19. FLUKS NEUTRON DENGAN KAPSUL RABBIT SYSTEM Sutrisno
Transcript of 19. FLUKS NEUTRON DENGAN KAPSUL RABBIT SYSTEM Sutrisno
SEMINAR NASIONAL IISDM TEKNOLOGI NUKLIRYOGYAKARTA, 21-22 DESEMBER 2006ISSN 1978-0176
PENGUKURAN FLUKS NEUTRON DENGAN KAPSULPOLIETILENDAN AI-I050 DI FASILITAS RABBIT SYSTEM
SUTRISNO, SARWANI, SALEH HARTAMAN, ASNUL SUFMAWANPusat Reaktor Serba Guna - BATAN,
Kawasan PUSPIPTEK Gedung No. 31Serpong, Tangerang 15310, Banten, IndonesiaTelp. +62-21-7560908, Fax. +62-21-7560573
E-mail:[email protected]
Abstrak
PENGUKURAN FLUKS NEUTRON DENGAN KAPSUL POLIETILEN DAN AL-I050 DI FASILITASRABBIT 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 untukwadah 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 lintangserapan mikroskopis yang berbeda. Untuk meningkatkan ketelitian dalam menganalisis suatu sampel denganmetode analisis aktivasi neutron, maka perlu diketahui besarn jluks neutron pada fasilitas Rabbit System. Telahdilakukan pengukuran jluks neutron termal dengan metode aktivasi keping (keping Au) di setiap posisi iradiasifasilitas Rabbit System RS1, RS2, RS3 dan RS4 pada daya 15 MW dengan lama iradiasi 5 menit. Hasilpengukuran 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 adalah2,881.1013 (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 RABBITSYSTEM 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 usedfor 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 thetarget, it is used neutron activation analysis (NAA) method. It is needed the data of neutron jlux at rabbit systemfacility. It has been measured thermal neutron jlux by foil activation method (foil Au) at every irradiationposition that are RS1, RS2,RS3 and RS4 at 15 MW power and 5 minutes irradiation time .. The result shows thefollowing 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
PENDAHULUAN
Fasilitas iradiasi Rabbit System merupakanfasilitas iradiasi yang digunakan untuk produksiradioisotop dan untuk penelitian aktivasi neutron.Ada dua jenis Rabbit System, yaitu HydraulicRabbit dan Pneumatic Rabbit System. HydraulicRabbit menggunakan air sebagai mediapengangkut kapsul iradiasi, sedangkan padapneumatic rabbit menggunakan gas nitrogen. Disamping sebagai media pengangkut, air dannitrogen tersebut berfungsi sebagai pendinginkapsul selama iradiasi berlangsung. Fasilitasiradiasi tersebut dapat digunakan untuk iradiasisampel dengan waktu singkat (beberapa detik)sampai waktu relatif panjang (4-6 jam). Unrtuksampel yang mempunyai isotop dengan waktuparuh pendek (orde detik) digunakan pneumaticrabbit yang dapat mel;akukan pengiriman lebihcepat dari hydraulic rabbit, sedangkan sampelyang mempunyai isotop dengan waktu paruhpanjang menggunakan hydraulic rabbit. Untukmelaksanakan iradiasi suatu sampel di dalamfasilitas Rabbit System diperlukan suatu wadahyang disebut kapsul rabbit. Ada dua jenis kapsulrabbit yaitu kapsul jenis Polietilen yang hanyadipakai untuk wadah sampel dengan waktuiradiasi pendek (maksimum 40 menit) dan kapsuljenis AI-I050 yang digunakan untuk wadahsampel dengan waktu iradiasi panjang. Unsur Cdan H sebagai penyusun bahan kapsul polietilenmemiliki tampang lintang yang lebih kecil daritampang lintang unsur Al pada kapsul AI-I050 disamping unsur pengotor yang terkandung dalamkapsul terse but. Untuk meningkatkan ketelitiandalam menganalisis suatu sampel denganmenggunakan metode Analisis Aktivasi Neutron(AAN), maka perlu diketahui besarnya fluksneutron di dalam kedua jenis kapsul tersebut.
