p~ ~ N~ H t N...t.- ~ ~ X, 15s:N 1410-/6g6

Sf!PEMBERDAYAAN FASILITAS HAMBqRAN NEUTRONBATAN-SERPONG I

Abarrul Ikram

lnstalasi Spektrometri Neutron -BAT AN; Kawasan Pui'ipiptek Serpong Tangerang.

ABSTRAK

PEMBERDAYAAN FASILITAS HAMBURAN NEUTRON BATAN.SERPONG. Disajikan keberadaan dan kondisi fasilitashamburan neutron SATAN. Serpong saat ini. Kine~a masing-masing peralatan hamburan neutron tersebut dengan daya operasireaktor 15 MW terma! dibahas secara umum. Kebutuhan akan user group untuk masing peralatan juga dibicarakan, demikian pulaharapan akan kemanfaatan dari keberadaannya.

ABSTRACT

The existence and condition of the neutron scattering facility at SAT AN-Serpong to date are presented. Generalperformance of each neutron scattering instrument under newly-set reactor operation power of 15MW thermal compared to theprevious reactor operation power of 25MW thermal is discussed. The need for user group associated to each instrument is alsodescribed together with the expectation of its benefits.

PENDAHULUAN

f(DN-2), Tr/~/e Axis SP.e~trometer (SN-I) danNeutron Radl graphy FacilIty (RN-I).

Un menambah kapasitas ruang bagiperalatan haltlburan neutron, dibangunlah sebuahgedung barn vang bersebelahan dengan RSG GAS.Salah satu ~abung berkas neutron, yakni S5,

diperlengkapi: dengan tabung-tabung pemanduneutron (neutron guide tubes, NG-I dan NG-2)yang dapat 'enyalurkan neutron dari teras reaktorke gedung te sebut yang diberi nama gedung NGH(Neutron Gu de Hal/). Di gedung inilah dipasangperalatan ha buran neutron seperti Small AngleNeutron Sca ering (SANS) Spectrometer (SN-2),High Resolu ion SANS Spectrometer (SN-3) danHigh Resolu; .on Powder Diffractometer (DN-3).Tabel 1 me unjukkan daftar peralatan hamburanneutron ran acta di BATAN-Serpong sertalokasinya. ,lMarsongkohadi []] menuliskangambaran s~gkat tentang peralatan hamburanneutron terse~ut. Gambar 1 menunjukkan tata letakperalatan-per,latan tersebut [2]. Fasiltas danperalatan h~mburan neutron tersebut mulaiberoperasi se~elah diresmikan oleh PresideD Rl pactatanggal20 A&ustus ] 992.

Pada awal tahun 1980'an, Badan TenagaAtom Nasional (BATAN) mulai membangunreaktor riset terbesar di Indonesia clan mengambillokasi di desa Setu, Serpong, Jawa Barat. Reaktoryang diberi nama RSG GAS (Reaktor Serba GunaGA Siwabessy) ini didisain untuk mampuberoperasi dengan clara maksimum 30MW termalclan menghasilkan fluks neutron di pusat terasnyasebesar 2,5 x 1014 neutron/cm.detik. Sebagaimanalazimnya sebuah reaktor riset di dunia, neutronyang dihasilkannya sebagian besar dimanfaatkanuntuk eksperimen dengan metoda clan teknikhamburan neutron. Untuk itu, pada akhir tahun1980'an BA TAN mulai mempersiapkan clanmembangun f;iSilitas clan peralatan hamburanneutron seperti difraktometer, spektrometer clanfasilitas radiografi neutron.

Neutron yang dihasilkan di teras reaktordisalurkan melalui tabung-tabung berkas yang salahsatu ujungnya berada di kolam reaktor clan ujunglainnya berada di Balai Percobaan Reaktor(EXperimental Hall of Reactor, XHR) dimanabebcrapa peralatan hamburan neutron ditempatkan,diantaranya Difraktometer Neutron (DN-IM), FourCircle Diffractometer / Texture Diffractometer...

~"&, 13 H4 11111 5

P~F~H~N~~-~

hamburan neutron yang ada. Dalam makalah inidibahas penga~h tersebut clan antisipasi yangdiperlukan untul< mengatasi masalah yang mungkinditimbulkannya, Solusi sementara atas kondisiperalatan, pem~erdayaan clan pendayagunaannya

diharapkan dapat diperoleh dengan menggalakkanmekanisme user group yang juga akan dibahasdalam makalah ini.

