p~ ~ ~ ff t N...t J ~ X ~ 2, IS'SN 1410-76'16

PENINGKA T AN INTENSIT AS BERKAS NEUTRONDENGAN PEN GE-SET -AN POSISI MAIN BEAM SHU1TER

Abarrul Ikram

5',;-,Puslitbang Iptek Bahan -BAT AN

Kawasan Puspiptek Serpong, Tangerang -15314

ABSTRAK

PENINGKATAN INTENSITAS BERKAS NEUTRON DENGAN PENGE-SET-AN POSIS! MAIN BEAM SHUTTER. Telah dilakukanpenge-set-an posisi main beam shutter (MBS) dengan memutar ulir penggeraknya secara manual. Pengaruh perubahan posisi MBS ini diamati

pada tegangan yang dikeluarkan oleh monitor neutron di FCDfTD. Hasijnya menunjukkan bahwa selama ini posisi MBS melenceng 8 mm. Hasijpenge-set-an tersebut telah diuji dengan mengamati laju cacah pada monitor neutron SANS, HRPD dan HR-SANS. Kenaikan cacahan per detik

yang lebih dari sepel1iganya itu dibuktikan pula dengan pengamatan intensitas neutron yang telah dimonokromatisasi di HR-SANS.

ABSTRACT

IMPROVEMENT OF NEUTRON BEAM INTENSITIES BY ADJUSTING MAIN BEAM SHUTTER POSITION. Adjustment of main beam

shutter (MBS) position has been performed by turning the driving screw manually. The effect of this movement was observed using the out-put ofneutron beam monitor at FCDITD position. The result showed that the MBS had been mis-aligned of 8 mm for the last 4 years. The adjustment hasbeen examined by observing the oount-rate of all neutron monitors at SANS, HRPD and HR-SANS positions. These higher oount-rates, more than

a thiro, has been oonfirmed by the intensities observed after the monochromatization at HR-SANS position.

PENDAHULUAN

Sebelum tahun 1995, banyak sekali pekerjaanyang masih harns dilaksanakan agar reaktor dapatberfungsi dengan baik dan optimal sehingga pada saat itubelum ada kemantapan dalam moda operasi reaktormaupun dayanya. Hal ini tentu saja dapat dipahamimengingat pada saat itu banyak sekali komponen danfasilitas iradiasi yang harns diuji dengan berbagai kondisioperasi reaktor. Oleh karena itu, fasilitas hamburanneutron yang telah diresmikan sejak Agustus 1992 belumdapat menunjukkan kinerja yang maksimal meskipunkondisinya masih barn dan sebenarnya bisaberproduktifitas tinggi. Setelah tahun 1995, reaktorberoperasi dengan lebih mantap, bahkan pada tahun 1997berhasil mencapai batas psikologis 5000 jam operasisetahun. Pada saat itu dicanangkan untuk lebihmeningkatkan dayanya sehingga dapat memberikanproduktifitas yang lebih tinggi baik untuk produksiradioisotop maupun untuk kegiatan penelitian lainnyatermasuk dengan teknik hamburan neutron. Tapi sepertitampak dalam Tabel 2, krisis yang melanda negara kitamenentukan lain.

Keberadaan reaktor riset terbesar di Indonesia,RSG-GAS, telah dimanfaatkan untuk berbagai kegiatanpenelitian. Berkas neutron yang dihasilkan di terasnyaclan disalurkan lewat empat dari enam tabung berkasdigunakan untuk penelitian bahan dengan teknikhamburan neutron. Fasilitas hamburan neutron yang adadi P3ffi (dulu PPSM), BAT AN tersebut disajikan padaGambar 1 dengan perincian peralatan disajikan padaTabell.

Sebagai pengguna neutron dari reaktor, fasilitasini sangat bergantung pacta operasi reaktor tersebut.Sejak diresmikannya, operasi reaktor ini selalu berubah-ubah, baik durasi maupun dayanya, sesuai dengankondisi reaktor itu sendiri, apalagi pacta s~t suasanaperekonomian kurang cerah seperti dua tahun terakhirini. Hal ini sangat mempengaruhi kinerja dari fasilitashamburan neutron, apalagi ketika beberapa peralatan darifasilitas itu sendiri mengalami hambatan secaraelektronik maupun mekanik. Tabel 2 merangkum secaraumum pola operasi RSG-GAS dalam beberapa tahunterakhir.

