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

Jakarta, 12 Desember 2007 ISSN : 1978-9971

PENENTUAN RESPON PENCACAH NEUTRON MK 7 NRMTERHADAP SUMBER NETRON CEPAT 24tAm_Be

Sri Inang SunaryatiPusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi - BATAN

ABSTRAKPENENTUAN RESPON PENCACAH NEUTRON MK 7 NRM TERHADAP SUMBER

NEUTRON CEPAT 24IAm_Be. Makalah ini menguraikan pengukuran respon detektor pencacahneutron berbentuk bola dengan diameter 8 inci terhadap jarak ke sumber neutron cepat 241Am_Beyang 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 darilantai dengan jarak detektor ke sumber radiasi bervariasi mulai dari 60 cm sid 170 cm dan rentangjarak 10 em. Koreksi terhadap neutron terhambur dilakukan menggunakan teknik semi - empiris.HasH yang diperoleh menunjukk!ip bahwa respon detektor terhadap neutron cepat 241Am-Be padajarak 60 cm sid 110 crn mengikuti persamaan garis lurus dengan kontribusi hamburan dari dindingruang kalibrasi pada jarak 100 cm sebesar 16 %. berdasarkan kombinasi pengukuran danperhitungan akan diperoleh daerah linier yang merupakan daerah kalibrasi alat ukur radiasi neutrontersebut, karena daerah linier ini menggambarkan jarak sumber radiasi ke detektor denganhamburan yang konstan:'

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

ABSTRACTDETERMINA 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 inchspherical neutron counter against with distance trom a 241AmBe fission neutron source in variety ofdistance 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 wereabout 120 em, with the distances between the source and the detector are various between 60 cm upto 170 cm and ranging 10 cm. Correction for neutron scattering has been done using a semi­empirical technique. The result obtained showed that the response of the detector against fast24\Am-Be at the distance of 60 cm up to 100 em followed straight line equation (linear regression),and the contribution of scattering trom the wall of calibration at 100 em of distance were 16%. Insummary the calibration distance for this detector should be limited in the range &om 60 cm to 110cm-.

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

Prosiding Perlemuan clan Presenlasi llmiah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir /

Jakarla, /2 Desember 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 - BATAN) 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

Pusal Teknologi Kese/amalan don Metr%gi Radiasi - Badan Tenaga Nuklir Nasiona/ 162

Prosiding Perlemuan dan Presenlasi /lmiah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir 1

Jakarla, /2 Desember 2007 ISSN : 1978-9971

............. (1) III. PERALA TAN dan TAT A KERJA

yang disebabkan oleh medan radiasi total

terhambur), dan A adalah faktor absorbsi

udara terhadap neutron.

neutrondanlangsung(neutron

(vaccum) yang dikoreksi terhadap

hamburan di udara dan dinding ruangan.

Respon detektor dapat dinyatakan

sebagai berikut[4]:

R = M 4Jl"·r2 JoS· F(90) H;

dengan:

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

H<t> faktor konversi fluen-dosis

ekivalen e41Am-Be = 3,8 x 10"

10Sv.cm).

digunakan persamaan regresi linier pada

jarak tertentu dari sumber ke detektor

akan diperoleh persamaan yang

mendekati garis lurus:

• Mistar

Penentuan Diskriminator ScalerTennelec TC 534

• Scaler Tennelec TC 534

• Laser

• Sumber neutron cepat 241Am-Be

• Detektor neutron MK 7 NRM

Penentuan Respon Pencacab NeutronMK 7 NRM Terbadap SumberNeutron 241 Am-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

107 n/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

neutronhamburan

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

PusaJ Teknclogi Keselamalan dan Melrologi Radiasi - Badan Tenaga Nuklir Nasional 163

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

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

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil pengukuran tegangan berkas

241 lneutron 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(Volt)

eps1

0,0289,1252

0,5282,7663

1,071,2504

1,271,8915

1,869,5336

2,070,5917

2,272,9088

2,571,5009

3,070.05810

3,272,375I1

3,370,94112

3,571,041

Pusal Tekn%gi Kese/amalan dan Metr%gi Radiasi - Badon Tenaga Nuklir Nasiona/ ]64

Prosiding Pertemuan dan Presentasi l/miah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir 1

Jakarta, /2 Desember 2007

350

300

en 250a.U- 200c:oa. 150UJ

<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 241Am­

Be untuk berbagai jarak dapat dilihat

pada Tabel 2. di bawah ini:

Tabel2. Pengukuran berkas neutron 24IAm_Be untuk berbagaijarak.

No rMA(l-Ar)M(l-Ar)rM(l-Ar)r(m)

(cps)(m)1

0,670,933330,0080,995270,592850,3625,413432

0,754,316670,0080,994454,012490,4926,46612

30,842,716670,0080,993642,443280,6427,16370

40,934,716670,0080,992834,466710,8127,91803

51,028,683330,0080,992028,453871,0028,45387

61,124,133330,0080,991223,920961,2128,94436

71,221,516670,0080,990421,310111,4430,68655

81,319,516670,0080,989619,313691,6932,64014

91,416,450000,0080,988816,265761,9631,88089

101,515,033330,0080,988014,852932,2533,41910

Pusat Tekn%gi Kese/arootan don Metrologi Radiasi - Badan Tenaga Nuklir Nasional 165

Prosiding PertemUiln don Presentasi I/miah Fungsiona/ Pengembangan Tekn%gi Nuklir /

Jakarta. 12 Desember 2007

40

35

en 30

it 25

§ 20

g. 15Q)

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 reenderung 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

Pusat Tekn%gi Kese/amatan don Metr%gi Radiosi - Badon Tenaga Nuklir Nasiona/ 166

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, ISO8529, 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 MonitorMK 7 NRM, Nuclear EnterprisesLTO, England, 1980.

2. RIMPLER, Dose equivalentResponse of Neutron Surveymeter forSeveral Neutron Fields, RadiationProtection Dosimetry Vol. 44 NuclearTechnology Publishing 1992.

3. EISENHAUER, C.M, SCHWARTZ,R.B. JOHNSON, T., Measurement ofNeutron Reflected from the Surfaceof a Calibration Room, HealthPhysics Vol. 42, Pergamon Press Ltd,]982.

4. INTERNATIONAL ATOMICENERGY AGENCY, Guidelines onCalibration of Neutron MeasuringDevices, IAEA, Vienna, 1988.

5. INTERNATIONALORGANIZATION forSTANDARDIZA TION, NeutronReference Radiation for calibratingNeutron Measuring Device forRadiation Protection Purpose and fordetennining. Their Response as a

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