level rendah dari RF driver menjadi sinyal RF daya tinggi dengan daya puncak 2-6 MW. Desain modulator klystron dilakukan berdasarkan pemodelan matematika, kemudian disimulasikan menggunakan LTspice untuk menganalisis kinerja sistem modulator klystron. Hasil simulasi pemodelan modulator klystron menunjukkan kinerja sistem dan respons dinamis yang stabil. Hal ini memenuhi spesifikasi akselerator linear SWL 6-18 MeV yang dikembangkan oleh PRTA-BRIN.

Linear accelerators for medical and industrial purposes have become widely used in recent years. Approximately 70% of electron accelerators worldwide are used for industrial applications. The advantages of irradiation processes compared to thermal and chemical processes are higher output levels, reduced energy consumption, less environmental pollution, and producing superior product quality and having unique characteristics that cannot be imitated by other methods. Research Center for Accelerator Technology (PRTA), BRIN, Indonesia is developing standing wave linear accelerator (SWL) for food irradiation applications at S-band frequencies (±2856 MHz), electron energy of 6-18 MeV, and an average beam power of 20 kW. This paper aims to design, simulate, and analyze the klystron modulator in the Radio Frequency (RF) linear accelerator (Linac). The klystron modulator is the main component of the RF linear accelerator, which functions to supply klystron power with the order of megawatt peak DC, so that the klystron can amplify the low-level RF signal from the RF driver into a high-power RF signal with a power of 2-6 MW peak. The design of the klystron modulator is carried out based on mathematical modeling, then simulated using LTspice to analyze the performance of the klystron modulator system. The results of the klystron modulator modeling simulation show stable system performance and dynamic response. So that it meets the specifications of the 6-18 MeV SWL linear accelerator being developed by PRTA-BRIN.

Kata Kunci : Daya Modulator pulsa HV, Pulsa Klystron, Akselerator elektron linier, Jaringan pembentuk pulsa, RF