7~ 2$ A~ 1111

p~ ,~ ~ N...t..- ~ P~-#.fo p~ H~ g,...,. ~Af..M..l f~

Dalam suasana ekonomi yang kurang baik ini,sejak dua tahun lalu daya operasi reaktor diturunkan dari25MW menjadi 15MW, meskipun disain dari terasnyadipersiapkan untuk operasi dengan daya 30MW. Hal initentu saja menurunkan intensitas neutron yang sampaipacta fasilitas hamburan neutron. Meskipun demikianperubahan moda operasinya menjadi 12 -9 (12 harioperasi dan 9 hari off) telah memberikan kesempatanlebih banyak dan ternyata cukup efektif untuk kegiatanpenelitian dengan fasilitas hamburan neutron. Kinerjaperalatan hamburan neutron dengan moda dan dayaoperasi seperti itu telah kami sajikan dalam Seminar initahun lalu [I]. Pacta saat itu secara umum tidak adamasalah yang cukup berarti selain diperlukannya waktueksperimen yang lebih lama untuk mendapatkan statistikyang sarna. Pada HRPD terjadi peningkatan latarbelakang meskipun tidak banyak mengganggu puncak-puncak dari pola difraksi yang dihasi1kannya. Mulaitahun ini, akibat keterbatasan yang masih mencekik,moda operasi diperlonggar lagi menjadi 12 -16 (12 harioperasi dan 16 hari off) sehingga praktis reaktor tersebutberoperasi bulanan dengan lama operasi hanya 12 haridan dengan daya operasi tetap 15MW. Berkurangnyajumlah hari operasi rata-rata per bulan ini tentu saja

mengurangi kesempatan pelaksanaan kegiatan penelitiandengan hamburan neutron.

Dengan keadaan operasi reaktor seperti itu,tentu saja kegiatan penelitian dengan hamburan neutronmengalami sedikitgangguan sehingga PENINGKATANINTENSIT AS neutron yang jatuh ke cuplikan menjadisangat penting untuk menjadi perhatian. Untuk itu dalamsatu tabun terakhir ini telah dicoba untuk menemukancara meningkatkan intensitas tersebut tanpa harusmengeluarkan biaya yang sulit didapat pada suasanaekonomi seperti sekarang ini. Dari berbagaikemungkinan yang ada, seperti meningkatkan fluksneutron pada fasilitas radiografi neutron. mengaturkecekungan monokromator terutama pada DNI-M sertaberbagai kemungkinan lain, maka hanya penge-set-anposisi main beam shutter lab yang bisa dilakukan. Hal inikarena selain tidak memerlukan biaya tambahan apapun,juga tidak memerlukan bantuan pihak asing. Apalagipada saat yang sarna juga sedang dilakukan pulamodifikasi mekanisme buka-tutup MBS tersebutsehingga sekali merengkuh dayung, dua tiga pulauterlampaui.

PENGE-SET -AN MAIN BEAM SHUTTER

Fasilitas hamburan neutron yang berada digedung NGH sangat bergantung kepada tabung pemanduneutron yang membawa neutron dari teras reaktor keNGH. Tabung pemandu ini terbuat dari gelas boron yangmenyediakan rongga di tengahnya tempat mengalirnyaneutron.

T abel1 Lokasi oeralatan hamburan neutron

Tabel2. Daya dan Moda Operasi ReaktorSerna Guna -GA Siwabessv

Sebelum 19951995/19961996/19971997/19981998/19991999/2000

Main beam shutter (MBS) adalah perangkatyang merupakan bagian integral dari sistem pemanduneutron yang fungsinya terutama untuk pengamanan baikdari segi proteksi radiasi maupun dari sudutpemeliharaan tabung pemandu neutron itu sendiri. SelainMBS, segi proteksi radiasi juga dilengkapi dengan watershutter (WS) yang dapat menyumbat berkas neutronsehingga tidak keluar dari biological shielding reaktor.Tapi dalam beberapa tabun terakhir ini, WS ini dibiarkanterbuka mengingat untuk proses buka-tutupnya selainsulit juga memerlukan waktu yang lama daD sering kalikurang sempurna bukaannya sehingga menggangguberkas neutron yang keluar dari tabung berkas yangbersangkutan. Dengan selalu terbukanya WS ini, makapengamanan radiasi di daerah itu pada saat reaktorberoperasi sepenuhnya menjadi beban MBS. Selain itu,MBS ini juga diperlukan fungsinya untuk menahanberkas neutron dalam rangka melindungi permukaandalam tabung pemandu neutron ketika belurndivakumkan pada saat reaktor mulai beroperasi.

