STANDAR BATAN
PEDOMAN
tentang
Prinsip Umum dan Aturan Dasar
Uji Radiografi Neutron Termal Untuk Uji tak RUsak
BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL
2008
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI ... i
PRAKATA ... ii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
BAB II ISTILAH DAN DEFINISI ... 3
BAB III METODE RADIOGRAFI NEUTRON ... 5
BAB IV FASILITAS ... 6
BAB V SUMBER NEUTRON ... 7
BAB VI KOLIMATOR NEUTRON ... 9
BAB VII METODE PENCITRAAN DAN SKRIN KONVERTER ... 12
BAB VIII FILM ... 14
BAB IX KASET ... 15
BAB X APLIKASI UNTUK RADIOGRAFI NEUTRON TERMAL ... 16
BAB XI PENINGKATAN KONTRAS ... 18
BAB XII INDIKATOR KUALITAS CITRA ... 19
BAB XIII AKTIVASI NEUTRON ... 20
LAMPIRAN (INFORMATIF) KOEFISIEN ATENUASI LINIER NEUTRON TERMAL MENGGUNAKAN TAMPANG LINTANG SERAPAN TERMAL DAN HAMBURAN RERATA UNTUK UNSUR-UNSUR ALAMI ... 21
PRAKATA
Standar BATAN (SB) ini disusun untuk menetapkan prinsip umum dan aturan dasar Uji Tak Rusak dengan radiografi neutron termal, untuk deteksi cacat pada bahan atau komponen.
Standar BATAN ini digunakan sebagai acuan oleh pusat/unit kerja di lingkungan BATAN yang dalam kegiatannya melaksanakan penelitian dan pengembangan radiografi neutron untuk uji tak rusak.
Standar BATAN ini dirumuskan oleh Tim Perumus Standar BATAN bidang Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi (TPSB - ATIR) yang anggotanya meliputi wakil dari satuan kerja terkait dengan lingkup isi dan aplikasi dari Standar BATAN ini. Proses perumusan Standar BATAN ini meliputi tahap penyusunan naskah rancangan standar, pembahasan dalam rapat teknis, dan konsensus oleh TPSB-AMO yang dilaksanakan pada tanggal 14 Agustus 2008 di Pusat Standardisasi dan Jaminan Mutu Nuklir, Gd. 71 Lt. 2, Kawasan Puspiptek-Serpong.
Standar BATAN “Uji tak rusak – Uji radiografi neutron termal – Prinsip umum dan aturan
dasar” ini dirumuskan dengan mengacu kepada standar ISO 11537:1998 (E) Non destructive testing – Thermal neutron radiographic – General principles and basic rules versi bahasa Inggris, sehingga isi dari Standar BATAN ini tertelusur ke standar internasional tersebut.
Standar BATAN ini, kecuali mensyaratkan segala ketentuan dalam ISO 11537:1998 (E), juga mensyaratkan ketentuan keselamatan terhadap radiasi sesuai dengan peraturan perundang-undangan dibidang ketenaganukliran yang berlaku.
PEDOMAN
TENTANG
PRINSIP UMUM DAN ATURAN DASAR UJI RADIOGRAFI NEUTRON TERMAL
UNTUK UJI TAK RUSAK
BAB I
PENDAHULUAN
1. Umum
Uji tak rusak (UTR) digunakan secara luas di Indonesia sebagai metode inspeksi dalam sektor industri, seperti konstruksi, penerbangan, kapal laut, instalasi pipa migas (minyak dan gas) dan non-migas, dan lain sebagainya. Tujuan dari aplikasi UTR adalah untuk mendeteksi adanya ketidaksempurnaan atau cacat pada bahan atau komponen. Terkait dengan berbagai aplikasi di atas, beberapa metode UTR pada saat ini telah banyak digunakan secara luas antara lain: UTR dengan ultrasonik, penetran, partikel magnetik, arus eddy dan radiografi dengan sinar gamma maupun sinar-X. Masing-masing metode di atas memiliki keunggulan dan keterbatasan, dan praktek penggunaannya sangat bergantung pada jenis bahan atau obyek, jenis cacat atau ketidaksempurnaan pada bahan.
Uji radiografi neutron termal adalah merupakan bagian dari UTR radiografi dan metodologinya mirip dengan uji radiografi gamma atau sinar-X. Pada uji radiografi tersebut, radiasi menembus obyek yang diuji dan intensitas sinar akhir (setelah menembus obyek yang diuji) dikenakan pada film fotografi yang dipasang dekat (melekat) dengan obyek yang diuji pada sisi arah yang berlawanan dengan sumber radiasi ditempatkan. Pada saat radiasi menembus obyek, akan terjadi serapan yang besarnya bergantung pada tingkat kerapatan dan tebal bahan yang dilaluinya. Bila dalam obyek yang diuji tersebut terdapat ketidaksempurnaan bahan atau cacat, atau terdapat bahan lain yang memiliki kerapatan yang berbeda maka akan menimbulkan perbedaan serapan dan kejadian ini diterima dan direkam oleh film fotografi dalam bentuk perbedaan intensitas. Perbedaan intensitas radiasi tersebut selanjutnya digunakan sebagai indikasi adanya ketidaksempurnaan pada obyek yang diuji setelah film fotografi diproses.
