PEMETAAN FLUKS NEUTRON PADA KOLOM IRADIASI

SISTEM TRANSFER PNEUMATIK PASCA PERUBAHAN

BAHAN BAKAR REAKTOR KARTINI

Disusun oleh :

WARA ROSITA

M0213095

SKRIPSI

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

Juli, 2017

PEMETAAN FLUKS NEUTRON PADA KOLOM IRADIASI

SISTEM TRANSFER PNEUMATIK PASCA PERUBAHAN

BAHAN BAKAR REAKTOR KARTINI

Disusun oleh :

WARA ROSITA

M0213095

SKRIPSI

Diajukan untuk memenuhi sebagian

persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

Juli, 2017

ii

iii

iv

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa isi intelektual Skripsi saya yang

berjudul “Pemetaan Fluks Neutron pada Kolom Iradiasi Sistem Transfer

Pneumatik Pasca Perubahan Bahan Bakar Reaktor Kartini” adalah hasil kerja saya

dan sepengetahuan saya hingga saat ini. Skripsi tidak berisi materi yang telah

dipublikasikan atau ditulis oleh orang lain atau materi yang telah diajukan untuk

mendapatkan gelar Kersarjanaan di Universitas Sebelah Maret atau di Perguruan

Tinggi lainya kecuali telah dituliskan di daftar pustaka. Skripsi ini dan segala

bentuk bantuan dari semua pihak telah ditulis di bagian ucapan terima kasih. Isi

Skripsi ini boleh dirujuk atau difotocopi secara bebas tanpa harus memberitahu

penulis.

Surakarta, 6 Juli 2017

Wara Rosita

v

MOTTO

Sesungguhnya bersama kesukaran itu ada keringanan. Karena itu bila kau sudah

selesai (mengerjakan yang lain). Dan berharaplah kepada Tuhanmu

(Q.S Al Insyirah: 6-8)

Dan janganlah kamu berputus asa dari rahmad Allah. Sesungguhnya tiada

berputus asa dari rahmat Allah melainkan orang-orang yang kufur (terhadap

karunia Allah)

(Q.S Yusuf: 87)

Jika kita memiliki keinginan yang kuat dari dalam hati, maka seluruh alam

semesta akan bahu membahu mewujudkannya

(Ir.Soekarno)

Orang-orang yang hebat di bidang apapun bukan baru bekerja karena mereka

terinspirasi, namun mereka menjadi terinspirasi karena mereka lebih suka bekerja.

Mereka tidak menyia-nyiakan waktu untuk menunggu inspirasi

(Ernest Newman)

vi

PERSEMBAHAN

Dengan penuh rasa syukur kepada Allah SWT, karya ini saya persembahkan

kepada :

1. Bapak Sutiyarso dan Ibu Sumiyarti selaku kedua orangtua saya, atas doa,

dukungan, dan kasih sayang yang tiada pernah berhenti mengalir untukku.

2. Dina Rosida, adikku tersayang yang selalu memberi dukungan dan doa.

3. Keluarga besar Mbah Ragil yang senantiasa memberi doa, dukungan dan

kasih sayangnya.

4. Ibu Riyatun sebagai pembimbing I saya yang telah memberikan bimbingan

dan motivasi dari awal hingga terselesaikannya skripsi ini.

5. Bapak Eko Edy Karmanto dari BATAN yang telah bersedia membimbing,

berbagi ilmu dan memberikan pengarahan.

6. Bapak Suharyana beserta tim riset Fisika Nuklir dan Radiasi yang telah

berbagi ilmu, pengalaman serta bimbingannya.

7. Baraldar Sofiansyah terimakasih atas semangat, kesabaran dan motivasinya.

8. Sahabatku, Friska, Fina, Regina, Rizky Wulandari, Nurul HF, Dian Filani,

Ferifta dan Uswa terimakasih atas semua yang telah diberikan.

9. Seluruh teman-teman Fisika FMIPA UNS angkatan 2013 yang telah berjuang

bersama dari awal hingga seterusnya.

