Proceedings Seminal' Reoktol' Nuklil' dcdam Penelilion Suinsdun Teknologi Menuju Era Tinggal Landas

Bandung, 8 - 10 Oktobel' 1991PPTN - BATAN

TANGGAPAN DETEKTOR CR-39 DENGAN RADIATOR LITIUMBORATTERHADAP NETRON TERMIK

Abubakar Ramain, Bunawas dan M. Thoyib ThamrinPus at Standarisasi Penelitian Keselamatan Radiasi - Badan Tenaga Atom Nasional

ABSTRAKTANGGAPAN DETEKTOR CR-39 DENGAN RADIATOR LITIUM BORAT TERHADAP

NETRON TERMIK. Telah dilakukan penelitian tanggapan detektor CR- 39 terhadap netrontermik dengan metode evaluasi jejak nuklir secara kuantitatif. Detektor CR-39 berasal daripemasok Pershors Moulding Limited, Inggris tahun 1988 tanpa pembungkus. Dari hasilpenelitian diperoleh batas minimum pencatatan 75 f.lSV,kepekaan terhadap netron termikdari sumber netron Am Be adalah S = 2094,9 jejak per cm2 per mSv atau S= 1,64.10-4 jejakper netron, dan kurva kalibrasi merupakan garis lurus regresi linier dengan persamaan y =1509,5 x + 199,3 dan koefisien korelasi r = 0,99.

ABSTRACTRESPONSE OF CR-39 DETECTOR WITH RADIATOR LITIUM BORAT TO THERMAL

NEUTRON. Response of CR-39 detector to thermal neutron using quantitative nuclear trackmethod has been conducted. Supplier Pershors Moulding Limited, British provided CR-39detector without cover in 1988. It was found that 75 f.lSVis the minimum level detected,sensitivity to thermal neutron of Am Be neutron source S = 2094,9 track/cm2, mSv or S =1,64.10.4 tracks/neutron, and calibration curve is a linear regression line with equation y =1509,5 + 199,3 and correlation coeficient of r = 0,99

PENDAHULUANPermasalahan dosimeter netron sampai

saat ini belum dapat diselesaikan dengan tuntasdisebabkan spektrum netron terlalu lebaI'mulaitermik, epitermik, sedang dan cepat. Telahbanyak usaha dilakukan untuk menyelesaikanmasalah tersebut, mulai dengan menggunakanfilm bagck, TLD dan dosimeter Albedo.Dewasaini perhatian orang tertuju kepada detektor je­jak nuklir menggunakan plastik Makrofol-C,CN-85 dan CR-39 karena sederhana, serbagunadan murah.

Pada penelitian ini digunakan detektorCR-39 yang mampu untuk memantau berkasnetron termik melalui reaksi (n,a), karenadetektor CR-39peka terdapat partikel alfa. Olehkarena itu digunakan serbuk litium borat seba­gai radiator yang disebarkan pada pita perekatselulosa sehingga terbentuk lapisan tipis. Biladetektor yang telah diberi radiator disinari ber­kas netron akan terjadi reaksi nuklir BIO(n,a)Li7 dan Li6 (n,a) H3 yang mempunyai penam­pang lintang 3840 barn dan 945 barn denganenergi alfa sebesar 1,47 Mev dan 2,05 Mev (1),mampu mencatat netron termik 0,01 mSv(2).

TEORI

Apabila detektor CR-39disinari dengan ra­diasi pengion partikel alfa, maka akan teljaditumbukan ganda antara partikel alfa dengan

atom detektor CR-39 yang mengakibatkan hil­angnya energi sepanjang lintasannya. Denganperkataan lain terjadi pengalihan energi par-

tikel alfa ~ ke atom Cr-39 sepanjang lintas­annya. Hal ini mengakibatkan terjadinya prosesionisasi dan eksitasi, menghasilkan kerusakandengan terbentuknya jejak laten. Jejak laten initidak tampak di bawah mikroskop, maka dietsadengan larutan kimia 6 N NaOH. Volumesekitar jejak laten diserang dengan keras danmelarut, sehingga jejak nuklir partikel alfaakan tampak di bawah mikroskop berbentuklubang kerucut atau silinder dengan panjangsekitar 1-30 !Am(3).

Kecepatan penghancuran bagian yang ter­kuras dari bahan detektor CR-39 melalui prosesetsa dinamakan laju etsa. Laju etsa sebenarnyaterdiri dari dua macam : pertama laju etsa ba­han Vm(~lm/jam) untuk lapisan permukaandetektor yang tak rusak dan yang kedua lajuetsa jejak VT(!Am/jam)untukjejak laten, tempatberlangsungnya penghancuran bagian yang ru­sak oleh larutan pengetsa. Laju etsa jejak sa­ngat bergantung pada pengalihan energi alfa kebahan detektor sepanjang lintasannya. Keter­gantungan yang sangat besar ini memungkin­kan dapat mengukur parameter radiasi pengionseperti energi, jangkauan dan muatan.

