SEMINAR NASIONAL II SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 21-22 DESEMBER 2006 ISSN 1978-0176
Daftar Isi
PENGUKURAN FLUKS NEUTRON DENGAN KAPSUL POLIETILENDAN AI-I050 DI FASILITAS RABBIT SYSTEM SUTRISNO, SARWANI, SALEH HARTAMAN,
ASNUL SUFMAWAN
Pusat Reaktor Serba Guna - BATAN, Kawasan PUSPIPTEK Gedung No. 31 Serpong, Tangerang 15310, Banten, Indonesia Telp. +62-21-7560908, Fax. +62-21-7560573 E-mail:
[email protected] Abstrak PENGUKURAN FLUKS NEUTRON DENGAN KAPSUL POLIETILEN
DAN AL-I050 DI FASILITAS
RABBIT SYSTEM. Untuk melaksanakan iradiasi suatu sampel di dalam fasilitas Rabbit System, sampel harus dibungkus dalam kapsul rabbit. Ada dua jenis kapsul rabbit yaitu kapsul jenis polietilen yang dipakai untuk wadah sampel dengan waktu iradiasi pendek (maksimum 40 menit) dan kapsul AI~1050 yang digunakan untuk wadah sampel dengan waktu iradiasi panjang (;:::3jam).Kedua kapsul tersebut mempunyai tampang lintang serapan mikroskopis yang berbeda. Untuk meningkatkan ketelitian dalam menganalisis suatu sampel dengan metode analisis aktivasi neutron, maka perlu diketahui besarn jluks neutron pada fasilitas Rabbit System. Telah dilakukan pengukuran jluks neutron termal dengan metode aktivasi keping (keping Au) di setiap posisi iradiasi fasilitas Rabbit System RS1, RS2, RS3 dan RS4 pada daya 15 MW dengan lama iradiasi 5 menit. Hasil pengukuran jluks neutron dengan kapsul polietilen pada RS1 adalah 3,488.1013 (n/cm2.det), RS2 = 3,660.1013 (n/cm2.det), RS3 = 3,577.1013 (n/cm2.det), dan RS4 = 3,714.1013 (n/cm2.det). Kapsul AI-1050 pada RS1 adalah 2,881.1013 (n/cm2.det), RS2 = 2,965.1013 (n/cm2.det), RS3 = 2,949.1013 (n/cm2.det), dan RS4 = 2,196.1013 (n/cm2.det). Kata-kata kunci: jluks neutron, polietilen, rabbit system
Abstract
NEUTRON FLUX MEASUREMENT BY POLYETHYLENE AND AL-I050 CAPSULE AT THE RABBIT SYSTEM FACILITY. To conduct the target irradiation at rabbit system facility sampel must be kept in a sealed capsule. There are two types of rabbit capsule, polietilen capsule and AI-1050 capsule. Polietilen capsule is used for short time irradiating (Approx. 40 minutes) and AI-1050 is usedfor long time irradiating (Approx. 3 hours). Both capsule have difference cross section microscopic absorbtion. To enhance the accuracy of analysis the target, it is used neutron activation analysis (NAA) method. It is needed the data of neutron jlux at rabbit system facility. It has been measured thermal neutron jlux by foil activation method (foil Au) at every irradiation position that are RS1, RS2,RS3 and RS4 at 15 MW power and 5 minutes irradiation time .. The result shows the following RS1 = 3,488.1013 (n/cm2.s), RS2 = 3,660.1013 (n/cm2.s), RS3 = 3,577.1013 (n/cm2.s), and RS4 = 3,714.1013 (n/cm2.s) for polietilen capsule. For AI-1050 capsule showed the result followin? RS1 = 2,881.1013 (n/cm2.s), RS2 = 2,965.1013 (n/cm2.s), RS3 = 2,949.1013 (n/cm2.s), and RS4 = 2,196.1013 (n/cm .s). Keywords: neutron jlux, polyethylene, rabbit system
Sutrisno dkk
159
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN
SEMINAR NASIONAL II SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 21-22 DESEMBER 2006 ISSN 1978-0176
PENDAHULUAN
TEOR!
