PENENTUAN DAN ANALISIS KARAKTERISTIK LAJU DOSIS AKTIVITAS Ar-41 PADA KOLOM TERMAL REAK- TOR KARTINI

Transkripsi

1 Widaro, dkk. ISS PEETUA DA AALISIS KARAKTERISTIK LAJU DOSIS AKTIVITAS Ar- PADA KOLOM TERMAL REAK- TOR KARTII Widaro, Y. Sardjono PTAPB - BATA ABSTRAK PEETUA DA AALISIS KARAKTERISTIK LAJU DOSIS AKTIVITAS Ar- PADA KOLOM TERMAL REAKTOR KARTII. Telah dilakukan analisis penenuan laju dosis akivias argon- pada fasilias iradiasi kolom ermal pasca shudown reakor Karini. Dari hasil evaluasi disimpulkan bahwa laju dosis eksernal D & =, Sv/deik dan laju dosis unuk proses inernal adalah 3,49. - Sv/deik. Jika pekerja radiasi bekerja selama 5 meni perhari dalam 5 hari maka dalam ahun pekerja radiasi akan menerima dosis sebesar,376 Sv dan masih di bawah baas ambang nilai dosis ahunan yang dieapkan unuk keselamaan kerja yaiu,5 Sv, sehingga masih dalam baas aman bagi pekerja radiasi yang memanfaakan fasilias kolom ermal ersebu. ABSTRACT DETERMIATIO AD AALYSIS OF Ar- DOSE RATE CARACTERISTIC AT THERMAL COLUM OF KARTII REACTOR. Deerminaion and Analysis of Ar- aciviy dose rae a he hermal column afer shudown of Karini reacor has been done. Based on evaluaion and analysis concluded ha exernal dose rae is D & =, Sv/second and inernal dose rae is 3,49. - Sv/second. I means ha if employe work a he culomn hermal area for 5 minues a day, 5 days a week, in a year will be,376 Sv sill under dose rae limi i.e.,5 Sv, so ha he culomn hermal faciliy is safely area. PEDAHULUA S ebagai reakor peneliian, reakor Karini dilengkapi dengan fasilias iradiasi anara lain rak puar Lazy Susan (LS), abung berkas neuron (beampor), kolom ermal, saluran engah (Cenral Timble), dan pneumaik ransfer sysem. Kolom ermal merupakan salah sau fasilias iradiasi neuron ermal dengan ukuran (,m x,m) dan panjang (,6m) erleak di luar eras arah radial menembus biological shielding. Sebagai fasilias iradiasi kering, udara dalam kolom ermal ersebu menjadi radioakif akiba dari akivasi neuron pada saa reakor dioperasikan. Komposisi udara bebas adalah nirogen ( ) 78 %, oksigen (O ) %, argon (Ar),93 % dan sisanya karbondioksida (CO ), neon, kripon, xenon, helium dan meana. Jika neuron berineraksi dengan ini aom, maka akan erjadi reaksi akivasi sehingga ini menjadi radioakif. irogen yang merupakan unsur udara bebas paling banyak konsenrasinya idak bisa erakivasi oleh neuron ermal. Sedang akivasi neuron erhadap oksigen, menghasilkan nirogen-6 dengan waku paro sanga pendek yaiu 7, deik sehingga diperkirakan akan cepa habis. Argon- merupakan isoop radioakif hasil reaksi di udara dengan neuron ermal yang menghasilkan sinar-γ dan parikel β, sedangkan unsur lainnya hanya menghasilkan sinar-γ aau parikel bea. Argon dari udara yang mempunyai 4 nomor massa 4 ( Ar ) bila erakivasi oleh neuron akan menjadi argon yang bersifa radioakif dengan nomor massa ( Ar ) dan memancarkan sinar-γ dengan energi,936 MeV dan waku paro,83 jam. Meskipun konsenrasinya di udara relaif kecil, eapi karena waku paronya relaif lama sera berbenuk gas yang mudah lepas ke lingkungan menjadi poluan, maka akiviasnya perlu diperhaikan baik pada saa reakor sedang operasi maupun paska shudown. Menginga hal ersebu di aas maka perlu dilakukan evaluasi erhadap karakerisik akivias Ar pada fasilias kolom ermal Reakor Karini sehingga dapa dilakukan penanganan demi keselamaan pekerja radiasi. Prosiding PPI - PDIPT 7 Yogyakara, Juli 7

