Pemetaan Fluks Neutron pada Kolom Iradiasi Sistem Transfer Pneumatik Pasca Perubahan Bahan Bakar Reaktor Kartini - UNS Institutional Repository

PEMETAAN FLUKS NEUTRON PADA KOLOM IRADIASI SISTEM TRANSFER PNEUMATIK PASCA PERUBAHAN BAHAN BAKAR REAKTOR KARTINI

  

Disusun oleh :

WARA ROSITA

M0213095

SKRIPSI

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

  

Juli, 2017

PEMETAAN FLUKS NEUTRON PADA KOLOM IRADIASI SISTEM TRANSFER PNEUMATIK PASCA PERUBAHAN BAHAN BAKAR REAKTOR KARTINI

  

Disusun oleh :

WARA ROSITA

M0213095

SKRIPSI

  

Diajukan untuk memenuhi sebagian

persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

  

Juli, 2017

  

PERNYATAAN

  Dengan ini saya menyatakan bahwa isi intelektual Skripsi saya yang berjudul “Pemetaan Fluks Neutron pada Kolom Iradiasi Sistem Transfer Pneumatik Pasca Perubahan Bahan Bakar Reaktor Kartini

  ” adalah hasil kerja saya dan sepengetahuan saya hingga saat ini. Skripsi tidak berisi materi yang telah dipublikasikan atau ditulis oleh orang lain atau materi yang telah diajukan untuk mendapatkan gelar Kersarjanaan di Universitas Sebelah Maret atau di Perguruan Tinggi lainya kecuali telah dituliskan di daftar pustaka. Skripsi ini dan segala bentuk bantuan dari semua pihak telah ditulis di bagian ucapan terima kasih. Isi Skripsi ini boleh dirujuk atau difotocopi secara bebas tanpa harus memberitahu penulis.

  Surakarta, 6 Juli 2017 Wara Rosita

  

MOTTO

  Sesungguhnya bersama kesukaran itu ada keringanan. Karena itu bila kau sudah selesai (mengerjakan yang lain). Dan berharaplah kepada Tuhanmu

  

(Q.S Al Insyirah: 6-8)

  Dan janganlah kamu berputus asa dari rahmad Allah. Sesungguhnya tiada berputus asa dari rahmat Allah melainkan orang-orang yang kufur (terhadap karunia Allah)

  

(Q.S Yusuf: 87)

  Jika kita memiliki keinginan yang kuat dari dalam hati, maka seluruh alam semesta akan bahu membahu mewujudkannya

  

(Ir.Soekarno)

  Orang-orang yang hebat di bidang apapun bukan baru bekerja karena mereka terinspirasi, namun mereka menjadi terinspirasi karena mereka lebih suka bekerja.

  Mereka tidak menyia-nyiakan waktu untuk menunggu inspirasi

  

(Ernest Newman)

  

PERSEMBAHAN

  Dengan penuh rasa syukur kepada Allah SWT, karya ini saya persembahkan kepada :

  1. Bapak Sutiyarso dan Ibu Sumiyarti selaku kedua orangtua saya, atas doa, dukungan, dan kasih sayang yang tiada pernah berhenti mengalir untukku.

  2. Dina Rosida, adikku tersayang yang selalu memberi dukungan dan doa.

  3. Keluarga besar Mbah Ragil yang senantiasa memberi doa, dukungan dan kasih sayangnya.

  4. Ibu Riyatun sebagai pembimbing I saya yang telah memberikan bimbingan dan motivasi dari awal hingga terselesaikannya skripsi ini.

  5. Bapak Eko Edy Karmanto dari BATAN yang telah bersedia membimbing, berbagi ilmu dan memberikan pengarahan.

  6. Bapak Suharyana beserta tim riset Fisika Nuklir dan Radiasi yang telah berbagi ilmu, pengalaman serta bimbingannya.

  7. Baraldar Sofiansyah terimakasih atas semangat, kesabaran dan motivasinya.

  8. Sahabatku, Friska, Fina, Regina, Rizky Wulandari, Nurul HF, Dian Filani, Ferifta dan Uswa terimakasih atas semua yang telah diberikan.

  9. Seluruh teman-teman Fisika FMIPA UNS angkatan 2013 yang telah berjuang bersama dari awal hingga seterusnya.

  10. Almamater UNS tercinta.

  

Pemetaan Fluks Neutron pada Kolom Iradiasi Sistem Transfer Pneumatik

Pasca Perubahan Bahan Bakar Reaktor Kartini

  WARA ROSITA Program Studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,

  Universitas Sebelas Maret

  

ABSTRAK

  Telah dilakukan penelitian Pemetaan Fluks Neutron pada Kolom Iradiasi Sistem Transfer Pneumatik Pasca Perubahan Bahan Bakar Reaktor Kartini. Penentuan fluks neutron dengan metode tidak langsung yaitu dengan Analisis Aktivas Neutron dengan sampel yang diiradiasi didalam fasilitas iradiasi kolom pneumatik. Tujuan dari penelitian ini adalah mendapakan pemetaan fluks neutron pasca perubahan bahan bakar reaktor Kartini dan nilai banding cadmium. Pencacahan sampel yang telah diiradiasi menggunakan detektor Geiger Muller. Hasil dari penelitian ini menunjukkan besarnya fluks neutron total, fluks neutron

  9 -2 -1

  cepat dan fluks neutron termal berturut turut sebesar (4 n cm s , 0,03) 10

  9 -2 -1 9 -2 -1

  (2 n cm s n cm s . Hasil nilai banding dan (1,30 0,02) 10 0,03) 10 cadmium diperoleh sebesar (1,91

  0,02). Kata kunci : cadmium, Geiger Muller, Kartini, neutron.