Dalam penelitian ini akan dilakukanpengukuran fluks neutron di dalam kapsul jenisAI-1050 dan polietilen di setiap posisi iradiasifasilitas hydraulic rabbit, dengan cara melakukanpengukuran fluks neutron dengan metode aktivasikeping (keping Au) pada daya 15 MW dan lamairadiasi 5 menit. Dari penelitian ini diharapkanfasilitas hydraulic rabbit dapat digunakan untukpenelitian aktivasi neutron dengan akurat.
SEMINAR NASIONAL IISDM TEKNOLOGI NUKLIR
YOGYAKARTA, 21-22 DESEMBER 2006ISSN 1978-0176
TEOR!
Diskripsi Fasilitas Rabbit System!l]
Rabbit system adalah salah satu fasilitasiradiasi yang terletak di Berrilium Reflektor yangdigunakan untuk produksi radioisotope dananalisis aktivasi Neutron. Fasilitas Rabbit Systemyang terdapat di RSG-GA Siwabessy ada 2 jenisyaitu Hydraulic Rabbit dan Pneumatic rabbit.
Hydraulic Rabbit menggunakan air sebagai mediapengangkut kapsul iradiasi, sedangkan pneumaticrabbit menggunakan gas nitrogen. RSG-GASiwabessy mempunyai 4 buah hydraulic rabbityang dapat dioperasikan sendiri-sendiri ataubersama-sama yang mempunyai diameter dalampipa pengirim 36 mm, 4 buah hydraulic rabbittersebut dinamai Rabbit System I (RS 1) yangmenempati posisi B 1, RS2 menempati C I, RS3menempati D I dan RS4 menempati E I sepertipada konfigurasi teras RSG GA Siwabessy(Gambar 1), flow diagram hydraulic rabbitterlihat seperti Gambar 2 dan karakteristikHydraulic rabbit dan pneumatic rabbit terlihatseperti Tabel 1.
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir- BATAN 160 Sutrisno dkk
SEMINAR NASIONAL IISDM TEKNOLOGI NUKLIR
YOGY AKARTA, 21-22 DES EMBER 2006ISSN 1978-0176
Tabe1.1 Karakteristik Hydraulic Rabbit dan PneumaticRabbit
Serat sampel
+ Kapsul
Kapasitas
panas
Pengukuran Fluks Neutron(2]
Besarnya fluks neutron di dalam terasreaktor dapat dilakukan dengan dua cara yaitudengan melakukan pengukuran fluks neutronsecara langsung dan pengukuran tak langsung.Pengukuran langsung dilakukan dengan detektorneutron (FC, IC, BF3, SPND) yang didimasukkan
ke dalam teras reaktor. Pada pengukuranlangsung ini level fluks neutron dapat langsungdilihat pada alat pembacanya, namun ketelitianhasil pengukurannya sangat rendah. Pengukurantak langsung dilakukan menggunakan bahandetektor berupa keping atau kawat tertentu yangdiaktivasi di dalam teras reaktor. Hasil
pengukuran tak langsung akan dapat diperolehsesaat setelah pencacahan keping, namunhasilnya sangat akurat. Dengan mengetahuipengelompokan energi neutron tersebut makadalam pengukuran fluks neutron tak langsung,dipilih bahan detektor yang cocok dengan energineutron yang akan diukur. Bahan-bahan sepertiAu, In, Ag, Cu, Sc, Dy, Mn dan Fe-58 sensitifterhadap neutron yang berenergi termal danepitermal. Untuk memisahkan neutron termal danepitermal digunakan bahan pembungkuscadmium. Peralatan yang digunakan dalampengukuran fluks neutron tak langsung ini adalah:
I Detektor semikonduktor yang dilengkapidengan 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 berdasarkanaktivasi detektor keping terukur ditentukandengan persamaanYJ
No Uraian
Jumlah
Dimensi
tabung
pengirimMedia
pengirim dan
pendingin
Material pipa
pengalir
T ekanan ke~a
Kecepatan
pemindahMaterial
kapsul
Ukuran
sampel yang
dapatdiiradiasi
Serat Sampel
Ukuran
Kapsul
Sutrisno dkk
HydraulicRabbit
4 sistemDiameter
dalam 36mmAir
Pipa
pengirim dan
pengembalididalam dan
diluar kolam
AIMg3
Tekanan
sekeliling
0,6 m/dt
Plastik
(polietilen),Aluminium
Diameter 25
mm
Panjang 70mm
Maximum 70
grDiameter
luar 33 mm
Panjangtotal 96 mm
Max 100 gr
15 W/gr
Pneumatic
Rabbit
1sistemDiameter
dalam 20 mm
Gas Nitrogen
Pipa pengirimdan
pengembalididalam dan
diluar kolam
AIMg3,
sambungan
pipa di luarkolam SS
1,5 bar
10 m/dt
Plastik
(polietilen),Aluminium
Diameter 2
mm
0,01-0,05 gr
Diameter luar
18mm
Panjang total46mm
Max 10 gr
5 W/gr
161
Dengan :BAmNOAbareAcdoth
GthA.