KINERJA 15 MW TERMALDalam 5 tahun pertama, peralatan tersebut

telah diusahakan untuk dimanfaatkan clandidayagunakan semaksimal mungkin mengingatmahalnya biaya pengadaannya. Tetapi tidak dapatdipungkiri bahwa peralatan-peralatan terse butsangat canggih, langka clan kompleks serta cukupspesifik sehingga pemanfaatannyapun terbatassesuai dengan kemampuan clan keahlian sumberdaya manusia yang tersedia. Akibatnya banyakfungsi-fungsi dari peralatan itu yang tidak pernahdigunakan clan ada pula fungsi-fungsi yangdigunakan secara berlebihan. Dari dua ekstrimtersebut, dapat dipastikan kondisi peralatan-peralatan tersebut mulai memburuk bersamaandengan berjalannya waktu. Keadaan ini juga terjadipacta perangkat lunak yang cepat sekali ketinggalanzaman dan juga peralatan pendukung sepertipompa, motor clan lain sebagainya yang diperlukan .

untuk penyediaan air, angin clan udara berfekanan.Dalam setahun terakhir dilakukan

pengecekan bertahap terhadap kinerja semuaperalatan yang berada di fasilitas hamburan neutronini termasuk gedung NGH nya. Usia clan minimnyaperawatan selama ini membekas jelas pada kondisigedung clan peralatan pendukung yang memerlukanperbaikan clan penggantian. Sementara itu kondisiperalatan hamburan neutron sangat bervariasi,mulai dari yang rusak total sampai yang dianggapsangat bisa diandalkan. Ternyata yang terakhirinipun setelah dicek menunjukkan kurang reliablekarena sangat lemah sekali reprodusibilitasnya.Konsekuensinya tantangan yang dihadapi dalamtahun-tahun mendatang ini bukanlah lagi

pendayagunaan tapi pemberdayaan peralatanhamburan neutron.

Sementara itu, kebergantungan yang tinggiterhadap jadwal operasi reaktor juga mempengaruhipemanfaatan clan pendayagunaan peralatan-peralatan tersebut. Dalam tahun anggaran1998/1999 ini dimana krisis moneter jugamempengaruhi pengadaan bahan bakar reaktor,reaktor dijadwalkan beroperasi menggunakan pola12 -9 (12 hari operasi, 9 hari off) dengan daya15MW termal. Lamanya waktu beroperasi clanrendahnya daya operasi ini sedikit banyak

mempengaruhi kinerja peralatan-peralatan

6 ~,1

'aktometer Neutron DN-IMGambarl 2a dan 2b rnenunjukkan sebuahdifraksi I dari cuplikan paduan aluminium

hen~ak 'diperiksa regangan sisanyalakan DN-IM ketika RSG GAS beroperasiturut pa4a daya 25MW dan 15MW. Keduadiperole4 dengan preset count yang sarna,in wakt¥ yang dibutuhkan berturut-turutin 5275, detik. Selain perbedaan waktutidak adll perbedaan lain yang signifikan dikeduanya terrnasuk peak to background

.r Circle Diffractometer I ---rractometer (FCDrrD), DN-2Pengujian pengaruh turunnya clara operasierhadap ~inerja FCD/TD dilakukan denganIdingkan " puncak difraksi dari cuplikantunggal Ibetaine phosphate. Garnbar 3kan punc~k tersebut yang dihasilkan denganaunt 250()0 clan ] 5000 berturut-turut untukperasi re~or 25MW(a) clan 15MW(b).

tersebutl diperoleh pada selang waktuan yang relatif sarna dengan counting rate!n 3100 per detik. Tampak di sini bahwanggi, bentuk dan intensitas total puncaknya, peak to Ibackground ratio keduanya jugaberbeda rakni berturut-turut 19 clan 9.lIn dernik,an, bentuk puncak pada daya] 5MW le~ih sirnetris clan Gaussian.

Te\:ture

'raktomet~r Neutron Resolusi TinggiRPD), DNt3

I

Penurunan daya operasi RSG GASmenjadi 15MW untuk tahun anggaran 1998/1999ini perlu mendafatkan perhatian khusus mengingatselama ini peng$unaan peralatan hamburan neutronselalu menggunakan daya minimal 25MW. Secaraawam penurunaq terse but dapat diantisipasi denganmengkompensasj lamanya waktu eksperimen yangdisediakan ole~ bertambahnya waktu operasireaktor sehingg~ diperoleh statistik yang relatifsarna.

