Prosiding Seminar Nasional Teknologi dan Aplikasi Reaktor NuklirPRSG Tahun 2012

ISBN 978-979-17109-7-8

EVALUASI KINERJA DETEKTOR PEMANT AU RADIASI AIR PENDINGINBAHAN BAKAR BEKAS DI RSG-GAS

Yulius Sumarno, Subiharto, Nazly Kurniawan

ABSTRAKEVALUASI KINERJA DETEKTOR PEMANTAU RADIASI AIR PENDING IN BAHAN BAKAR

BEKAS DI RSG-GAS. Telah dilakukan evaluasi terhadap kinerja detektor pemantau radiasi air pendinginbahan bakar bekas di RSG-GAS. Kajian dilakukan dengan cara melakukan uji fungsi terhadap detektor,dengan menggunakan sumber TKA 04P, yang terdiri dari dua buah sumber Co-60 dengan aktivitas 28,92 /lCidan 37,83 /lCi, yang dikalibrasi tanggal 20 Desember 2000. Tahapan uji fungsi detektor FAKOl CROOldilakukan dengan cara Pemeriksaan pembeda tegangan diskriminasi, Pemeriksaan sumber tegangan tinggidan Uji fungsi dengan menggunakan sumber TKA 04. Evaluasi terhadap hasil uji fungsi diperoleh bahwadeviasi dari pengukuran terse but lebih kecil dari 0,26 %. Dengan demikian detektor pemantau air pendinginbahan bakar bekas masih sangat baik dan dapat diandalkan untuk memantau radiasi kolam penyimpansementara bahan bakar bekas di RSG-GAS.

Kata Kunci : uji fungsi, sistem FAKOl, radiasi

ABSTRACT

PERFORMANCE EVALUATION OF RADIATION MONITORING DETECTOR FOR THE RSG-GAS

SPENT FUEL STORAGE POND COOLING WATER. Performance evaluation of radiation monitoringdetector for cooling water of spent fuel storage pool of RSG-GAS has been conducted The evaluation wasconducted by detector performance test using TKA 04P standard source, which are consist of 2 Co-60standard sources and the activities are 28,92 pCi and 37,83 pCi. These standard sources was calibrated onDecember 2dh, 2000. The detector performance test was performed by checking the discriminator voltage.The discriminator voltage examination was done by using TKA 04 standard source. It could be obtainedfromthe performance test that measurement deviation was less than 0,26 %. So, it can be concluded that the

radiation monitoring detector of spent fuels cooling water still perform very well and still reliable formonitoring the radiation level at the RSG-GAS spentfuels storage pool

Key Words: test performance, FAKOI system, radiation

PENDAHULUAN

Reaktor Serba Guna G.A. Siwabessy (RSG­GAS) merupakan instalasi nuklir yang secara rutinberoperasi dengan daya 15 MW untuk tujuanpenelitian, irradiasi bahan dan lainnya. Salah satuakibat yang ditimbulkan dari beroperasinya RSG­GAS, limbah dari bahan bakar bekas yang harusdikelola dengan cara disimpan sementara di tempatyang aman sebelum dikirim ke Pusat TeknologiLimbah Radioaktif.

Untuk menyimpan sementara bahan bakarbekas, kolam reaktor dilengkapi dengan kolampenyimpan sementara bahan bakar bekas yangterletak bersebelahan dengan kolam reaktor. Kolampenyimpan sementara bahan bakar bekasmenggunakan air bebas mineral dan dilengkapidengan sistem pemurnian air (FAKOI).

Sistem pemurnian dan pendingin kolampenyimpan sementara bahan bakar bekas mengambilproduk aktivasi dan pengotor mekanik dari air kolampenyimpan, serta mengambil panas peluruhan daribahan bakar bekas di kolam penyimpan.

113

Untuk mengetahui apakah ada produk aktivasidari bahan bakar bekas yang disimpan di kolampenyimpan sementara bahan bakar bekas, padasistem pemumian air kolam penyimpan dipasangalat monitor radiasi FAKOI CROOl. Bila adakenaikan tingkat paparan yang signifikan maka aIatini akan memberikan sinyal alarm. Harga batasalarm dari alat ini di-setting berdasarkan nilaiperhitungan desain reaktor.

