View
223
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
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
Recommended