PENENTUAN RESPON PENCACAH NEUTRON MK 7 NRM TERHADAP SUMBER NETRON CEPAT 24tAm_Be

Prosiding Pertemuan don Presenlasi I/miah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir I

Jakarta, 12Desember 2007 ISSN : 1978-9971

PENENTUAN RESPON PENCACAH NEUTRON MK 7 NRM

TERHADAP SUMBER NETRON CEPAT 24tAm_Be

Sri Inang Sunaryati

Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi - BA TAN

ABSTRAK

PENENTUAN RESPON PENCACAH NEUTRON MK 7 NRM TERHADAP SUMBER NEUTRON CEPAT 24IAm_Be. Makalah ini menguraikan pengukuran respon detektor pencacah neutron berbentuk bola dengan diameter 8 inci terhadap jarak ke sumber neutron cepat 241Am_Be yang 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 dari lantai dengan jarak detektor ke sumber radiasi bervariasi mulai dari 60 cm sid 170 cm dan rentang jarak 10 em. Koreksi terhadap neutron terhambur dilakukan menggunakan teknik semi - empiris. HasH yang diperoleh menunjukk!ip bahwa respon detektor terhadap neutron cepat 241Am-Be pada jarak 60 cm sid 110 crn mengikuti persamaan garis lurus dengan kontribusi hamburan dari dinding ruang kalibrasi pada jarak 100 cm sebesar 16 %. berdasarkan kombinasi pengukuran dan perhitungan akan diperoleh daerah linier yang merupakan daerah kalibrasi alat ukur radiasi neutron tersebut, karena daerah linier ini menggambarkan jarak sumber radiasi ke detektor dengan hamburan yang konstan:'

Kata Kunci : Pencacah neutron MK 7 NRM., neutron cepat 24\Am_Be, respon detektor dan hamburan neutron

ABSTRACT

DETERMINA 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 inch spherical neutron counter against with distance trom a 241AmBe fission neutron source in variety of distance 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 were about 120 em, with the distances between the source and the detector are various between 60 cm up to 170 cm and ranging 10 cm. Correction for neutron scattering has been done using a semi-empirical technique. The result obtained showed that the response of the detector against fast 24\Am-Be at the distance of60 cm up to 100em followed straight line equation (linear regression), and the contribution of scattering trom the wall of calibration at 100 em of distance were 16%. In summary the calibration distance for this detector should be limited in the range &om 60 cm to 110

cm-.

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 Daftar Isi

Prosiding Perlemuan clan Presenlasi llmiah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir /

Jakarla, /2Desember 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 - BA TAN) 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

Prosiding Perlemuan dan Presenlasi /lmiah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir 1

Jakarla, /2Desember 2007 ISSN : 1978-9971

... (1) _{III. PERALA T AN dan TAT A KERJA}

yang disebabkan oleh medan radiasi total

terhambur), dan A adalah faktor absorbsi udara terhadap neutron.

neutron dan

langsung ( neutron

(vaccum) yang dikoreksi terhadap

hamburan di udara dan dinding ruangan. Respon detektor dapat dinyatakan sebagai berikut[4]:

R =M 4Jl"·r2

J

oS· F(90) H;

dengan:

M.r2 =Mo ( I+S~) (2)

H<t> faktor konversi fluen-dosis

ekivalen e41Am-Be =3,8 x 10"

10

Sv.cm).

digunakan persamaan regresi linier pada jarak tertentu dari sumber ke detektor

akan diperoleh persamaan yang mendekati garis lurus:

• Mistar

Penentuan Diskriminator Scaler

Tennelec TC 534

• Scaler Tennelec TC 534

• Laser

• Sumber neutron cepat 241Am-Be • Detektor neutron MK 7 NRM

Penentuan Respon Pencacab Neutron

MK 7 NRM Terbadap Sumber

Neutron 241Am-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

107n/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 neutron hamburan 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}

Prosiding Pertemuan don Presen/asi l/miah FungJiona/ Pengembangan Tekn%gi Nuklir J

Jakar/a, /2Desember 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 terhadap sumber radiasi neutron eepat 241Am-Be.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil pengukuran tegangan berkas

241 l

neutron 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 (V olt) eps 1 0,0289,125 2 0,5282,766 3 1,071,250 4 1,271,891 5 1,869,533 6 2,070,591 7 2,272,908 8 2,571,500 9 3,070.058 10 3,272,375 I 1 3,370,941 12 3,571,041

Prosiding Pertemuan dan Presentasi l/miah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir 1 Jakarta, /2Desember 2007 350 300 en 250 a. U - 200 c: o a. 150 UJ <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 241 Am-Be untuk berbagai jarak dapat dilihat pada Tabel 2. di bawah ini:

Tabel2. Pengukuran berkas neutron 24IAm_Be untuk berbagaijarak.

No _M(l-Ar)rrMA(l-Ar)M(l-Ar)r (m) (cps )(m) 1 0,670,9333325,413430,995270,592850,0080,36 2 0,754,3166726,466120,994454,012490,0080,49 3 0,842,7166727,163700,993642,443280,0080,64 4 0,934,7166727,918030,992834,466710,0080,81 5 1,028,6833328,453870,992028,453870,0081,00 6 1,124,1333328,944360,991223,920960,0081,21 7 1,221,5166730,686550,990421,310110,0081,44 8 1,319,5166732,640140,989619,313690,0081,69 9 1,416,4500031,880890,988816,265760,0081,96 10 1,515,0333333,419100,988014,852930,0082,25

Prosiding PertemUiln don Presentasi I/miah Fungsiona/ Pengembangan Tekn%gi Nuklir / Jakarta. 12Desember 2007 40 35 en 30

it

25

§

20 g. 15 Q) 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

r

eenderung 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

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, ISO}

8529, 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 Monitor

MK 7 NRM, Nuclear Enterprises

LTO, England, 1980.

2. RIMPLER, Dose equivalent

Response of Neutron Surveymeter for Several Neutron Fields, Radiation Protection Dosimetry Vol. 44 Nuclear Technology Publishing 1992.

3. EISENHAUER, C.M, SCHWARTZ,

R.B. JOHNSON, T., Measurement of Neutron Reflected from the Surface

of a Calibration Room, Health

Physics Vol. 42, Pergamon Press Ltd, ]982.

4. INTERNATIONAL ATOMIC

ENERGY AGENCY, Guidelines on

Calibration of Neutron Measuring Devices, IAEA, Vienna, 1988. 5. INTERNATIONAL

ORGANIZATION for

STANDARDIZA TION, Neutron

Reference Radiation for calibrating

Neutron Measuring Device for

Radiation Protection Purpose and for detennining. Their Response as a

Pusal Teknologi Keselamalan dan Metrologi Radiasi - Badan Tenaga Nuklir Nasional 167 Daftar Isi