2 39 ISS 6-38 Widaro, dkk. DASAR TEORI Radioakivias merupakan gejala perubahan keadaan ini aom secara sponan dari sau nuklida menjadi nuklida lain dan diserai peluruhan radiasi (zarah) dan aau gelombang elekromagneik. Peluruhan radiasi bersifa random dan idak erpengaruh erhadap kondisi di luar ini seperi perubahan suhu, ekanan, benuk senyawa kimia dan sebagainya. Laju reaksi peluruhan per sauan waku () sebanding dengan jumlah ini aom () dan konsana peluruhan λ (per deik), dan diulis : d d = λ () hasil inegrasinya dapa diulis menuru persamaan () beriku : = λ = e () Didefinisikan bahwa waku paro peluruhan ( / ) adalah lama waku yang digunakan ini aom saa erjadi peluruhan hingga inggal seengahnya, jadi : sehingga = e λ = ½ maka: = = e λ (3) ln,693 / = = (4) λ λ Akivias peluruhan sesaa (deik) dilambangkan dengan A merupakan laju peluruhan d radioakif d yang dapa diulis menuru persamaan beriku: A aau dapa diulis: A e λ = (5),693 / / A = A e (6) dimana A adalah akivias pada saa =. Sauan akivias adalah currie aau bequerel dimana currie (Ci) = 3,7 peluruhan/deik (Bq) []. Prinsip Akivasi euron Pada saa erjadi akivasi neuron erhadap ini aom, maka erbenuk ini aom baru dan bersifa idak sabil dengan memancarankan zarah (radiasi) α, β, γ, dapa pula erjadi β, γ aau α, γ secara serenak hingga mencapai ini sabil. Reaksi neuron dengan ini yang menghasilkan sinar γ, A A+ ( X ( n, γ ) Y ) diunjukkan pada Gambar. [] Z Z Akivasi euron pada Udara Bebas Komposisi udara di alam adalah irogen ( ) 78 %, Oksigen (O ) %, Argon (A r ),93 %, dan sisanya Karbondioksida (CO ), eon, Kripon, Xenon, Helium dan Meana. Akivasi neuron dengan ini aom yang erkandung di udara diulis sebagai beriku [3] : n C n γ p 4 n + Ar Ar + γ Gambar. Reaksi neuron dengan ini aom (n, γ ). Prosiding PPI - PDIPT 7 Yogyakara, Juli 7

3 Widaro, dkk. ISS Akivasi neuron (cepa) erhadap menjadi C 4 dengan / = 5568 ahun dan memancarkan radiasi- γ dengan energi,6 MeV []. euron cepa pada kolom ermal sanga kecil sehingga kemungkinan akivasi neuron erhadap 4 sanga rendah. Akivasi neuron erhadap oksigen, menghasilkan nirogen-6 dengan waku paro sanga pendek yaiu 7, deik sehingga akan cepa habis. 4 Kelimpahan argon di udara Ar (99,6%), akan erjadi akivasi neuron menghasilkan isoop radioakif Ar, memancarkan radiasi sinar-γ dengan energi,936 MeV dan waku paro,83 jam []. METODE PEELITIA Insalasi Sisem Pencacahan Insalasi (pemasangan) sisem pencacahan dilakukan pada saa reakor dalam keadaan mai (shu down) unuk menghindari radioakivias dari kolom ermal. Deekor ai(tl) sebagai ala deeksi gamma diberikan egangan kerja sebesar 75 Vol, kemudian dihubungkan dengan preamplifier dan amplifier, sera langsung dihubungkan ke Muly Channel Analyzer (MCA) (Gambar ). Pengukuran isoop gas Ar, dilakukan dengan menyedo udara kolom ermal melalui pemipaan yang dilengkapi dengan filer peranangkap isoop Ar. Gambar. Skema insalasi ala. Keerangan gambar:. Reakor Karini 7. Deekor ai(tl). Kolom ermal 8. Preamplifier 3. Selang udara 9. Amplifier 4. Pipa wadah filer. Muly Channel Analyzer (MCA) 5. Penyedo udara/blower. Shielding gamma (Pb) 6. Menara Pembuangan. Kipas angin Prosiding PPI - PDIPT 7 Yogyakara, Juli 7