Pada uji radiografi neutron termal, berlaku prinsip-prinsip uji radiografi sinar gamma atau sinar-X, akan tetapi sumber radiasi yang digunakan adalah neutron termal yang berasal dari reaktor nuklir atau dari zat radioaktif pemancar neutron. Pada saat neutron menembus bahan, karakteristik serapan bahan terhadap neutron sangat berbeda dari sinar gamma atau X. Hal ini yang membedakan antara uji radiografi neutron dengan uji radiografi sinar-X/gamma. Sehingga sangat mungkin terjadi pada obyek yang diuji tidak terdapat perbedaan serapan radiasi yang signifikan apabila diuji dengan radiografi gamma atau sinar-X, namun akan terjadi serapan yang sangat berbeda bila diuji radiografi neutron.
BATAN sebagai institusi pemerintah yang memiliki tugas dan fungsi melaksanakan pengembangan iptek nuklir pada saat ini mengoperasikan 3 (tiga) reaktor nuklir untuk penelitian, yang masing-masing adalah reaktor G.A. SIWABESSY, di PRSG-BATAN Serpong,
reaktor TRIGA MARK, di PTNBR - BATAN Bandung dan reaktor KARTINI di PTAPB – BATAN
tersebut hingga saat ini terus dilakukan dengan maksud untuk memperoleh metode dan hasil yang valid dan dapat dipergunakan sebagai salah satu metode UTR yang dapat mendukung dan melengkapi metode UTR yang diaplikasikan di industri.
2. Ruang lingkup
Standar ini menetapkan praktek dan kondisi dasar yang akan diterapkan pada radiografi neutron termal terhadap bahan dan komponen untuk deteksi cacat. Standar ini berkaitan dengan teknik-teknik yang menggunakan film fotosensitif sebagai media perekam. Namun, diakui bahwa metode pencitraan alternatif dapat digunakan secara lebih luas di masa yang akan datang. Ruang lingkup yang dicakup adalah: produksi neutron dan metode kolimasi, pemilihan skrin konverter (converter screen), film radiografi, teknik inspeksi radiografi neutron dan tipe bahan yang akan diinspeksi. Teknik ini pada umumnya dapat diterapkan pada kombinasi bahan, proses dan teknik khusus.
3. Proteksi radiasi – Peringatan kesehatan
Paparan terhadap setiap bagian tubuh manusia oleh neutron, sinar-X atau sinar gamma dapat berbahaya untuk kesehatan. Oleh karena itu, saat peralatan radiografi neutron atau sumber radioaktif digunakan, tindakan-tindakan pencegahan harus dilakukan untuk melindungi operator radiografi dan orang-orang di sekitarnya.
BAB II
ISTILAH DAN DEFINISI
Daftar istilah teknik yang terkait dengan radiografi neutron adalah sebagai berikut:
1. Aktivasi adalah proses yang menyebabkan suatu bahan menjadi radioaktif secara buatan dengan cara memapari bahan tersebut dengan neutron atau partikel lain.
2. Elektron volt adalah energi kinetik yang diperoleh oleh suatu elektron setelah melewati suatu beda potensial sebesar 1 V.
3. Isotop adalah beberapa nuklida yang mempunyai jumlah proton yang sama, tetapi jumlah neutron yang berbeda.
4. Kaset adalah piranti kedap cahaya untuk mewadahi film atau skrin konverter dan film agar menempel dengan baik selama pemaparan
5. Kaset hampa udara adalah piranti kedap cahaya dan hampa udara untuk mewadahi film dan skrin konverter sehingga keduanya menempel dengan baik selama pemaparan.
6. Koefisien atenuasi adalah istilah yang dikaitkan dengan laju perubahan intensitas berkas radiasi ketika radiasi melewati suatu bahan (lihat istilah koefisien serapan massa dan koefisien serapan linier).
7. Koefisien atenuasi linier adalah fraksi berkas radiasi yang diserap pada saat radiasi
menembus bahan setebal Δx.
8. Koefisien atenuasi massa adalah fraksi pengurangan jumlah partikel pengion tak
bermuatan (dN/N) yang mengalami interaksi dalam bahan yang mempunyai densitas ρ
dan dinyatakan dengan:
9. Lapisan nilai paro adalah tebal bahan tertentu yang diperlukan untuk mengurangi nilai intensitas berkas menjadi setengah nilai asalnya.
