PENENTUAN RESPON PENCACAH NEUTRON MK 7 NRM TERHADAP SUMBER NETRON CEPAT 24tAm_Be

Transkripsi

1 Prosiding Pertemuan don Presenlasi I/miah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir I Jakarta, 12 Desember 2007 ISSN : PENENTUAN RESPON PENCACAH NEUTRON MK 7 NRM TERHADAP SUMBER NETRON CEPAT 24tAm_Be Sri Inang Sunaryati Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi - BATAN ABSTRAK PENENTUAN RESPON PENCACAH NEUTRON MK 7 NRM TERHADAP SUMBER NEUTRON CEPAT 24IAm_Be. Makalah ini menguraikan pengukuran respon detektor pencacah neutron berbentuk bola dengan diameter 8 inci terhadap jarak ke sumber neutron cepat 241Am_Be yang dilakukan di dalam ruang kalibrasi berukuran panjang 11,0 m, lebar 5,4 rn dan tinggi 3,5 m. Detektor dan sumber radiasi neutron ditempatkafi pada ketinggian yang sarna yaitu 120 cm dari lantai dengan jarak detektor ke sumber radiasi bervariasi mulai dari 60 cm sid 170 cm dan rentang jarak 10 em. Koreksi terhadap neutron terhambur dilakukan menggunakan teknik semi - empiris. HasH yang diperoleh menunjukk!ip bahwa respon detektor terhadap neutron cepat 241Am-Be pada jarak 60 cm sid 110 crn mengikuti persamaan garis lurus dengan kontribusi hamburan dari dinding ruang kalibrasi pada jarak 100 cm sebesar 16 %. berdasarkan kombinasi pengukuran dan perhitungan akan diperoleh daerah linier yang merupakan daerah kalibrasi alat ukur radiasi neutron tersebut, karena daerah linier ini menggambarkan jarak sumber radiasi ke detektor dengan hamburan yang konstan:' Kata Kunci : Pencacah neutron MK 7 NRM., neutron cepat 24\Am_Be, respon detektor dan hamburan neutron ABSTRACT DETERMINA non OF THE RESPONSE OF MK 7 NRM NEUTRON DETECTOR FOR A 241Am-Be NEUTRON SOURCE. This paper described measurement of the response of a 8 inch spherical neutron counter against with distance trom a 241AmBe fission neutron source in variety of distance in a calibration room with dimensions about 11.0 m length, 5.4 m width and 3.5 m high. Instrument and source were placed on a stand so that the distances between them and the floor were about 120 em, with the distances between the source and the detector are various between 60 cm up to 170 cm and ranging 10 cm. Correction for neutron scattering has been done using a semiempirical technique. The result obtained showed that the response of the detector against fast 24\Am-Be at the distance of 60 cm up to 100 em followed straight line equation (linear regression), and the contribution of scattering trom the wall of calibration at 100 em of distance were 16%. In summary the calibration distance for this detector should be limited in the range &om 60 cm to 110 cm-. Key words: Response ofmk 7-NRM neutron detector, 241Am_Befast neutron, detector response, and scattered neutron I. PENDAHULUAN Pencacah neutron MK 7 NRM adalah salah satu surveymeter neutron portable yang digunakan di daerah sekitar reaktor, akselerator dan fasilitas yang mempunyai sumber neutron. Instrumen ini dapat mengukur laju dosis neutron dalam rentang 0, I mrem/jam sampai dengan I rem/jam untuk neutron termal dengan energi an tara 0,025 ev sampai dengan 7 MeV. Unit detektor Pusat Teknologi Keselamatan don Metrologi Radiasi - Badon Tenaga Nuklir Nasional 161