10. Almamater UNS tercinta.

vii

Pemetaan Fluks Neutron pada Kolom Iradiasi Sistem Transfer Pneumatik

Pasca Perubahan Bahan Bakar Reaktor Kartini

WARA ROSITA

Program Studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,

Universitas Sebelas Maret

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian Pemetaan Fluks Neutron pada Kolom Iradiasi

Sistem Transfer Pneumatik Pasca Perubahan Bahan Bakar Reaktor Kartini.

Penentuan fluks neutron dengan metode tidak langsung yaitu dengan Analisis

Aktivas Neutron dengan sampel yang diiradiasi didalam fasilitas iradiasi

kolom pneumatik. Tujuan dari penelitian ini adalah mendapakan pemetaan fluks

neutron pasca perubahan bahan bakar reaktor Kartini dan nilai banding cadmium.

Pencacahan sampel yang telah diiradiasi menggunakan detektor Geiger Muller.

Hasil dari penelitian ini menunjukkan besarnya fluks neutron total, fluks neutron

cepat dan fluks neutron termal berturut turut sebesar (4 0,03) 109 n cm

-2 s

-1,

(2 0,02) 109 n cm

-2 s

-1 dan (1,30 0,03) 10

9 n cm

-2 s

-1. Hasil nilai banding

cadmium diperoleh sebesar (1,91 0,02).

Kata kunci : cadmium, Geiger Muller, Kartini, neutron.

viii

Neutron Flux Mapping On Irradiated Column of Pneumatic Transfer

System Post-Change of Kartini Reactor Fuel

WARA ROSITA

Physics Departement, Faculty of Mathematics and Natural Sciences,

Sebelas Maret University

ABSTRACT

Neutron flux mapping has been conducted in Irradiation Column of

Pneumatic Transfer System Post-Change of Kartini Reactor Fuel. Determination

of neutron flux by indirect method with Neutron Activity Analysis with sample

irradiated in pneumatic column irradiation facility. The purpose of this

research is to obtain neutron flux mapping after Kartini reactor fuel change and

cadmium appeal value. Enumerated samples that have been irradiated using

Geiger Muller detector. The results of this study indicate the magnitude of total

neutron flux, fast neutron flux and thermal neutron flux respectively

(4.28 0.03) 109 n cm

-2 s

-1, (2.98 0.02) 10

9 n cm

-2 s

-1 and (1.30 0.03) 10

9

n cm-2

s-1

. The result of cadmium banding value was obtained (1.91 ± 0.02).

Keyword : cadmium, Geiger Muller, Kartini, neutron.

ix

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Allah SWT atas segala limpahan nikmat dan karuniaNya

sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini. Skripsi yang penulis

susun sebagai bagian dari syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Sains ini

penulis beri judul “Pemetaan Fluks Neutron pada Kolom Iradiasi Sistem Transfer

Pneumatik Pasca Perubahan Bahan Bakar Reaktor Kartini”. Dapat menyelesaikan

skripsi ini adalah suatu kebanggaan bagi saya setelah sekitar satu semester penulis

berjuang untuk menyelesaikan skripsi ini tepat waktu. Dengan segala suka duka

yang dialami, pada akhirnya skripsi ini dapat diselesaikan. Oleh karena itu,

penulis menyampaikan terimakasih kepada:

1. Dra. Riyatun M.Si. selaku pembimbing I yang senantiasa membimbing dan

motivasi hingga skripsi ini dapat terselesaikan.

2. Ir. Eko Edy Karmanto, selaku pembimbing II yang senantiasa membimbing

dan mengarahkan hingga skripsi ini dapat terselesaikan.

3. Bapak Wantana dari BATAN selaku pendamping dalam pengoperasian

Sistem Transfer Pneumatik dan pencacahan sampel.

4. Segenap Dosen & Staf Jurusan Fisika yang telah banyak membantu dan

memberikan bimbingan selama perkuliahan.

5. Teman-teman grup riset Fisika Nuklir dan Radiasi yang senantiasa bertukar

ilmu.

