## EVALUASI  FLUKS NEUTRON THERMAL DAN EPITHERMAL DI FASILITAS SISTEM RABBIT RSG GAS TERAS 89
Elisabeth  Ratnawati, Jaka Iman, Hanapi Ali

## ABSTRAK
EVALUASI    FLUKS  NEUTRON  THERMAL  DAN  EPITHERMAL  DI  FASILITAS SISTEM RABBIT RSG GAS TERAS 89 .  Pengukuran fluks neutron thermal dan epithermal di fasilitas iradiasi sistem rabbit dipandang perlu dilakukan kembali sebagai  evaluasi. Metode yang  digunakan  adalah  dengan  melakukan  aktivasi  keping  Au  terbuka,  dan  keping  Au  yang terbungkus  Cd.  Keping  diiradiasi  pada  posisi  RS-1,  RS-2  dan  RS-4  selama  300  detik  dalam reaktor berdaya 15MW. Hasil pengukuran fluks neutron thermal di posisi RS-1 adalah sebesar 4,4689E+13 n/cm 2 .s dan epithermal 4,014E+12 n/cm 2 .s. Untuk posisi RS-2 adalah 4,0631E+13 n/cm 2 .s  untuk  thermal  dan  4,280E+12  n/cm 2 .s  untuk  epithermal.  Posisi  RS-4  adalah 4,2152E+13  n/cm 2 .s  untuk  thermal  dan  3,531E+12  n/cm 2 .s    untuk  epithermal.  Koreksi pengukuran  dilakukan  dengan  menggabungkan  faktor  penyumbang  kesalahan.  Nilai ketidakpastian      pada   posisi RS-1 adalah 5,068 %,    RS-2; 5,096 % dan RS-4 adalah 5,093 %. Bila dibandingkan dengan hasil pengukuran fluks neutron sebelumnya  yaitu  pada  teras  ke  54,  hasil  pengukuran  fluks  neutron  ini  tidak  mengalami perbedaan yang signifikan. Pengukuran secara rutin diperlukan teristimewa pada setiap adanya perubahan pada konfigurasi bahan bakar reaktor untuk mengetahui besaran fluks neutron pada setiap posisi iradiasi.
Kata kunci: fluks neutron thermal, epithermal, sistem rabbit

## ABSTRACT
EVALUATION  OF  THERMAL  AND    EPITHERMAL  NEUTRON  FLUX    IN  THE RABBIT  SYSTEM    OF  THE  RSG  GAS  89 TH CYCLE  FACILITY. Re-measurements  of thermal  and  epithermal  neutron  flux  at  the  irradiation  facility  of    rabbit  system  is  necessary for evaluation. The method used is to perform the activation of Au foil, and Au-wrapped Cd. The foils were irradiated at position RS-1, RS-2 and RS-4 for 300 seconds in a 15MW power reactors.  The  results  of  measurements  of  thermal  neutron  flux  in  the  position  of  RS-1  is 4,4689E + 13 n / cm2.s and epithermal is  4,014E + 12 n / cm2.s. While in the position of RS-2 is 4,0631E + 13 n / cm2.s for thermal and 4,280E + 12 n / cm2.s to epithermal. The position of the  RS-4  is  4,2152E  +  13  n  /  cm2.s  for  thermal  and  3,531E+12  n/cm 2 .s    for  epithermal. Measurement  correction  is  done  by  combining  the  factor  of  contributor’s  mistake.  The uncertainty factor to the position of RS-1 is 5.068%, RS-2; 5.096% and RS-4 is 5.093%. When compared  to  the  results  of  previous  measurements  of  neutron  flux  on  core  54,  the  results  of neutron  flux  measurement  is  not  experiencing  a  significant  difference.  Measurements  are routinely  required  especially  on  any  changes  to  the  configuration  of  the  reactor  fuel  to determine the amount of neutron flux at the position.
Keywords: thermal and epithermal neutron flux, rabbit system