Untuk mengetahui apakah ada penyimpangannilai batas alarm serta penunjukan pengukuran,dilakukan uji fungsi pada detektor sistem monitorFAKOI CROOI setiap 6 bulan. Uji fungsi dilakukansesuai dengan Maintenance Report Manual (MRM)yang dianjurkan oleh pihak Interatom (PembuatReaktor). Pada dokumen tersebut dituliskan bahwa;deviasi maksimum yang diperbolehkan dari tiap ­tiap nilai parameter terukur agar hasil uji fungsidinyatakan baik atau dapat diterima adalah sebesar ±20 %. Dari hasil uji fungsi dan kalibrasi internal,akan dapat diketahui tingkat kinerja sistem FAKOICROOI.

DESKRIPSI

Sistem pemurnian dan pendingin kolampenyimpan sementara bahan bakar bekas digunakanuntuk menjaga mutu air dan mengendalikan suhu airkolam penyimpan bahan bakar. Komponen darisistem ini terbuat dari campuran aluminium danmagnesium (AI-Mg). Kolam penyimpan bahanbakar berisi ± 150 m3 air be bas mineral, dilengkapidengan dua rak penyimpan dengan 300 posisipenyimpanan untuk bahan bakar bekas. Sistem

ro-.-.-,-,-,-,-".

Eva/llasi Kinelja DelekIOr ...(Y. SIIIIIOrnO, dkk)

didesain untuk dapat memindahkan daya termalmaksimum sebesar 65 kW.

Filter mix-bed penukar ion dan tilter resinmekanik dengan kapasitas aliran 20 mJ/h digunakanuntuk menjaga mutu air kolam penyimpan agarselalu berada pada harga spesitikasi mutu air kolamreaktor. Sistem dioperasikan dari Ruang KendaliUtama. Komponen dari sistem purifikasi danpendingin kolam penyimpan elemen bakarteriradiasi terletak pada level - 6,50 m gedungreaktor, dan terbuat dari baja tahan karat.

enro~Q)roL-ro

c:::-~ 0ro

0ro Qc:

Q)ro

OJ.J::. ~ro ro

.Ec:

CI)

roQ)c: ro:::

a.u...

E1::

":;'Q)

c: ~Q) a..~

E ro(5~

CT 001 (40 C)

TIC

121: ~ ~ 61:OKJ 04

(20 m3/h )

121: ~ ~ 61:QKJ 04

Pompa + trotor Listrik4 kW 11450 !pm

Gambar I. Sistem Purifikasi kolam penyimpan bahan bakar bekas (FAKOl)

Untuk mengetahui tingkat radiasi di dalamkolam penyimpanan bahan bakar bekas. pada sistempemurnian air kolam penyimpan dipasang alatmonitor radiasi FAKOI CROOI. Prinsip kel:ja sistemFAKOI CROOI ini adalah mengambil cuplikan air

dari pipa purifikasi FAKO I. Air cuplikan kemudian

dialirkan ke dalam Vessel yang di atasnya dipasangdetektor sintilasi SG 65. Vessel dan detektor

dikungkung dalam perisai radiasi dari Pb. Untuklebih jelasnya prinsip ke~ia FAKOI CROOI dapatdilihat pada Gambar 2.

114

Prosiding Seminar Nasional Teknologi dan Aplikasi Reaktor Nuklir

PRSG Tahun 2012

Flow 1(1Meter U

RuangKendali Darurat

ISBN 978-979-17109-7-8

Oetektor sintilasi menggunakan bahan. yang)ika dilewati radiasi akan menimbulkan cahaya.sehingga disebut sintilator. Sifat utama yang dimilikisintilator ialah intensitas cahaya yang timbulsebanding dengan energi radiasi. Pada umumnyasetiap satu tembusan partikel ke dalam sintilator

selalu menimbulkan satu pulsa cahaya denganpuncak intensitas yang sebanding lurus (tinier)dengan energi radiasi.

Untuk mengubah pulsa cahaya menjadi pulsalistrik digunakan Photo-Multiplier (PMT). Susunansintilator dan PMT tertera pada Gambar 3.