421

Proceedings Seminar Reaktor Nuklir datam Penelitian Sainsdan Tekrwlogi Menuju Era Tinggal Landas

Tanggapan detektor CR-39 terhadap ber­kas netron dapat dianalisa seeara kuantitatifdengan menghitung jumlah jejak yang terben­tuk persatuan luas sebagai fungsi dari dosis,dan dapat pula seeara kualitatif dengan meng­ukur diameter dan panjang profil jejak yangdapat memberikan informasi spektrum energiberkas netron.

TATAKERJA

Persiapan.Mempersiapkan detektor CR-39 sebanyak

90 buah dengan ukuran 2 em x 1,5 em danradiator litium borat sebanyak 100 buah. Ra­diator terse but dipersiapkan dari serbuk LitiumBorat yang sudah dikeringkan di dalam ovenpada suhu 80°C selama 30 menit dan ditumbuksampai halus. Kemudian ditaburkan pada per­mukaan pita perekat selulosa hingga merata.Sebelumnya pita perkat tersebut sudah ditim­bang, kemudian ditimbang kembali bila sudahditaburi serbuk litium borat, sehingga tebalradiator dapat ditentukan. Dari 100buah radi­ator litium borat, yang dapat dipakai hanya 90buah terdiri dari tiga kelompok, masing-masingdengan tebal 0,1936 ± 0,0001 !lm, 0,2519 ±0,018 dan 0,2978 ± 0,0096 !lm. Selanjutnyadigabungkan lembaran detektor CR-39 denganradiator. Penyinaran detektor CR-39 dengansumber netron 3 Ci Am Be.

Dosis untuk penyinaran detektor CR-39le­bih dulu diukur dengan alat ukur netron Mk 7NRM padajarak 1m dari sumber dalam satuanmSv/jam, agar dosis yang akan diterima olehdetektor dapat direneanakan. Lama penyinaranbervariasi dengan waktu mulai 1 jam sampaidengan 20 jam sesuai dengan data yang diper­lukan. Detektor CR-39 yang telah diberi radi­ator diletakkan pada permukaan fantom air,dan disinari dengan berkas netron termik de­ngan kekuatan 7,4.106 netron/detik di atasbangku kalibrasi pada jarak 1 m dari sumber.Proses Etsa

Agar jejak laten yang terbentuk dapat dili­hat di bawah mikroskop optik, maka dilakukanetsa pada detektor CR-39. Pengetsaan dilaku­kan dengan menggunakan larutan 6,25 NNaOH pada suhu 70°C, selama 6,5 jam (4).Kemudian detektor CR-39 dieuei dengan airyang mengalir selama 10 menit dan dikering­kan.

Eva/uasi Data.

Untuk mengevaluasi jejak nuklir pada de­tektor CR-39 digunakan mikroskop optik de­ngan perbesaran 400X. Detektor CR-39

Bandung, 8 - 10 Oktober1991PPTN - BATAN

diletakkan di bawah mikroskop pada kaea pre­parat di bawah lensa obyektif, sehingga jejaknuklir tampak dengan jelas. Jumlah jejak persatuan luas dihitung dalam beberapa lapang-­an, dan langkah ini diulangi sesuai dengan datayang diperlukan.

HASILPEMBAHASAN

Jejak lataI' belakang detektor CR-39 rata­rata dari 30 pengukuransebesar 1145jejak/em2dengan penyimpangan baku sebesar 99 jejak/em2. Nilai rata-ratajejak lataI' belakang eukuptinggi bila dibandingkan dengan jejak latarbelakang bulan Juli 1988 sebesar 10 jejak!em2(4) danjejak lataI' pada bulan Januari 1989sebesar 29 jejak!em2(5). Hal ini mungkin dise­babkan kontaminasi dari radon-222 dan hasilluruhannya, karena detektor CR-39disimpan disalah satu lemari di laboratorium radon tanpapembungkus.

Kepekaan detektor CR-39 dengan radiatorlitium borat terhadap netron termik dapat dili­hat pada Tabel1.

Tabel 1. Kepekaan detektor CR-39 dengan ra­diator litium borat terhadap netron termik.Keku?tan sumber netron 7,4.106 n/detik AmBe.

Dosis Kepekaan CR-39Kepekaan CR-39(mSv)

Gejak!em2.mSv)(jejak/netron)

0,065

4759,00,42 . 10-40,130

3240,20,57 . 10-40,195

2756,70,73. 10-40,260

2313,90,81 . 10-40,325

2006,30,88 . 10-40,390

1799,20,95. 10-41,105

1713,82,56. 10-41,170

1720,42,72. 10-41,235

1685,32,83 . 10-41,300

1618,42,84 . 10-4

Kepekaan CR-39 rata-rata

S = 2094,9 jejak/em2'mSv,atau kepekaan

CR-39 rata-rataS = 1,64.10-4 jejak!netron.

Tampak dengan jelas bahwa kepekaan detek­tor CR-39 bergantung pada besar dosis. Diper­oleh kepekaan rata-rata S = 2094,9 jejak perem2.mSv atau S = 1,64. 10-4jejak per netron.