1. Difr

puncakyangmenggurberturut-gambarsedangk.8935 d,tersebut,anatararatio.

2. FouDij)

reaktor tmembal1kristalmenyajilpreset c,

daya 0]Gambar

percoba:5500 d"selain tiberbedasangatMeskiploperasi

3. Dif(HJ

~ H~ 1qq~

p~ F~ 'tI~ Nt..t.- E...:t ~

Difraktometer ini adalah yang palingbanyak digunakan karena selama ini keandalannyadianggap sangat tinggi, meskipun tidak pemahdiperiksa secara sistematis, terutama tingkatreprodusibilitasnya. Dalam pengujian pengaruhturunnya daya operasi reaktor ini, dibandingkanpola difraksi cuplikan standar TiO2. Gumbar 4a clan4b menunjukkan pola difraksi tersebut untuk takeoff angle 890 berturut-turut pada daya operasireaktor 25MW daD 15MW dengan counting rate150 cps clan 90 cps. Waktu yang dibutuhkan untukpreset count yang sarna berturut-turut 34 jam daD41 jam, sedangkan background yang diperoleh darianalisa Rietveld berturut-turut 99 dan 121. Lebihtingginya background ini disebabkan oleh lebihlamanya waktu eksperimen yang diakibatkan olehturunnya co,unting rate karena turunnya dayaoperasi reaktor.

yang berbeda dilakukan dengan mengukur cuplikancair SDS pa~a dua situasi percobaan (experimental

set-up) yang ~ama, yakni putaran selektor kecepatanSOOO rpm (A = S,3 A), semua guide tube terpasang

clan detektor padajarak 1,5m. Gambar 6a, 6b clan 6cmenunjukkaq intensitas hamburan neutron pad adaya operasi !dan preset time berturut-turut 2SMW(I jam), ISMw (I jam) dan 15MW (2 jam). Darigambar-gam1:jar tersebut dapat dikatakan bahwapenurunan d~ya operasi reaktor daTi 25MW keISMW men~ntut selang waktu eksperimen 2 kalilebih lama d~ngan statistik clan peak to backgroundratio yang tid~ berbeda.

7. High ~ OIUtion SANS Spectronleter, (HRSA , SN-3

Spe trometer ini termasuk yang paling

sulit untuk dioperasikan karena banyaknya

komponen-kdmponen yang harus dikalibrasi,

sementara sell-up kalibrasi yang sudah didapat tidak

bisa diperole~ kembali jika peralatan elektroniknya

sempat dima~ikan. Sampai saat ini belum banyak

cuplikan yang telah diteliti dengan spektrometer ini.

Oleh karena ,itu pengaruh turunnya daya operasi

reaktor dipertksa dengan membandingkan puncakdifraksi krist~1 tunggalnya (Si 311) tanpa cuplikan

(blank). Ganibar 7a dan 7b menyajikan puncak

tersebut bertUrut-turut pada daya operasi reaktor

25MW(35menit) dan 15MW(30menit). Counting

rate pada det~ktor berkas langsung adalah 987 cps

dan 794 cps~ sedangkan pada detektor monitor

berkas (dari krista! 1) adalah 84 cps dan 69 cps.

Dari gambar 7 tersebut dapat dikatakan bahwaterjadi penururan intensitas tapi diikuti juga dengan

kenaikan peak to background ratio dari 91 menjadi

226 yang sangat menguntungkan pengukuran.

4. Fasilitas Radiografi Neutron, RN-lGambar 5a dan 5b menunjukkan 2 buah

tampilan hasil tangkapan monitor televisi padaperalatan RN-l untuk daya operasi reaktor 25MWdan 15MW dengan waktu exposure 1/30 detik.Secara umum tampak bahwa tampilan pada 15MW.lebih simetris. Penjumlahan 250 frame (gambar 5cdan 5d) memberikan konfirmasi atas asimetrisitaspada daya 25MW.

Selain itu dalam prakteknya, pengambilangambar radiografi neutron ini akan lebih baik jikamenggunakan fluks atau dalam hal ini daya operasireaktor yang relatif lebih rendah. Rendahnya flukstersebut memberikan kcsempatan yang lebih besarbagi operator untuk lebih akurat dalam penggunaanwaktu exposure. Disamping itu, hal ini juga akanlebih mengurangi heterogenitas gambar akibatlambatnya gerakan beam shutter.

