Prosiding Seminar Teknologi dan Keselama/an PLTNser/a Fasililas NukUr

Serpong, 9-10 Februari 1993PRSG, PPTKR - BATAN

ADAPTASI TEKNIK ANALISIS DOSIS KECELAKAANRADIASINEUTRON DENGAN MENGGUNAKAN INDIUM (IN-lIS)

Oleh

SRIWIDAYATI

Pusat Teknologi Pengolahan Limbah Radioaktif - Badan Tenaga Atom Nasional

ABSTRAKADAPT ASI TEKNIK ANALISIS DOSIS KECELAKAAN RADIASI NEUTRON DENGAN

MENGGUNAKAN INDIUM (IN-lIS). Adaptasi teknik analisis dosis kecelakaan radiasi neutrondengan nienggunakan aktivasi lempeng indium telah dilakukan. Tujuan percobaan ini adalah untukmendapatkan hubungan antara tanggapan In-lIS yang diaktivasi dengan neutron lambat terhadapbesamya dosis yang diberikan. Indium diaktivasi dengan dosis neutron lamb at pada nilai dosis 70mrem - 2300 mrem, dan aktivitas yang terjadi diukur dengan alat cacah gamma. Hubungan aktivitasjenis terhadap dosis yang diberikan dievaluasi secara statistika dan diperoleh persamaan Y = 0,23 X- 28,15. Hasil percobaan ini diharapkan dapat digunakan sebagai acuan untuk mengetahui dosisneutron lambat yang diterima pekerja jika terjadi kecelakaan kekritisan di PPT A Serpong.

ABSTRACKADAPT ATION OF ACCIDENT DOSE ANALYSIS FOR NEUTRON USING INDIUM (IN­

115). The adaptive method to analyse neutron dose in an accident was carried out in this laboratory.An experiment was required to find the relation between indium activity and thermal neutron doseof 70 mrem to 2300 mrem,it was counted by a gamma counter. The relation between the spesificactivity and the neutron dose was evaluated statisticalyandobtained the equation as Y = 0,23 X- 28,15This result can be used as a reference to examine thermal neutron dose received by a worker if acriticality accident at PPT A Serpong occured.

PENDAHULUAN

Salah satu metoda pemisahan pekerja yangteriradiasi dan yang tidak teriradiasi pada kecelakaankekritisan adalah dengan melengkapi suatuelemen dalambadge dosimeter personil. Elemen ini harus mempunyaipenampang lintang yang besar terhadap neutron lambatseperti indium atau aurum.Untuk pemisahan pekerjasetelah terjadi kecelakaan kekritisan, ketelitian pe­ngukuran yang bagus tidak begitudipcrlukan, tctapi kcpe­kaan dcteksi yang tinggisangat diperlukan (3).

Kelimpahan alam (natural abundance) untuk isotopindium (In-115) adalah 95,7 %. Indium (In-lIS) jikaterkena ncutronlambat akan terjadi reaksi In-lIS (n,y)In-116m. Nuklida In-116m memancarkan radiasi gammadengan energi 417 KeV yang mcmpunyai waktu paro'54,15 menit dan mempunyai penampang lintang sebesar11 barn. Reaksi ini secara luas digunakan untuk mende­teksi- komponen neutron lambat. Indium selain pekaterhadap neutron lambat, dapat pula bereaksi denganneutroncepat pada encrgi ambang sekitar 1,2 MeV.Indium dikcnaineutron cepat akan terjadi reaksi In-lIS(n,n ') In-115m.Nuklida In-115m mempunyai waktu paro4,5 jam dan memancarkanradiasi gamma dengan encrgi

829 KeV dan 335 KeV dengan penampang lintang rata­rata sebesar 188 mb (3,4)

Indium dapat ditempelkan dalam badge dosimeterpersonil bersama-sama dengan dosimeter gama.Hubungan radiasi gama dari peluruhan In-116m mudahdideteksi dengan detektor GM sederhana. Berbagai ben­tuk indium telah digunakan misalnya silinder dengandiameter 5 mm dan tinggi 6 mm, disc dengan diameter 10- 20 mm atau sesuai dcngan kebutuhan.

TATA KERJABahan:

Indium dengan kemurnian 99,993 % buatan "ReactorExperiment Inc" berukuran :

panjang = 9 cmlebar = 4,5 cmtebal =O,012cm

Kadmium (Cd) berdiameter 1,5 cm dan tebal sekitarO,08cm

Holder TLD (wadah kartu TLD)Pcralatan :PinsetKontainer Pb

331

Prosiding Seminar Teknologi dan Keselamatan PLTNserta Fasililas Nuklir

Alat cacah gamma dengan detektor "Gethinwindow"merek Canberra

Metoda

A. Aktivasi

Indium dipotong menjadi lempeng-lempeng kecildenganukuran 1 cm x 1 cm, berat rata-rata 0,085 gram.Lempeng indium dengan dan tanpa tutup kadmium (Cd)dimasukan kedalam holder TLD, kemudian diaktivasi

dengan sumber neutron lambat (AmBe dengan modera­tor parafin) pada dosis 70 mrem, 100 mrem, 1171,Smrem dan 2300 mrem.