Fasilitas iradiasi Rabbit System merupakan fasilitas iradiasi yang digunakan untuk produksi radioisotop dan untuk penelitian aktivasi neutron. Ada dua jenis Rabbit System, yaitu Hydraulic Rabbit dan Pneumatic Rabbit System. Hydraulic Rabbit menggunakan air sebagai media pengangkut kapsul iradiasi, sedangkan pada pneumatic rabbit menggunakan gas nitrogen. Di samping sebagai media pengangkut, air dan nitrogen tersebut berfungsi sebagai pendingin kapsul selama iradiasi berlangsung. Fasilitas iradiasi tersebut dapat digunakan untuk iradiasi sampel dengan waktu singkat (beberapa detik) sampai waktu relatif panjang (4-6 jam). Unrtuk sampel yang mempunyai isotop dengan waktu paruh pendek (orde detik) digunakan pneumatic rabbit yang dapat mel;akukan pengiriman lebih cepat dari hydraulic rabbit, sedangkan sampel yang mempunyai isotop dengan waktu paruh panjang menggunakan hydraulic rabbit. Untuk melaksanakan iradiasi suatu sampel di dalam fasilitas Rabbit System diperlukan suatu wadah yang disebut kapsul rabbit. Ada dua jenis kapsul rabbit yaitu kapsul jenis Polietilen yang hanya dipakai untuk wadah sampel dengan waktu iradiasi pendek (maksimum 40 menit) dan kapsul jenis AI-I050 yang digunakan untuk wadah sampel dengan waktu iradiasi panjang. Unsur C dan H sebagai penyusun bahan kapsul polietilen memiliki tampang lintang yang lebih kecil dari tampang lintang unsur Al pada kapsul AI-I050 di samping unsur pengotor yang terkandung dalam kapsul terse but. Untuk meningkatkan ketelitian dalam menganalisis suatu sampel dengan menggunakan metode Analisis Aktivasi Neutron (AAN), maka perlu diketahui besarnya fluks neutron di dalam kedua jenis kapsul tersebut. Dalam penelitian ini akan dilakukan pengukuran fluks neutron di dalam kapsul jenis AI-1050 dan polietilen di setiap posisi iradiasi fasilitas hydraulic rabbit, dengan cara melakukan pengukuran fluks neutron dengan metode aktivasi keping (keping Au) pada daya 15 MW dan lama iradiasi 5 menit. Dari penelitian ini diharapkan fasilitas hydraulic rabbit dapat digunakan untuk penelitian aktivasi neutron dengan akurat.
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-
BATAN
160
Diskripsi Fasilitas Rabbit System!l] Rabbit system adalah salah satu fasilitas iradiasi yang terletak di Berrilium Reflektor yang digunakan untuk produksi radioisotope dan analisis aktivasi Neutron. Fasilitas Rabbit System yang terdapat di RSG-GA Siwabessy ada 2 jenis yaitu Hydraulic Rabbit dan Pneumatic rabbit. Hydraulic Rabbit menggunakan air sebagai media pengangkut kapsul iradiasi, sedangkan pneumatic rabbit menggunakan gas nitrogen. RSG-GA Siwabessy mempunyai 4 buah hydraulic rabbit yang dapat dioperasikan sendiri-sendiri atau bersama-sama yang mempunyai diameter dalam pipa pengirim 36 mm, 4 buah hydraulic rabbit tersebut dinamai Rabbit System I (RS 1) yang menempati posisi B 1, RS2 menempati C I, RS3 menempati D I dan RS4 menempati E I seperti pada konfigurasi teras RSG GA Siwabessy (Gambar 1), flow diagram hydraulic rabbit terlihat seperti Gambar 2 dan karakteristik Hydraulic rabbit dan pneumatic rabbit terlihat seperti Tabel 1.