ti
Berat atom
massa kepingbilangan avogadroaktivitas keping terbukaaktivitas keping terbungkus cadmiumtampang lintang aktivitas unsur kepingFaktor perisai diri termal kepingkonstanta peluruhan isotop kepingwaktu iradiasi keping
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN
SEMINAR NASIONAL IISDM TEKNOLOGI NUKLIR
YOGY AKARTA, 21-22 DESEMBER 2006ISSN 1978-0176
Tabe12. Hasil Pengukuran F1uks Neutron Terma1 DiHydraulic Rabbit System Pada Daya 15 MW
Menggunakan Kapsu1 Polietilen.
Dari Tabel 2 dapat dibuat grafik hasilpengukuran fluks neutron menggunakan kapsulpolietilen seperti terlukis dalam Gambar 6.
Tabe13. Hasi1 Pengukuran F1uks Neutron Terma1 di
Hydraulic Rabbit System Pada Daya 15 MW
Menggunakan Kapsu1 A1-1050.
AktivasiAktivasiFluks
Posisi
kepingkepingneutron
No Iradiasiterbuka,terbungkustermal
Ab (108 Bq)
cadmium,1013
Ax! (108 Bq)n/(cm2.det)
1RS1 6,8902,0352,881
2RS2 6,7501,7502,965
3RS3 6,8351,8602,949
4RS4 6,9301,5032,196
Fluks
neutron
termal
1013
n/(cm2.det)3,488
3,660
3,577
3,714
Aktivasi
keping
terbungkuscadmium,
Acd (108 Bq)1,395
1,450
1,390
1,461
Aktivasi
keping
terbuka,
At, (108
~7,280
7,630
7,425
7,740
RS1
RS2
RS3
RS4
Posisi
Iradiasi
12
34
No
Dari Tabel 3 di atas dapat dibuat grafikhasil pengukuran fluks neutron menggunakankapsul AI-1050 seperti terlukis dalam Gambar 7.
Dari Tabel di atas, hasil pengukuran fluksneutron di setiap posisi iradiasi menggunakankapsul polietilen pada RS1 adalah 3,488 .1013n/(cm2.det), RS2 = 3,660 .1013 n/(cm2.det), RS3= 3,577 .1013 n/(cm2.det) dan RS4 = 3,714.1013n/(cm2.det), sedangkan pengukuran fluks neutrondi 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 .1013n/( cm2.det). Dari harga fluks neutron termaltersebut menunjukkan bahwa harga fluks neutrontermal di dalam kapsul AI-1050 mempunyaiharga lebih kedl dibandingkan dengan hargafluks neutron di dalam kapsul polietilen. Hal ini
TAT A KERJA
Pengukuran fluks neutron termal di dalamkapsul jenis polietilen dan AI-I050 dilakukanpada setiap posisi iradiasi fasilitas hydraulicrabbit (RSI, RS2, RS3 dan RS4) dengan tahapansebagai berikut:[4]I Kapsul Polietilen (Gambar 4) dan AI-I050
(Gambar 5) sebelum diiradiasi, dibersihkanterlebih dahulu dari kotoran atau debu yangmenempel pada permukaan kapsul denganaceton.
2 Keping-keping Au yang akan digunakansebagai bahan detektor ditimbang beratnya.Selanjutnya sebagian Au dibungkus denganCd dan lainnya dengan AI.
3 Dimasukkan I buah keping Au yang telahterbungkus Al ke dalam kapsul polietilenpada posisi atas dan 1 buah keping Auterbungkus Cd pada posisi bawah.
