AIR SISTEM PENDINGIN REAKTOR G.A SIWABESSY
Transcript of AIR SISTEM PENDINGIN REAKTOR G.A SIWABESSY
PEMANTAUAN I:ANDUY.GANTRITIUl1 (3H) DALAI1 AIRSISTEM PENDINGIN REAKTOR G.A SIWABESSY
P.M. Udiyani, Yus Rusdian A. ArdaniPusat Reaktor Serba Guna
ABSTRAK
Pemantauan kandungan Tritium (38) dalam air sistem pendinginprimer reaktor G.A. Siwabessy. Tingkat kadar tritium didalam sistem air pendingin reaktor G.A. Siwabessy dapatdikorelasikan dengan kinerja operasi reaktor. Pemantauantelah dilakukan pada kondisi praoperasi (informasibackground) dan operasi untuk testing, comisioning danivegurasi. Pengukuran dilakukan dengan liquid scintillationcounter type LS 3801, produk Backman. Kada~ Tritium padasistem pendingin untuk kondisi operasi sampai tanggal 19Desember 1987, kadar tertinggi dicapai ()7+8 %) dpm/ml.Untuk percobaan yang dilakukan limit deteksi yang di dapatadalah 5,3 dpm/ml diatas background. Dari hasil yangdiperoleh dapat ditunjukkan bahwa kadar tritium pada sistempendingin primer belum menunjukkan peningkatan terhadap·'background" dengan demikian kenerja operasi reaktor sejauhyang bersangkutan dengan produksi Tritium seperti keadaanbahan bakar, reflektor adalah baik.
ABSTRACT
Tritium content monitoring £or pr~ary cooling system atG.A Siwahessy Reactor. The Tritium content in the primary
-cooling system can be correlated to the reactor operationperformance. The monitoring was pre operation co?dition (forbackground information). The liquid Scintillation Countertype LS 3801, manufactured by Backman, is used for thisexperiment. The Tritium content in the primary cooling systemfor pre operation condition is 12 ~ 9% dpm/ml, while fortest, cororoisioningand Inaguration program (until 14 Desember1987) the lighest result is 17 ~ 8% dpm/ml. The detectionlimit for the experiment is 5,3 dpm/ml above contend in theprimary. Cooling is almost the same with background level.For this reason, the reactor operation is in good performanceas for as the Tritium production is Conccerned 1,1e fuelelement, reflektor impurity etc.
597
598
I. PliNl)AHUL.UAN
Pemantauan Tritium yang terkandung dalam air sistem
pendingin Reaktor Serba Guna G.A. Siwabessy secara rutin
dapat dijadikan sebagai pedoman untuk pengamatan unjuk kerJa
pengoperasian reaktor. Tritium mempunyai waktu paruh 12,26
tahun, pemancar beta murni dan berenergi rendah. Energi beta
maksimumnya 18,6 kev dan energi beta rata-rata 5,7 kev.
Menurut SAR (Safety Analysis Report) sumber-sumber
produksi Tritium di dalam kolam reaktor ialalah
- Tritium yang dihasilkan dari
tingkat 3 (ternary fission).
pembelahan elemen bakar
Misalnya U235 (on1, f) 1H3;
U238 (on1, f) 1H3; U239 (on1, f) 1H3.
- Tritium yang berasal dari reaksi penangkapan neutron
dengan "Impurities" seperti Boron, Lithium dan Amonia yang
dipergunakan dalam sistem pendingin, misalnya : ~B1o
(on1, 2L) 1H3; ~B1o (on1, 3Li?') (on1, L) 1H3; 3Li6 (on1,
L )1 H3.
Gas yang terbentuk dari hasil pembelahan seperti Krypton,
Xenon dan Vodium yang merembes melalui lapisan selubung
sekeliling elemen bakar hingga ke sistem pendingin.
- Tritium yang dibebaskan dari reflektor Beryllium.