Sutrisno dkk
SEMINAR NASIONAL II SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGY AKARTA, 21-22 DES EMBER 2006 ISSN 1978-0176
ke dalam teras reaktor. Pada pengukuran langsung ini level fluks neutron dapat langsung dilihat pada alat pembacanya, namun ketelitian hasil pengukurannya sangat rendah. Pengukuran tak langsung dilakukan menggunakan bahan detektor berupa keping atau kawat tertentu yang diaktivasi di dalam teras reaktor. Hasil pengukuran tak langsung akan dapat diperoleh sesaat setelah pencacahan keping, namun hasilnya sangat akurat. Dengan mengetahui pengelompokan energi neutron tersebut maka dalam pengukuran fluks neutron tak langsung, dipilih bahan detektor yang cocok dengan energi neutron yang akan diukur. Bahan-bahan seperti Au, In, Ag, Cu, Sc, Dy, Mn dan Fe-58 sensitif terhadap neutron yang berenergi termal dan epitermal. Untuk memisahkan neutron termal dan epitermal digunakan bahan pembungkus cadmium. Peralatan yang digunakan dalam pengukuran fluks neutron tak langsung ini adalah: I Detektor semikonduktor yang dilengkapi dengan preamplifier 2 Catu daya tegangan tinggi, penguat (amplifier) spectroscopy. 3 Perubah sinyal analog ke digital (ADC). 4 Analisis ketinggian pulsa multi kanal (MCA). 5 Komputer dengan fasilitas masukanlkeluaran (input/output). 6 Pencetak (printer) Besarnya fluks neutron termal berdasarkan aktivasi detektor keping terukur ditentukan dengan persamaanYJ
Tabe1.1 Karakteristik Hydraulic Rabbit dan Pneumatic Rabbit
No
Uraian
Pneumatic
Hydraulic Rabbit
Rabbit
Jumlah
4 sistem
1 sistem
Dimensi
Diameter
Diameter
tabung
dalam
36
dalam 20 mm
mm
pengirim Media
Air
Gas Nitrogen
Material pipa
Pipa
pengalir
pengirim dan
Pipa pengirim dan
pengembali didalam dan
pengembali didalam dan
diluar kolam
diluar kolam
pengirim dan pendingin
AIMg3
AIMg3, sambungan pipa di luar kolam SS
T ekanan ke~a
Tekanan
1,5 bar
sekeliling Kecepatan pemindah Material kapsul Ukuran
Plastik
Plastik
(polietilen), Aluminium
(polietilen), Aluminium
Diameter
Serat Sampel Ukuran Kapsul
Serat sampel
25
mm
sampel yang dapat diiradiasi
10 m/dt
0,6 m/dt
Diameter 2
mm
Panjang 70
mm Maximum
70
gr Diameter luar
33 mm
0,01-0,05 gr Diameter
luar
18mm
Panjang total 96 mm
Panjang total
Max 100 gr
Max 10 gr
15 W/gr
5 W/gr
46mm
Dengan : BA Berat atom m massa keping NO bilangan avogadro Abare aktivitas keping terbuka Acd aktivitas keping terbungkus cadmium oth tampang lintang aktivitas unsur keping Gth Faktor perisai diri termal keping A. konstanta peluruhan isotop keping ti waktu iradiasi keping
+ Kapsul Kapasitas panas