## PENDAHULUAN
Pengukuran  fluks  neutron  baik  thermal maupun  epithermal  pada  posisi  tertentu idealnya  dilakukan  secara  rutin  setiap pergantian  teras  reaktor.  Namun  karena keterbatasan  bahan  maka  kegiatan  tersebut hanya  dilakukan  sesuai  dengan  kebutuhan. Pengukuran  fluks  pada  fasilitas  iradiasi sistem rabbit terakhir dilakukan pada teras ke 54.  Sehingga  sekarang  dirasakan  perlu  untuk dilakukan  pengukuran  kembali.  Dengan tujuan agar dapat mengetahui apakah besaran fluks  neutron  mengalami  perubahan  yang signifikan karena adanya perubahan konfigurasi teras. Berdasarkan alasan tersebut maka pada teras ke 89 ini dilakukan kembali pengukuran  fluks  neutron  di  posisi  iradiasi sistem  rabbit.  Seperti  telah  diketahu  bahwa sistem  rabbit  merupakan  salah  satu  fasilitas iradiasi  yang  dimiliki  oleh  Reaktor  Serba Guna  RSG-GAS. Fasilitas  ini  digunakan untuk  iradiasi  bahan/cuplikan.  Metode  yang digunakan adalah dengan aktivasi keping Au, baik  yang  terbungkus  Al  (terbuka) maupun yang dibungkus dengan Cd (tertutup) didalam fasilitas  iradiasi  sistem  rabbit.  Posisi  yang digunakan adalah RS-1, RS-2, dan RS-4 yang terletak  di  berilium  reflektor.  Untuk  posisi RS-3  saat  ini  belum  dapat  dilakukan pengukuran,  sebab  masih  dalam  perbaikan sehubungan  dengan  adanya  komponen  yang mengalami kerusakan.
Diharapkan  dari  kegiatan  ini  akan diperoleh  hasil  besarnya  fluks  neutron thermal  dan  epithermal  pada  masing-masing posisi, dimana hal ini akan sangat membantu kegiatan penelitian yang berhubungan dengan uji  suatu  bahan  dengan  metode  aktivasi neutron  maupun  kegiatan  produksi radioisotop , yang  menggunakan  sistem  rabbit  sebagai fasillitas/sistem  penunjang.

## TEORI
Fluks neutron. Fluks neutron adalah besaran yang menyatakan cacah  neutron  yang  melalui  satu
luasan  sebesar  1  cm 2 tiap  sekon.  Ditinjau dari  tenaga  yang  dimilikinya,  neutron  dapat dapat digolongkan menjadi :
1.   Neutron cepat :  mempunyai  tenaga    0,1
MeV < E < 10 MeV
2.   Neutron epithermal : mempunyai tena- ga  0,01 eV < E < 0,1 MeV
3.   Neutron thermal
: mempunyai tena-
ga  0,001 eV < E < 1,02 eV
Gambar 1 : Distribusi Neutron Thermal, Epithermal, dan Cepat  Sebagai Fungsi Dari Perubahan Energi Neutron
Pengukuran  fluks  neutron  dengan  metode aktivasi keping ditentukan dari hasil pengukuran  aktivitas  keping  yang  diiradiasi dengan  waktu  tertentu.  Perhitungan  aktivitas keping dihitung dengan rumus  :
..................................(1)
Bila  suatu  keping  diiradiasi  dalam  suatu medan  fluks  neutron  dengan  energi  yang beraneka  ragam,  yaitu  neutron  thermal, epithermal  dan  cepat,  maka  aktivitas  yang ditimbulkan pada keping tersebut berasal dari beberapa  jenis  neutron  tersebut.  Dengan demikian  penentuan  fluks  neutron  menjadi agak sulit. Oleh karena itu dalam pengukuran fluks neutron thermal digunakan pembungkus cadmium pada salah satu keping tersebut. Hal ini  disebabkan  karena  cadmium  merupakan
penyerap  neutron  thermal,  sehingga  akan didapatkan  harga  aktivitas  keping  yang disebabkan  oleh  reaksi  dengan  neutron epithermal  dan  neutron  cepat.  Selisih  dari aktivitas  keping  yang  tidak  dibungkus  Cd dengan aktivitas yang dibungkus Cd merupakan  aktivitas  yang  disebabkan  hanya oleh neutron thermal saja. Besaran fluks neutron thermal dapat ditentukan dengan persamaan ...............................(2) Sedangkan besaran fluks epithermal ditentukan dengan persamaan ..................(3) dimana BA = berat atom detektor keping A b (t)   = aktivitas terukur keping terbuka
R cd = nisbah cadmium
λ = tetapan peluruhan
td, tm, ti = waktu peluruhan, waktu pengu- kuran, dan waktu iradiasi
m = massa keping detektor
No   = bilangan Avogadro σ th = tampang lintang inti keping terhadap neutron thermal
Ir = integral resonansi G th = faktor perisai diri thermal G epi = faktor perisai diri epithermal E 1 = energi batas bawah neutron epithermal = 0,5 eV E 2 = energi batas atas neutron thermal = 0,1 MeV

