P/'Oceedings Seminal' Reokwr Nllhlir da/am Pene/ilian Soinsdan Teluwlagi Menlljll Era Tinggal Landos

Handling, 8 - 10 OI<wbe,.1991PPTN - HATAN

FAKTOR BUILD UP PERISAI BETON DENGAN SUMBER 60Co

F.P. WattimuryPusat Penelitian Teknik Nuklir-Badan Tenaga Atom Nasional

AHSTRAKGO

FAKTOR BUILD UP PERISAI BETON DENGAN SUMBER Co, telah dilaksanakan

terhadap beton dengan beberapa berat jenis.Untuk memperoleh koefisien atenuasi sinal'gamma telah dipergunakan bata Pb yang dilubangi berdiameter 0,7 cm untuk mengurangiradiasi sekunder sinal' gamma. Rumus Lambert digunakan untuk menghitung koefisienatenuasi gamma terhadap beberapa jenis beton. Bata Pb yang berlubang kemudiandisingkirkan. Eksperimen selanjutnya dilakukan untuk mendapatkan faktor build up yangdisebabkan oleh adanya pengaruh radiasi sekunder sinal' gamma pada bahan beton yangdiselidiki. Faktor build up tergantung pada tebal perisai beton yang bersangkutan.Eksperimen telah dilakukan untuk mendapatkan faktor build up dari ketebalan beton denganbera t jenis yang berbeda.

ABSTRACTTHE BUILD UP FACTORS OF THE CONCRETE SHIELDING OF SEVERAL

DENSITIES HAVE BEEN PERFORMED USING GOCo. To obtain the linear attenuationcoefficients of the gamma radiation, a Pb-brick with a hole of 0.7 cm diameter was used tominimize the secondary gamma radiation. Lambert formula was used to determine the linearattenuation coefficients for several kinds of concrete. Then the Pb-brick was removed. The

experiments were performed to find out the build up factors caused by the secondary gammaradiation against the concrete shieldings. The build up factor is dependent on the thicknessand the density of the concrete. The experiments had been done to obtain several values ofthe build up factors for various thickness and densities of the concrete.

(1.2)

Persamaan diferensial ini dengan syarat batasI = 10 pada x = 0, pemecahannya akan memberiI'umus Lambert:

PENDAHULUAN

Untuk perencanaan penahan (perisai)radiasi terhadap sumber radiasi gamma, makaperlu diperhatikan build up dari bahan tersebutterhadap sinal' gamma.

Dalam penelitian ini, sumber radiasiadalah 60eo dan bahan perisai terhadap radiasiadalah beton dengan berat jenis yang berbeda­bE:da.

TEORI

Bila suatu berkas photon dengan intensitas10 masuk pada suatu bidang dari bahan pe­nyerap seperti tertera pada GambaI' 1, makapad a suatu kedalaman x di dalam bahantersebut, intensitas 10 akan berkurang menjadiI, karena adanya interaksi dengan bahan itu.

Dengan penambahanjarak dx pada x, ma­ka terjadi pengurangan lebih lanjut dari I de­ngan dl. Kemungkinan interaksi di dalam dxadalah dIll; sedangkan kemungkinan interaksipersatuanjarak adalah :(dIll) (l/dx) dan kemungkinan ini disebut koe­fisien atenuasi linier (linear attenuation coef­fieient) dan dinyatakan dengan !-t yang mempu­nyai dimensi cm-I. Dengan demikian, pengu­rangan intensitas di dalam dx dapat ditulissE!bagai berikut :

Gambar 1.

- dI = ~tldx (1.1)

145

Proceedings Seminar Reakto,. Nllkli,. daiam Penelitian Sa insdan Tekrwlogi Menlljll Era Tinggal Landas

13amlllng. 8 - 10 Oktobe,. 1991PPTN - BATAN

EKSPERIMEN

Faktor build up inijangan dihilangkan dariperhitungan, karena akan menyebabkan kes­alahan besar pada hasil tersebut.