Pengukuran Fluks Neutron(2] Besarnya fluks neutron di dalam teras reaktor dapat dilakukan dengan dua cara yaitu dengan melakukan pengukuran fluks neutron secara langsung dan pengukuran tak langsung. Pengukuran langsung dilakukan dengan detektor neutron (FC, IC, BF3, SPND) yang didimasukkan
Sutrisno dkk
161
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN
SEMINAR NASIONAL II SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGY AKARTA, 21-22 DESEMBER 2006 ISSN 1978-0176
TAT A KERJA Pengukuran fluks neutron termal di dalam kapsul jenis polietilen dan AI-I050 dilakukan pada setiap posisi iradiasi fasilitas hydraulic rabbit (RSI, RS2, RS3 dan RS4) dengan tahapan sebagai berikut:[4] I Kapsul Polietilen (Gambar 4) dan AI-I050 (Gambar 5) sebelum diiradiasi, dibersihkan terlebih dahulu dari kotoran atau debu yang menempel pada permukaan kapsul dengan aceton. 2
3
4
5
6
Keping-keping Au yang akan digunakan sebagai bahan detektor ditimbang beratnya. Selanjutnya sebagian Au dibungkus dengan Cd dan lainnya dengan AI. Dimasukkan I buah keping Au yang telah terbungkus Al ke dalam kapsul polietilen pada posisi atas dan 1 buah keping Au terbungkus Cd pada posisi bawah. Iradiasi kapsul polietilen yang telah berisi keping Au pada fasilitas hydraulic rabbit RS1, RS2, RS3 dan RS4 pada daya 15 MW No 2 43 1 Ax! (108 Bq) selama 5 menit. Posisi Ab (108 Bq)
Tabe12. Hasil Pengukuran F1uks Neutron Terma1 Di Hydraulic Rabbit System Pada Daya 15 MW Menggunakan Kapsu1 Polietilen. No
Posisi Iradiasi
Aktivasi
Aktivasi
Fluks
keping
keping
neutron
terbuka,
terbungkus cadmium,
termal
At, (108
~
Acd (108 Bq)
1013 n/(cm2.det) 3,488
1 2
RS1
7,280
1,395
RS2
7,630
1,450
3,660
3 4
RS3
7,425
1,390
3,577
RS4
7,740
1,461
3,714
Dari Tabel 2 dapat dibuat grafik hasil pengukuran fluks neutron menggunakan kapsul polietilen seperti terlukis dalam Gambar 6. Tabe13. Hasi1 Pengukuran F1uks Neutron Terma1 di Hydraulic Rabbit System Pada Daya 15 MW Menggunakan Kapsu1 A1-1050. Aktivasi cadmium, terbungkus keping Fluks 1013 termal RS1 RS2 RS3 RS4 6,835 neutron terbuka, 6,750 6,930 2,965 2,949 2,196 2,881 2,035 1,750 1,860 1,503 keping n/(cm2.det) Aktivasi Iradiasi6,890
Keping-keping Au teraktivasi tersebut dicacah dengan menggunakan detektor Hp Ge dan dianalisis dengan MCA lama pencacahan 200-1200 detik setelah mengalami peluruhan 2-3 hari. Diulangi tata kerja no.3, 4, dan 5 dengan menggunakan kapsul AI-1050.
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil pengukuran fluks neutron termal dengan metode aktivasi keping (keping Au) di setiap posisi iradiasi fasilitas hydraulic rabbit (RS1, RS2, RS3 dan RS4) menggunakan kapsul jenis polietilen dan AI-1050 dapat dilihat pada Tabel2 dan Tabel 3.
