pereka y asaan perala t an pengukur distribusi...

p~ St...;, ,. N~ f1'~Nt..t .t ~ X ~ 2, t55N 1410-"g,

PEREKA Y ASAAN PERALA T AN PENGUKUR DISTRIBUSI FLUKS NEUTRON P ADAKOLIMA TOR RADIOGRAFI NEUTRON

Sunardi I) A.Ikraml) Tri Hardi P. I) Sri Mulyono At 2) Tri Hardjanto 2)

1) Puslitbang Iptek Bahan -BAT AN, Kawasan Puspiptek, Serpong- Tangerang

2)PusatPengembangan PerangkatNuklir -BATAN, Kawasan Puspiptek, Serpong-Tangerang

ABSTRAK

PEREKAYASAAN PERALATAN PENGUKUR DISTRIBUSI FLUKS NEUTRON PADA KOLIMATOR RADIOGRAFI NEUTRON. Telah dilakukanperekayasaan peralatan pengukur distribusi fluks neutron dengan memanfaatkan Neutron Converter Scrsen (NSC) dan sifat Ught DependentResistor (LOR). Dengan perekayasaan peralatan ini diharapkan dapat diperoleh suatu peralatan pengukur distribusi fluks neutron )'ang handa!dan dapat digunakan setiap saat. Pemilihan LOR berdasar pacta sensitivitas panjang gelombang yang te~adi akibat adanya interaksi neutrondengan NSC (LiFllnS:Ag). Perubahan harga resistansi LOR sebanding dengan distrubusi fluks neutron yang beinteraksi dengan NSC. Pengujiandilakukan dengan pengukuran distribusi fluks neutron pacta garis tengah kolimator radiografi neutron di ISN-PPSM BATAN secara vertikal. Hasilpengujian dibandingkan data fluks neutron yang pengukurannya menggunakan foil emas (Au-19B) dengan cara FNM, menunjukkankesebandingan antara ni!ai resitivitas LOR dan fluks neutron. Kesebandingan nilai resitivitas LOR dengan fluks neutron sebesar 1,4:!: 0,0139. LORdirangkai dengan NSC (LiF/ZnS:Ag) temyata dapat digunakan untuk mendeteksi distribusi fluks neutron.

ABSTRACTENGINERING OF NEUTRON FLUX DISTRIBUTION METER DEVICE AT NEUTRON RADIOGRAPHY COLLIMATOR. Enhancement of neutronflux distribution meter device using neutron converter screen (NSC) and light dependent resistor (LOR) has been done. Aim of the engineringdevice is to set up an instrument which has high performance and can be use every time. The LOR selection basicaly on the wave length causedby intercation neutron with NSC (LiFIZnS:Ag). Alteration LOR resistivity proportional to neutron flux distribution. The device put to the tested bymeasuring neutron flux distribution on vertical diameter neutron radiography at ISN_PPSM BATAN. The result of this tested compare with neutronflux data measuring by gold foil (AU-19B) FNAA metode, shows that there is linear relationship between resistivity of LOR and neutron flux. Thevalue obtain is 1.4:t 0.0139. The LOR combine with NSC (LiF/ZnS:Ag) can be use to detection neutron flux distribution.

PENDAHULUAN

komponen ini akan berubah nilai resistansinyabergantung pada cahaya yang mengenainya. Komponentersebut mempunyai berbagai macam jenis danjangkauan sensitivitas panjang gelombang.

Untuk pengukuran fluks neutron denganmemanfaatkan komponen LDR diperlukan suatuneutron converter screen yang terbuat dari dua lapisantipis LiF dan ZnS(Ag)[I]. Lapisan tipis ini ditempelkanpada plat tipis aluminium. Media lapisan LiF digunakansebagai pengubah berkas neutron menjadi partikel alphadan ZnS(Ag) sebagai pengubah partikel alpha menjadisinar tampak. lntensitas sinar tampak inilah yangkemudian diubah oleh LDR menjadi nilai besaranresistan.