## Spektrometri-γ
Spektrometri-γ  adalah  seperangkat  sistem pengukuran  yang  bersifat  nisbi  (relatif), sehingga sebelum suatu
perangkat spektrometri-γ dapat  digunakan  untuk melakukan  pencacahan  perlu  dikalibrasi terlebih  dahulu  secara  cermat  dan  teliti.  Ada dua  macam  kalibrasi  yang  perlu  dilakukan, yaitu kalibrasi energi dan kalibrasi efisiensi

## Kalibrasi energi
Interaksi  sinar  gamma  dengan  detektor  akan menghasilkan  sinyal  pulsa,  dimana  tinggi pulsa  tersebut  akan  sebanding  dengan  energi sinar  gamma  yang  mengenai  detektor. Cacah pulsa  yang  mempunyai  tinggi  sama  dicatat dalam  suatu  saluran  dengan  nomor  tertentu.
Dengan demikian, nomor saluran
penganalisis saluran ganda juga akan sebanding dengan energi sinar gamma. Untuk suatu  perangkat  Spektrometer-γ  dan  satu setting  kondisi  kerja  (tegangan  tinggi, penguat,  dan  lainnya)  perlu  dicari  hubungan antara  nomor  saluran  dan  energi.  Hal  ini dilakukan  dengan  jalan  mencacah  beberapa sumber  radioaktif  standard,  yaitu  sumber yang  sudah  diketahui  tenaganya  dengan cepat. Misalnya sumber standard 133 Ba, 137 Cs, dan 60 Co  yang  dicacah  secara  bersamaan. Apabila  dibuat  plot  tenaga  sinar-  γ  standar versus  nomor  saluran  puncak  serapan  total masing-masing,  maka  akan  didapat  sebuah kurva  kalibrasi  energi  yang  berbentuk  garis lurus, seperti yang tampak pada Gambar.2.
Gambar 2 : kurva Kalibrasi Energi

## Kalibrasi Efisiensi
Kalibrasi  efisiensi  dibutuhkan  untuk  analisis kuantitatif.  Suatu  sumber  radioaktif  selalu memancarkan sinar radioaktif ke segala arah. Biasanya cuplikan radioktif diukur pada jarak tertentu terhadap detektor, sehingga sebenarnya  hanya  sebagian  saja  dari  sinar-  γ yang  dipancarkan  oleh  cuplikan  yang terdeteksi.  Itulah  sebabnya,  dalam  deteksi
radiasi dikenal istilah laju cacah dan aktivitas. Dalam  spektrometri-γ,  laju  cacah  biasanya dinyatakan  dalam  satuan  cacah  per  sekon (cps).  Nilai  laju  cacah  sama  sekali  tidak mencerminkan  aktivitas  yang  sesungguhnya dari  suatu  sumber  radiasi.  Sebagai  contoh, laju  cacah  sebesar  1000  cps  bisa  berarti  10 7 atu  10 13 atau  beberapa  saja  disintegrasi  per sekon (dps), tergantung pada efisiensi deteksi dan  nilai  intensitas  mutlak  tenaga  sinar-  γ yang diukur.
Apabila  dilakukan  pengukuran  efisiensi  dari tenaga  rendah  (<100KeV)  sampai  ke  tenaga yang  cukup  tinggi  (misal  1500  KeV)  dengan menggunakan  sumber  standar,  maka  dapat dibuat  plot  efisiensi  versus  tenaga.  Plot semacam  ini  disebut  sebagai  kurva  kalibrasi efisiensi.
Gambar 3: Kurva Kalibrasi Efisiensi