- Tritium yang dihasilkan dari pengaktifan Deutrium oleh
neutron dalam reaktor yang menggunakan moderator air biasa
Reaktor Serb a Guna Siwabessy menggunakan dua sistem
pendingin, yang sistem pendingin primer dan pendingin
sekender. Air primer yang bersal dari kolam reaktor yang suhu
panasnya masuk ke dalam alat Penukar Panas (Heat Exchanger)
untuk diambil panasnya. Penukar panas yang digunakan memakai
model "shell and tube·'. Air primer mengalir dalam shell
sedangkan air pendingin (sekender) mengalir dalam tube.
599
Secara resiko radiologis Tritium mempunyai
radiotoksisitas yang rendah, tapi Tritium yang dibebaskan
cukup banyak dan mudah masuk tubuh manusia. "Tritiated water"
dibandingkan 3H20, adalah bentuk yang sangat mudah masuk
tubuh manusia melalui pemaparan sampai paru-paru, kulit dan
menyebar ke jaringan. Pemaparan interna dari Tritium lebih
penting dibandingkan eksterna. Aktivitas tertinggi yang
diijinkan dalam jaringan tubuh 1,3x10-3 uci/cm3• Sedangkan
konsentrasi tertinggi dalam udara yang diijinkan 5x10-6
uci/cm3 dan konsentrasi tertinggi yang diijinkan dalam air
0,1 uci/cm3•
II. PRINSIP KERJA LSC BECKMAN
Alat yang digunakan untuk mencacah adalah : Liquid
Scintilation Counter type LS3801 buatan Beckman. Alat in!
bekerja berdasarkan proses sintilasi. Sebagai scintillator
ini berfungsi untuk mengubah energ! dari partikel-partikel
yang dipancarkan menjadi pulsa listrik yang dapat dicacah.
Selama pengukuran cuplikan radioaktif, Multichannel Analyser
yang terdapat dalam kanal. Kurva count vs nomor kanal akan
menghasilkan spektrum dari partikel-partikel radioaktif
cuplikan.
Alat ini dapat mengukur negatron; positron; proton
elektron tangkapan; neutron; neutrino dan sinar kosmis.
Umumnya alat ini digunakan untuk mengukur nuklida-nuklida
yang memancarkan beta lebah seperti 3H; 14C; 32p; 1251 dan
lainnya. Alat ini dapat mengukur cacahan berupa cpm (cacah
per menit) dan dpm (aktivitas nuklida)
Dalam pengukuran dpm ini harus diperhatikan faktor
gangguan yang terjadi, berupa "quenching". Quench adalah
faktor-faktor yang menyebabkan terjadinya pengurangan jumlah
energi yang ditangkap dari cuplikan. Harga dpm ini akan
600
ditentukan jika efisiensi counting diketahui. Efisiensi
counting ditentukan dari "quench curve" tercatat dalam LSC
pada waktu pencacahan. Gangguan yang terjadi dapat disebabkan
oleh senyawa kimia tertentu, warna dan gangguan photon pada
cuplikan.
Quench yang terjadi dimoni tor dengan sistero "H Number".
H Number adalah selisih titik infleksi (inflection point)
unquench dengan titik infleksi quench. Didefinisikan H Numer
= channel unquench - channel quench. Dari standard yang
sudah diketahuai aktivitasnya d~peroleh kurva ~ efisiensi vs
H Number. Kurva ini disebut "quench curve", yang disimpan
dalam meroori alat, dalam bentuk tabel matematika dan secara
otomatis akan terpanggil jika mengukur dpm cuplikan
III. TATA KERJA
III.1 Bahan yang digunakan
III.1.1 Sebagai scintillator digunakan Reaady Solv HP,
High Performance Liquid scintillation cocktail
buatan Beckman
11!.1.2 Standard Tritium yang digunakan meropunyai
aktivitas : 485690 pada tanggal 23 Mei 1986.
Standard ini terdiri dari 10 buah, buatan Beckman.
111.1.3 Untuk penampungan cuplikan dipakai botol khusus
(counting vial) berupa poly Q vial 18 mI.