Serpong. 9-10 Februari 1993PRSG, PPTKR - BATAN

D. Evaluasl Data

Untuk melihat hubungan tanggapan indium terhadapdosis neutron lambat yang telah diberikan dilakukansecara statistika (regresi linier).

HASIL PERCOBAAN

Tabel 1. Aktivitas jenis indium hasil aktivasi denganneutron lambat.

No Dosis (mrem) A (Bq/g) A rata-rata (Bq/g)1. 70 305

289 342 ± 78432

Tabel 2. Hasil perhitungan fluks neutron lambat

B. Pencacahan

Lempeng indium yang telah diaktivasi segera dica­cah dengan alat cacah gamma. Lama pencacahan rata­rata 1000 detik.

C. Perhitungan aktivitas jenisParameter yang hams diamati atau diperoleh untuk

memperoleh aktivitas jenis antara lain waktu mulaiaktivasi, lama aktivasi, waktu mulai pencacahan, lamapencacahan, berat lempeng indium dan efisiensi detektor.Persamaan untuk menghitung aktivitas jenis sebagaiberikut :

2.

3.

4.

100

1171.5

2300

678642726

517752974616

974311040

9217

682 ± 42

5030 ± 364

10000 ± 938

Hasil percobaan untuk mengctahui tanggapan In­115 terhadap dosis neutron lambat disaj ikan pada tabel1. Tanggapan In-lIS dinyatakan dalam aktivitas jenisdengan satuan Bg/gr. Aktivitas jenis ini merupakanhasil perhitungan dari jumlah cacahan yang dikoreksidengan berbagai faktor misalnya be rat lempeng indiumyang diaktivasi, lama pencacahan, efisiensi detektor,besamya perbandingan disintegrasi "t dan faktor koreksipeluruhan. Aktivitas jenis yang dimaksud disini adalahaktivitas jenis dari lempeng indium yang telah dikorcksiterhadap aktivitas jenis lempeng indium yang ditutupdengan kadmium. Aktivitasjenis indium ini dibuatgrafikterhadap besamya dosis neutron lambat yang telahdiketahui seperti tampak pada gambar 1.Gambar 1 menunjukan bahwa hubungan aktivitas jenisindium terhadap dosis neutron lambat adalah linier, iniberarti bahwa semakin besardosis yang diberikan semakinbesar aktivitas jenis yang terjadi. Pada percobaan initidakdiamati sampai sejauh mana batas linieritastersebut.Hasil percobaan ini dapat digunakan untuk menghitungfluks neutron lambat dan hasil perhitungan tersebutdimuat pada tabel 2. Fluks neutron lambat rata-ratasebesar 4,41 x 103 n/cm2dt dengan simpangan'sebcsar

cj> (n/cm2dt)3820124067405830

CA = ------- (1)

B x t x E x D x e' >-t

p

Keterangan :A = aktivitas jenis (Bg/g)B = be rat lempeng indium (gram)C = lumlah cacahan (cacah)t = lama pencacahan (detik)p

E = efisiensi detektor (%)D = perbandingan disintegrasi gamma

(disintegration to gamma ratio)e·At = faktor koreksi peluruhan

Menurut DR.WG. Cross, metode aktivasi ini dapatdigunakan untuk menghitung fluks neutron lambatdenganpersamaan sebagai berikut (1,2) :

1,13........ : (2)

N 00 ( 1- e .>-t )

Keterangan :4> = fluks neutron lambat (n/cm2/dt)

A = aktivitasjenis indium tanpa ditutup kadmium

ACd = aktivitas jenis indium ditutup kadmium(Bg/g)

N = jumlah atom indium/gram00 = penampang lintang indium terhadap neutron

lambat (cm2)

332

No Dosis(mrem) A1. 702. 100

3. 1171,S4. 2300

RentangRata-rata

Simpangan

PEMBAHASAN

(Bq/g)

342682

503010000

1240-674044102210

Prosiding Seminar Teknologi dan Keselamatan PLTNserta Fasililas Nuklir

2,11 X 103 n/cm2dt.Dosimeter kecelakaan kekritisan untuk mendeteksi

dosis neutron lamb at sering digunakan indiumdibandingkan dengan Au (Aurum) karena indiummempunyai penampang lintang yang lebih besar danharganyajauh lebih murah, namun demikian kelemahanindium adalah waktu paronya yang singkat.

