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

(1)

Prosiding Seminar Teknologi dan Keselama/an PLTN ser/a Fasililas NukUr

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

ADAPTASI TEKNIK ANALISIS DOSIS KECELAKAAN

RADIASINEUTRON

DENGAN MENGGUNAKAN INDIUM (IN-lIS)

Oleh

SRIWIDAYATI

Pusat Teknologi Pengolahan Limbah Radioaktif - Badan Tenaga Atom Nasional

ABSTRAK

ADAPT ASI TEKNIK ANALISIS DOSIS KECELAKAAN RADIASI NEUTRON DENGAN MENGGUNAKAN INDIUM (IN-lIS). Adaptasi teknik analisis dosis kecelakaan radiasi neutron dengan nienggunakan aktivasi lempeng indium telah dilakukan. Tujuan percobaan ini adalah untuk mendapatkan hubungan antara tanggapan In-lIS yang diaktivasi dengan neutron lambat terhadap besamya dosis yang diberikan. Indium diaktivasi dengan dosis neutron lamb at pada nilai dosis 70 mrem - 2300 mrem, dan aktivitas yang terjadi diukur dengan alat cacah gamma. Hubungan aktivitas jenis 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 dosis neutron lambat yang diterima pekerja jika terjadi kecelakaan kekritisan di PPT A Serpong.

ABSTRACK

ADAPT 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 dose of 70 mrem to 2300 mrem,it was counted by a gamma counter. The relation between the spesific activity and the neutron dose was evaluated statisticalyandobtained the equation as Y = 0,23 X- 28,15 This result can be used as a reference to examine thermal neutron dose received by a worker if a criticality accident at PPT A Serpong occured.

PENDAHULUAN

Salah satu metoda pemisahan pekerja yang teriradiasi dan yang tidak teriradiasi pada kecelakaan kekritisan adalah dengan melengkapi suatuelemen dalam badge dosimeter personil. Elemen ini harus mempunyai penampang lintang yang besar terhadap neutron lambat seperti indium atau aurum.Untuk pemisahan pekerja setelah terjadi kecelakaan kekritisan, ketelitian pe-ngukuran yang bagus tidak begitudipcrlukan, tctapi kcpe-kaan dcteksi yang tinggisangat diperlukan (3).

Kelimpahan alam (natural abundance) untuk isotop indium (In-115) adalah 95,7 %. Indium (In-lIS) jika terkena ncutronlambat akan terjadi reaksi In-lIS (n,y) In-116m. Nuklida In-116m memancarkan radiasi gamma dengan energi 417 KeV yang mcmpunyai waktu paro '54,15 menit dan mempunyai penampang lintang sebesar 11 barn. Reaksi ini secara luas digunakan untuk mende-teksi- komponen neutron lambat. Indium selain peka terhadap neutron lambat, dapat pula bereaksi dengan neutroncepat pada encrgi ambang sekitar 1,2 MeV. Indium dikcnaineutron cepat akan terjadi reaksi In-lIS (n,n ') In-115m.Nuklida In-115m mempunyai waktu paro 4,5 jam dan memancarkanradiasi gamma dengan encrgi

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

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

TATA KERJA

Bahan:

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

panjang = 9 cm lebar = 4,5 cm tebal =O,012cm

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

cm

Holder TLD (wadah kartu TLD) Pcralatan :

Pinset Kontainer Pb

(2)

Prosiding Seminar Teknologi dan Keselamatan PLTN serta Fasililas Nuklir

Alat cacah gamma dengan detektor "Gethinwindow" merek Canberra

Metoda A. Aktivasi

Indium dipotong menjadi lempeng-lempeng kecil denganukuran 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 modera-tor parafin) pada dosis 70 mrem, 100 mrem, 1171,S mrem dan 2300 mrem.

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

D. Evaluasl Data

Untuk melihat hubungan tanggapan indium terhadap dosis neutron lambat yang telah diberikan dilakukan secara statistika (regresi linier).

HASIL PERCOBAAN

Tabel 1. Aktivitas jenis indium hasil aktivasi dengan neutron lambat.

No Dosis (mrem) A (Bq/g) A rata-rata (Bq/g)

1. 70 305

289 342 ± 78

432

Tabel 2. Hasil perhitungan fluks neutron lambat B. Pencacahan

Lempeng indium yang telah diaktivasi segera dica-cah dengan alat cadica-cah gamma. Lama pencadica-cahan rata-rata 1000 detik.

C. Perhitungan aktivitas jenis

Parameter yang hams diamati atau diperoleh untuk memperoleh aktivitas jenis antara lain waktu mulai aktivasi, lama aktivasi, waktu mulai pencacahan, lama pencacahan, berat lempeng indium dan efisiensi detektor. Persamaan untuk menghitung aktivitas jenis sebagai berikut : 2.

