PENINGKA T AN INTENSIT AS BERKAS NEUTRON DENGAN PEN GE-SET -AN POSISI MAIN BEAM SHU1TER. Abarrul Ikram

Transkripsi

1 p~ ~ ~ ff t N...t J ~ X ~ 2S'SN '16 PENNGKA T AN NTENST AS BERKAS NEUTRON DENGAN PEN GE-SET -AN POSS MAN BEAM SHU1TER Abarrul kram Puslitbang ptek Bahan -BAT AN Kawasan Puspiptek Serpong, Tangerang ',;-, ABSTRAK PENNGKATAN NTENSTAS BERKAS NEUTRON DENGAN PENGE-SET-AN POSS! MAN BEAM SHUTTER. Telah dilakukan penge-set-an posisi main beam shutter (MBS) dengan memutar ulir penggeraknya secara manual. Pengaruh perubahan posisi MBS ini diamati pada tegangan yang dikeluarkan oleh monitor neutron di FCDfTD. Hasijnya menunjukkan bahwa selama ini posisi MBS melenceng 8 mm. Hasij penge-set-an tersebut telah diuji dengan mengamati laju cacah pada monitor neutron SANS, HRPD dan HR-SANS. Kenaikan cacahan per detik yang lebih dari sepel1iganya itu dibuktikan pula dengan pengamatan intensitas neutron yang telah dimonokromatisasi di HR-SANS. ABSTRACT MPROVEMENT OF NEUTRON BEAM NTENSTES BY ADJUSTNG MAN BEAM SHUTTER POSTON. Adjustment of main beam shutter (MBS) position has been performed by turning the driving screw manually. The effect of this movement was observed using the out-put of neutron beam monitor at FCDTD position. The result showed that the MBS had been mis-aligned of 8 mm for the last 4 years. The adjustment has been examined by observing the oount-rate of all neutron monitors at SANS, HRPD and HR-SANS positions. These higher oount-rates, more than a thiro, has been oonfirmed by the intensities observed after the monochromatization at HR-SANS position. PENDAHULUAN Keberadaan reaktor riset terbesar di ndonesia, RSG-GAS, telah dimanfaatkan untuk berbagai kegiatan penelitian. Berkas neutron yang dihasilkan di terasnya clan disalurkan lewat empat dari enam tabung berkas digunakan untuk penelitian bahan dengan teknik hamburan neutron. Fasilitas hamburan neutron yang ada di P3ffi (dulu PPSM), BAT AN tersebut disajikan pada Gambar 1 dengan perincian peralatan disajikan pada Tabell. Sebagai pengguna neutron dari reaktor, fasilitas ini sangat bergantung pacta operasi reaktor tersebut. Sejak diresmikannya, operasi reaktor ini selalu berubahubah, baik durasi maupun dayanya, sesuai dengan kondisi reaktor itu sendiri, apalagi pacta s~t suasana perekonomian kurang cerah seperti dua tahun terakhir ini. Hal ini sangat mempengaruhi kinerja dari fasilitas hamburan neutron, apalagi ketika beberapa peralatan dari fasilitas itu sendiri mengalami hambatan secara elektronik maupun mekanik. Tabel 2 merangkum secara umum pola operasi RSG-GAS dalam beberapa tahun terakhir. Sebelum tahun 1995, banyak sekali pekerjaan yang masih harns dilaksanakan agar reaktor dapat berfungsi dengan baik dan optimal sehingga pada saat itu belum ada kemantapan dalam moda operasi reaktor maupun dayanya. Hal ini tentu saja dapat dipahami mengingat pada saat itu banyak sekali komponen dan fasilitas iradiasi yang harns diuji dengan berbagai kondisi operasi reaktor. Oleh karena itu, fasilitas hamburan neutron yang telah diresmikan sejak Agustus 1992 belum dapat menunjukkan kinerja yang maksimal meskipun kondisinya masih barn dan sebenarnya bisa berproduktifitas tinggi. Setelah tahun 1995, reaktor beroperasi dengan lebih mantap, bahkan pada tahun 1997 berhasil mencapai batas psikologis 5000 jam operasi setahun. Pada saat itu dicanangkan untuk lebih meningkatkan dayanya sehingga dapat memberikan produktifitas yang lebih tinggi baik untuk produksi radioisotop maupun untuk kegiatan penelitian lainnya termasuk dengan teknik hamburan neutron. Tapi seperti tampak dalam Tabel 2, krisis yang melanda negara kita menentukan lain. ~ 2$ A~