Berdasarkan data hasil pengukuran jejaklataI' belakang dan kepekaan detektor CR-3B,dapat dihitung batas minimum peneatatan de-

422

Proceedings Seminar Reakwr Nuklir dalam PeneliticlI£ Scriftsffim Tekrwlogi Menuju Era 7Ynggal Landas

tI~ktorGR-39wrhadap netrontermik untuk tigakali penyimpangan baku sebesar 75 ~lSV.

Tanggapan dosis Detektor GR-39 denganradiator litium borat terhadap netron termikdapat dilihat pada Tabel 2.

Banduftg, 8 - 10 Okwber 1991PPTN - BATAN

KESIMPULAN DAN SARAN

1. Detektor GR-39dapat digunakan untuk me­mantau berkas netron termik denganmenggunakan radiator litium borat.

2. Kepekaan detektor GR-39 bergantung pada

Tabel2. Tanggapan detektor GR-39dengan radiator litium borat terhadap netron termik.

Jejak rata-rata / cm2NilaiPenyimpangDosis

rata-rataan baku(mSv)

Radiator 1Radiator 2Radiator 3(jejak/cm2)(%)o 1936 ± 0 0010 11m

o 2519:t 0 0180 11m0,2978 ± 0,0096 11m

0,065

288 ±7 312 ± 15328 ±4 3096,00,130

404 ±2 423 ±6 437 ± 114224,00,195

504 ±8 540:t 10569 ± 105386,00,260

581 ± 13603 ±6 620 ± 106013,00,325

637 ± 10655 ±5 662 ±6 6512,00,390

697 :t 14731 ± 11676 ± 177014,01,105

1872 ±5 1888 ±8 1920 ± 2018931,51,170

1986 ± 112008 :t8 2043 ±920121,41,235

2068 ±7 2080 ±5 2095 ± 1020811,01,300

2107 ±4 2100 ±5 2103 ±321031,0

Tampak pada kolom 2, 3 dan 4 tanggapannya(lengan radiator 1, 2 dan 3 perbedaannya tidakberarti dengan penyimpangan sebesar 3%.

Pada Gambar 1 kurva kalibrasi detektorCR-39 dengan radiator litium borat kelihatantanggapannya dalam jejak/cm2 terhadap dosisdalam mSv merupakan garis lurus regresi linierdalam persamaan Y = 1509,5 x 199,3 dengankoefisien korelasi r = 0,99.

oesar dosis.3. Tanggapan dosis detektor GR-39 terhadap

berkas neh'on termik adalah linier.4. Hubungan pertambahan jejak per satuan

luas sebanding dengan pertambahan dosisdan mempunyai hubungan yang erat sekali.

5. Disarankan, untuk pembelian detektorGR-39sebaiknya yang sudah dilapisi permu­kaannya dengan plastik polietilen untukmencegah kontaminasi dari gas radon danhasil luruhannya dan disimpan di tempatkhusus, misalnya di dalam dosicator vacum.

2000

1600

1600

1400

1200

1000

100

600

000

200

/0,1 0,4 C,G O,B

00.1. n!tron(oSv)

Gambar 1. Kurva kalibrasi detektor GR-39 dengan radiator litium borat untuk radiasi netrontermik.

423

Proceedings Seminar Reaktor Nuklir dalam PenelitiaJt Saim;clan Tekrwlogi MenuJu Era Tinggal Landas

DAFfAR PUSTAKA

Band~mg, 8 -10 Oktober 19mPPTN - BATAN

1. Maitullah and Durrani, S.A., A Mathematical model for thermal neutron dosimetry usingelectrochemically etched CR-39 detector with (n,p) and (n, ) converters, Nuclear Tracks andRadiation Measurements Vol. 15 Nos. 1 - 4 (1988) 511 - 514.

2. Harvey, J.R., and Weeks, A.R., Progress Towards The Development of a Personal NeutronDosimetry System Based on the Chemical etch of CR-39, TPRD/B/0851/R86 (October 1986).

3. Enge, W., Introduction to plastic nuclear track detectors, Nuclear Tracks, Vol. 4 No.4 (1980)283 - 309.

4. Bunawas dan R., Abubakar. Dosimeter radon pasip dengan detektor jejak nuklir CR-39, Sim­posium Fisika Jakarta 1990. Depok (28 Pebruari 1990).

5. Feriyadi, Dosimeter radon pasip dengan detektor jejak nuklir CR-39 untuk memantaulingkungan, Skripsi untuk memperoleh derajat sarjana Fisika, FMIPA-Fisika, UGM,Jogyakarta (1990).

DISKUSI

Gunandjar:Data hubungan antara dosis vs.jejak pada Tabel2 dan kurva yang diperoleh, terlihat linier/lurUf!.Menurut hemat saya hubungan terse but mestinya eksponensial sebab ada faktor-faktortumbukan partikel dan faktor acak dari partikel yang datang sampai detektor. Mohon penjelasan.Abu Bakar Ramain:Berdasarkan data yang kami peroleh tanggapan CR-39 terhadap dosis adalah linier. HasH inidiperkuat oleh beberapa acuan yang ada dan oleh hasil coba (pengukuran).

424