10. Media pengontras adalah bahan yang ditambahkan ke dalam komponen untuk meningkatkan kemampuan dalam membedakan serapan secara rinci terhadap radiasi yang datang.
11. Metode tidak langsung adalah metode dimana skrin konverter yang tidak sensitif-terhadap radiasi gamma dipapari oleh berkas neutron. Setelah pemaparan, skrin konverter ditempelkan pada perekam citra.
12. Moderator adalah bahan, seperti air, air berat atau grafit, yang dipakai dalam reaktor untuk memperlambat neutron cepat.
13. Neutron adalah partikel elementer tak bermuatan dengan massa sedikit lebih besar dari pada massa proton.
14. Neutron termal adalah neutron yang sudah diperlambat oleh moderator sehingga kecepatan rerata menjadi sekitar 2200 meter per detik (pada temperatur kamar) dari kecepatan awal yang jauh lebih tinggi. Kecepatan ini hampir sama dengan kecepatan gerak molekul gas pada temperatur kamar.
16. Perbandingan kadmium adalah perbandingan tanggapan dua detektor neutron yang identik, biasanya tipe aktivasi seperti indium atau emas, salah satunya terbuka untuk dipapari oleh berkas dan yang lainnya terbungkus oleh kadmium (detektor terbungkus kadmium merekam neutron terutama yang memiliki energi di atas 0,5 eV dan perbandingannya merupakan suatu ukuran termalisasi dalam spektrum neutron).
17. Perbandingan L/D adalah perbandingan antara jarak dari celah masuk ke bidang citra (L) dengan diameter celah masuk (D). Perbandingan ini menunjukkan salah satu ukuran kemampuan resolusi suatu sistem radiografi neutron.
18. Radiografi neutron adalah proses pembuatan citra rinci suatu obyek berdasarkan atenuasi selektif terhadap berkas neutron oleh obyek tersebut.
19. Sinar gamma adalah radiasi elektromagnetik yang berasal dari inti atom.
20. Skrin konverter adalah piranti yang mengubah berkas neutron tercitra menjadi radiasi atau cahaya yang memapari film radiografi.
21. Tampang lintang adalah luas penampang semu dari inti atom yang dihitung berdasarkan probabilitas kejadian suatu reaksi oleh tumbukan dengan satu partikel. Tampang lintang yang dimaksud tidak serupa dengan luas penampang geometris r2. Diberikan dalam satuan barn (1 barn = 10-24 cm2).
22. Tampang lintang atenuasi adalah probabilitas, dinyatakan dalam barn, yang mana neutron akan diserap oleh inti atom.
Catatan 1 Atenuasi neutron pada bahan tercantum pada Lampiran A.
Catatan 2 Barn adalah satuan luasan yang menyatakan tampang lintang nuklir (1 barn = 10-24 cm2).
23. Tampang lintang total adalah jumlah tampang lintang serapan dan tampang lintang hamburan.
BAB III
METODE RADIOGRAFI NEUTRON
Radiografi neutron dan sinar-X memiliki beberapa kemiripan, tetapi masing-masing memberikan hasil yang berbeda bila digunakan terhadap obyek yang sama. Neutron menggantikan sinar-X sebagai berkas radiasi penembus yang intensitasnya dimodulasi oleh suatu obyek, yang menghasilkan suatu citra film dari fitur obyek tersebut. Karena karakteristik serapan bahan terhadap sinar-X dan neutron sangat berbeda, kedua teknik tersebut umumnya saling melengkapi satu sama lain. Koefisien atenuasi sinar-X dan neutron, yang ditampilkan pada Gambar 1 sebagai fungsi nomor atom, merupakan suatu ukuran yang menunjukkan perbedaan tersebut.
Gambar 1- Perbandingan koefisien atenuasi massa untuk neutron termal dan sinar-X.
BAB IV
FASILITAS
Suatu fasilitas radiografi neutron pada umumnya terdiri dari sumber neutron termal, kolimator berkas neutron, skrin konverter, film dan kaset. Diagram skematik fasilitas radiografi neutron ditampilkan dalam Gambar 2.
Keterangan:
1. Perisai 7. Berkas neutron divergen
2. Sumber neutron 8. Obyek
3. Moderator 9. Film
4. Filter gamma 10. Emulsi
5. Diameter celah (D) 11. Skrin konverter
6. Kolimator 12. Panjang (L))
BAB V
SUMBER NEUTRON
1. Umum
Sumber neutron yang sesuai untuk radiografi neutron termal dapat diklasifikasikan ke dalam tiga kategori umum:
- isotop radioaktif;
- tabung generator neutron dan akselerator partikel; dan
- reaktor nuklir.
