Pengembangan Sistem Alarm Neutron (Subur Zanuar)

PENGEMBANGAN SISTEM ALARM NEUTRON

Subur Zanuar, Agus Salim A., Achmad D., Yana Menre K. daD Agus TaufiqPuslitbang Iptek Bahan (P3ffi) -BATAN

Kawasan Puspiptek, Serpong, Tangerang 15314

ABSTRAK

PENGEMBANGAN SISTEM ALARM NEUTRON. Telah dibuat pemngkat alarrndcteksi radiasi neutron untuk dipasangpada daerah terowongan tabung pemandu netron (NGT hlnne/) di Balai Spektrometri (BS)-P3IB. Alat ini berfungsi untukmemberikan peringatan secara dini apabila terjadi kebocoran pada daerah terowongan akibat pecahnya tabung pemandu neutron,yang menyebabkan terjadinya radiasi neutron tinggi. Peringatan yang dikeluarkan berupa suara sirine yang keras serta lamputanda bahaya yang berkedap-kedip. Alat ini telah disimulasi pada tegangan setting 2,11 volt yang setara dengan daerah paparanradiasi 50 mRem/j. Dengan adanya tanda peringatan ini, maka para pekerja yang berada di Gedung BS serta para pekerja radiasiakan dapat memperhitungkan untuk mengambiliangkah-langkah yang diperlukan guna mengantisipasi terjadinya paparan radiasiberlebih pada daerah kerja di lingkungan Balai Spektrometeri.

Kata kunci : sistem alarm neutron, iradiasi neutron

ABSTRACT

THE DEVELOPMENT OF NEUTRON ALARM SYSTEM. a neutron alarm system has been designed to be installedat the Neutron Guide Tube ( NGT ) area to warn workers on high neutron radiation dose. This early warning instrument operationis simple, it gives a loud sound of siren and the blinking warning lamp during 10 seconds. The accident might be Neutron GuideTube damage which will increase the amount neutron radiation on this area. This instrument has been tested at voltage setting 2,11Volt or equivalent with radiation exposure 50 mRem/h. The alarm might be used to trigger the next action to be taken to performt'urther preventive action.

Key word.. : neutron alarm sytem, neutron irradiation

PENDAHULUAN

hal paparan radiasi neutronnya sangat tinggi makapetugas proteksi radiasi tidak mungkin melakukanpengukuran paparan secara langsung, oleh karena itusistem deteksi neutron yang dapat mengukur paparandari jarak jauh sangat diperlukan.

Kegiatan ini bertujuan untuk mendapatkan sistemdeteksi neutron dini yang dilengkapi dengan alarm danlampu indikator dan juga akan dikembangkan sebuahsistem deteksi neutron yang dapat memonitor paparanradiasi neutron daTi jarak jauh.

Dengan adanya alarm yang keras dan dapatdidengar oleh semua orang yang berada pada daerahradiasi, maka kemungkinan terjadinya paparan neutronberlebih di daerah kerja dapat diketahui secara dini.Sistem yang telah dibuat dan diuji coba secara simulasidi laboratorium ini akan dipasang di Balai SpektrometriP31B.

Sistem deteksi neutron dini memegang perananpenting di bidang keselamatan kerja nuklir. Neutronmerupakan partikel tidak bermuatan yang memiliki dayatembus tinggi dan memiliki waktu paruh sekitar12,8 menit [1]. Selain mampu menembus bahan logam,berkas neutron juga dapat menembus jaringan tubuhdan dapat menirnbulkan efek yang merusak pada bagiantubuh yang dilewatinya. Tingkat kerusakan yangditimbulkan oleh neutron dibandingkan dengan radiasiyang lain seperti radiasi gamma atau beta padapenyerapan energi yang sarna jauh lebih tinggi, namunmasih di bawah radiasi alfa [2]. Daya rusak neutronterhadap bagian tubuh manusia ini bergantung padabesarnya energi neutron dan lama waktu paparannya.Karena berkas neutron tidak dapat dilihat dengan mata,maka dibutuhkan instrumen untuk mendeteksi serta

mengukur radiasinya [3].Sistem deteksi neutron dini dapat mencegah

terjadinya kecelakaan radiasi, karena keberadaan radiasineutron di dalam daerah tertentu dapat diketahui. Besarkecilnya paparan radiasi neutron juga dapat diukursehingga upaya untuk mengurangi terjadinya paparanradiasi yang tinggi dapat diketahui secara dini. Dalam