3.

4. 100 1171.5 2300 678 642 726 5177 5297 4616 9743 11040 9217 682 ± 42 5030 ± 364 10000 ± 938

Hasil percobaan untuk mengctahui tanggapan In-115 terhadap dosis neutron lambat disaj ikan pada tabel 1. Tanggapan In-lIS dinyatakan dalam aktivitas jenis dengan satuan Bg/gr. Aktivitas jenis ini merupakan hasil perhitungan dari jumlah cacahan yang dikoreksi dengan berbagai faktor misalnya be rat lempeng indium yang diaktivasi, lama pencacahan, efisiensi detektor, besamya perbandingan disintegrasi "tdan faktor koreksi peluruhan. Aktivitas jenis yang dimaksud disini adalah aktivitas jenis dari lempeng indium yang telah dikorcksi terhadap aktivitas jenis lempeng indium yang ditutup dengan kadmium. Aktivitasjenis indium ini dibuatgrafik terhadap besamya dosis neutron lambat yang telah diketahui seperti tampak pada gambar 1.

Gambar 1 menunjukan bahwa hubungan aktivitas jenis indium terhadap dosis neutron lambat adalah linier, ini berarti bahwa semakin besardosis yang diberikan semakin besar aktivitas jenis yang terjadi. Pada percobaan ini tidakdiamati sampai sejauh mana batas linieritastersebut. Hasil percobaan ini dapat digunakan untuk menghitung fluks neutron lambat dan hasil perhitungan tersebut dimuat pada tabel 2. Fluks neutron lambat rata-rata sebesar 4,41 x 103 n/cm2dt dengan simpangan'sebcsar

cj> (n/cm2dt) 3820 1240 6740 5830 C A

= ---

(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_p = lama pencacahan (detik) E

=

efisiensi detektor (%)

D

=

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

Menurut DR.WG. Cross, metode aktivasi ini dapat digunakan untuk menghitung fluks neutron lambatdengan persamaan 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/gram

00

= penampang lintang indium terhadap neutron lambat (cm2) 332 No Dosis(mrem) A 1. 70 2. 100 3. 1171,S 4. 2300 Rentang Rata-rata Simpangan PEMBAHASAN (Bq/g) 342 682 5030 10000 1240-6740 4410 2210

(3)

Prosiding Seminar Teknologi dan Keselamatan PLTN serta Fasililas Nuklir

2,11 X 103 n/cm2dt.

Dosimeter kecelakaan kekritisan untuk mendeteksi dosis neutron lamb at sering digunakan indium dibandingkan dengan Au (Aurum) karena indium mempunyai penampang lintang yang lebih besar dan harganyajauh lebih murah, namun demikian kelemahan indium adalah waktu paronya yang singkat.

DAFT AR

PUST

AKA

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

KESIMPULAN

Dari hasil percobaan diperoleh bahwa hubungan dosis neutron lambatterhadap aktivitasjenis hasil aktivasi indium adalah linier dengan persamaan Y

=

0,23 X-28,15. Hasil percobaan ini diharapkan dapat dipakai sebagai acuan untuk memperkirakan besarnya dosis neutron lambat yang diterima pekerja j ika terjadi kecelakaan kekritisan di PPTA Serpong.

1. Cross WO. and A. Arneja, " Measurement offluence by foil activation", CRNL-Canada, 1986 2. Cross WO. and A. Arneja, "Diskusi pribadi", CRNL-Canada, 1986

3. 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, 1985

6. Martin alan and Sa,uel A. Harbison, "An introducton to radiation protection", Chapman and Hall, London, 1979

(4)

Prosiding Seminar Teknologi dan Keselamatan PLTN serta Fasililas Nuklir

DISKUSI

Serpong, 9-10 Februari 1993 PRSG, 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 bennakna dalam bal ini ?

SRI WillA YATI

1. Memang kelemaban In adalab TII2yang sangat singkat, untuk itu barus benar-benar diperbatikan waktu selesai iradiasi & 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 tetapi barus 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 fluks ncutron cepatnya. Dengan sistem ini sckaligus dapat dibitung flyuks ncutron cepat dan lambat.

BUNA W AS

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 TI

1. Batas dctcksi tcrendab untuk Tn-lIS = 27 mrcm

2. Tidak seHlUa karyawan mcmakai dosimeter ini, saat ini baru karyawan dari PEBEN dan direncanakan akan dipasangdosimetcr 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 (dalam tubub), rambut, kuku,coin, perbiasan, wool, gesper.

Tcrima kasib atas sarannya.

(5)

Prosiding Seminar Teknologi dan Keselamatan PLTN serta Fasililas Nuklir

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