2 Dalam suasana ekonomi yang kurang baik ini, sejak dua tahun lalu daya operasi reaktor diturunkan dari 25MW menjadi 15MW, meskipun disain dari terasnya dipersiapkan untuk operasi dengan daya 30MW. Hal ini tentu saja menurunkan intensitas neutron yang sampai pacta fasilitas hamburan neutron. Meskipun demikian perubahan moda operasinya menjadi 12-9 (12 hari operasi dan 9 hari off) telah memberikan kesempatan lebih banyak dan ternyata cukup efektif untuk kegiatan penelitian dengan fasilitas hamburan neutron. Kinerja peralatan hamburan neutron dengan moda dan daya operasi seperti itu telah kami sajikan dalam Seminar ini tahun lalu []. Pacta saat itu secara umum tidak ada masalah yang cukup berarti selain diperlukannya waktu eksperimen yang lebih lama untuk mendapatkan statistik yang sarna. Pada HRPD terjadi peningkatan latar belakang meskipun tidak banyak mengganggu puncakpuncak dari pola difraksi yang dihasi1kannya. Mulai tahun ini, akibat keterbatasan yang masih mencekik, moda operasi diperlonggar lagi menjadi (12 hari operasi dan 16 hari off) sehingga praktis reaktor tersebut beroperasi bulanan dengan lama operasi hanya 12 hari dan dengan daya operasi tetap 15MW. Berkurangnya jumlah hari operasi rata-rata per bulan ini tentu saja mengurangi kesempatan pelaksanaan kegiatan penelitian dengan hamburan neutron. 8 T abel1 Lokasi oeralatan hamburaneutron Tabel2. Sebelum / / / / /2000 Daya dan Moda Operasi Reaktor Serna Guna -GA Siwabessv p~,~ ~ N...t..- ~ P~-#.fo p~ H~ g,...,. ~ Af..M..l f~ ~ 2S A~ 1'i'i'i Dengan keadaan operasi reaktor seperti itu, tentu saja kegiatan penelitian dengan hamburan neutron mengalami sedikitgangguan sehingga PENNGKATAN NTENST AS neutron yang jatuh ke cuplikan menjadi sangat penting untuk menjadi perhatian. Untuk itu dalam satu tabun terakhir ini telah dicoba untuk menemukan cara meningkatkan intensitas tersebut tanpa harus mengeluarkan biaya yang sulit didapat pada suasana ekonomi seperti sekarang ini. Dari berbagai kemungkinan yang ada, seperti meningkatkan fluks neutron pada fasilitas radiografi neutron. mengatur kecekungan monokromator terutama pada DN-M serta berbagai kemungkinan lain, maka hanya penge-set-an posisi main beam shutter lab yang bisa dilakukan. Hal ini karena selain tidak memerlukan biaya tambahan apapun, juga tidak memerlukan bantuan pihak asing. Apalagi pada saat yang sarna juga sedang dilakukan pula modifikasi mekanisme buka-tutup MBS tersebut sehingga sekali merengkuh dayung, dua tiga pulau terlampaui. PENGE-SET -AN MAN BEAM SHUTTER Fasilitas hamburan neutron yang berada di gedung NGH sangat bergantung kepada tabung pemandu neutron yang membawa neutron dari teras reaktor ke NGH. Tabung pemandu ini terbuat dari gelas boron yang menyediakan rongga di tengahnya tempat mengalirnya neutron. Main beam shutter (MBS) adalah perangkat yang merupakan bagian integral dari sistem pemandu neutron yang fungsinya terutama untuk pengamanan baik dari segi proteksi radiasi maupun dari sudut pemeliharaan tabung pemandu neutron itu sendiri. Selain MBS, segi proteksi radiasi juga dilengkapi dengan water shutter (WS) yang dapat menyumbat berkas neutron sehingga tidak keluar dari biological shielding reaktor. Tapi dalam beberapa tabun terakhir ini, WS ini dibiarkan terbuka mengingat untuk proses buka-tutupnya selain sulit juga memerlukan waktu yang lama dad