Semoga Tuhan membalas jerih payah dan pengorbanan yang telah diberikan

dengan balasan yang lebih baik. Penulis menyadari akan banyaknya kekurangan

dalam penulisan skripsi ini. Namun demikian, penulis berharap semoga karya

kecil ini bermanfaat.

Surakarta, 6 Juli 2017

Wara Rosita

x

HALAMAN PUBLIKASI

Sebagian skripsi saya yang berjudul “Pemetaan Fluks Neutron pada Kolom

Iradiasi Sistem Transfer Pneumatik Pasca Perubahan Bahan Bakar Reaktor

Kartini” telah di submit pada repository Perpustakaan Universitas Sebelas Maret

pada tanggal 5 Juli 2017.

xi

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ........................................................................... i

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................. ii

HALAMAN PERNYATAAN .............................................................. iv

HALAMAN MOTTO ......................................................................... v

HALAMAN PERSEMBAHAN ........................................................... vi

HALAMAN ABSTRAK ...................................................................... vii

HALAMAN ABSTRACT ..................................................................... viii

KATA PENGANTAR ........................................................................ ix

HALAMAN PUBLIKASI .................................................................... x

DAFTAR ISI ........................................................................................ xi

DAFTAR TABEL ................................................................................. xiii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................... xiv

DAFTAR SIMBOL .............................................................................. xv

BAB I PENDAHULUAN ...................................................................... 1

1.1. Latar Belakang .................................................................... 1

1.2. Batasan Masalah .................................................................. 4

1.3. Rumusan Masalah ............................................................... 4

1.4. Tujuan Penelitian ................................................................. 5

1.5. Manfaat penelitian ............................................................... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA .......................................................... 6

2.1. Reaktor Kartini .................................................................... 6

2.2. Fasilitas Iradiasi .................................................................. 10

2.2.1. Rak Putar .................................................................. 10

2.2.2. Sistem Transfer Pneumatik ....................................... 10

2.2.2.1. Proses Transfer Kapsul Sampel.................. 11

2.2.3. Tabung Berkas Neutron ............................................ 12

2.2.4. Kolom Termal ........................................................... 13

2.2.5. Saluran Tengah ......................................................... 13

2.3. Interaksi Neutron dengan Materi.......................................... 13

2.3.1. Hamburan .................................................................. 14

2.3.1.1. Hamburan Elastis ....................................... 14

2.3.1.2. Hamburan Tidak Elastis ............................. 15

2.3.2. Tangkapan Radiatif .................................................... 15

2.4. Tampang Lintang ................................................................. 15

2.5. Aktivasi Dan Peluruhan ...................................................... 17

2.6. Fluks Neutron ...................................................................... 19

2.7. Analisis Aktivasi Neutron (AAN) ....................................... 20

2.8. Detektor Geiger Muller ........................................................ 21

2.9. Keselamatan Kerja Bagi Pencacah AAN ............................ 23

2.10. Efisiensi Detektor GM .......................................................... 24

2.11. Persamaan Perhitungan ......................................................... 24

xii

2.12. Nilai Banding Cadmium ....................................................... 26

BAB III METODE PENELITIAN ..................................................... 28

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ................................................ 28

3.2. Alat dan Bahan ...................................................................... 28

3.2.1. Persiapan Sampel .......................................................... 28

3.2.2. Alat Pencacah ............................................................... 29

3.2.3. Alat untuk Sistem Transfer Pneumatik ......................... 29

3.2.4. Bahan Penelitian ........................................................... 30

3.3. Prosedur Penelitian ................................................................ 31

3.3.1. Tahap Preparasi Sampel .............................................. 31

3.3.2. Tahap Iradiasi ............................................................... 32

3.3.3. Menentukan Efisiensi Detektor GM ............................ 34

3.3.4. Tahap Pencahan ........................................................... 35

3.4. Teknik Analisis Data ............................................................. 35

BAB IV PEMBAHASAN ...................................................................... 35

4.1. Konfigurasi Bahan Bakar ...................................................... 37

4.2. Menentukan Efisiensi Detektor GM ....................................... 37

4.3. Hasil Pengukuran Fluks Neutron ............................................ 38

4.4. Analisis Nilai Banding Cadmium ........................................... 41

BAB V PENUTUP ................................................................................. 43

5.1. Kesimpulan ............................................................................ 43

5.2. Saran ...................................................................................... 43

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................... 44

LAMPIRAN ........................................................................................... 47

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Perubahan Konfigurasi Bahan Bakar .................................... 37