Setiap sumber tersebut menghasilkan neutron berenergi tinggi yang memerlukan moderasi (penurunan secara perlahan) hingga mencapai energi termal. Hal ini dapat dilakukan dengan menempatkan berilium, grafit, air, minyak, plastik atau bahan moderator lain di sekeliling sumber neutron.
2. Isotop sebagai sumber neutron
Isotop sebagai sumber neutron memiliki keuntungan, yaitu ukurannya kecil dan portabel, akan tetapi karena jumlah neutron yang dihasilkannya relatif rendah, penggunaan sumber ini memerlukan waktu paparan yang lama untuk mendapatkan kualitas radiografi yang sama. Banyak jenis isotop telah digunakan sebagai sumber neutron untuk radiografi neutron dan yang paling umum digunakan ditunjukkan pada Tabel 1. Californium (Cf) merupakan salah satu jenis isotop yang paling populer digunakan untuk radiografi neutron termal disebabkan energi neutronnya yang rendah dan ukuran fisiknya yang kecil sehingga memungkinkan moderasi yang efisien dan dihasilkannya total jumlah neutron yang tinggi.
Tabel 1 Sumber radioaktif untuk radiografi neutron
Sumber radiasi Reaksi Waktu paro Keterangan
241 singkat, jumlah neutron yang dihasilkan tinggi, mudah dimoderasi
252
Cf Fisi secara
spontan 2,65 tahun
3. Akselerator sebagai sumber neutron
Akselerator tabung tertutup dan bertegangan rendah yang menggunakan reaksi
3
H(d,n)4He, mesin berkas sinar-X berenergi tinggi yang menggunakan reaksi (x, n), serta
akselerator dan siklotron Van de Graaff yang menggunakan reaksi neutron dengan partikel bermuatan telah digunakan sebagai sumber neutron untuk radiografi neutron termal. Target dari akselerator tersebut dikelilingi oleh bahan yang akan memoderasi neutron hingga mencapai energi termal. Fluks neutron termal dari akselerator sebelum kolimasi dapat mencapai 109 neutron cm-2 dt-1.
4. Reaktor nuklir sebagai sumber neutron
BAB VI
KOLIMATOR NEUTRON
1. Umum
Neutron dipancarkan ke segala arah dari suatu sumber dan kemudian dihamburkan secara acak oleh moderator. Alat pengkolimasi neutron termal menjadi suatu berkas terkolimasi untuk menghasilkan radiograf neutron kualitas tinggi harus disediakan. Berkas neutron termal yang terkolimasi dengan baik yang disertai dengan kemampuan untuk menempatkan obyek yang sedang diinspeksi dekat dengan sistem pencitraan akan menghasilkan resolusi radiografi terbaik.
2. Pertimbangan umum untuk desain kolimator
Kolimator neutron menggunakan bahan yang memiliki tampang lintang (cross section)
absorpsi neutron termal yang tinggi seperti boron atau kadmium. Bahan-bahan tersebut sebaiknya dipakai untuk memaksimalkan jumlah neutron yang mencapai sistem pencitraan secara langsung dari sumber dan meminimalkan jumlah neutron yang dihamburkan balik ke berkas sinar.
Seringkali, kombinasi bahan digunakan untuk mendapatkan kolimasi neutron terbaik dan untuk menghilangkan radiasi sekunder yang tidak diinginkan yang berasal dari berkas tersebut. Kadang-kadang perlu digunakan bahan-bahan, seperti lithium karbonat, yang menghasilkan produk peluruhan tangkapan neutron yang tidak akan menghasilkan kekaburan (fogging) dalam citra film. Bahan yang memiliki tampang lintang hamburan neutron yang tinggi, seperti bahan yang mengandung hidrogen, atau bahan yang memancarkan radiasi pada saat tangkapan neutron yang dapat mengaburkan citra film sebaiknya tidak digunakan dekat dengan sistem pencitraan.
Contoh kelompok bahan yang disebutkan di atas mencakup indium, disprosium dan kadmium. Kekaburan pada film dapat pula dihasilkan oleh sinar gamma sebesar 470 keV yang dihasilkan oleh tangkapan neutron dalam boron.
Resolusi ruang dari sistem radiografi neutron dipengaruhi oleh perbandingan panjang kolimator (L), dengan diameter celah inlet kolimator (D). Perbandingan L/D umumnya digunakan untuk menggambarkan kolimasi efektif sistem tersebut.
Sebagai contoh, jika perbandingan L/D suatu sistem adalah beberapa ratus, sistem ini diharapkan mampu menghasilkan radiograf beresolusi lebih tinggi daripada sistem lain yang memiliki L/D sebesar 10. Walaupun L/D adalah ukuran yang penting dari kapabilitas sistem, faktor lain, seperti ukuran obyek dan karakteristik hamburan, dapat mempengaruhi kualitas radiografi yang akan diperoleh.