sering kali kurang sempurna bukaannya sehingga mengganggu berkas neutron yang keluar dari tabung berkas yang bersangkutan. Dengan selalu terbukanya WS ini, maka pengamanan radiasi di daerah itu pada saat reaktor beroperasi sepenuhnya menjadi beban MBS. Selain itu, MBS ini juga diperlukan fungsinya untuk menahan berkas neutron dalam rangka melindungi permukaan dalam tabung pemandu neutron ketika belurn divakumkan pada saat reaktor mulai beroperasi. Seperti pemah disajikan dalam Seminar ini tabun lalu [2], MBS ini sering mengalarni kerusakan karena saklar magnetiknya rentan terhadap radiasi sehingga perlu ditukar dan dimodifikasi. Mengingat krusialnya fungsi MBS ini, baik dari segi proteksi radiasi maupun pemeliharaan tabung pemandu neutron, maka

3 ~ p~,~ ~ N~ ~ PLfiC~""" p~ /1~ ~ ~ At..,.,...ll~ modifikasi mekanisme buka-tutupnya hams segera dilaksanakan clan menjadi kegiatan prioritas di fasilitas hamburan neutron. Setelah modifikasi tersebut selesai dikerjakan, maka dilakukan pengujian terhadap kelancaran clan keandalan gerakannya sekaligus dilaksanakan pula penge-set-an posisi MBS untuk mendapatkan intensitas berkas neutron yang maksimum. Seperti tampak dalam Gambar 2 MBS terdiri dari 2 tabung pemandu dan sebongkah penutup berkas. Tabung pemandu itu sendiri mempunyai rongga yang berukuran tinggi 9Omm dan lebar 33mm. MBS ini dapat digerakkan dalam arab horizontal dengan ulir yang memiliki gerigi sedemikian rupa sehingga satu putaran ulir menggerakkan MBS sejauh 4mm dalam arab horizontal. Penge-set-an dilakukan secara bati-bati mengingat pengalaman beberapa tabun yang lalu dirnana MBS tersebut sempat tergelincir dari rei nya ketika ulir diputar melebihi batas saklar yang ketika itu sudah tidak berfungsi. Pada kegiatan ini MBS diputar setiap f. putaran ulir sambil diamati akibat dari putaran tersebut terhadap berkas neutron yang disalurkannya. Pengamatan ketepatan setting posisi MBS ini dapat dilakukan dengan memonitor berkas neutron yang keluar dari selektor kecepatan mekanik di SANS pada ujung NG- atau yang dipantulkan oleh monokromator FCOffO, HR-SANS ataupun HRPO. Mengingat kendala ruang dan komunikasi, maka dipilih monitor di FCDffO, sementara monitor-monitor lainnya diamati hanya untuk konfirmasi. BASL PENG~TAN DAN PEMBAHASAN Tabel 3 dan Gambar 3 menunjukkan basil pengamatan tegangan yang dikeluarkan monitor FCDfTD sebagai fungsi dari putaran ulir penggerak MBS. Dari basil tersebut dapat dilihat bahwa pada saat itu (posisi putaran nol) MBS tidak berada pada posisi yang tepat sehingga ada sebagian berkas neutron yang terhalang. Puncak pada gambar itu tercapai ketika ulir diputar sejauh 2 putaran yang berarti menggeser MBS (dalam hal inijuga tabung pemandu) sejauh 8 rom. Sementara itu kita mengetahui bahwa lebar horizontal dari rongga pada tabung pemandu neutron hanya 33 rom sehingga dapat disimpulkan bahwa selama ini hanya 25 rom dari rongga tersebut yang dapat menyalurkan neutron. Dengan menempatkan MBS pada posisinya yang baru (2 putaran ulir) akan diperoleh intensitas berkas neutron yang diharapkan meningkat 1/3 nya. Untuk menguji kebenaran ini dilakukan pengamatan intensitas neutron pada berbagai peralatan hamburan neutron yang menggunakan tabung pemandu neutron. FCDrrD berada pada NG-2 dan sudah digunakan untuk penge-set-an. Pengamatan laju cacah (counting rate) pada peralatan SANS, H;R;PD dan HRSANS disajikan pada Tabel 4 berikut ini : ' Tabel3. Tegangan keluaran monitor FCDfTD sebagai fungsi putaran ulir. No Putaran Tegangan (mv) 10. 