## TATA KERJA
Tahapan  pengukuran  fluks  neutron  thermal dan epithermal adalah sebagai berikut :
1. Melakukan penimbangan keping Au yang akan diiradiasi
2. Membungkus keping Au dengan pembungkus Al dan Cd
3. Memasukkan dalam kapsul iradiasi
4. Melakukan iradiasi keping Au
5. Melakukan kalibrasi energi dan efisiensi
6. Melakukan pencacahan keping Au
7. Melalukan perhitungan efisiensi energi
8. Melakukan  perhitungan  aktivitas  keping terbuka dan tertutup
9. Melakukan perhitungan fluks neutron

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Untuk  mengetahui  besarnya  efisiensi  maka dilakukan pencacahan sumber standar
campuran  Ba-133,  Cs-137,  Co-60  dengan jarak  yang  sama  dengan  pencacahan  sampel, yaitu keping Au. Berdasarkan hasil perhitungan  efisiensi  energi  maka  diperoleh kurva  dan  persamaam  efisiensi  seperti  yang terlihat dibawah ini.
Gambar 4 : Kurva Persamaan Efisiensi Energi
Berdasarkan  hasil  pencacahan  terhadap keping terbuka maupun tertutup serta analisis spektrum  dengan  menggunakan  Program Genie maka dapat dihitung besarnya aktivitas masing-masing  keping.  Berikut  adalah  hasil perhitungan aktivitas keping Au.
Tabel 1: Hasil perhitungan aktivitas keping Au
No Kode Pembungkus Berat keping (gr) Aktivitas (bq/gr) 1. Au-1 Al 0,2478 1,209E+10 2. Au-2 Cd 0,2477 1,407E+07 3. Au-3 Al 0,2524 9,775E+09 4. Au-4 Cd 0,2502 1,500E+09 5. Au-6 Al 0,2537 1,262E+10 6. Au-7 Cd 0,2579 1,238E+09 Berdasarkan  perhitungan  aktivitas  keping terbuka dan tertutup dapat dihitung nilai fluks neutron  thermal  dan  epithermal  dengan menggunakan rumus (1) dan (2). Berikut  adalah  hasil  perhitungan  fluks neutron di fasilitas sistem rabbit teras 89. Tabel 2 : Hasil Pengukuran Fluks Neutron Thermal dan epithermal di fasilitas iradiasi Sistem Rabbit Teras 89 No Posisi Fluks neutron thermal (n/cm 2 .s) Fluks neutron epithermal (n/cm 2 .s) Ketidakpastian pengukuran (Uc) 1. RS-1 4,4689E+13 4,014E+12 5,068 % 2. RS-2 4,0631E+13 4,280E+12 5,096 % 3. RS-4 4,2152E+13 3,531E+12 5,093 %
Berdasarkan  hasil  pengukuran  pada  Tabel.2 diatas  dapat  dikatakan  bahwa  besaran  fluks neutron thermal nampak merata pada masing- masing  posisi.  Pada  posisi  RS-4    besaran fluks  neutron  epithermal  nampak  lebih  kecil bila  dibandingkan  dengan  posisi  yang  lain. Hal  ini  amat  dimungkinkan  karena  serapan neutron tidak selalu sama pada tiap posisi. Bila  dibandingkan  dengan  pengukuran  fluks neutron  thermal  dan  epithermal  yang  pernah dilakukan sebelumnya (Tabel 3.) maka dapat dikatakan  bahwa  besarnya  fluks  neutron thermal berada pada kisaran nilai yang sama, sedangkan fluks neutron epithermal mengalami  sedikit  perbedaan.  Hal  ini  dapat terjadi  karena  adanya  perbedaan  konfigurasi susunan  bahan  bakar  pada  teras  sebelumnya dan saat  pengukuran ini dilakukan.
Koreksi  pengukuran  diambil  dari  nilai ketidakpastian  yang  menyumbang  kesalahan pengukuran. Ketidakpastian pengukuran diambil  dari  gabungan  ketidakpastian  pada saat  penimbangan  keping,  waktu  iradiasi, pencacahan  keping,  perhitungan  efisiensi energi, dan ketidakpastian  pengukuran dalam perhitungan aktivitas keping. Faktor penyumbang  kesalahn  digabungkan  menjadi ketidakpastian gabungan (Uc).
Berdasarkan  hasil  pengukuran  fluks  neutron thermal dan epithermal pada  fasilitas iradiasi sistem  rabbit  ini  dapat  dinyatakan  bahwa fasilitas iradiasi sistem rabbit dapat berfungsi dengan baik untuk keperluan iradiasi bahan/cuplikan. Fluks neutron yang ada pada masing-masing  posisi  memiliki  besaran dengan  kisaran  yang  sama  dan  tidak mengalami  perubahan  yang  signifikan  bila
dibandingkan  dengan  pengukuran  pada  teras sebelumnya.
Pengukuran secara
rutin diperlukan teristimewa  pada  setiap  adanya  perubahan
pada  konfigurasi  bahan  bakar  reaktor  untuk mengetahui besaran fluks neutron pada posisi tersebut.
Tabel 3: Hasil Pengukuran Fluks Neutron Thermal dan Epithermal di Fasilitas Iradiasi
Sistem Rabbit Teras 54 (3) No Posisi Flux neutron thermal (n/ cm 2 . s) Flux neutron (n/ cm 2 . s) 1. RS-1 4,86 E+ 10 13 3,59 E+ 10 13 2. RS-2 5,10 E+ 10 13 4,33 E+ 10 13 3. RS-3 5,45 E+ 10 13 4,30 E+ 10 13 4. RS-4 5,45 E+ 10 13 4,84 E+ 10 13