2 Prosiding Perlemuan clan Presenlasi llmiah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir / Jakarla, /2 Desember 2007 ISSN: '. terdiri dari detektor proporsional berbentuk bola diisi dengan eampuran gas 3He yang diselubungi dengan moderator polietilen[i]. Surveymeter neutron seharusnya dapat membaea laju dosis ekivalen dengan ketidakpastian 50% sampai dengan 100% untuk keperluan pemantauan rutin[2]. Sumber neutron yang umum tersedia untuk kalibrasi terdiri atas 3 kategoriyakni sumber neutron lambat yang diperoleh dengan memperlambat neutron berenergi lebih tinggi, sumber neutron radionuklida yang biasanya memanearkan neutron dengan spektrum energi yang lebar dan terakhir sumber neutron alat pemereepat, yang merupakan sumber neutron untuk kalibrasi yang lebih mahal dibandingkan dengan sumber neutron radionuklida[3]. Di fasilitas laboratorium kalibrasi PTKMR (pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi - BATAN) terdapat 2 jenis sumber neutron radionuklida yaitu 252Cf dan 241Am-Be Ruang laboratorium kalibrasi PTKMR yang terbuat dari beton berukuran panjang 11,0 m, lebar 5,4 m dan tinggi 3,5 m. Ruang dengan dimensi 101 diperkirakan akan menyebabkan hamburan neutron yang eukup signifikan!ll, untuk menghindari kesalahan terse but maka hamburan neutron di ruang tersebut harus diperhitungkan untuk setiap detektor yang dikalibrasi. Untuk menghitung hamburan neutron oleh dinding, udara, dan bendabenda yang ada di ruang laboratorium digunakan teknik semi empirik yaitu dengan eara mengukur respon total yang diterima oleh detektor. Dengan menggunakan kombinasi pengukuran dan perhitungan maka akan diperoleh respon detektor yang berasal langsung dari sumber neutron [3] Dari kurva yang diperoleh, berdasarkan kombinasi pengukuran dan perhitungan akan diperoleh daerah linier yang merupakan daerah kalibrasi alat ukur radiasi neutron terse but, karena daerah linier ini menggambarkan jarak sumber radiasi ke detektor dengan hamburan yang konstan Makalah ini menguraikan pengukuran hamburan untuk respon dari alat ukur radiasi peneaeah neutron MK 7 NRM terhadap sumber neutron 241Am-Be yang dilakukan di ruang kalibrasi PTKMR-BATAN II. TEORI Respon suatu detektor dinyatakan sebagai baeaan alat ukur terse but dibandingkan dengan dosis ekivalen hasil perhitungan dalam ruang hampa udara Pusal Teknologi Kese/amalan don Metr%gi Radiasi - Badan Tenaga Nuklir Nasiona/ 162

3 Prosiding Perlemuan dan Presenlasi /lmiah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir 1 Jakarla, /2 Desember 2007 ISSN : (vaccum) yang dikoreksi terhadap hamburan di udara dan dinding ruangan. Respon detektor dapat dinyatakan yang disebabkan oleh medan radiasi total (neutron langsung dan neutron terhambur), dan A adalah faktor absorbsi sebagai berikut[4]: R = M 4Jl" r2 J os F(90) H; udara terhadap neutron.... (1) III. PERALA TAN dan TAT A KERJA dengan: R respon detektor (cps/mrem/jam) bacaan yang hanya berasaj dari sumber (cps). r jarak (cm). S adalah fraksi kontribusi. hamburan oleh ruang pada unit jarak kalibrasi. F (90) : faktor koreksi anisotropi sumber radiasi e4lam-be = 1,012). H<t> faktor konversi fluen-dosis ekivalen e41am-be = 3,8 x 10" 10 Sv.cm). Untuk menentukan respon detektor clan hamburan neutron digunakan persamaan regresi linier pada jarak tertentu dari sumber ke detektor akan diperoleh persamaan yang mendekati garis lurus: M.r2 = Mo ( I + S~) (2) dengan Mo = MT (r) (I + A.r) adalah respon detektor yang berasal dan sumber radiasi neutron pada jarak r, sedangkan slope S merupakan konstribusi neutron terhambur oleh ruang kalibrasi, MT (r) bacaan instrumen sebagai fungsi jarak, Sumber neutron cepat 241Am-Be Detektor neutron MK 7 NRM Scaler Tennelec TC 534 Mistar Laser Penentuan Diskriminator Scaler Tennelec TC 534 Pertama-tama dilakukan pen entuan diskriminator pencacah dari Scaler Tennelec TC 534 dengan cara menyinari detektor dengan sumber neutron 24lAm_ Be yang laju pancaran neutronnya 1,1 x 107 n/s dengan waktu paruh 432 tahun[5]. Kemudian dilakukan penentuan respon dari detektor pada suatu tegangan. Selanjutnya tegangan Scaler dinaikkan sampal diperoleh tegangan plato (plateau). Penentuan Respon Pencacab Neutron MK 7 NRM Terbadap Sumber Neutron 241 Am-Be. Penentuan respon pencacah neutron MK 7 NRM terhadap sumber neutron cepat 241Am-Be dilakukan dengan cara mengukur laju cacah sumber neutron cepat 241Am-Be pada suatu PusaJ Teknclogi Keselamalan dan Melrologi Radiasi - Badan Tenaga Nuklir Nasional 163