Dari Tabel 3 di atas dapat dibuat grafik hasil pengukuran fluks neutron menggunakan kapsul AI-1050 seperti terlukis dalam Gambar 7. Dari Tabel di atas, hasil pengukuran fluks neutron di setiap posisi iradiasi menggunakan kapsul polietilen pada RS1 adalah 3,488 .1013 n/(cm2.det), RS2 = 3,660 .1013 n/(cm2.det), RS3 = 3,577 .1013 n/(cm2.det) dan RS4 = 3,714.1013 n/(cm2.det), sedangkan pengukuran fluks neutron di setiap posisi iradiasi menggunakan kapsul AI1050 pada RS1 adalah 2,881 .1013 n/(cm2.det),
RS2 = 2,965 .1013 n/(cm2.det), RS3 = 2,949 .1013 n/(cm2.det) dan RS4 = 2,196 .1013 n/( cm2.det). Dari harga fluks neutron termal tersebut menunjukkan bahwa harga fluks neutron termal di dalam kapsul AI-1050 mempunyai harga lebih kedl dibandingkan dengan harga fluks neutron di dalam kapsul polietilen. Hal ini
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-
BATAN
162
Sutrisno dkk
SEMINAR NASIONAL II SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 21-22 DESEMBER2006 ISSN 1978-0176 DAFTAR PUSTAKA
disebabkan unsur C dan B sebagai penyusun bahan kapsul polietilen mempunyai tampang lintang serapan lebih keeil dibandingkan unsur Al yang terkandung dalam kapsul Al-l050, di samping unsur pengotornya.
1. SARWANI, dkk, 1999, "Analisis dan Pengukuran Laju Dosis Radiasi Kapsul AI-I050 pada fasilitas iradiasi Rabbit System, Prosiding Hasil Penelitian P2TRR, ISSN 0854-5278 2. AMIR HAMZAH, 1999-2000, "Pengukuran Fluks Netron", Diklat Selingkung (in House Training) Manajemen Teras RSG-GAS.
KESIMPULAN Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa, a. Barga fluks neutron termal di posisi iradiasi fasilitas RSl, RS2, RS3, dan RS4 dengan menggunakan kapsul Al-l050 mempunyai harga lebih kecil dari kapsul Polietilen, disebabkan tampang lintang Al-I050 lebih besar dari Polietilen. b. Basil pengukuran fluks neutron tersebut dapat digunakan sebagai aeuan pemetaan fluks neutron di RSG-GA Siwabessy.
FlukoneutroD
3. IAEA Tech. Rep, Series No.107, 1970,"Neutron Fluence measurement",
4. SRI WARDHANI, dkk "Penentuan Unsur Kelumit Dalam Cuplikan Batuan Dengan Metode APN'" Prosiding Hasil Penelitian Tahun 19951996, PRSG-BATAN, ISSN 0854-5278.
termal(IO"o/em'/det) fgJ
Konflgur
•• 1 ter ••
re.klor
RSG.GAS
dangeR
F •• IIII ••• CIP
FE:
Indl
•• 1
Centrallradlatlon
PN RS ; Pneum ce
; Elemen Elernan
85+ lP
I
BS+:
I IP
Position
Elam en baker
Eleman
; !radiation
aIle Rabbit
System
kandali HYRS
: Hydraulic
NR
Nautron
NDT
Neutron
Rabbit
Sistem
reflektor reflektordengan
Radiography
penyumbal
Position
PRTF:
Power
ramp
Transmutation teet
Doping
Facility
facility
Gambar 1. Konfigurasi Teras Reaktor Dengan Fasilitas Iradiasi
Sutrisno dkk
163
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN
SEMINAR NASIONAL II SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGY AKARTA, 21-22 DESEMBER 2006 ISSN 1978-0176
Gambar 2. Diagram Alir Hydraulic Rabbit System
RS1
RS2 Poslallradlasl
RS3
RS4
Rabbit System
Gambar 6. Grafik Hasil PengukuranFluks Menggunakan Kapsul Polietilen
Gambar 3. Stasiun Pengiriman Sampel di Isotope Cell
Neutron
FI uk. neutron x 10"'13
nl (cm"2.del)
Gambar 4. Kapsul Iradiasi Polietilen
RS1
RS2
Poslal Iradlasl
RS3 Rabbit
RS4 system
Gambar 7. Grafik Hasil Pengukuran Fluks Neutron Menggunakan Kapsul AI-1050
Gambar 5.Kapsul Iradiasi AI-1050
Daftar Isi Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN
164
Sutrisno dkk