Sintilator ditutup dengan dinding kedap cahayatetapi dapat ditembus radiasi. Lapisan dinding

DetektorGambar 2. Prinsip kerja FAKO I CROOI

sebelah dalam dibuat bersifat lapisan cerminsehingga cahaya hanya diretleksikan ke arah mukatabung PMT. Agar transmisi cahaya dari bahansintilator ke muka tabung PMT etisien. maka padasambungan sintilator dan PMT digunakan minyaksilikon. Hal ini diperlukan agar cahaya yangjatuh kedalam tabung PMT mendekati 100 %. Radiasi

pengion yang datang menembus sitilator akanmengakibatkan terjadinya eksitasi dan ionisasi, yangmenimbulkan proses konversi energi di dalamsintilator. yang melalui proses lumenesensi, yangkemudian menimbulkan cahaya. Panjang gelombangcahaya yang dideteksi berkisar antara 3500 - 5700Angstrom.

115

Evaluasi Kinerja Detektor ...(Y. Sumarno, dkk)

Raciasi Pengion

Folon Cahaya

- ..... - •..... ,, .•.., I., I• II• I· .·

• II

Tabung SistemPe/ipat-gandaFoIon

Photoeleldron

Photok3loda

Pengarah Cal\aya

Bahan Sintilator

---!>- ..

Sistem Pembagi TeganganTinggi dan Pengual Pulsa

pelipar-ganda Foton

Gambar 3. Skema Detektor Sintilasi

KalibrasiSumber Kalibrator

Tanggal beredarAktivitas

Untuk mengubah pulsa listrik yang ditangkapdetelctor sistem pemantau radiasi kolam penyimpanbahan bakar bekas menjadi aktivitas, sistem inidilengkapi dengan beberapa peralatan bantu yangditempatkan di kios pengukur:1. TKKZ 33.21 ( logarithmic DC Amplifier )

berfungsi untuk memperkuat arus yangdihasilkan oleh detektor. Keluaran dari modul ini

berupa tegangan 0-10 Vdc.2. TKKL 34.1 1 untuk kompensasi dengan cacah

latar

3. TKKH 31.51 sebagai pembangkit tegangantinggi untuk detektor

4. TKKT 31.14 SM untuk mengubahtegangan 0-10 V DC menjadi arus 0-20 mA agardapat dibaca di Cabinet, daTi Ruang KendaliUtama, daTi Ruang Kendali Darurat danKomputer.

5. TKKG 35.15 digunakan untuk mengatur tigabuah sinyal alarm, yaitu :

- Low Radiation

- High RadiationHigh High Radiation.

Tinggi rendahnya sinyal alarm dapat diatur sesuaidengan ketentuan tingkat bahaya yang berlaku

6. TKKN 16.1 1 sebagai power supply dengantegangan + 15 V dan - 15 V.

7. TKKA 04 adalah indikator skala (Ci/m3)

Sistem pemantau radiasi kolam penyimpanbahan bakar bekas FAKO 1 CROO1 dirancang untukmengukur tingkat radiasi gamma di dalarn air,dengan spesifikasi sebagai berikut:Rancangan Pengukuran : Aktivitas GammaSatuan Pengukuran : Ci/m3

Rentang Pengukuran : 2.10,7 sid 1.10,1

Rentang operasi : 10 sid 30 m3/jam

Harga batas alarm : 5.10') Ci/m3

Tipe Detektor : Nal(TI)Output : 0-20 mAPower Supply : 24 V

: Co-60: 20 Desember 2000

: 28,92 !lCi: 37,83 !lCi

Nilai terhitung untuk Hitung rata-rata, Ua danPenunjukan Indikator TKKA04 dapat dilihat padaTabel 1

Hitung rata-rata (k Hz)Ua (V)

Indikator TKKA 04 (Cilm')

Tabel 1 : Nilai terhitung Co-60 aktivitas 28,92Nilai terhitung Co-60

28,92 !lCi107,02

-8,87

2,22.10·

116

Ci dan 37,83 !lCiNilai terhitung Co-60

37~Ci155,20-9,12

3,17.10'

Prosiding Seminar Nasional Teknologi dan Ap/ikasi Reaktor Nuk/irPRSG Tahun 2012

ISBN 978·979·17109·7-8

Penunjukkan indikator dapat dihitung denganmenggunakan persamaan (2)Nilai Terhitung saat ini =

nilai terhitung 20 Desember 2000

Aktivitas sumber standar pad a saat kalibrasidihitung dengan menggunakan persamaan ( 1)

0.693. tTY:2

At

DenganAo = Aktivitas awal sumber (dalam Curie)AI = Aktivitas waktu t (dalam Curie)t, = rentang waktu (dalam tahun)T Y> = Waktu paruh sumber (dalam tahun)