Buildup dari radiasi terpencar

Bila rumus (1.2) dipakai untuk menghitungintensitas photon pada beberapa kedalaman su­atu media, maka hasil yang diperoleh akan ter­lalu rendah. Hal ini disebabkan karena telahdiabaikannya konstribusi radiasi sekunderyang terdapat pada bahan tersebut. Radiasi s­ekunder ini terdiri dari efek Compton dengantambahan sinar-X yang dihasilkan dari inter­aksi foto listrik (photo electric interaction), radi­asi anihilasi dari proses produksi pasangan, danbremstrahlung dari proses perlambatan darielektron berenergi tinggi didalam bahan itu.Penambahan intensitas ini disebut build up,bergantung pada energi photon, sifat bahandan pengaturan geometri.

Bila faktor build up adalah B, maka persa­maan intensitas dapat ditulis sebagai berikut :

atau:

I = BIo e -~

B = 1/10 e ~

( 1.3 )

( 1.3a )

Faklor builup

Untuk mendapatKan faktor build up, eks­perimen dilakukan sebagai berikut :- P dipindahkan (dikeluarkan)- diukur harga 101tanpa adanya P- B1 dipasang dan 111diukur tanpa adanya P-Selanjutnya dipasang berturut-turut B2, B3

dan B4 dan 121, 131dan 141.diukur.-Hal yang sarna dilakukan terhadap 3 jenis

beton dengan berat jenis yang berbeda dantebal yang berbeda.

Hasil pengukuran adalah sebagai berikut :

a. Beton dengan be rat jenis : 2,53gr/cm 3Tebal rata-rata x = 5,3 cm.

Memakai P Tanpa P

Intensitas

MR/iamIntensitasMR/iam

10

66101180h

3011110012

141216813

81314014

314128

b. Beton dengan beratjenis : 2,33gr/cm3Tebal rata-rata x = 5 cm.

Koefisien atenuasi linier J.t

Untuk mendapatkan koefisien atenuasilinier , eksperimen disusun sebagai tertera padaGambar 2 :

llils.~ .~ =,81 82 83 84

S = sumber gamma 150 milicuriP = bata Pb yang diberi lubang 0,7 cm.B1, B2, B3, B4 adalah beton yang dipasang ber­

turut-turut.

D = survey meter BABYLINE 31, type E 433no. 851.

Gambar 2.

- mula-mula P dipasang, kemudian diukur 10.- dengan P tetap ditempat, berturut-turut dipa-

sang B1 dan Ii diukur, kemudian ditambahB2 dan 12diukur danseterusnya sampai B4

- hal yang sarna dilakukan terhadap 3 jenisbeton dengan berat jenis berbeda-beda.

Memakai P Tanpa P

Intensitas

MR/iamIntensitasMR/iam

10

66101180

h36111130

122012175

131013145

14614128

c.Beton dengan berat jenis : 1,7 gr/cm3Tebal rata-rata x = 6,5 cm.

Memakai P Tanpa P

Intensitas

MR/iamIntensitasMR/iam

10

66101180

h32111130

121712180

131013150

14514130

146

Proceedings Seminar Reaktor Nuklir dalum Penelitian Sainsdan Teklwlogi MenuJu Era Tinggal Landas

Baudung, 8- 10 Oktober 1991PPTN - BATAN

Hasi/ perhitungana. Dengan rumus (1.2)

B = 1,363 ( !AX) 0,53 (2.4)

ILUntuk beton dengan beratjenis 2,33 gr/em:3

-!AX= bx

Maka persamaan ( 2.1. ) dapat ditulis sebagaipersamaan linier :

Dari data yang diperoleh dari eksperimen dand.engan menggunakan metode kwadrat terke­eil, harga koefisien atenuasi linier (!A)dapatdihitung untuk masing - masing jenis beton.Hasil yang diperoleh adalah sebagai berikut :1. Beton: 2,53 gr/em3

!Arata-rata = !A= 0,14 em -12. Beton: 2,33 gr/em3

!Arata-rata = !A= 0,12 em -23. Beton: 1.7 gr/em3

!Arata-rata = !A= 0,09 em -1b.Untuk menghitung B dari tiap jenis beton,

digunakan rumus (1.3a);

IB = - ell xID

( 2.4a )

( 2.4b )B = 1,43 ( !AX) 0,21

Faktor build upB1B2B3B4

Beton: 2,53 gT/em3

x: 5,3 emDengan rumus (1.3a)1,171,672,062,43

Dengan rumus (2.3)1,161,682,082,43

Beton: 2,33 gr/em3x: 5,0 emDengan rumus (1.3a)