111.2 Prosedur Penyiapan Cuplikan.
Cuplikan air dari sistem pendingin primer dikumpulkan
pada waktu reaktor belum dimasukkan elemen bakar dan setelah
elemen bakar masuk. Cuplikan diambil lewat pompa-pompa yang
mengalir sistem pendingin primer. Cuplikan diambil dalam
jumlah tertentu dan dicampur dengan larutan scintillator.
caranya :
601
II!.~.1 Pipat !arutan a~intil!~tQr aabanyak 10 ml ka d~lam
tiap-tiap vial
111.2.2 Pipet cuplikan Tritium sebanyak 1 ml ke dalam
masing- masing vial yang telah berisi 10 ml
larutan scintillator
111.2.3 Seroua campuran yang telah dimasukkan ke dalam vial
diaduk hingga homogen, .disimpan selama 24 jam
sebelum dilakukan pencacahan. •
111.2.4 Waktu pencacahan tiap vial diambil 10 menit.
111.3 Prosedur pencacahan
111.3.1 Program untuk pengukuran aktivitas (dpm) Tritium
disiapkan, keroudian dimasukkan ke dalam slat, yang
akan disimpan dalam meroori, diberi nomor sesuai
dengan qlUser NumberOq yang ~iinginkan.
111.3.2 Standard Tritium yang· sudah diketahui
aktivitasnya, dimasukkan ke dalam rak-rak khusus.
111.3.3 Botol-botol vial cuplikan yang telah disiapkan
dimasukkan ke dalam rak-rak khusus.
111.3.4 Rak yang berisi vial standard Tritium dan Tritium
dan rak yang berisi cuplikan dimasukkan ke dalam
slat dengan posisi seperti ini :
Rak I 51 I S2 I S3 IS4 I 55 I S6 I S7 I S8 I S9 I I C1
~---------------------~---~~---------~-----~~~-~---~--
Rak I I C1 I C2 I C4 I C5 I~-~-----~---------~-----~~~---~--~----~-~-~-~~--------
Keterangan sC :
vial standard
vial cuplikan
111.3.5 Rak yang pertama diaiapkan kartu "User Number"
yang seauai dengan nomor program.
602
I!I.~.6 Sebelum dilakukan pen~a~ahan~ diadakan kalibpaai
dengan vial unquench standard.
111.3.7 Dengan menekan tombol "Auto Count", kartu "User
Number" akan memanggil program yang berisi
instruksi dari memor! untuk memproses cuplikan.
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
•
Dari standard Tritium yang sudah diketahui aktivitasnya
sebesar 485690 dpm diperoleh kurva ~ efisiensi vs H Number,
kurva ini disebut "quench curve" (gambar 1) hasil tertera
pada tabel 1
Kurva ini disimpan dalam memori alat LSC dalam bentuk tabel
matematika, dan koefisien kurva Quench diperoleh secara
langsung dari pengukuran itu yaitu berupa konstanta-konstanta
A = 4,167218 B =-0,0024116; C =-0,0000162; p =-0,0000000128.
Aktivitas Tritium pada sistem pendingin sebelum elemen
bakar dimasukkan dianggap sebagai aktivitas awal. dari
pengukuran diperoleh data seperti tertera pada tabel 3.
Aktivitas Tritium rata-rata pada saat reaktor belum
beroperasi sebesar (12,52746 ~ 0,648) dpm/cm3 selanjutnya
aktivitas Tritium yang diperoleh pada sistem air pendingin
setelah operasi reaktor dibandingkan dengan harga aktivitas
awal.
Dari pengukuranTritium pada sistem pendingin selama
reaktor beroperasi sampai tanggal 4 Desember 1987 diperoleh
data seperti tertera pada tabel 4. dari data itu terlihat
aktivitas Tritium yang terbesar diperoleh pada tanggal 24
Nopember 1987, sebesar 17,41/ml. Untuk percobaan yang
dilakukan, limit Deteksi yang diperoleh adalah 5,3 dpm/ml.