4 Prosiding Pertemuan don Presen/asi l/miah FungJiona/ Pengembangan Tekn%gi Nuklir J Jakar/a, /2 Desember 2007 ISSN : ketinggian dengan jarak detektor ke tersebut. Selanjutnya dilakukan sumber radiasi yang bervariasi. pengukuran respon dengan jarak detektor Mula-mula detektor ditempatkan ke sumber radiasi yang bervariasi mulai pada jarak 60 em dari sumber radiasi dari jarak 60 em sampai dengan 170 em dengan ketinggian 120 em dari lantai ruang kalibrasi. Setelah itu dilakukan pengukuran laju eaeah pada kondisi dengan rentang jarak 10 em. Susunan peralatan pengukuran dapat dilihat pada Gambar 1. Gambar ]. Susunan peralatan untuk pengukuran respon detektor MK 7 NRM terhadap sumber radiasi neutron eepat 241 Am-Be. IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil pengukuran tegangan berkas 241 l neutron Am-Be menggunakan Sea ler Tenellee TC 534 dapat dilihat pada Tabel 1 dan Gambar 2. Tabell. Penentuan kurva plato berkas neutron 241 Am-Be I (Volt) No DiskriminatorRespon 0,0289,125 2,5 0,5282,766 2,070,591 2,272,908 3, ,869,533 1,271,891 1,071,250 3,370,941 3,571,041 3,272,375 71,500 eps Pusal Tekn%gi Kese/amalan dan Metr%gi Radiasi - Badon Tenaga Nuklir Nasiona/ ]64

5 Prosiding Pertemuan dan Presentasi l/miah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir 1 Jakarta, /2 Desember 2007 ISSN : en 250 a. U c: o a. 150 UJ <1> 0:::: o o Tegangan (volt) Gambar 2. Kurva plato berkas radiasi neutron 241AmBe. Hasil pengukuran tegangan berkas neutron pada pencacah dapat dilihat pada diskriminator Scaller antara 1 volt sampai dengan 3,5 volt. Pada pengukuran ini diambil tegangan kerja 2,5 volt karena daerah tegangan platonya berada di sekitar tegangan ini. Hasil pengukuran berkas neutron 241 Am Be untuk berbagai jarak dapat dilihat pada Tabel 2. di bawah ini: Tabel2. Pengukuran berkas neutron 24IAm_Be untuk berbagaijarak. No 0,670, ,7 0,8 0,9 1,0 1,2 1,1 1,3 1,4 1,531, , , , , , , , , ,71667 M(l-Ar)r rma 28, , , , , , , , ,41343 (cps) 0,9880 0,9936 0,9888 0,9944 0,9920 0,9904 0,9896 0,9928 0,9952 0, ,44328 M(l-Ar) 54, , , , , , , ,31369 (m) 0,008 2,25 1,96 1,69 0,49 0,81 0,36 0,64 1,44 1,00 1,21 r Pusat Tekn%gi Kese/arootan don Metrologi Radiasi - Badan Tenaga Nuklir Nasional 165

