penentuan respon pencacah neutron mk 7 …digilib.batan.go.id/e-prosiding/file...
TRANSCRIPT
Prosiding Pertemuan don Presenlasi I/miah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir I
Jakarta, 12 Desember 2007 ISSN : 1978-9971
PENENTUAN RESPON PENCACAH NEUTRON MK 7 NRMTERHADAP SUMBER NETRON CEPAT 24tAm_Be
Sri Inang SunaryatiPusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi - BATAN
ABSTRAKPENENTUAN RESPON PENCACAH NEUTRON MK 7 NRM TERHADAP SUMBER
NEUTRON CEPAT 24IAm_Be. Makalah ini menguraikan pengukuran respon detektor pencacahneutron berbentuk bola dengan diameter 8 inci terhadap jarak ke sumber neutron cepat 241Am_Beyang 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 darilantai dengan jarak detektor ke sumber radiasi bervariasi mulai dari 60 cm sid 170 cm dan rentangjarak 10 em. Koreksi terhadap neutron terhambur dilakukan menggunakan teknik semi - empiris.HasH yang diperoleh menunjukk!ip bahwa respon detektor terhadap neutron cepat 241Am-Be padajarak 60 cm sid 110 crn mengikuti persamaan garis lurus dengan kontribusi hamburan dari dindingruang kalibrasi pada jarak 100 cm sebesar 16 %. berdasarkan kombinasi pengukuran danperhitungan akan diperoleh daerah linier yang merupakan daerah kalibrasi alat ukur radiasi neutrontersebut, karena daerah linier ini menggambarkan jarak sumber radiasi ke detektor denganhamburan yang konstan:'
Kata Kunci : Pencacah neutron MK 7 NRM., neutron cepat 24\Am_Be, respon detektor danhamburan neutron
ABSTRACTDETERMINA 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 inchspherical neutron counter against with distance trom a 241AmBe fission neutron source in variety ofdistance 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 wereabout 120 em, with the distances between the source and the detector are various between 60 cm upto 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 fast24\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%. Insummary the calibration distance for this detector should be limited in the range &om 60 cm to 110cm-.
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
Prosiding Perlemuan clan Presenlasi llmiah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir /
Jakarla, /2 Desember 2007 ISSN: 1978-9971
'.
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 benda
benda 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
Prosiding Perlemuan dan Presenlasi /lmiah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir 1
Jakarla, /2 Desember 2007 ISSN : 1978-9971
............. (1) III. PERALA TAN dan TAT A KERJA
yang disebabkan oleh medan radiasi total
terhambur), dan A adalah faktor absorbsi
udara terhadap neutron.
neutrondanlangsung(neutron
(vaccum) yang dikoreksi terhadap
hamburan di udara dan dinding ruangan.
Respon detektor dapat dinyatakan
sebagai berikut[4]:
R = M 4Jl"·r2 JoS· F(90) H;
dengan:
M.r2 = Mo ( I + S~) (2)
H<t> faktor konversi fluen-dosis
ekivalen e41Am-Be = 3,8 x 10"
10Sv.cm).
digunakan persamaan regresi linier pada
jarak tertentu dari sumber ke detektor
akan diperoleh persamaan yang
mendekati garis lurus:
• Mistar
Penentuan Diskriminator ScalerTennelec TC 534
• Scaler Tennelec TC 534
• Laser
• Sumber neutron cepat 241Am-Be
• Detektor neutron MK 7 NRM
Penentuan Respon Pencacab NeutronMK 7 NRM Terbadap SumberNeutron 241 Am-Be.
Pertama-tama dilakukan pen en
tuan 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) .
respon
neutronhamburan
menentukan
clan
Untuk
S
R respon detektor (cps/mRem/jam)
bacaan yang hanya berasaJ dari
sumber (cps).
jarak (cm).
adalah fraksi kontribusi.
hamburan oleh ruang pada unit
jarak kalibrasi.
F (90) : faktor koreksi anisotropi sumber
radiasi e4lAm-Be = 1,012).
r
detektor
neutron MK 7 NRM terhadap sumber
neutron cepat 241Am-Be dilakukan
dengan cara mengukur laju cacah sumber
neutron cepat 241Am-Be pada suatu
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,
Penentuan respon pencacah
PusaJ Teknclogi Keselamalan dan Melrologi Radiasi - Badan Tenaga Nuklir Nasional 163
Prosiding Pertemuan don Presen/asi l/miah FungJiona/ Pengembangan Tekn%gi Nuklir J
Jakar/a, /2 Desember 2007 ISSN : 1978-9971
ketinggian dengan jarak detektor ke
sumber radiasi yang bervariasi.
Mula-mula detektor ditempatkan
pada jarak 60 em dari sumber radiasi
dengan ketinggian 120 em dari lantai
ruang kalibrasi. Setelah itu dilakukan
pengukuran laju eaeah pada kondisi
tersebut. Selanjutnya dilakukan
pengukuran respon dengan jarak detektor
ke sumber radiasi yang bervariasi mulai
dari jarak 60 em sampai dengan 170 em
dengan rentang jarak 10 em. Susunan
peralatan pengukuran dapat dilihat pada
Gambar 1.