1,311,381,511,71Dengan rumus (2.3

1,251,461,591,70

Beton: 1,7 gr/em3x: 6,5 emDengan rumus (1.3a)

1,301,431,611,73Dengan rumus (2.3

1,281,481,611,71

No.Bt.:onFaktor build up

2,53 g/em3

!lX1= 0,742B1 = 1,17

I~tx2= 1,484 B2 = 1,67

!lX3= 2,226B3 = 2,06

!lX4= 2,968B4 = 2,43

2,33 g/em3

~lX1= 0,6B1 = 1,17

I!Ax2= 1,2 B2 = 1,67

!lX:3= 1,8B3 = 2,06

!AX4= 2,4B4 = 2,43

1,7 g/em3!AX1= 0,585

B1 = 1,17I

!lX2= 1,170 B2 = 1,67!lX3= 1,755

B3 = 2,06!lX4= 2,340

B4 = 2,43

B = 1,40 ( !AX) 0,22

Setelah harga e dan a diperoleh, maka berda­sarkan rumus (2.3), harga B tergantung padaharga X (= ketebalan beton).

Harga B berdasarkan rumus (1.3a), diban­dingkan dengan rum us (2.3) adalah sebagai be­rikut :

IILUntuk beton dengan beratjenis 1,7 gr/em3e = 1,43; a = 0,21

sehingga :

e = 1,40 ; a = 0,22sehingga :

( 2.1 )

(2.2. )

1 = 10 e - px

In I = Y

In 10 = a

In 1 = In 10 - I1X

Y = a + bx

Dengan substitusi 10 = I 01 dan I = In, I 21, I:n,141 dari harga yang diperoleh dari eksperi­men, maka B1, B 2,.B 3 dan B 4 dapat dihitunguntuk tiap jenis beton.

Hasil perhitungan dengan rumus (1.3a)adalah sebagai berikut (lihat halaman berikut):Rumus : B = e ( !Ax)a(2.3) dipakaijuga untuk

menghitung faktor build up B.Persamaan (2.3) dapat diubah menjadi :

In B = a In !AX+ In e ( 2.3a )

Dari hasil eksperimen dan dengan mengguna­kan metode kuadrat terkeeil harga e dan adapat dihitung untuk tiap jenis beton. Hasil­nya adalah sebagai berikut :LUntuk beton dengan beratjenis 2,53 gr/em3

e = 1,363 ; a = 0,53sehingga :

Substitusi

147

Proceedings Seminar Reaktor Nuklir dalam Penelitian Sainsdan Teknologi MenuJu Era 1!nggal Landas

PEMBAHASAN

1.Dengan menggunakan bata Pb yang berlu­bang, dan dengan penyusunan sebagai telahdilakukan, harga koefisien atenuasi linierrata-rata untuk tiap jenis beton dapat diper­oleh.

2.Pemakaian rumus B = c (!Ax)abisa dilak­sanakan, bila dari beberapa harga B, diper­oleh harga c dan a. Selanjutnya, harga Bhanya tergantung pada harga x (ketebalanbeton).

DAFTAR PUSTAKA

Bandung, 8 - 10 Ohtober W91PPTN - BArAN

SARAN

1.Untuk pengecekan harga B yang diperolehdengan rum us: B = c (!Ax)a maka disa­rankan untuk dikemudian hari dipakai sum­bel' 60Coyang lebih besar aktivitasnya (yangada sekarang hanya 150 milicuri).

2.01eh karena harga B tergantung juga padaenergi sumber gamma maka disarankan un­

tuk juga dikemudian hari d~~at digunakansumber gamma yang bukan Co.

1. Samuel Glasstone, Alexander Sesauske, Nuclear Reactor Engineering, Third Edition VanNorstrand Reinhold Company. New York, USA (1981).

2. William, J. Price., Nuclear Radiation Detection, Mc Graw- Hill Book Company, Inc. NewYork, USA (1958).

3. Morgan, K.Z., Turner, Y.E., Principles of Radiation Protection, Robert E. Krieger PublishingCompany Huntington, New York, USA (1973).

4. Anonym, Lab. Ex. Manual, TUB-Hungary, IAEA Research Reactor Operation TrainingCourse (September 10 - December 14 1984).

5. Theodore Rockwell III, Reactor Shielding Design Manual, D Van Norstrand Company, Inc.New York, USA (1956).

148