4 394 ISS 6-38 Widaro, dkk.. Kalibrasi Tenaga Pengukuran akivias sinar-γ menggunakan deecor ai(tl) dilakukan dengan menenukan hubungan anara enaga sinar-γ (Eγ) versus (vs) nomor salur MCA, dan hasil cacah dapa diunjukkan pada Tabel. Tabel. Hubungan enaga sinar-γ vs nomor salur. o Y (Eγ, KeV) X (omor Salur) 6,5 8,74 43,5 54, ,4 37, ,5 87, ,89 8,5 6,35 36, ,97 58,74 Secara grafik dapa diunjukkan pada Gambar 4. Tenaga (KeV) Tenaga Vs omor Salur omor Salur Gambar 3. Tenaga (kev) vs omor Salur. Hasil cacah pada Tabel ersebu dapa dinyaakan dengan persamaan regresi, dimana : a = ΣX Y = ax + b (7) ΣXΣY ΣXY n Σ ( X ) n = banyak enaga (= 7) n dan b = ΣY a ΣX n n sehingga diperoleh peroleh persamaan linier ; Y =,8738 X +.4. Kalibrasi Efisiensi Radioakivias sinar γ yang erdeeksi sebenarnya hanya sebagian saja, sehingga laju cacah per sekon (cps) yang dihasilkan idak mencerminkan akivias sesungguhnya, maka perlu dilakukan kalibrasi efisiensi deekornya (aitl). Harga Efisiensi ε sebagai fungsi enaga E dapa diulis: cps ε ( E ) = (8) dps. Y ( E) ε (E) = effisiensi mulak pada enaga E cps dps Y(E) = cacah per sekon = diinegrasi per sekon = Yield energi gamma Ar dengan mengguna- Pengukuran akivias kan deecor ai(tl) Deekor ai(tl), sebagai ala cacah akivias sinar γ, dihubungkan dengan MCA (Muly Chanel Analyzer) melalui preamplifier dan amplifier. Fungsi uama MCA adalah mengolah dan menampilkan spekrum inggi pulsa yang diunjukkan pada nomor kanal. Pengukuran cacah laar dilakukan pada saa reakor sedang idak operasi dan berfungsi sebagai fakor koreksi pada saa reacor dioperasikan. Deekor ai(tl) dileakkan di depan selang filer udara dan MCA diamai di energi 65,69 KeV yang bersesuaian dengan nomor chanel 44. Prosedur Eksperimen Eksperimen pengambilan daa dilakukan dengan langkah sebagai beriku :. Sisem deeksi diinsal (Gambar ), deekor ai(tl) diberi egangan kerja 75 vol, pengua awal pulsa (preamplifier), pengua awal (preamplifier) kemudian dihubungkan ke MCA.. Reakor dioperasikan selama jam. 3. Udara kolom ermal disedo dengan selang/pipa dan dipasang filer udara dilewakan deka deekor ai(tl). Prosiding PPI - PDIPT 7 Yogyakara, Juli 7