Tabel 4.2. Hasil Pencacahan Efisiensi Detektor GM ............................. 38

Tabel 4.3. Keterangan pada Keping ........................................... 38

Tabel 4.4. Data Pencacahan .................................................................... 39

Tabel 4.5. Aktivitas dan Fluk Neutron .................................................... 40

Tabel 4.6. Hasil Perhitungan ............................................................ 41

Tabel L.1.1. Data Cacah per Sekon ........................................................ 47

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Konfigurasi Sebelum Perubahan Bahan Bakar

pada Tanggal 24 April 2015 .............................................. 8

Gambar 2.2. Konfigurasi Setelah Perubahan Bahan Bakar

pada Tanggal 28 Juni 2016 ................................................ 9

Gambar 2.3. Diagram Alir Sistem Transfer Pneumatik .......................... 11

Gambar 2.4. Skema Reaksi Inti dengan Neutron .................................... 14

Gambar 2.5. Hamburan Elastis .............................................................. 14

Gambar 2.6. Hamburan Tidak Elastis .................................................... 15

Gambar 2.7. Neutron dalam Cahaya Memasuki Target ......................... 16

Gambar 2.8. Berkas Neutron Menumbuk Target ................................... 19

Gambar 2.9. Grafik Tampang Lintang Serapan

terhadap Energi Neutron .................................................... 21

Gambar 2.10. Skema Detektor Geiger Muller ........................................ 22

Gambar 2.11. Kurva Karakteristik Detektor GM ................................... 23

Gambar 2.12. Grafik Tampang Lintang Serapan

terhadap Energi Neutron.................................................. 26

Gambar 3.1. Desain Prosedur Penelitian ............................................... 31

Gambar 3.2 Tampilan Layar pada Komputer Kendali . ......................... 32

Gambar 3.3. Skema Peluruhan Sumber Standard .......................... 34

xv

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan

Aktivitas

Au Emas

Luasan

Cd Cadmium

Cacahan

Curie

cps Cacah per sekon

dps Disintegrasi per sekon

Faktor konversi

Jumlah tumbuka tiap cm3/sekon

Nilai banding cadmium

Fluks neutron

Fluks neutron total

Fluks neutron termal

Fluks neutron cepat

Ketebalan

Tampang lintang makroskopis

Tampang lintang makroskopis total

Tampang lintang mikroskopis

Tampang lintang serapan

Tampang lintang hamburan elastis

Tampang lintang hamburan inelastis

Tampang lintang tangkapan radiatif

Tampang lintang fisi

Tampang lintang total

Volume

xvi

Paparan

Laju paparan

Densitas inti sasaran

Dosis serap

Dosis Efektif

Laju reaksi

Jari-jari

Konstata peluruhan

Waktu

Waktu paro

Jumlah inti material

Intensitas

Kecepatan neutron

Faktor radiasi

Faktor bobot jaringan

Ketebalan

Waktu mula-mula

Aktivitas mula-mula

Aktivitas lama waktu

Aktivitas sampel

Bilangan avogadro

Nomor massa

Waktu iradiasi

Waktu tunda

Waktu cacah

Massa sampel

Ralat massa

Ralat aktivitas

Ralat waktu iradiasi

xvii

Ralat waktu cacah

Ralat waktu tunda

Ralat fluks neutron total

Ralat fluks neutron cepat

Ralat fluks neutron termal

Ralat nilai banding cadmium

m Meter

cm Sentimeter

Pounds per Square Inch