Sebagai tambahan untuk nilai L/D, nilai L penting. Karena dengan nilai L terbatas, jarak antara obyek dan alat pencitraan, I, akan menghasilkan ketidaktajaman citra yang dinyatakan oleh faktor pembesaran L/(L-I).
3. Tipe kolimator
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
dalam Gambar 2. Kolimator divergen terdiri dari saluran mengerucut yang terbuat dari bahan penyerap neutron yang ujung kecilnya (celah inlet) menghadap sumber neutron yang mempunyai fluks paling tinggi dalam moderator.
Tipe kolimator lain yang perlu diperhatikan adalah kolimator lubang-kecil (pinhole) yang ditunjukkan dalam Gambar 3. Radiografi neutron beresolusi tinggi dapat dihasilkan oleh sistem yang menggunakan kolimator lubang-kecil. Lubang-kecil dibuat dari bahan seperti kadmium, gadolinium atau boron yang memiliki atenuasi sangat tinggi terhadap neutron termal.
Keterangan:
1 Perisai
2 Sumber neutron
3 Moderator
4 Filter gamma
5 Diameter celah lubang-kecil(D)
6 Berkas neutron divergen
7 Obyek
8 Film
9 Emulsi
10 Skrin konverter
11 Panjang (L)
4. Filter berkas neutron
Usaha untuk meminimalkan radiasi gamma yang mengkontaminasi berkas neutron sering dilakukan. Radiasi gamma tersebut berasal dari sumber neutron dan dapat mengakibatkan kekaburan film dan mengurangi kontras citra. Filter yang terb uat dari timbal atau bismut dapat dipasang dekat dengan inlet kolimator untuk mengurangi radiasi gamma yang tidak diinginkan dalam berkas. Bila menggunakan filter bismut, disarankan untuk menempatkan filter di dalam suatu wadah aluminium tertutup untuk
mencegah penyebaran kontaminasi alfa akibat diproduksinya 210Po oleh reaksi tangkapan
neutron dalam 209Bi.
5. Hamburan neutron
BAB VII
METODE PENCITRAAN DAN SKRIN KONVENTER
1. Umum
Neutron, sesuai namanya, tidak membawa muatan listrik dan dengan demikian bukan radiasi pengion serta menghasilkan pengaruh kecil pada film radiografis. Untuk menghasilkan citra radiografis neutron pada film, perlu digunakan skrin konverter yang, saat tangkapan neutron, akan memancarkan radiasi pengion atau cahaya yang dapat memapari film seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 2. Menempelkan skrin konverter dengan film adalah hal yang penting agar menghasilkan radiograf kualitas terbaik. Karena skrin konverter mahal dan memerlukan investasi yang besar, maka penyimpanan skrin harus diperhatikan agar terhindar dari kerusakan fisik dan korosi . Penyimpanan skrin disprosium dalam ruang vakum ketika tidak digunakan akan mengurangi korosi atmosferis dan pada prinsipnya memperpanjang umur pakai.
2. Metode penyinaran langsung
Pada metode penyinaran langsung, film dan skrin konverter berada dalam sebuah kaset pelindung dan disinari berkas neutron. Film dipapari oleh pancaran elektron yang berasal dari skrin konverter saat penangkapan neutron. Pada sebagian besar aplikasi, skrin gadolinium lebih disukai dan tersedia dalam bentuk free standing foil atau sapphire-coated, pelapisan gadolinium vapour-deposited pada substrat aluminium. Gadolinium memancarkan elektron dengan energi sebesar 70 keV sebagai hasil dari interaksi dengan neutron. Skrin konverter jenis ke-2 adalah skrin fluoresensi pemancar cahaya seperti
gadolinium oxysulfide (Gd2O2S:Gd6) atau litium fluorida/seng(II) sulfida (6LiF/ZnS). Untuk
mendapatkan hasil yang optimum, disarankan agar tanggapan spektrum dari pancaran skrin cocok dengan tanggapan spektrum film.
Metode film langsung yang menggunakan skrin logam gadolinium memberikan resolusi yang tinggi dan kontras yang sempurna dan dijadikan referensi untuk perbandingan teknik radiografi neutron lain. Metode ini tidak dapat digunakan jika berkas neutron mengandung radiasi gamma substansial atau jika obyek memiliki radioaktivitas tinggi.
Metode penyinaran langsung yang lain dapat digunakan tetapi di luar lingkup dari standar ini.