1" ff1 14l~ " o 0,25 0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5 2,75 3 3,5 4 4, ,3 57,7 58,3 59,1 59,6 59, ,3 60,7 60,5 59,7 59, ,7 56,7 55, Dari Tabel 4 ini tampak adanya peningkatan yang signifikan pada semua peralatan yang menggunakan tabung pemandu neutron. Penghitungan lebih cermat dapat dilakukan denganmembandingkan data basil sebuah eksperimen pada masing-masing peralatan tersebut dengan setting eksperimen dan sarnpel yang sarna. Temyata hal ini sulit dilakukan mengingat durasi operasi reaktor yang sangat terbatas dan juga sampel yang pemah arnati sudah mengalami berbagai ~ 2S A~

4 : p~ f~ ~ ~ ~ p~~ p~.114 ~ 5t..ttt,. At L fw... perubahan. Gambar 4 menyajikan pembandingan intensitas pada peralatan HRSANS yang dihasilkan dari monokromatomya. Tampak bahwa posisi kedua puncak sangat berimpit dengan FWHM keduanya yang hampir tidak berbeda, sementara intensitas puncak dan luas di bawah kurva rnasing-masing berurutan meningkat sebesar 45,8% dan 35,4%. Hal ini mengkonfirmasi dugaan yang menyatakan bahwa selama ini tabung pemandu neutron tersebut tertutup seperempat bagian sehingga hanya tiga per empat bagian yang dapat menyalurkan neutron. KESMPULAN Dari berbagai kemungkinan untuk meningkatkan intensitas neutron pada posisi sarnpel telah dilakukan penge-set-an posisi Main Beam Shutter. Penge-set-an ini telah memberikan hasil yang optimal ketika MBS digeser sejauh 2 putaran ulir yang sarna dengan 8 mm dalam arah horizontal. Posisi MBS yang baru itu telah meningkatkan intensitas lebih dari sepertiganya pada semua peralatan hamburan neutron yang terkait dengan tabung pemandu neutron yaitu SANS, HRPD dan HR-SANS. Dengan posisi MBS yang baru ini HRPD dapat menyelesaikan sebuah eksperimen kurang dati 24 jam sehingga dapat meningkatkan efisiensi penggunaannya. UCAP AN TERMA KASm Penulis menyampaikan rasa penghargaan yang setinggi-tingginya kepada seluruh star dan teknisi di UPT-Balai Spektrometri, P3B-BATAN yang telah dengan sungguh-sungguh melakukan tugasnya masingmasing sehingga peningkatan intensitas ini dapat memberikan basil seperti sekarang. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Yatno yang telah membantu dalam pembuatan gambar dan grafik untuk makalah ini. DAFTAR PUSTAKA []. A. kram, Pemberdayaan Fasilitas Hamburan Neutron BATAN-Serpong, Seminar Nasional Hamburan Neutron dan Sinal X, Serpong, 1998 [2]. Edie Santoso dkk, Perubahan Mekanisme Buka- Tutup Penutup Utama Tabung Berkas S-5 Reaktor Serbaguna, Seminar Nasional Hamburan Neutron dan Sinal X, Serpong, 1998 RN-l SN-l TUNNEL 1M DN-2 / NG- NG-2 'U~?~~ SAMPLE EPARATONROO~ SN-3 i COMPUTER ROOM ~ SN-2 MECHANCAL HALL CENRAL AC XHR NGH / Gambar 1. Tata letak peralatan hamburaneutron BATAN-Serpong. 10 ~ 2S A~ 1111

5 ~ p~ (~ ~ N...t ~ P~--ut p~ 114 g...,... 5t...#-A A(...,.,...l(~ ~ ::-:: :j::- i :! -.!.~, :i! :! ::-!, 1:' _'_O", O, '", 0'., " " '", ". O, " '", i'., " " O, -.~'!, 1\ \,,... i,~ '-=.~=!:.-:;-',-. -, " r---=.-, C---'- :!! ~ : ' :i :!: i : -! : "' " 'i ' il,- '1, :.._,_;.,.i:,i " ---".'.i" '. i '! ~ ',!i ; :!,. i,. i: i. "== '~"""-.1"-"~~ "\ : ~; ~~ ". ",: :! :~:c--=='-~-;,1!!:.~ ~,:;_M..j ; ' 0 01 ~ ',,, \ \,, "..-Neutron Neutron )n (a) (b) Gambar 2 (a) Potongan main beam shuttertampak dari atas, (b) tampang lintang tabung pemarldu neutron >".. C V C) C V C) Q) Putaran ulir Gambar 3 Fluks neutron di FCOfTO Gambar 4 Peningkatan intensitas neutron pada monokromator HRSANS sebelum dan sesudah peng-set-an posisi main shutter ~ 2S A~ 1'i'i'i