Sudah lazim dilakukan pengukuran fluksneutron dengan mengaktivasi bahan yang mempunyaicross sections absorpsi besar, biasanya digunakan foilemas (Au-198 cross sections absorbsi 98,65 ham).Namun pengukuran fluks dengan cara ini memilikikelemahan, yakni disamping harga emas yang relatifmahal, cara ini tidak efektif clan efisien. Hal inidikarenakan emas mempunyai waktu paruh yang cukuplama (:t 2 hari) sehingga tidak dapat digunakan lagidengan segera. Untuk mengatasi hal tersebut diperlukansuatu perekayasaan peralatan pengukur yang mampumendeteksi sesaat clan dapat digunakan setiap waktu.

Kemajuan teknologi elektronika telah banyakmemberi inspirasi dalam pendeteksian suatu reaksi inti.Hasil reaksi inti adalah partikel bermuatan yangselanjutnya berinteraksi dengan media scintilatorsehingga dihasilkan gelombang elektro magnet yangmemungkinkan untuk diukur. Diantara teknologi tersebutadalah Light Dependent Resistor (LDR), dimana

TEORILight Dependent Resistor (LDR) merupakan

komponen yang harga resistansinya berubah bilaintensitas sinar tampak yang mengenainya berubah. Sifat

~ 2S A~ 1'i'i'i54

Pl,,~ Pt1.ol..:t P~ ~ F~ N~ f"'J.. ~ ~ Nt..t.-s...,..,...t;.,A. t~,T~H~P,~k~At,T~H~

inilah yang dimanfaatkan sebagai detektor dari peralatanpengukur distribusi neutron. Berkas neutron merupakansuatu partikel yang tidak bermuatan clan disimbulkandengan on I. Dalam pendeteksian neutron diperlukanmedia Li yang akan menghasilkan a melalui reaksi 6Li (n, a ) 3T. Reaksi ini menghasilkan partikel bermuatanbarn (a), yang dapat mengionisasi langsung bahanscintilasi. Contoh yang lazim adalah reaksi inti atomboron dengan neutron, dimana akan timbul partikelalpha, clan partikel alpha inilah yang akan dapatdideteksi. Dalam perekayasaan peralatan pengukurdistribusi fluks neutron media bahan yang digunakanadalah dua lapisan tipis LiF dan ZnS(Ag). Bila berkasneutron berinteraksi dengan Li akan menghasilkan sinaralpha clan tritium, selanjutnya sinar alpha berinteraksidengaan ZnS (Ag) clan akan terjadi eksitasi yang diikutideeksitasi sambil mengemisikan cahaya, yanginteraksinya digambarkan sbb 1,2):

~

onl + ~i6 .. a+T

a + ZnS(Ag) --~bul sinar tampak

Dari reaksi tersebut tampak bahwa intensitas sinartampak akan sebanding dengan berkas neutron yangdatang.

BASIL DAN PE~fBAHASANPengujian peralatan telah dilakukan untuk

mengukur distribusi fluks neutron pada kolimatorRadiografi Neutron. Pengukuran dilakukan pada garistengah kolimator pada arab sumbu vertikal sepertiditunjukkan pada Gambar 3 a. Sebagai pembandingdiambil data dari basil pengukuran fluks neutronmenggunakan foil emas[4]. Posisi pengambilan dataseperti ditampilkan pada Gambar 3 b.

TAT A KERJASinar tampak yang dihasilkan oleh interaksi

berkas neutron dengan Neutron Converter Screen yangmengenai LDR akan merubah nilai resistansinya.Perubahan tersebut berlawanan dengan nilai intensitassinar tampak yang datang. Perubahan nilai resistansitersebut akan terukur oleh multimeter digital. Untukpengukuran pada kolimator berkas neutron yangmemiliki diameter sebesar 30 cm (seperti pada fasilitasradiografi neutron ISN-PPSM) , sedangkan diametersebuah LDR hanya 2,54 cm [3], maka peralatan inidilengkapi dengan sistem penggerak yang dapatmerubah posisi kotak tranduser pada arah koordinat xdan y. Sistem penggerak itu ditunjukkan seperti padaGambar 2 .

(a) dengan TLD 9 (b) dengan foil emas4)

Gambar 3. Ttitik pengukuran

Hasil pengukuran disajikan dalam tabe! dangambar grafik berikut.