DAFT AR PUST AKA

Serpong, 9-10 Februari 1993PRSG, PPTKR -BATAN

KESIMPULAN

Dari hasil percobaan diperoleh bahwa hubungandosis neutron lambatterhadap aktivitasjenis hasil aktivasiindium adalah linier dengan persamaan Y = 0,23 X­28,15. Hasil percobaan ini diharapkan dapat dipakaisebagai acuan untuk memperkirakan besarnya dosisneutron lambat yang diterima pekerja j ika terjadikecelakaan kekritisan di PPTA Serpong.

1. Cross WO. and A. Arneja, " Measurement offluence by foil activation", CRNL-Canada, 19862. Cross WO. and A. Arneja, "Diskusi pribadi", CRNL-Canada, 19863. lAEA, "Dosimetry for criticality accidents", Technical Report Series no. 211, Vienna, 1982.4. EAEA, "Neutron monitoring for radiological protection", Technical Report Series no. 252, Vienna, 1985.5. Cross WO. and H. lng, "Conversion and quality factors relating neutron fluence and dosimetric quantities",

Radiation Protection Dosimetry vol. 10 No. 1-4 pp 29-42, 19856. Martin alan and Sa,uel A. Harbison, "An introducton to radiation protection", Chapman and Hall, London,

1979

333

Prosiding Seminar Teknologi dan Keselamatan PLTNserta Fasililas Nuklir

DISKUSI

Serpong, 9-10 Februari 1993PRSG, PPTKR -BATAN

D= batas deteksi minimal---? dari percobaan ini = 27 mrem.

Fk = faktor konversi--> untuk neutron lambat = O,518p Ey'

SUWARNO

1. TII2untuk Indium sangat singkat, bagaimana memperbitungkan waktu terjadinya. Apakab tidak menyulitkan.Dalam kesimpulan Anda banya mengandalkan pada kelinearan saja.

2. Berapa batas bawab fluks neutron yang dapat diukur dengan cara ini ?

3. Pada kecelakaan kekritisan, neutron cepat akan lebib dominan. Apakab peranan neutron lambat cukup bennaknadalam bal ini ?

SRI WillA YATI

1. Memang kelemaban In adalab TII2yang sangat singkat, untuk itu barus benar-benar diperbatikan waktu selesaiiradiasi & waktu awal pencacaban.

2. Batas bawab fluks neutron yang dapat diukur dengan cara ini adalab :D

F=-­Fk

3. WaJaupun neutron Jambat tidak dominan, tidak berarti babwa adanya neutron lambat itu barus diabaikan tetapibarus diperbitungkan. In-115 selain peka terbadap neutron lambat, pekajuga terbadap neutron cepat dengan reaksi: In-lIS (n,n)ln -115 m.

Nuklida In-lIS mengemisi radiasi .... denganencrgi 335 kw, dcnagn mencacab radiasi ini dapatdiperkirakan fluksncutron cepatnya. Dengan sistem ini sckaligus dapat dibitung flyuks ncutron cepat dan lambat.

BUNA WAS

1. Berapa batas terendab dctcksi dosis neutron tcrmal yang dapat dipantau ?2. - Apakab seHlUa karyawan BATAN di kawasan PUSPIPTEK akan mcnggunakan dosimeter ini ?

- Alternatif lain -> dosimeter dengan .....(saran)

SRI WillA YA TI1. Batas dctcksi tcrendab untuk Tn-lIS = 27 mrcm

2. Tidak seHlUa karyawan mcmakai dosimeter ini, saat ini baru karyawan dari PEBEN dan direncanakan akandipasangdosimetcr kekritisan pada tcmpat-tempat yangmewakili dosimetertersebutantara lain: In, Cu, Au, S dan.... yang dijadikan satu dalam satu badge.

3. AJtcrnatiflainada!a bjika terjadi kccc!akaan kekritisan, daapt dicacab Sodium yangteraktivasi oleb neutron (dalamtubub), rambut, kuku,coin, perbiasan, wool, gesper.Tcrima kasib atas sarannya.

334

Prosiding Seminar Teknologi dan Keselamatan PLTNserta Fasililas Nuklir

2400

,.-....

S<US 2000+- Y = 0,23X -28,15'-" .~tI)0Q1600

1200

800

400

Serpong, 9-10 Februari 1993PRSG, PPTKR - BATAN

o 20 40 60 100 120

Aktivitas jenis (102 Bq/g)

Gambar 1. Grafik dosis neutron lambat terhadapaktivitas jenis indium

·335