5 Widaro, dkk. ISS Dilakukan pencacahan akivias radiasi γ isoop gas Ar. 5. Pencacahan dilakukan seiap selang waku jam. Hasil pencacahan diunjukkan pada Tabel 3. HASIL DA PEMBAHASA Hasil cacah sumber sandard 5 Eu diuliskan dalam Tabel. Tabel. Cacah Sumber Sandar 5 Eu. o E γ (kev) CPS 6,5 7,4 43,5 46, ,4 9,9 4 78,5, ,89 5,5 6,35 3, ,97 9,9 Dengan energi isoop Ar sebesar 65,69 kev, hasil cacah akivias laar besarnya,7 cps, yang menunjukkan akivias sanga kecil. Akivias radiasi γ isoop Ar Dengan menggunakan persamaan kalibrasi efisiansi deekor yang elah diperoleh yaiu lnε (E) = -,874 lne 4,488, maka dapa dihiung laju peluruhan sinar- γ yang sebenarnya dari Ar (dps). Hasil perhiungan akivias radiasi γ isoop Ar diuliskan pada Tabel 3 kolom (4). Pembahasan Akivias reraa isoop Ar saa reakor operasi adalah 7, dps, karena kolom ermal masih eruup maka udara yang mengandung radioakif Ar ersebu belum erlepas ke lingkungan sehingga idak membahayakan. Seelah reakor shudown proses akivasi udara kolom ermal juga berheni, sehingga bila kolom ermal akan dibuka harus diperhiungkan peluruhan radiasi γ isoop Ar yang mempunyai waku paro,83 jam. Sedang akivias nirogen-6 segera habis karena waku paruh sanga pendek, yaiu 7, deik. Akivias peluruhan sinar- γ isoop Ar selama sekiar jam dalam benuk eksponensial (negaif) disajikan pada Gambar 4. Akivias sinar- γ dari isoop Ar mengikui grafik eksponensial, maka nilai laju dosis sebagaimana diunjukkan pada Tabel 4 kolom ().juga mengikui grafik eksponensial seperi pada Gambar 5. Tabel 3. Energi, cacah per sekon dan akivias sinar- γ dari Ar. Daa ke- E sinar-γ (kev) Cacah Per Sekon (cps) Akivias (dps) () () (3) (4) 86,53 3,8, ,9 8, 3, ,,6 8, ,8 8,46, ,4,66, ,34 4,37 6, ,37,7 5, ,93 3, 6, ,5 7,3 8,. 5 37,,73 9, ,3 5,,79. 6 Raa-raa 3,35 6,67 7, Prosiding PPI - PDIPT 7 Yogyakara, Juli 7

6 396 ISS 6-38 Widaro, dkk. Paska Shudown (Jam) Tabel 4. Laju dosis versus waku. Laju Dosis (Gy/s) Dosis SerapTubuh (Gy) Dosis Kumulaif (Gy) () () (3) (4),66. -6,. -6 3, , , , , , ,57. -3, , ,83. -3,3. - 5, ,35. -3, , , , ,34. -7, , , , , ,35. -8, , ,6. -8, ,69. - Akivias (x E5 dps) y = 7.838e x R = Waku seelah shudown (Jam) Gambar 4. Akivias -γ Ar kolom ermal seelah shudown. ilai dosis kumulaif dari Tabel 4 kolom (4), disajikan pada Gambar 6, dan dinyaakan dalam persamaan polinomeal D k = -,3 +,64 -,8. Bila diperhiungkan, misalnya jam seelah reakor shudown, unuk bekerja selama 5 meni maka dosis yang akan dierima oleh pekerja adalah: D k = -,3 +,64 -,8 D k = 6, Sv Prosiding PPI - PDIPT 7 Yogyakara, Juli 7