3. Metode penyinaran tidak langsung
Metode penyinaran tidak langsung digunakan secara khusus untuk inspeksi radiogra fi pada obyek-obyek radioaktif. Metode ini tidak sensitif terhadap radiasi gamma dan menggunakan skrin konverter, tanpa film, yang menjadi radioaktif bila dipapari oleh berkas neutron. Citra film dibuat dengan cara menempatkan lembaran tipis logam (foil) yang diaktivasi di dalam suatu kaset atau piranti kedap cahaya lain bersamaan dengan film setelah paparan neutron dihentikan. Partikel beta yang dipancarkan oleh proses
peluruhan foil yang diaktivasi membuat film menjadi peka sehingga film dapat diproses
selanjutnya. Disprosium, indium, rodium dan emas adalah semua jenis bahan yang dapat
Skrin konverter tidak langsung sebaiknya dipapari selama periode waktu yang tidak melebihi tiga kali waktu paro bahan yang digunakan. Iradiasi lebih lanjut tidak memberikan keuntungan karena laju aktivasi dan laju peluruhannya hampir sama dengan nilai tersebut. Tiga atau empat kali waktu paro juga merupakan waktu yang cukup untuk memindahkan citra dari lapisan tipis yang diaktivasi ke film meskipun biasanya keduanya dibiarkan saling kontak sesuai waktu yang dibutuhkan. Jika diinginkan, skrin penguat citra sinar-X dapat digunakan untuk meningkatkan kecepatan proses transfer. Skrin konverter tidak langsung dapat digunakan ulang dengan aman tanpa kekhawatiran akan paparan ganda setelah meluruh selama empat kali waktu paro.
4. Metode pencitraan lain.
Sistem pencitraan lain dapat digunakan untuk beberapa aplikasi. Walau d emikian, sistem-sistem ini tidak dijelaskan secara rinci dalam standar yang difokuskan pada radiografi berbasis film.
Tabel 2 Beberapa bahan detektor neutron termal yang mewakili
Unsur Reaksi nuklir
1) Tampang lintang di atas adalah untuk reaksi dan isotop yang berlaku pada neutron termal
(sumber BNL-325, edisi ke-3, vol. I, 1973).
BAB VIII
F I L M
BAB IX
KASET
1. Umum
Kaset diperlukan untuk pemaparan film dan skrin konverter pada metode langsung, untuk pemaparan skrin konverter pada metode tidak langsung, dan untuk proses transfer peluruhan pada metode tidak langsung. Kaset hampa udara adalah yang paling direkomendasikan untuk semua aplikasi yang melibatkan film, mengingat bahwa kaset hampa udara menjamin kontak yang baik antara film dan skrin konverter sehingga mencegah kerusakan film akibat kontak yang tidak baik.
2. Bahan pembuatan
Bahan yang digunakan pada pembuatan kaset yang akan digunakan dalam berkas neutron sebaiknya dipilih secara hati-hati untuk menghindari degradasi citra yang disebabkan oleh hamburan neutron atau radiasi sekunder yang berasal dari kaset. Kaset sebaiknya dibuat dari bahan aluminium atau magnesium, karena kedua bahan tersebut relatif transparan terhadap neutron. Jika kaset yang tersedia secara komersial akan digunakan, maka kaset tersebut sebaiknya bebas dari bahan plastik, pelat sebaiknya dibuat dari aluminium tipis (Al. 99,0 Cu(1100) nuclear grade atau Al.Mg.1Si.Cu-TF (6061T6) aluminium tersebut adalah yang dianjurkan).
BAB X
APLIKASI UNTUK RADIOGRAFI NEUTRON TERMAL
1. Umum
Meskipun terdapat banyak kemiripan antara sinar-X dan radiografi neutron, perbedaan antara kedua teknik tersebut membuat masing-masing teknik mempunyai kelebihan dalam lingkupnya masing-masing. Radiografi neutron digunakan terutama dalam beberapa aplikasi khusus seperti yang tertera berikut ini. Untuk informasi tambahan dapat dilihat pada bibliografi.
2. Deteksi bahan berdensitas rendah yang dikungkung oleh bahan berdensitas tinggi
Radiografi neutron termal sangat bermanfaat untuk deteksi dan inspeksi unsur ringan yang diselubungi oleh suatu bahan unsur berat seperti logam. Sebagai contoh adalah radiografi neutron terhadap dawai yang dilapisi lilin yang ditempatkan di dalam timbal dengan ketebalan beberapa inci. Walau sangat sulit ditembus oleh sinar-X, timbal dapat ditembus dengan mudah oleh berkas neutron. Contoh dari tipe aplikasi ini antara lain inspeksi terhadap meriam/artileri atau piranti peledak lain, inspeksi lokasi dan pengukuran hidrogen di dalam logam, deteksi uap atau cairan di dalam kontainer logam, inspeksi ikatan adesif struktur sarang lebah, verifikasi lokasi cincin-O dan gasket dalam suatu rakitan, deteksi korosi dalam struktur pesawat terbang, studi aliran fluida dalam sistem, dan deteksi produk fisi dalam elemen bahan bakar nuklir.