Tabell Hasil Pengukuran menagunakan LDRTitik Nilai I/R Titik Nilai I/R

Pcngu- Rcsistifita (lIMO) Pcngu- Rcsistifita (1/ MO)kuran s(MQ) kuran s(MQ)

0.793 0,500

0,641

~ 2S A~ 1'i'i'i 55

Pt.~ p~ p~ ~ Fu, N~ f"J.. ~ ~ ~~, A. '~, T~ HMJ;. P, ~ H..L,-o At, T~ H~

Dari Tabel 3 diatas diperoleh konstantakesebandingan sebesar 1,4 :t 0,139 .Dengan penelitianini diperoleh simpangan baku relatif yang secara umumtelah cukup memenuhi yaitu sebesar 9,9 %. Angkasebesar ini diduga berasal dari ketidak tepatan posisipengamatan pada dua cara pengukuran diatas. Salah satupenyebab besarnya simpangan baku relatif pada angkaterse but adalah dimungkinkan karena pengambilan titik-titik posisi yang kurang tepat. Dengan demikian angkaini masih bisa ditingkatkan ketelitiannya sehinggamenjadikan alat pengukur yang handal. Dalamperekayasaan peralatan, pemilihan jenis LOR sangatpenting untuk menentukan sifat yang sesuai dengankebutuhan baik sensitivitas, spectral respon range sertapeak wavelength dan respon waktu. Diharapkan padaposisi pengukuran yang sarna akan diperoleh basildengan simpangan baku yang minimal.

2.52 --1~

-e-FLLI<S1 KESIMPULAN

Light Dependent Resistor (LDR) diraangkaidengan NSC (LiF!ZnS:Ag) ternyata dapat digunakansebagai tranduser!detektor untuk mendeteksi distribusifluks neutron. Namun peralatan ini tidak dapat mengukurkwantitas fluks neutron secara langsung, pengukuranyang didapat merupakan kesebandingan. Hasil pengujiandalam pengukUTan distribusi fluks neutron padakolimator Radiografi neutron menunjukkan adanyakesetaraan antara resistivitas LDR dengan fluks neutron,dan didapat angka kesebandingan sebesar 1,40:!: 0,139,(simpangan baku sebesar 9,9 %).

2 4 6

T1llKPeGJKl.RAH

8 100

Gambar 4. Hasil pengukuran dengan sensor LOR (MD.)dan fluks neutron den~an foil emas

(fluks neutron x 10 n/cm2/dt)

Garnbar 4 menunjukkan nilai resitivitas (M.Q)dan fluks rata-rata neutron menggunakan foil emasdengan carn FNAA, pada titik-titik pengukuran sepertiyang disajikan pada garnbar 3 a dan 3 b. Dari garnbartersebut dapat dilihat adanya kesetaraan antara nilairesitivitas dan harga fluks di tempat yang sarna. Angkakesebandingan antara fluks neutron/l/R disajikan dalarntabel 3 berikut.

Tabel3 Nilai kesebandingan antara pen~resitivitas dan fluks.

Titik Nilai Fluks neutron NilaiPengu- I/R x 107 n/an1ldt kesebandingankuran (liMn) ,

1.26 1,65 ~ "';Ia'2.53 1.47 Nilai

~ Keseban~dingan

1.37 I rata-rata

150 I 1,4j:

--jT\ 0,139

DAFfAR PUSTAKA[1]. Collected Papers Of Research Activities On

Neutron Radiography In Japan, Research ReactorInstitute, Kyoto University, January 1990

[2]. G.D. O'KELLEY "Detection and Measurement ofNuclear Radiation" Oak Ridge NationalLaboratory, Oak Ridge, Tennessee. WashingtonDC, April 1962

[3]. Katalog Light Dependent Resistor RS 1994.[4]. SUPANDI dkk, Distribusi Fluks Neutron Pada

Fasi1itas Radiografi Neutron Setelah PerbaikanKolimator, Prosiding Presentasi IlmiahKeselamatan Radiasi Dan Lingkungan, PSPKR -BAT AN, Jakarta 20-21 Agustus 1996

~ 2S A~ 1'1'1'156