Dengan demikian kadar Tritium dalam sistem pendingin primer
belum menunjukkan peningkatan dibanding kondisi awal.
603
v. KES!!1?ULAN
Sebelum reaktor beroperasi kadar Tritium pada sistem
pendingin primer sebesar (12,52748 ~ O,648)dpm/ml. Sesudah
beroperasi kadar Tritium tertinggi 17,41 dpm/ml berarti kadar
Tritium dalam sistem pendingin primer belum menunjukkan
peningkatan.
Pengukuran aktivitas Tritium menggunakan LSC Beckman
dapat dikembangkan dikemudian hari dengan menyempurnakan
perlakuan cupilikan seperti mendistilasi cuplikan terlebih
dahulu, melakukan pengukuran aktivitas Tritium di udara pada
sekitar reaktor.
Pengukuran Tritium secara kontinyu diharapkan
dijadikan sebagai pedoman untuk pengamatan unjuk
pengoperasian reaktor.
IV. DAFTAR PUSTAKA
dapat
kerja
1. A.J .Kolband C.S. Fujimoto (1978), .oH Number -
Reproducibility and the Aplications of a Standard Quench
Set·',Backman Instruments Inc, Irvine.
2. A.J. Kolb (1981), ·'Sample Analysis by a Liquid
Scintillation Counter", Laboratory News,.Irvine.
3. Beckman Instrumens (1985), "Operating Manual9', Nuclear
System Operations, Beckman Instruments Inc, Irvineo
4. C.G. Bell and F.N. Hayes (1958, "Liquid Scintillations
Counting", Pergamon Press, New York.
5. R.A. Faires and G.G. Boswell (1981), ~Radioisotope
Laboratory Techniques·',Butter wort and LTD, London.
604
LAMPIRAH
Tabel 1 • Cacahan T~itium standar untuk
aktivitas 456305 dpm
--------------------------------------------------
I No. I I H Number I % Efislensl
I Standard I cpm I rata-rata I1------------------------------------------------
I 1 I 289780 I 10 I 63,51I 2 I 250660 I 46 I 54,93I 3 I 201300 I 92 I 44,12I 4 I 171390 I 121 I 37,56I 5 I 129280 I 158 I 28 , 33I 6 I 93873 I 191 I 20,57
I 7 I 69373 I 220 I 15,20I 8 I 51235 1 243 I 11 ,23I 9 I 36913 I 269 I 8,09I 10 I 22164 I 304 I 4,857~-------------------------------------------------
Tabel 2. Korelasi kurva efisiensi
------------------------------------------------------------
I No. I H Number I Efisiensi I Efisiensi I % Perbedaanl
I Standard I I terukur I terhitung I II---------------------~------------------------------------1
I 1 I 10 I 63,51 I 62,89 I - 0,96 II 2 I 46 I 54,93 I 55,74 I 1 ,47 II 3 I 92 I 44 , 12 I 44 , 61 I 1 , 11 II 4 I 121 I 37 , 56 I 37 , 15 I - 1, 10 I
I 5 I 158 I 28 , 33 I 27 , 94 I - 1, 37 II 6 I 191 I 20,57. I 20,59 I 0,08 II 7 I 220 I 15,20 I 15,09 I 0,74 II 8 I 243 I 11,23 I 11,45 I 2, 00 I
I 9 I 269 I 8,09 I 8,12 I 0,32 I
I 10 1- 304 . I 4,86 I 4,82 I - 0,72 I
605
Tabel3 • Aktivitas Tritiuro sebel'.lIT1 operotsi !"'eaktor--------------------------------------------------------------
INo·ITg.Pengambil-1 No. I H 17. E~i-IAktivitasIAkt.uCi/I Ian Cuplikan ICuplikan INumber Isiensi I (dpm )/c.m3' cm3( 10-6)1------------------------------------------------------------