Gambar ] . Susunan peralatan untuk pengukuran respon detektor MK 7 NRM terhadapsumber radiasi neutron eepat 241 Am-Be.
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil pengukuran tegangan berkas
241 lneutron Am-Be menggunakan Sea ler
Tenellee TC 534 dapat dilihat pada Tabel
1 dan Gambar 2.
Tabell. Penentuan kurva plato berkas neutron 241Am-Be.
No DiskriminatorRespon(Volt)
eps1
0,0289,1252
0,5282,7663
1,071,2504
1,271,8915
1,869,5336
2,070,5917
2,272,9088
2,571,5009
3,070.05810
3,272,375I1
3,370,94112
3,571,041
Pusal Tekn%gi Kese/amalan dan Metr%gi Radiasi - Badon Tenaga Nuklir Nasiona/ ]64
Prosiding Pertemuan dan Presentasi l/miah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir 1
Jakarta, /2 Desember 2007
350
300
en 250a.U- 200c:oa. 150UJ
<1>
0:::: 100
50
ISSN : 1978-9971
o
o 0.5 1.5 2.5 3.5
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 241Am
Be untuk berbagai jarak dapat dilihat
pada Tabel 2. di bawah ini:
Tabel2. Pengukuran berkas neutron 24IAm_Be untuk berbagaijarak.
No rMA(l-Ar)M(l-Ar)rM(l-Ar)r(m)
(cps)(m)1
0,670,933330,0080,995270,592850,3625,413432
0,754,316670,0080,994454,012490,4926,46612
30,842,716670,0080,993642,443280,6427,16370
40,934,716670,0080,992834,466710,8127,91803
51,028,683330,0080,992028,453871,0028,45387
61,124,133330,0080,991223,920961,2128,94436
71,221,516670,0080,990421,310111,4430,68655
81,319,516670,0080,989619,313691,6932,64014
91,416,450000,0080,988816,265761,9631,88089
101,515,033330,0080,988014,852932,2533,41910
Pusat Tekn%gi Kese/arootan don Metrologi Radiasi - Badan Tenaga Nuklir Nasional 165
Prosiding PertemUiln don Presentasi I/miah Fungsiona/ Pengembangan Tekn%gi Nuklir /
Jakarta. 12 Desember 2007
40
35
en 30
it 25
§ 20
g. 15Q)
0::: 10
5
o
ISSN: 1978-9971
0.36 0.49 0.64 0.81 1.21 1.44 1.69 1.96 2.25 2.56
Kuadrat Jarak (m2)
Gambar 3. Pengukuran neutron 241Am_Be pada berbagai kuadratjarak.
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
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
memberikan respon yang berasal dari
sumber neutron itu sendiri adalah 24,36
eps. Selanjutnya dengan menggunakan
persamaan J akan diperoleh respon
detektor sebesar 24,36 eps / 12,261841
mRem/jam = 1,98 eps/mRem/jam
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
dikoreksi dengan hamburan udara Mr (r)
(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
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 reenderung 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
Pusat Tekn%gi Kese/amatan don Metr%gi Radiosi - Badon Tenaga Nuklir Nasiona/ 166
Prosiding Perlemuan dan Presenlasi J/miah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir J
Jakarla, J2 Desember 2007 ISSN : 1978-9971
perpotongan pada r = 0 cm memberikan
respon yang berasal dari sumber neutron
itu sendiri adalah 24,36 cps.
kalibrasi adalah 16% sedangkan Function of Neutron Energy, ISO8529, ISO, 1986,
'.
SARAN
Perlu juga dilakukan perhitungan
hamburan menggunakan program
komputer Monte Carlo untuk
mendapatkan kesesuaian antara
pengukuran dan perhitungan.
DAFfAR PUSTAKA
1. Operation Manual Neutron MonitorMK 7 NRM, Nuclear EnterprisesLTO, England, 1980.
2. RIMPLER, Dose equivalentResponse of Neutron Surveymeter forSeveral Neutron Fields, RadiationProtection Dosimetry Vol. 44 NuclearTechnology Publishing 1992.
3. EISENHAUER, C.M, SCHWARTZ,R.B. JOHNSON, T., Measurement ofNeutron Reflected from the Surfaceof a Calibration Room, HealthPhysics Vol. 42, Pergamon Press Ltd,]982.
4. INTERNATIONAL ATOMICENERGY AGENCY, Guidelines onCalibration of Neutron MeasuringDevices, IAEA, Vienna, 1988.
5. INTERNATIONALORGANIZATION forSTANDARDIZA TION, NeutronReference Radiation for calibratingNeutron Measuring Device forRadiation Protection Purpose and fordetennining. Their Response as a
Pusal Teknologi Keselamalan dan Metrologi Radiasi - Badan Tenaga Nuklir Nasional 167