TATA KERJA

Pembuatan sistem ini dilakukan denganmemodifikasi peralatan survey-meter neutron yang telahada dengan menambahkan sistem kontrol yang akan

287

Prosiding Pertemuan Ilmiah Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Bahan 2002Serpong, 22 -23 Oktober 2002 ISSN 1411-2213

dibuat. Proses selanjutnya dilakukan pengukuranpaparan radiasi neutron di Laboratorium KalibrasiP3KRBiN-BATAN Pasar Jum 'at untukmendapatkan datakonversi daTi paparan ke dalam bentuk tegangan

analog. Tegangan analog yang diperoleh kemudiandibandingkan dengan tegangan referensi yangmenunjukkan batas paparan maksimum yang ditetapkan.Hasil komparasi tersebut diolah dan disalurkan ke sistemkontrol yang selanjutnya di sajikan dalam bentuk sinyaisuara dan lampu indikator.

diperoleh nilai rata-rata paparan radiasi dan teganganuntuk beberapa kali pengukuran seperti yangditunjukkan pada Tabell di bawah ini :

Tabel 1. Hasil pengukuran paparan radiasi neutronmenggunakan survey-meter

NILAIRATA.RATANo

Nilai Paparan Radiasi X(mRem/Jam)

Nilai Tegangan V (Volt) I

12,333

9,666

8,666

7,333

0,600

0,460

0,423

0,406

2.

3

4

BASIL DAN PEMBABASAN

Sistem kontrol yang dibuat, terdiri daTi tigarangkaian utama yaitu rangkaian penguat (AmplifierCard), rangkaian pembanding tegangan (VoltageComparator) dan rangkaian pengendali alarm dan sirene(Driver Alarm & Siren). Gambar masing-masingrangkaian ditunjukkan oleh Gambar 1, Gambar 2 daDGambar 3 .

Untuk memperoleh hubungan antara tegangandengan paparan radiasi dilakukan interpolasi tinier ordesatu. Pendekatan ini perIn dilakukan untuk menentukannilai setting paparan radiasi selain nilai basil pengukuran.Persamaan tegangan sebagai fungsi paparan radiasiyang diperoleh adalah :

~

y bX + a=

dimana: Y = Nitai tegangana = Konstantab = Koefisien regresi tinierX = Nitai paparan

dengan harga a = 0,087 dan b = 0,0405 .Fungsi matematik

ini dapat digambarkan dalam bentuk grafik sebagaiberikut :

~

Gambar 1. Rangkaian Penguat (Amplifier Card)

0700

0600~.~i!J!.,!

0.500

0400

0300.

6000 10000

Papann [mrem/jam]

Gambar 4. Kurva tegangan terhadap paparan radiasi

8000 12000 14000

Dan basil pengukuran daD perhitungan di alas,paparan radiasi neutron dapat dikonversi ke dalambentuk tegangan analog. Selanjutnya tegangan analogini dibandingkan dengan tegangan referensi pada moduldiskriminator, dimana tegangan referensi tersebutmenunjukkan barns paparan radiasi maksimum yang

ditetapkan.Bagian modul diskriminator mempunyai fungsi

sebagai pembatas tegangan yang masuk terhadap suatunilai acuan dan juga merupakan suatu bagian yangmemicu modul pewaktu dan kontrol alarm. Apabilategangan input bagian diskriminator lebih besar

Berdasarkan pengukuran paparan radiasi dantegangan keluaran survey meter yang dilakukan diLaboratorium Kalibrasi P3KRBiN-BATAN Pasar Jumat,

288

Pengemhangan Sistem Alarm Neutron (Subur Zanuar)

dalam daerah terowongan tabung pemandu neutronakan dipasang pada titik pengukuran ketiga (seperti yangterlihatpada Gambar 6).