## KESIMPULAN
1. Fasilitas  iradiasi  sistem  rabbit  memiliki besaran  fluks  neutron  thermal  dan epithermal  yang  memadai  untuk  iradiasi bahan/cuplikan.
2. Fluks  neutron  yang  ada  pada  masing- masing  posisi  memiliki  besaran  dengan kisaran  yang  sama    dan  tidak  mengalami perubahan yang
signifikan bila dibandingkan  dengan  pengukuran  pada teras sebelumnya.
3. Pengukuran secara rutin diperlukan teristimewa pada setiap adanya perubahan pada    konfigurasi  bahan  bakar  reaktor untuk  mengetahui  besaran  fluks  neutron pada setiap  posisi iradiasi

## DAFTAR PUSTAKA
1. ANONIMOUS,  IAEA Practical  Aspect of  Operating  A  Neutron  Activation Laboratory , IAEA-TECDOC-564,Wina
1990
2. PT.  INDOCAL  BANDUNG ,  Diktat Pelatihan  Ketidakpastian  Pengukuran, Agustus 2005
3. SUWOTO dkk , “Evaluasi Fluks Neutron Thermal  dan  Epithermal  di  Fasilitas Iradiasi  Rabbit  System”,  Prosiding Seminar Hasil Penelitian P2TRR, 2005.
4. WISNU SUSETYO , Spektrometri Gamma Dan Penerapannya Dalam
Analisis  Pengaktifan  Neutron,  Gajah Mada University Press, 1988