1 1 119 - 6 - 19871 1 I 86 1 45,21 110,43526 I 4,7I 1 I 2 I 86 I 45,211 9,4399541 4,241 1 I 3 I 86 I 45,21 112,79799 I 5,81------------------------------------------------------------
I 2 I 1 - 7 - 19871 1 I 96 I 42,70114,44163 I 6,49I I 1 2 I 95 I 43,95114,28805 I 6,43I I I 3 I 95 I 42,95114,28805 1 6,431------------------------------------------------------------
1 3 110 - 7 - 19871 1 I 87· I 45,48112,24909 I 5,51I I I 2 I 86 I 45,21 111 ,19322 I 5,0I I I 3 I 87 I 45,48113,61416 I 6,1. - ------------------------------------------------------
~.. .,..~, -""":"-; ~ .~.\:,•.:.: \:.1"0 _
Tabsl 4 • Aktivitas Tritium sesudah operasi reaktor
INo.ITgl Pengambilanl HIX Efi-IAktivitssIAktivitaa
II I Number IsiensiI(dpm )/cm3IuCi/cm3( 10-6) I
I~-----~----------------------------------------------------11I23 - 7 - 1987I84I46,7 I10,3 14,64 ,
2I39 - 7 - 1987I84I46,2 I11 I4,95 I
3I3 - 8 - 1987I83I46,5 I9,7 I4,37 I
4I7 - 9 - 1987I86I46,5 I11 I4,95 I
5I15 - 9 - 1987I82I46 I9 I4,05 I
I6I21- 9 - 1987I83I45,951 12,12I5,46 I
I7I28 - 9 - 1987I87I44,9 I11 ,93 I5,37 I
I8I20 - 10 - 19871 88I44,31 I13,62I6,14 I
I9I28 - 10 - 19871 85I45,84/ 13,31J5,99 I
110
I3 - 11- 1987185I46,231 9,69I4,36 I111
I11- 11- 1987181I47,18 I 9,35I4,21 ,I112
I18 - 11- 1987183I47,751 10 , 32J4,65 III
113I24 - 11- 1987185I45,421 17,4117,84 II
114I2 - 12 - 1987184I46,1 I13 , 68 I6,16 /
115
I9 - 12 - 1987 I87I45,3 I16 , 28 I7,33 I
116
I14 - 12 - 1987 I 88I44,251 15,63I7,04 I
---------------~---------------------------------------------
100
90
80
70
60
•..<>c:'":~ 50:::w;¥
40
30
20
10
50 100
606
150
H'
200 250 300 350
.Gambar 1. Quench Curves. "Hi Number va % Efisienai.
". ~;
607
TANYA JAwAB
1. urs. Amil Mardha
Apakah sebelum melakukan pengukuran sudah dikalibrasi
alat ?Bila Budah menggunakan dengan apa
Jawaban
Dikalibrasi dengan sumber standard.
2. Phan Lie Khoen
a. Apakah air aquadest yang digunakan sebagai air
pendingin mengandung Tritium ?b. Setelah reaktor beroperasi, Tritium dalaro air pendingin
itu berasal dari reaksi mana saja ?Jawaban :
a. Air aquadest mengandung 99,981 ~ Hidrogen, 0,015 ~
Deutrium, 0,001 ~ Tritium.
b. Sumber Tritium :
Hasil perobelahan eleroen bakar tk 3 : 23SU <on1 ,f) 1H3
Reflektor Beryllium ~Be9 + 1H2 ---) ~Be9 + 1H3
Pengaktifan Deutrium oleh neutron 1H2 (on1 ~ )1H3
3. U~aja
Apakah Tritium yang timbul dapat dilacak di udara ?Bagaimana caranya ?
Jawaban
Dapat,
diserap
berisi
preparasi sarople saroa dengan preparasi air, udara
oleh alat pompa dimasukkan kedalaro alat yang
air. Keroudian didistilasi, hasil distilasi di cukur
dengan cara preparasi air.
4. Kusminarto
Bagaimana bisa yakin yang terdeteksi adalah
Jawaban :
Berdasarkan tinggi pulsa dan energi dari 3H
dan3H