Pada titik 3 tersebut, besarnya paparan radiasineutron adalah 900 cpm. Faktor Kalibrasi (FK) surveymeter yang digunakan untuk pengukuran sebesar

0,05 mRem/j/cpm sehingga diperoleh:

900 cpm xO,O5 mRem/j/cpm = 45 mRem/j

data selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 2

Tabel 2. Data paparan radiasi neutron di NGT-tunne.dan tegangan ekivalennya

dibandingkan dengan tegangan setting akibat papa ranradiasi yang diterima oleh detektor mengalarni kenaikan,maka akan dihasilkan perubahan kondisi sinyal pactakeluaran modul diskriminator yang akan mengaktitkansistem modul pewaktu daD kontrol alarm.

Sistem modul pewaktu daD kontrol alarm akanmemberikan informasi berupa sinyal suara daD lampuindikator berkedip. Sistem modul pewaktu ini berfungsisebagai pewaktuan lamanya .alarm daD sirine aktif,sedangkan kontrol alarm berfungsi sebagai penggerakaktuator. Lamanya pewaktuan dapat di set sekitar 10sampai 60 detik.

Gambar 5(a) memperlihatkan suatu ambang batastegangan yang di set pacta suatu level tertentu sesuaidengan tingkat paparan radiasi yang ingin dibatasi.Sedangkan pacta Gambar 5(b) merupakan gambarperubahan sinyal keluaran diskriminator dari kondisitinggi, High ke kondisi rendah, Low.

Te"n"n m,'uk,n Te"n"n "u,n

\. ..-/CI)

I ~:~j ITrtik UkIr?lb.

~

T~~ ! (Volt)

0,1294~-l-~~--- 20

2

~~

4,129

Keliml 2500I I I

~ Clock

,---,Hilh

Low

I ~ I tGambar 5. a. Tegangan input melebihi tegangan acuan

b. Perubahan kondisi dari high ke low

I 6. I Keenam I ~ I 450 I 18,269 I

Dari hasil percobaan, ditentukan nilai settingpaparan radiasi di titik 3 sebesar 50 mRem/j. Jika whitlIngdenganrnenggunakanpersamaan Y =0,0404 X + 0,089akan diperoleh suatu nilai tegangan diskrirninatorsebesar 2,11 Volt, yang berarti sedikit lebih besardibandingkan dengan hasil pengukuran normal di titikpengukuran yang sarna sebesar 1,907 Volt. Dengandemikian apabila terjadi kenaikan paparan radiasi neu-tron lebih tinggi dari nilai setting pada titik tersebut makaalarm dan sirine akan rnenjadi aktif atau beketja.

Sirnulasi terhadap sistern deteksi neutron diniyang dibuat telah dilakukan dengan rnengatur tegangan.setting pada diskrirninator sebesar 2, 11 Volt yang setaradengan paparan radiasi 50 rnRem/j. Kenaikan teganganinput diskriminator rnelebihi tegangansetting, diresponoleh sistern dengan rnengaktitkan sirine dan bunyi alarmsesuai dengan yang diharapkan.

Jika suatu tegangan masukan melampaui levelsetting tegangan acuan daTi diskriminator, maka padakeluaran diskriminator akan terjadi perubahan sinyalisyaratlc/ock daTi kondisi yang tinggi, High ke kondisiyang rendah, Low. Kemudian perubahan dari kondisitersebut akan memicu bagian pewaktu dan alarm untukbekerja. Tegangan masukan diskriminator sebandingdengan paparan radiasi yang diterirna oleh detektor. KESIMPULAN

., .3 .