7 Widaro, dkk. ISS Laju Dosis (Gy/d).8E-6.6E-6.4E-6.E-6.E-6 8.E-7 6.E-7 4.E-7.E-7.E+ y =.66E-6e x R = Waku seelah shudown (Jam) Gambar 5. Laju dosis dari kolom ermal paska shudown. Dosis kumulaif (x E- Gy) y = -.3x +.64x -.8 R = Waku seelah shudown (Jam) Gambar 6. Dosis kumulaif radiasi kolom ermal pasca shudown. Dari dosis ersebu bisa diliha bahwa nilai dosis yang dierima lebih kecil dari angka kesearaan dosis harian msv (, rem) sehingga idak membahayakan bagi pekerja apabila bekerja pada selang waku ersebu. Bila dibandingkan dengan angka kesearaan dosis ahunan (,5 Sv), maka nilai dosis isoop Ar ersebu masih jauh di bawahnya sehingga kolom ermal masih aman bagi pekerja. KESIMPULA Dari hasil penenuan akivias radiasi γ isoop Ar di kolom ermal, disimpulkan bahwa laju dosis eksernal adalah D & =, Sv/deik dan laju dosis inernal adalah 3,49. - Sv/deik. Maka jika pekerja radiasi bekerja selama 5 meni perhari dalam 5 hari maka dalam ahun pekerja radiasi akan menerima dosis sebesar,376 Sv dan masih di bawah baas ambang nilai kesearaan dosis ahunan yang diperbolehkan unuk keselamaan kerja,5 Sv sehingga masih aman bagi pekerja radiasi. Selain dari hal ersebu di aas, unuk lebih memperoleh daa yang lebih variaif perlu dilakukan peneliian dengan variasi daya (misal 8 kw, 6 kw,ds). Dan juga perlu diperimbangkan pula unuk pengukuran akivias radiasi γ isoop Ar dengan menggunakan deekor HPGe karena resolusinya lebih baik Prosiding PPI - PDIPT 7 Yogyakara, Juli 7

8 398 ISS 6-38 Widaro, dkk. DAFTAR PUSTAKA. KRAE K.S., Fisika Modern, Terjemahan Hans J, Wospakrik & Sofia iksolihin, UI Press, Jakara, KAPLA I., uclear Physics, Unied Saed of America, AOMIM, whp:// 4. WARDHAA W.A, Radioekologi, Gadjah Mada Press, Yogyakara, SUSETYO W, Spekromeri Gamma, Gadjah Mada Press, Yogyakara, SURATMA, Inroduksi Proeksi Radiasi Bagi Siswa/Mahasiswa Prakek, Puslibang Teknologi Maju, BATA Yogyakara, CEMBER H, Inroducion o Heal Physics, Pergamon, ew York, 983. TAYA JAWAB Bambang Supardiyono Mohon penjelasan nomor salur pecahan desimal ( angka dibelakang koma) seahu saya nomor salur, selalu bilangan bula? Widaro Karakerisik ala cacahnya secara oomais menunjukkan angka yang pecahan, hal ini kemungkinan puncak smohing grafik area pulsa idak epa pada nomor salur. Marsono Djoko P. Bagaimana konribusi isoop gas 6 pada kolom ermal ersebu. Akivias gas Ar akan berakumulasi sebagai fungsi lama beroperasi daya reakor ( kw). Bagaimana anda bisa menenukan unuk bekerja selama 5 meni/hari di depan kolom ermal masih dalam baas aman erhadap paparan radiasi (Ar ). Widaro Isoop gas 6 erbenuk dari reaksi akivasi oksigen dengan neuron cepa dan mempunyai umur T / = 7, deik. Karena neuron cepa dari kolom ermal sanga kecil dan umur isoop 6 sanga pendek, maka radioakivias 6 pada kolom ermal dapa diabaikan. Sudah diperhiungkan unuk lama waku operasi mencapai jenuh sekiar 6 jam. Yudi Pada kondisi erenu pekerja radiasi mungkin bekerja melebihi waku yang diasumsikan. Bisakah diperkirakan apabila pekerja radiasi bekerja sampai berjam-jam dalam suau hari, dihiung pada hari ke berapa dia harus berheni, menginga dosis yang diasumsikan dierima sudah melampaui baas dosis yang diijinkan? Widaro Seseorang harus berheni (idak masuk ke daerah radiasi) bila melebihi baas radiasi yang dienukan. Selama ekivalen dengan laju dosis yang elah dieapkan. Misalnya : seseorang sudah menerima,4 rem dalam sehari. Karena baas yang dierima, rem/hari maka seseorang ersebu harus idak masuk daerah kerja radiasi pada hari berikunya selama hari. Prosiding PPI - PDIPT 7 Yogyakara, Juli 7