3. Deteksi bahan-bahan yang memiliki densitas hampir sama
Radiografi neutron termal dapat digunakan secara efektif bila obyek terdiri dari bahan-bahan yang memiliki densitas yang hampir sama yang sulit dicitrakan oleh sinar-X. Atenuasi massa sinar-X meningkat secara linier terhadap kenaikan massa unsur, sedangkan neutron terjadi secara acak yang ditunjukkan pada Gambar 1. Fenomena ini mengakibatkan beberapa bahan yang memiliki densitas yang hampir sama, tanggapannya sangat berbeda terhadap neutron dan dapat dicitrakan dengan radiograf neutron. Contoh dari aplikasi tersebut antara lain evaluasi radiografis neutron pada bahan berlapis perak dan kadmium, migrasi bahan-bahan dalam komponen elektronik zat padat, migrasi elektrolit dalam baterai, difusi antara air ringan dan berat, serta serapan uap oleh beton. Contoh lain, media pengkontras seperti gadolinium dapat digunakan untuk pra-pengisian bahan cor pada pengecoran (investment castings) dan dengan demikian memungkinkan partikel residu di dalam ruang cor dapat dideteksi menggunakan radiografi neutron. Teknik ini digunakan secara rutin dalam inspeksi sudu-sudu turbin berpendingin gas.
4. Perbedaan antara isotop-isotop yang berasal dari elemen yang sama
5. Inspeksi bahan radioaktif tinggi
BAB XI
PENINGKATAN KONTRAS
BAB XII
INDIKATOR KUALITAS CITRA
BAB XIII
AKTIVASI NEUTRON
Beberapa bahan menjadi radioaktif bila dipapari oleh berkas neutron, dan bergantung pada tampang lintang tangkapan neutron dan waktu paronya. Hal ini dapat menghasilkan radiasi yang dapat bertahan selama berjam-jam atau berhari-hari setelah pemaparan neutron. Radiasi sekunder dapat memiliki efek yang merusak film yang digunakan untuk radiografi neutron, karena menyebabkan kekaburan dan penurunan kontras. Pertimbangan utamanya adalah untuk mencegah paparan radiasi terhadap personel. Beberapa pertimbangan lain harus diberikan kepada karakteristik neutron terhadap bahan yang digunakan pada fasilitas radiografi dan obyek yang diradiografi. Demikian pula, survei radiasi terhadap obyek harus dilakukan setelah pemaparan neutron. Penggunaan waktu peluruhan yang singkat merupakan satu-satunya yang disyaratkan sebelum penanganan normal dapat dilanjutkan.
Kaset dapat teraktivasi terutama jika digunakan secara berulang dengan interval waktu yang singkat. Pemantauan tingkat radiasi kaset dimaksudkan untuk meminimalkan paparan terhadap personel. Kaset yang teraktivasi harus dijauhkan dari film yang belum dipapari.
Skrin konverter seperti gadolinium, boron atau litium yang digunakan untuk radiografi neutron langsung biasanya memiliki sifat aktivasi yang rendah dan jarang menimbulkan masalah. Skrin konverter yang digunakan untuk radiografi neutron tidak langsung dipilih khususnya karena kemampuan aktivasinya yang tinggi. Skrin konverter dalam kaset menjadi radioaktif saat dipapari dan harus ditangani secara hati-hati, terutama setelah dilakukan pemaparan neutron sampai dengan film dimasukkan ke dalam kaset. Kaset biasanya efektif dalam menahan radiasi yang berasal dari skrin tersebut.
Ditetapkan di Jakarta
pada tanggal 15 Oktober 2008
KEPALA BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL,
-ttd-
LAMPIRAN
(INFORMATIF)
KOEFISIEN ATENUASI LINIER NEUTRON TERMAL
MENGGUNAKAN TAMPANG LINTANG SERAPAN TERMAL
DAN HAMBURAN RERATA UNTUK UNSUR-UNSUR ALAMI
Unsur Tampang lintang
barn2) atenuasi linier Koefisien
cm-1
No. atom Simbol Hamburan Serapan
75 Re 11,3 89,7 6,86
1) Diperbaharui dengan data yang diperoleh dari Neutron Cross Sections: Neutron Resonance
Parameters and Thermal Cross Section. S.F. Mughabghad, Academic Press, Inc., San Diego,
1981.
2) Semua nilai tampang lintang adalah nilai probabilitas tertinggi.
Ditetapkan di Jakarta
pada tanggal 15 Oktober 2008
KEPALA BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL,
-ttd-
BIBLIOGRAFI
[1] BARTON, J. P., Contrast Sensitivity in Neutron Radiography, Applied Materials Research, Volume 4, No. 2, 1965, pp.90-96.