JLDDDDDD290Cm

I I I I I I I I

~ P

0

Sebuah alat deteksi radiasi neutron yang berfungsisebagai pernberi peringatan awal apabila terjadipaparan radiasi neutron tinggi pada suatu titikpengukuran telah dapat dibuat, dengan pengujianpada nilai seting tegangan diskrirninator 2,11 Voltyang setara dengan 50 mRem/j.

Dengan adanya peringatan dini maka operator alatdan pekerja radiasi akan rnerasa lebih allan,sehingga petugas proteksi radiasi dapat lebihrnernperhitungkan sesuai dengan barns allan yang

diijinkan.

II

Gambar 6. Titik pengukuran dalam ruangan NOT di

Balai Spektrometri

Rencana pemasangan deteksi neutron dini di

289

Prosiding Pertemuan llmiah Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Bahan 2002Serpong, 22 -23 Oktober 2002 ISSN1411-2213

UCAPAN TERIMA KASm Jawaban1. Hal tersebut merupakan saran yang sangat baik,

mudah-mudahan pada tahun berikutnya petugaskeselamatan dapat ditempatkan di dalam pagarkuning (Balai Spektrometri).

Penulis mengucapkan terima kasih kepada rekan-rekan stafBKI khususnya Sdr. Rilaz Anwar yang telahmembantu dalam menyelesaikan kegiatan ini.

DAFTARPUSTAKA

[1].

Elman Panjaitan, P3IB -BATANPertanyaan :

1. Berapa limit jarak (hingga titik ukur berapa) alatpendeteksi cukup sensitif terhadap paparan/berkasneutron[2].

[3].

M.N. SASTRI, Introduction to nuclear science,EWP, New Delhi, (1994).WIRYOSIMIN, Mengenal asas proteksi radiasi,rrB, Bandung, (1995).CEMBER HERMAN, Pengantar FisikaKesehatan, IKIPS. Semarang, (1983).National Data Aquistion Databook, (1995).SUTRISNO, Elektronika Teori donPenerapannya, ITB, Bandung, (1986).

Jawaban1. Sistem deteksi yang dibuat ditempatkan pacta titik 3

dalam daerah NOT (lihat Gambar 1) dan disettingpacta tegangan yang sesuai yaitu 2,11 volt.

[4].[5].

TANYAJAWAB

Riswal Nafi Siregar, P3 IE -BAT ANPertanyaan :

1. Apakah bisa diterapkan pada objek lain denganradiasi yang sarna

JawabanI. Sistem ini dapat diterapkan untuk objek/area lain

untuk di monitoring. Seperti radiasi ~ atau y dapatjuga memakai sistem ini. Hanya mengganti detektoryang sesuai dengan radiasi yang dimaksu~an

S. Purnama, P3IB -BATAN

Pertanyaan :

1. Standar apa yang digunakan untuk menentukanjumlah paparan neutron (mRem/J) terhadaptegangan

2. Mengapa tidak digunakan pada daerah sekitarreaktor

Jawaban1. Standar yang digunakan adalah data-data awal pada

saat reaktor beroperasi dan sistem berja1an normal.Data-data yang diukur pada titik-titik di NGTtersebut, dipakai sebagai standarpengukuran antarapaparan neutron terhadap tegangan

2. Monitoring radiasi disekitar reaktor menjaditanggung jawab pusat reaktor tersebut, namun jikamungkin yang dimaksud sekitar P3 ill itu sendiri danberkaitan dengan neutron maka ha1 itu menjadipertimbangan yang baik untuk di1aksanakan padatahun-tahun mendatang.

Wahyu Hagono, P3IB -BATAN

Per1anyaan1. Petugas KK (Bidang K2I) sebaiknya acta di Balai

Spektrometri (di dalam pagar kuning)

290