Seperti pemah disajikan dalam Seminar initabun lalu [2], MBS ini sering mengalarni kerusakankarena saklar magnetiknya rentan terhadap radiasisehingga perlu ditukar dan dimodifikasi. Mengingatkrusialnya fungsi MBS ini, baik dari segi proteksi radiasimaupun pemeliharaan tabung pemandu neutron, maka

~ 2S A~ 1'i'i'i8

p~ ,~ ~ N~ ~ PLfiC~""" p~ /1~ ~ ~At..,.,...ll~

(counting rate) pada peralatan SANS, H;R;PD danHRSANS disajikan pada Tabel 4 berikut ini : '

Tabel3. Tegangan keluaran monitor FCDfTD sebagaifungsi putaran ulir.

No Putaran Tegangan (mV) I

57,3

57,758,359,159,6

59,860

60,3

60,760,5

59,759,359

58,7

56,7

55,553494332210

o0,250,5

0,751

1,25

1,5

1,752

2,252,5

2,753

3,54

4,255

67

8

910

~

10.1"

~

ff114l~16.---"17.18.

19.20.

21.22.

modifikasi mekanisme buka-tutupnya hams segeradilaksanakan clan menjadi kegiatan prioritas di fasilitashamburan neutron. Setelah modifikasi tersebut selesaidikerjakan, maka dilakukan pengujian terhadapkelancaran clan keandalan gerakannya sekaligusdilaksanakan pula penge-set-an posisi MBS untukmendapatkan intensitas berkas neutron yang maksimum.

Seperti tampak dalam Gambar 2 MBS terdiridari 2 tabung pemandu dan sebongkah penutup berkas.Tabung pemandu itu sendiri mempunyai rongga yangberukuran tinggi 9Omm dan lebar 33mm. MBS ini dapatdigerakkan dalam arab horizontal dengan ulir yangmemiliki gerigi sedemikian rupa sehingga satu putaranulir menggerakkan MBS sejauh 4mm dalam arabhorizontal. Penge-set-an dilakukan secara bati-batimengingat pengalaman beberapa tabun yang lalu dirnanaMBS tersebut sempat tergelincir dari rei nya ketika ulirdiputar melebihi batas saklar yang ketika itu sudah tidakberfungsi. Pada kegiatan ini MBS diputar setiap If.putaran ulir sambil diamati akibat dari putaran tersebutterhadap berkas neutron yang disalurkannya.

Pengamatan ketepatan setting posisi MBS inidapat dilakukan dengan memonitor berkas neutron yangkeluar dari selektor kecepatan mekanik di SANS padaujung NG-I atau yang dipantulkan oleh monokromatorFCOffO, HR-SANS ataupun HRPO. Mengingat kendalaruang dan komunikasi, maka dipilih monitor di FCDffO,sementara monitor-monitor lainnya diamati hanya untukkonfirmasi.

BASIL PENG~TAN DAN PEMBAHASAN

Tabel 3 dan Gambar 3 menunjukkan basilpengamatan tegangan yang dikeluarkan monitor FCDfTDsebagai fungsi dari putaran ulir penggerak MBS. Daribasil tersebut dapat dilihat bahwa pada saat itu (posisiputaran nol) MBS tidak berada pada posisi yang tepatsehingga ada sebagian berkas neutron yang terhalang.Puncak pada gambar itu tercapai ketika ulir diputarsejauh 2 putaran yang berarti menggeser MBS (dalam halinijuga tabung pemandu) sejauh 8 rom.

Sementara itu kita mengetahui bahwa lebarhorizontal dari rongga pada tabung pemandu neutronhanya 33 rom sehingga dapat disimpulkan bahwa selamaini hanya 25 rom dari rongga tersebut yang dapatmenyalurkan neutron. Dengan menempatkan MBS padaposisinya yang baru (2 putaran ulir) akan diperolehintensitas berkas neutron yang diharapkan meningkat 1/3

nya.

Dari Tabel 4 ini tampak adanya peningkatanyang signifikan pada semua peralatan yangmenggunakan tabung pemandu neutron. Penghitunganlebih cermat dapat dilakukan denganmembandingkandata basil sebuah eksperimen pada masing-masingperalatan tersebut dengan setting eksperimen dan sarnpelyang sarna. Temyata hal ini sulit dilakukan mengingatdurasi operasi reaktor yang sangat terbatas dan jugasampel yang pemah arnati sudah mengalami berbagai

Untuk menguji kebenaran ini dilakukanpengamatan intensitas neutron pada berbagai peralatanhamburan neutron yang menggunakan tabung pemanduneutron. FCDrrD berada pada NG-2 dan sudahdigunakan untuk penge-set-an. Pengamatan laju cacah