[2] BARTON, J. P., Radiiographic Examination Through Steel Using Cold Neutrons,
British Journal of Applied Physics. Volume 16, 1965, pp.1833-1840.
[3] BARTON, J. P., Radoisotope Sources and Neutron Radiography, Chemical
Engineering Process., Symposium Series. Volume 66, No.106, 1970, pp.91-106.
[4] BARTON, J. P., and VON DER HARDT, P., Eds, Proceedings of the First World Conference on Neutron Radiography, D. Reidel Publishing Co., Dordrecht, Holland, 1981.
[5] BERGER, H., Characteristics of a Thermal Neutron Television Imaging System,
Materials Evaluation. Volume 24 No. 9, 1966, pp. 475-481.
[6] BERGER, H., Neutron Radiography. Elsevier Publishing Co., Amsterdam, 1965.
[7] BERGER, H., Radiography With Track - Etch Detectors, Proceedings of the
Seventh Conference on Non-destructive Testing, Warsaw, B, 1973.
[8] Californium-252, Process Report No. 17, USAFC, Aiken, SC. 1974, pp. 40-41
[9] DANCE, W. E., CLUZEAU, S. and MAST, H. U., Integration of an advanced sealed
neutron tube generator into a mobile neutron radiology system and resulting performance. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research
B - NIMB 56/57 (1991) 907-910.
[10] HARMS, A. A. and WYMAN, D. R., Mathematics and Physics of Neutron
Radiography. D. Reidel Publishing Co., Dordrecht, Holland, 1986.
[11] HAWKESWORTH, M. R., Films for Neutron Radiography: an Investigation of Film
- Intensifying Screen Image Recorders, Journal of Physics. E (London), Volume 2, 1969, pp. 235-242.
[12] HAWKESWORTH, M. R., Neutron Radiography. Equipment and Methods, Atomic
Energy Review, Volume 15, No. 2, 1977, pp. 169-220
[13] HOLLAND, L. and HAWKESWORTH, M. R., Low Voltage Particle Accelerators for Neutron Generation, Non-destructive Testing, Volume 4, No. 5. 1971, pp. 330-337.
[14] MATFIELD, R.S., Neutron Radiography,Atom (London), Volume 174, 1971, pp.84-99.
[15] Neutron Radiography Newsletter, American Society for Non-destructive Testing, Columbus, OH, 1964 to Present.
[16] PERSON, J. L. and ROTTGER, H., Eds, Proceedings of the Second World Conference on Neutron Radiography, D. Reidel Publishing Co., Dordrecht, Holland, 1987.
[17] PETER, O. Z., Naturforschung, Volume 1, 1946, p. 557.
[18] Practical Applications of Neutron Radiography and Gaging, ASTM STP 586, American Society for Testing and Materials, 1976.
[19J Radiography With Neutrons, British Nuclear Energy Society, London, 1975.
[20] SPORTWART, A.R., Use of a 1011 N/S Neutron Generator for NeutronRadiography,
[21] STADE, J., Neutron Radiography With an Electron Linear Accelerator, Materialprufung, Volume 19, No. 10, 1977, pp. 436-439.
[22] VON DER HARDT, P. and ROTTGER, H., Eds, Neutron Radiography Handbook. D. Reidel Publishing Co., Dordrecht, Holland, 1981.
[23] WHITTEMORE, W. L., LARSON, J. E. and SHOPTAUGH, J. R., A Flexible Neutron Radiography Facility Using a TRIGA Reactor Sourcell, Materials Evaluation. Volume 13, 1971, pp. 93-98.
[24] WILSON, L.E., HILDRETH, G.A. and Fussa, A. D., Industrial Development and
Application of the Van de Graaff Accelerator for neutron radiography, Materials Evaluation, Volume 29, No. 4. 1971, pp. 69-74.
[25] HARMS,A.A., Mathematics and Physics of Neutron Radiography. D. Reidel
Publishing Co., Holland, 1986.
[26] DOMANUS, J.C., Collimators for Thermal Neutron Radiography. An overview
compilied by J. C. Domanus, Ed. by J.F.W. Markgraf. D. Reidel Publishing Co., Holland, 1987.
[27] BERGER, H., Early Development of Neutron Radiography in the USA, Materials Evaluation, Volume 49, No. 9, September 1991, pp 1202-1214.
[28] ASTM E 545-91, Standard Method for Determining the Image Quality in Direct Thermal Neutron Radiographic Examination.
[29] KOBAYASHI, H., Evaluation of three dimensional unsharpness on NR images,
Nondestructive Testing Evaluation 11 (1994) 7-85.
[30] KOBAYASHI, H. and KIGANAGE, Y., Basic concept and characteristics of beam quality