TATA KERJA

Nilai Terukur - Nilai TerhitungDeviasi = ------------ x 100%

Nilai Terhitung

........................................ (4)

Deviasi dapat dihitung menggunakan persamaan (4)

Tahapan yang harus diker:iakan dalam rangkauji fungsi detektor FAKOI CROOI adalah sebagaiberi kut:

a) Pemeriksaan pembeda tegangan diskriminasib) Pemeriksaan sumber tegangan tinggic) Uji fungsi dengan menggunakan sumber TKA

04P, yang terdiri dari sumber Co-60 yangdikalibrasi tanggal 20 Desember 2000 denganaktivitas 28,92 /lCi dan 37,83 /lCi .

Cara melakukan uji fungsi:

• Hitung aktivitas sumber menggunakanpersamaan ( I )

• Hitung Nilai terhitting hitung rata-ratamenggunakan persamaan (3)

• Hitung Nilai terhitung Indikator TKKA04menggunakan persamaan (2)

• Cari Nilai terhitung Ua menggunakan Tabel (2)

• Hitung Deviasi dengan menggunakan persamaan(4)

dapat

dengan

........... (2)

........ (1)

dihitung

x

Hitung rata-rata dapatmenggunakan persamaan (3)Hitung rata - rata saat ini =

DenganAt = Aktivitas waktu t (dalam Curie)Ao = Aktivitas awal sumber (dalam Curie)Set Point sertifikat (dalam mR/Jam)Set Point saat ini (dalam mR/Jam)

...... (3)Tegangan Ua dapat dicari menggunakan Tabel 1

x Hitung rata - rata 20 Desember 2000Alat yang digunakan adalah:

I) Multimeter Digital2) Counter

117

£vaillasi Kinerja Derekror ... (Y. SlimarnO, dkk)

Tabel 2 ; Konversi Penunjukan Indikator TKKA04 dengan tegangan Ua (Amp!.)

Scale destination Scale markOutputTKKA 04 Amp/.84ff Amp/.

(Cilm3) 0-]0 Yo - 20mA

--00

2,1 . 10-7--0,671,35

--1,072,15

--1,332,65

--1,503,01

1006----1,643,28

--2,074,14

--20585,15

--2,875,75

--3,086,17

10-5------3,256,50

--3,767,51

--4,268.53

--4,569012

--4.779.55

10-4------4.949.87

--5.4410,89

--5.9511.90

--62512.50

--6,4612,92

1003------6.6213,25

--7.1314,26

--7,6415.28

--7.9415,88

--8.1516,30

10-2

------8,3116,62--

8,8217,64--

9,3318,66--

9,6319,25--

9,8419.6710-1

------10,0020,00

HASIL DAN PEMBAHASAN

a. Pemeriksaan pembeda tegangan Diskriminasi( UD)

Nilai terhitun Nilai terukur216 mY 216 mY

Perbedaan tegangan diperbolehkan max. ± 2 mY

Pengukuran tegangan diskriminasi dilakukan dimodul TKKZ 33.21. Tegangan diskriminasi inimenentukan lebar rentang energi yang diukur.Penyimpangan tegangan diskriminasi melebihi yangdiperbolehkan akan sangat mempengaruhi hasil ujifungsi menggunakan sumber CO-60

b. Pemeriksaan sumber tegangan tinggiNilai terhitung Nilai terukur

1000Y 996 Y

Perbedaan tegangan diperbolehkan max. ± 10 Y

118

Pengukuran sumber tegangan tinggi detektordilakukan untuk mengetahui penyimpangannya.Penyimpangan melebihi ]0 Y akan sangatmempengaruhi kerja detektor, sehingga hasilpengukuran kurang dapat dipercaya.

c. Uji fungsi dengan sumber TKA04Pc. 10Pengukuran menggunakan sumber aktivitas28.92 flCiDiperbolehkan deviasi tertinggi nilai terukur ± 20 %Sumber : Co-60

Tanggal beredar : 20 Desember 2000Aktivitas keluar Ao : 28,92 flCiWaktu paruh tl/2 : 5,27 tahun

Aktivitas A pengetesan pada peri ode t = 8 Juni 20 IIIn2 :r1112

A = Ao e = 7.296 /lCiNilai terhitung penunjukan indikator dapat dicaJ°idengan menggunakan persamaan (2) Nilai terhitung

Prosiding Seminar Nasional Tekn%gi dan Aplikasi Reaktor NuklirPRSG Tahun 2012

ISBN 978-979-17109-7-8

untuk hitungmenggunakan

rata-rata dapat dicari dengan terhitung untuk tegangan Ua dapat dicaripersamaan (3) Sedangkan Nilai memakai Tabel 2.