9~ 2S A~ 1111

p~ f~ ~ ~ ~ p~~ p~ .114 ~ 5t..ttt,.At L fw...

perubahan. Gambar 4 menyajikan pembandinganintensitas pada peralatan HRSANS yang dihasilkan darimonokromatomya. Tampak bahwa posisi kedua puncaksangat berimpit dengan FWHM keduanya yang hampirtidak berbeda, sementara intensitas puncak dan luas dibawah kurva rnasing-masing berurutan meningkatsebesar 45,8% dan 35,4%. Hal ini mengkonfirmasidugaan yang menyatakan bahwa selama ini tabungpemandu neutron tersebut tertutup seperempat bagiansehingga hanya tiga per empat bagian yang dapatmenyalurkan neutron.

kurang daTi 24 jam sehingga dapat meningkatkanefisiensi penggunaannya.

UCAP AN TERIMA KASm

Penulis menyampaikan rasa penghargaan yangsetinggi-tingginya kepada seluruh star dan teknisi diUPT-Balai Spektrometri, P3IB-BATAN yang telahdengan sungguh-sungguh melakukan tugasnya masing-masing sehingga peningkatan intensitas ini dapatmemberikan basil seperti sekarang. Penulis jugamengucapkan terima kasih kepada Yatno yang telahmembantu dalam pembuatan gambar dan grafik untukmakalah ini.

KESIMPULAN

Dari berbagai kemungkinan untukmeningkatkan intensitas neutron pada posisi sarnpel telahdilakukan penge-set-an posisi Main Beam Shutter.Penge-set-an ini telah memberikan hasil yang optimalketika MBS digeser sejauh 2 putaran ulir yang sarnadengan 8 mm dalam arah horizontal. Posisi MBS yangbaru itu telah meningkatkan intensitas lebih darisepertiganya pada semua peralatan hamburan neutronyang terkait dengan tabung pemandu neutron yaituSANS, HRPD dan HR-SANS. Dengan posisi MBS yangbaru ini HRPD dapat menyelesaikan sebuah eksperimen

DAFTAR PUSTAKA

[I]. A. Ikram, Pemberdayaan Fasilitas HamburanNeutron BATAN-Serpong, Seminar NasionalHamburan Neutron dan Sinal X, Serpong, 1998

[2]. Edie Santoso dkk, Perubahan Mekanisme Buka-Tutup Penutup Utama Tabung Berkas S-5 ReaktorSerbaguna, Seminar Nasional Hamburan Neutrondan Sinal X, Serpong, 1998

RN-l TUNNEL

SN-l

~SN-2

:

CENIRALAC'U~?~~ SN-3

/NG-I NG-2

SAMPLE i

EPARATIONROO~DN-2 MECHANICAL

HALL1M COMPUTER

ROOM

XHR /NGH

Gambar 1. Tata letak peralatan hamburan neutron BATAN-Serpong.

10 ~I 2S A~ 1111

p~ (~ ~ N...t ~ P~--ut p~ 114 g...,... 5t...#-AA(...,.,...l(~

~ ::-::

:j::- i:! -.!II .~ ,

:i !:! ::- !II ,

1:'

, I, I, ,, ,I,1\I \\ \\ \\ \I II II ,I ,I I

...i ,~

I

r---= .-,II C---'-I:! ! ~ :II 'I

:i : !:Ii : III- ! "'II : "'i ' il,- '1II I,

I:.._,_;.,__.i:

'-=.~=!:.-:;-',-. -, "" ---" I,i .'.i" '. i '! ..-Neutron~ ',!i ;

:! ,. i ,. i: i, I. "== '~"""-.1"-"~~ "\ : ~; ~~

~

Neutron" .I , I " I,: :! :~:c--=='-~-; ,1 !!:.~__~,:;_M..j I

; I '010 I I

I ' ,

, ,, I, \~

~~

\ ,\ \, ,, I, II ,I II I

" I )n

(a)

(b)

Gambar 2 (a) Potongan main beam shuttertampak dari atas, (b) tampang lintang tabung pemarldu neutron

>".§.CIVC)CIVC)Q)I-

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 12

Putaran ulir

Gambar 3 Fluks neutron di FCOfTO

Gambar 4 Peningkatan intensitas neutron padamonokromator HRSANS sebelum dan sesudah

peng-set-an posisi main shutter

II~ 2S A~ 1'i'i'i

I_'_O"

O,,'", 0'., """'", "

., IO,"

'", i'., "

"O,

-.~'!