4 Iradiasi kapsul polietilen yang telah berisikeping Au pada fasilitas hydraulic rabbitRS1, RS2, RS3 dan RS4 pada daya 15 MWselama 5 menit.
5 Keping-keping Au teraktivasi tersebutdicacah dengan menggunakan detektor HpGe dan dianalisis dengan MCA lamapencacahan 200-1200 detik setelahmengalami peluruhan 2-3 hari.
6 Diulangi tata kerja no.3, 4, dan 5 denganmenggunakan kapsul AI-1050.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil pengukuran fluks neutron termaldengan metode aktivasi keping (keping Au) disetiap posisi iradiasi fasilitas hydraulic rabbit(RS1, RS2, RS3 dan RS4) menggunakan kapsuljenis polietilen dan AI-1050 dapat dilihat padaTabel2 dan Tabel 3.
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir- BATAN 162 Sutrisno dkk
SEMINAR NASIONAL IISDM TEKNOLOGI NUKLIRYOGYAKARTA, 21-22 DESEMBER2006ISSN 1978-0176
disebabkan unsur C dan B sebagai penyusunbahan kapsul polietilen mempunyai tampanglintang serapan lebih keeil dibandingkan unsur Alyang terkandung dalam kapsul Al-l050, disamping unsur pengotornya.
KESIMPULAN
Dari penelitian ini dapat disimpulkanbahwa,
a. Barga fluks neutron termal di posisi iradiasifasilitas RSl, RS2, RS3, dan RS4 denganmenggunakan kapsul Al-l050 mempunyaiharga lebih kecil dari kapsul Polietilen,disebabkan tampang lintang Al-I050 lebihbesar dari Polietilen.
b. Basil pengukuran fluks neutron tersebutdapat digunakan sebagai aeuan pemetaanfluks neutron di RSG-GA Siwabessy.
DAFTAR PUSTAKA
1. SARWANI, dkk, 1999, "Analisis dan PengukuranLaju Dosis Radiasi Kapsul AI-I050 padafasilitas iradiasi Rabbit System, Prosiding HasilPenelitian P2TRR, ISSN 0854-5278
2. AMIR HAMZAH, 1999-2000, "Pengukuran FluksNetron", Diklat Selingkung (in HouseTraining) Manajemen Teras RSG-GAS.
3. IAEA Tech. Rep, Series No.107, 1970,"NeutronFluence measurement",
4. SRI WARDHANI, dkk "Penentuan Unsur KelumitDalam Cuplikan Batuan Dengan MetodeAPN'" Prosiding Hasil Penelitian Tahun 19951996, PRSG-BATAN, ISSN 0854-5278.
FlukoneutroD termal(IO"o/em'/det)
fgJ
Konflgur •• 1ter •• re.klor RSG.GAS dangeR F •• IIII ••• Indl •• 1
CIP Centrallradlatlon Position
FE: Elam en bakerPN RS ; Pneum aIle Rabbit System
ce ; Elemen kandali
HYRS : Hydraulic Rabbit Sistem
Elernan reflektorNR Nautron Radiography
85+ I BS+: Eleman reflektordengan penyumbalNDT Neutron Transmutation Doping Facility
lP I IP ; !radiation PositionPRTF: Power ramp teet facility
Gambar 1. Konfigurasi Teras Reaktor Dengan Fasilitas Iradiasi
Sutrisno dkk 163 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN
SEMINAR NASIONAL IISDM TEKNOLOGI NUKLIR
YOGY AKARTA, 21-22 DESEMBER 2006ISSN 1978-0176
Gambar 2. Diagram Alir Hydraulic Rabbit System
RS1 RS2 RS3 RS4
Gambar 3. Stasiun Pengiriman Sampel di Isotope Cell
Gambar 4. Kapsul Iradiasi Polietilen
Poslallradlasl Rabbit System
Gambar 6. Grafik Hasil PengukuranFluks NeutronMenggunakan Kapsul Polietilen
FI uk. neutronx 10"'13
nl (cm"2.del)
RS1 RS2 RS3 RS4
Gambar 5.Kapsul Iradiasi AI-1050
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN 164
Poslal Iradlasl Rabbit system
Gambar 7. Grafik Hasil Pengukuran FluksNeutron Menggunakan Kapsul AI-1050
Sutrisno dkk