USER GROI1P5. Triple Axis Spectrometer (T AS), SN-lPeraJatan ini mengaJami hambatan dan

kerusakan sejak kurang Jebih 2 tahun yang JaJu.Berbagai usaha teJah diJakukan, namun tampaknyabelum akan ada kemajuan daJam tahun inimengingat keadaan keuangan maupun manajemenyang ada saat ini. OJeh karena itu, kinerjanya padadaya operasi reaktor 15MW tidak dapat ditampiJkan

ataupun dibandingkan.

6. Small Angle Neutron Scattering (SANS)Spectrometer, SN-2

Peralatan ini merupakan salah satuspek"trometer yang paling banyak memiliki titikkritis karena komponen-komponennya sangatbanyak dan krusiaJ, diantaranya velocity selector,collimators dan detektor dua dimensinya.Pembandingan kinerjanya pada daya operasi rcaktor

~,1~

...--

padalfasilitas-fasilitas hamburan neutron dimancanegara, keberadaan user group sudahmerupakan suatu keharusan mengingatperkembangal) ilmu dan tuntutan akan peralatan

yang sangat pfsat perubahannya [3]. Perkembangandan perubaha(l tersebut tidak dapat dijawab hanyaoleh instrume.j1t scientists yang berada pada institusitempat perala~n-peralatan itu berada. Keberadaanmereka lebihl banyak dibutuhkan untuk menjagakeandalan da(l keberfungsian peralatan hamburanneutronnya lalih-alih pengembangan maupunmodifikasiny~. Disinilah reran user group itu,selain melak~kan kajian tentang penelitian yangbisa dan bol~h dilakukan dengan peralatan, jugamenggiring peru bahan, modifikasi dan

pengembangat peralatan tersebut sehingga dapat:

HI..: 1qqg 7

P~F~I:I~N~~-~

menjawab tuntutan perkembangan ilmu. Dalambanyak hal, user group ini pulalah yang mendisainmodifikasi terse but dan bergotong royongmelaksanakan modifikasinya.

Melihat perkembangan peralatanhamburan neutron di Serpong ini, kekosongan usergroup selarna ini boleh jadi merupakan faktor yangcukup krusial clan dominan terhadap kinerjaperalatan itu. Saat ini dari sekian peralatanhamburan neutron yang ada, hanya HRPD lah yangmemiliki user (pengguna) yang bukan berasal dariPPSM, meskipun sangat sedikit sekali. Untuk itu,tahap pertama yang harus dilakukan adalah mencaripengguna dengan cara menginformasikankeberadaan dan kemampuan masing-masingperalatan baik secara teoritis maupun keadaansesungguhnya. Seminar ini merupakan salah satucara yang diharapkan dapat mencapai sasarantersebut.

anggaran 199811999 ini telah memberikan basilyang cukup m~legakan. Meskipun ada kenaikanbackground (terutarna pada HRPD clan FCD/TD)serta bertambahl1ya beban dan resiko pacta peralatanpendukung yan~ sudah tua, secara umum dapatdikatakan tururlnya daya operasi reaktor dapatdikompensasi 'dengan memperpanjang waktueksperimen. Se~entara itu untuk beberapa peralatan(terutama SN-3 :dan RN-l), daya 15MW ini lebih

meguntungkan.Keberadaan user group diharapkan dapat

memberikan aJtematif clan darah barn bagi

pemberdayaan, pendayagunaan maupunpengembangan peralatan hamburan neutronBA T AN-Serpon~ ini. Keterlibatan awal dankepedulian akan keberadaan fasilitas hamburanneutron inipun stldah merupakan langkah kecil yangpositif ke arah p~manfaatan aset bangsa ini.

UCAP AN TERIMA KASIH

Penulis !menyampaikan terima kasih yangsetulus-tulusnya ~epada seluruh clan setiap teknisiclan star lnstalasi Spektrometri Neutron atas segal abantuan clan kerjl samanya sehingga tulisan ini bisadiselesaikan. I

DAFfARPUST1I\KA

Tahap kedua adalah dengan membentukuser group bagi tiap-tiap peralatan. Anggota usergroup ini dapat bertemu secara teratur membahasmulai dari jadwal penggunaan alat sampaimodifikasi alat termasuk penambahan asesorisnya.Dalam pertemuan user group itu pulalah dibahas

eksperimen-eksperimen yang sebaiknya dijalankanataupun diprioritaskan dengan niatanmemberdayakan dan mendayagunakan peralatanterse but semaksimal mungkin.