6 Prosiding PertemUiln don Presentasi I/miah Fungsiona/ Pengembangan Tekn%gi Nuklir / Jakarta. 12 Desember 2007 ISSN: en 30 it g. 15 Q) 0::: 10 5 o Kuadrat Jarak (m2) Gambar 3. Pengukuran neutron 241Am_Be pada berbagai kuadratjarak. Hasil pengukuran total respon detektor MK 7 NRM, terhadap sumber radiasi neutron eepat 241Am_Be mulai dari jarak detektor ke sumber radiasi 60 em sampai dengan 170 em, mula-mula menunjukkan bahwa pada jarak 100 em diperoleh slope sebesar 0,16 yang menunjukkan kontribusi neutron terhambur di ruang kalibrasi adalah 16%, sedangkan perpotongan pada r = 0 em dikoreksi dengan hamburan udara Mr (r) memberikan respon yang berasal dari (I + A.r) dan selanjutnya dikalikan dengan kuadrat jarak sumber radiasi ke detektor (r). Nilai perkalian 101 digambarkan sebagai fungsi r yang hasilnya dihitung menggunakan sumber neutron itu sendiri adalah 24,36 eps. Selanjutnya dengan menggunakan persamaan J akan diperoleh respon detektor sebesar 24,36 eps / 12, mrem/jam = 1,98 eps/mrem/jam persamaan 2 dan dapat dilihat pada Gambar 3. Dari Gambar 3. dapat dilihat bahwa pada jarak detektor ke sumber radiasi mulai dari 60 em sampai dengan 110 em nilai M.r sebagai fungsi r eenderung mendekati tinier mengikuti persamaan garis lurus M.r = 24,36 ( I + 0,16 r2) dengan koefisien korelasi r = 0,976. Persamaan garis terse but V. KESIMPULAN Berdasarkan hasil dan pembahasan di atas dapat disirnpulkan bahwa untuk alat ukur radiasi ini kalibrasi dapat dilakukan pada jarak antara 60 em sampai dengan 110 em. Pada jarak 100 em diperoleh slope sebesar 0,16 yang menunjukkan kontribusi neutron terhambur di ruang Pusat Tekn%gi Kese/amatan don Metr%gi Radiosi - Badon Tenaga Nuklir Nasiona/ 166

7 Prosiding Perlemuan dan Presenlasi J/miah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir J Jakarla, J2 Desember 2007 ISSN : kalibrasi adalah 16% sedangkan Function of Neutron Energy, ISO 8529, ISO, 1986, perpotongan pada r = 0 cm memberikan respon yang berasal dari sumber neutron itu sendiri adalah 24,36 cps. SARAN '. Perlu juga dilakukan perhitungan hamburan menggunakan program komputer Monte Carlo untuk mendapatkan kesesuaian antara pengukuran dan perhitungan. DAFfAR PUSTAKA 1. Operation Manual Neutron Monitor MK 7 NRM, Nuclear Enterprises LTO, England, RIMPLER, Dose equivalent Response of Neutron Surveymeter for Several Neutron Fields, Radiation Protection Dosimetry Vol. 44 Nuclear Technology Publishing EISENHAUER, C.M, SCHWARTZ, R.B. JOHNSON, T., Measurement of Neutron Reflected from the Surface of a Calibration Room, Health Physics Vol. 42, Pergamon Press Ltd, ] INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, Guidelines on Calibration of Neutron Measuring Devices, IAEA, Vienna, INTERNATIONAL ORGANIZATION for STANDARDIZA TION, Neutron Reference Radiation for calibrating Neutron Measuring Device for Radiation Protection Purpose and for detennining. Their Response as a Pusal Teknologi Keselamalan dan Metrologi Radiasi - Badan Tenaga Nuklir Nasional 167