Hasil pengukuran dapat dilihat pada Tabel 3Tabel3 : Hasil kalibrasi dengan sumber aktivitas 7,296 /lCi

dengan

Nilai terhitungNilai terukurDeviasi

Hitung rata-rata (k Hz)

27,0027,000%

Ua (V)

-7,827,800,26%

Indikator TKKA 04 (Ci/m')5,6.10-J5,5.10-"0,18 %

c.2. Pengukuran menggunakan sumber aktivitas37,83 flCiSumber : Co-60

Tanggal beredar : 20 Desember 2000Aktivitas keluar Ao : 37,83 flCiWaktu paruh tl/2 : 5,27 tahun

Aktivitas A pengetesan pada peri ode t = 8 Juni 2011In2 :r

11/2

Nilai terhitung penunjukan indikator dapat dicaridengan menggunakan persamaan (2) Nilai terhitunguntuk hitung rata-rata dapat dicari denganmenggunakan persamaan (3) Sedangkan nilaiterhitung untuk tegangan Ua dapat dicari denganmemakai Tabel 2.

Hasil pengukuran dapat dilihat pada Tabel 4.

A = Ao. e = 9,543 flCi

Tabel 4 : Hasil kalibrasi dengan sumber aktivitas 9,543 /lCi

Nilai terhitungNilai terukurDeviasi

Hitung rata-rata (k Hz)

39,1539,080.18%

Ua (V)-8,12-8,100.24 %

Indikator TKKA 04 (Ci/m.!)8.10"8.10-'0%

Jika pemeriksaan pembeda tegangan Diskriminasi(Ud) lebih dari 2 m V. maka perlu dilakukanajustment supaya dipero1eh harga yang sarna.

Detektor FAKO I CROO 1 beke~ia dengan baikpad a tegangan 1000 Volt ± 10 Volt. Jadi apabilahasil pemeriksaan tegangan ke~ia detektor berbedalebih dari 10 Volt, modul penyedia tegangan tinggidetektor harus harus diperbaiki dan kalibrasi tidakdapat dilaksanakan karena hasilnya pasti tidak akanakurat.

Nilai terhitung dari hitung rata-rata, Tegangan(Ua) dan penunjukan indikator TKKA04 dapatdilihat pada tabel 3 dan 4 pad a kolom Nilaiterhitung. Sedangkan hasil pengukuran (dengan alatbantu counter dan Multimeter digila/) hitung rata­rata, Tegangan (Ua) dan penunjukan indikatorTKKA04 dapat dilihat pada tabel 3 dan 4 padakolom Nilai terukur.

Dengan menggunakan persamaan 4 deviasidapat dihitung dan dapat dilihat pad a tabel 3 dan 4.Dari hasil perhitungan deviasi yang berkisar antara 0- 0,26 %. maka detektor pemantau kolampenyimpan sementara bahan bakar bekas FAKOICROOI masih baik.

119

KESIMPULAN

Dengan melihat deviasi hasil pengukuran yangkurang dari 0,26 %, sedangkan deviasi yangdiijinkan adalah 20 %, maka detektor pemantauradiasi yang dipasang untuk memonitor air olampenyimpan sementara bahan bakar bekas masihbaik dan layak untuk digunakan di RSG - GAS.

DAFTAR PUSTAKA

I. ANONIM; Pusat Reaktor Serba Guna ­

SA TAN, "'Laporan Analisis KeselamatanRevisi 9", Pusat Reaktor Serba Guna ­SA TAN. Serpong. 2006.

2. ANONIAlOUS: Maintenance and ReparationManual : Radiation Monitoring System - y­

Water Activity Monitors; Interatom: 19873. RITTERSDORF. IAN; "Gamma Ray

Spectroscopy", Nuclear Engineering andRadiological Sciences, ianrit(~i~lImich.edll, 2007.

3. SUSETYO. WISNU. DRS; "SpektrometriGamma dan Penerapannya Dalam AnalisisPengaktifan Neutron". Gadjah Mada UniversityPress. Yogyakarta. I988