Kalaupun belum dirasakan kebutuhanpembentukan user group ini bagi sebuah peralatantertentu, tidak tertutup kemungkinan pertalianilmiah daD teknis lewat keterlibatan dalampengelolaan peralatan terse but maupun asesorisnya,misalnya dengan kontribusi terhadap alat-alat bantuseperti furnace, cryostat, medan magnit dan lainsebagainya. Dengan keterlibatan ini, keberadaanperalatan hamburan neutron di Serpong ini sebagaiaset bangsa dapat betul-betul dirasakan.

2.3.

Marsongkohadi, Teknik Hamburan NeutronUntuk Penel1~ian Bahan, Makalah Tamu dalamForum Kom~nikasi Bidang Ilmu Bahan I, 21-23 Juli '92, PUSPIPTEK, SerpongBrosur NSL-Serpong, Edisi Oktober 1997Komunikasi pribadi dengan Dr. C.J. Carlile danDr. J. Tomkinson, ISIS, 1994-1997.

KESIMPULAN DAN SARAN

Mengingat tingginya biaya pengadaanfasiltas hamburan neutron BAT AN-Serpong sertapotensi manfaat yang dapat dihasilkannya,pemberdayaan aset bangsa ini sudah sampai pactaposisi yang harus diprioritaskan. Hal ini harusdilakukan secara bertahap, runut dan sistematismulai dari pengujian masing-masing komponen danfungsinya, perbaikan dan penggantiannya,karakterisasi clan kalibrasi peralatan itu secara utuh

mengingat usianya.Pengujian kinerja urn urn rnasing-rnasing

peralatan harnburan neutron berkaitan denganpenurunan daya operasi reaktor untuk tahun

8 ~~, 13 Ht.: 1'i'i1l

p~ F~ 1:I t Nc..t.- ~-~

"'

ryNNEL

NG~2 NG-'I COMPVTER MECHANICAL

ROOM ROOM HALL

NGH

Gambar 1. T ala letak peralatan hambufan neutron BA~ AN-Serpong

00

SO

-10

30

~10

0

hihS 14Injocl AI, ?11IeIA_" 3k1ot 13 MW;OO Aptill99

Plael Couhl : IO,(XXjLife Ti/nc : 8933Rell Titoe : 8933

~--i

=~!GO

w-.so--10-30--

wJ10-oj ,

0 100 200 300 .j(X) soor.m.cx k~I1.1 ddek1at

Gambar 2a (alas) dan 2b (bawah): Puncak difraksi paduan AIdengan DN1-M berturulan pada daya 25 MW dan 15 MW

" .. .,,. ~ "" uo ~

Gambar 4a (alas) 4b (bawah) Pola difraksi TiO2 dari DN-3berturulan pada daya reaklor 25 MW dan 15 MW

Gambar 3. Puncak difraksi betaine phosphate dengan DN-2berturutan pada day a reaktor (a) 25 MW dan (b) 15 MW

~I 13 Hc.: 1'i'irt 9

P ~ F~ I-I~ ~ E,..:t ~

3000-

(a)

2000-

1500- (b)

1000-

500-

4000-

3000-(c)

2000-

1000-

0 -Gambar 5a (atas) dan 5b (bawah) : Tampilan RN-1 tanpa

benda uji, diambil dengan metoda televisi berturutanpada daya operasi reaktor 25 MW dan 15 MW '''OJ JO 60 90 120

~Kanal

Gambar 6a (alas, 6b (tengah), dan 6c (bawah): Inlensilascuplikan SDS den an SANS berlurulan pada daya dan preset

time 25 MW(1 j m),15 MW(1 jam)dan 15 MW(2jam)

Gambar 7a (atas)ldan 7b (bawah) : Puncak krista! tunggal Si(311) dari HRSANS berturutan pada daya reaktor

I 25 MW dan 15 MW

Gambar 5c (atas) dan 5d (bawah) : Tampilan RN-1 tanpabenda uji. diintegrasi 250 frame berturutan pada daya

reaktor 25 MW dan 15 MW

~/ 13 't1t.: 1qqg10