  

Neutron Flux Mapping On Irradiated Column of Pneumatic Transfer

System Post-Change of Kartini Reactor Fuel

  WARA ROSITA Physics Departement, Faculty of Mathematics and Natural Sciences,

  Sebelas Maret University

  

ABSTRACT

Neutron flux mapping has been conducted in Irradiation Column of

Pneumatic Transfer System Post-Change of Kartini Reactor Fuel. Determination

of neutron flux by indirect method with Neutron Activity Analysis with sample

irradiated in pneumatic column irradiation facility. The purpose of this

research is to obtain neutron flux mapping after Kartini reactor fuel change and

cadmium appeal value. Enumerated samples that have been irradiated using

Geiger Muller detector. The results of this study indicate the magnitude of total

neutron flux, fast neutron flux and thermal neutron flux respectively

  9 -2 -1 9 -2 -1

  9

  (4.28 n cm s , (2.98 n cm s and (1.30 0.03) 10 0.02) 10 0.03) 10

• 2 -1 n cm s . The result of cadmium banding value was obtained (1.91 ± 0.02).

  Keyword : cadmium, Geiger Muller, Kartini, neutron.

  Puji syukur kepada Allah SWT atas segala limpahan nikmat dan karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini. Skripsi yang penulis susun sebagai bagian dari syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Sains ini penulis beri judul “Pemetaan Fluks Neutron pada Kolom Iradiasi Sistem Transfer Pneumatik Pasca Perubahan Bahan Bakar Reaktor Kartini

  ”. Dapat menyelesaikan skripsi ini adalah suatu kebanggaan bagi saya setelah sekitar satu semester penulis berjuang untuk menyelesaikan skripsi ini tepat waktu. Dengan segala suka duka yang dialami, pada akhirnya skripsi ini dapat diselesaikan. Oleh karena itu, penulis menyampaikan terimakasih kepada:

  1. Dra. Riyatun M.Si. selaku pembimbing I yang senantiasa membimbing dan motivasi hingga skripsi ini dapat terselesaikan.

  2. Ir. Eko Edy Karmanto, selaku pembimbing II yang senantiasa membimbing dan mengarahkan hingga skripsi ini dapat terselesaikan.

  3. Bapak Wantana dari BATAN selaku pendamping dalam pengoperasian Sistem Transfer Pneumatik dan pencacahan sampel.

  4. Segenap Dosen & Staf Jurusan Fisika yang telah banyak membantu dan memberikan bimbingan selama perkuliahan.

  5. Teman-teman grup riset Fisika Nuklir dan Radiasi yang senantiasa bertukar ilmu.

  Semoga Tuhan membalas jerih payah dan pengorbanan yang telah diberikan dengan balasan yang lebih baik. Penulis menyadari akan banyaknya kekurangan dalam penulisan skripsi ini. Namun demikian, penulis berharap semoga karya kecil ini bermanfaat.

  Surakarta, 6 Juli 2017 Wara Rosita Sebagian skripsi saya yang berjudul “Pemetaan Fluks Neutron pada Kolom Iradiasi Sistem Transfer Pneumatik Pasca Perubahan Bahan Bakar Reaktor Kartini

  ” telah di submit pada repository Perpustakaan Universitas Sebelas Maret pada tanggal 5 Juli 2017.

  DAFTAR ISI

  Halaman

  

HALAMAN JUDUL ........................................................................... i

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................. ii

HALAMAN PERNYATAAN .............................................................. iv

HALAMAN MOTTO ......................................................................... v

HALAMAN PERSEMBAHAN ........................................................... vi

HALAMAN ABSTRAK ...................................................................... vii

HALAMAN ABSTRACT ..................................................................... viii

KATA PENGANTAR ........................................................................ ix

HALAMAN PUBLIKASI .................................................................... x

DAFTAR ISI ........................................................................................ xi

DAFTAR TABEL ................................................................................. xiii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................... xiv

DAFTAR SIMBOL .............................................................................. xv

BAB I PENDAHULUAN ......................................................................

  1 1.1. Latar Belakang .................................................................... 1 1.2.

  Batasan Masalah .................................................................. 4 1.3. Rumusan Masalah ............................................................... 4 1.4. Tujuan Penelitian ................................................................. 5 1.5. Manfaat penelitian ............................................................... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ..........................................................

  6 2.1. Reaktor Kartini .................................................................... 6 2.2.

  Fasilitas Iradiasi .................................................................. 10 2.2.1.

  Rak Putar .................................................................. 10 2.2.2. Sistem Transfer Pneumatik ....................................... 10 2.2.2.1.

  Proses Transfer Kapsul Sampel.................. 11 2.2.3. Tabung Berkas Neutron ............................................ 12 2.2.4. Kolom Termal ........................................................... 13 2.2.5. Saluran Tengah ......................................................... 13 2.3. Interaksi Neutron dengan Materi.......................................... 13 2.3.1.

  Hamburan .................................................................. 14 2.3.1.1.

  Hamburan Elastis ....................................... 14 2.3.1.2. Hamburan Tidak Elastis ............................. 15 2.3.2. Tangkapan Radiatif .................................................... 15 2.4. Tampang Lintang ................................................................. 15 2.5. Aktivasi Dan Peluruhan ...................................................... 17 2.6. Fluks Neutron ...................................................................... 19 2.7. Analisis Aktivasi Neutron (AAN) ....................................... 20 2.8. Detektor Geiger Muller ........................................................ 21 2.9.

Keselamatan Kerja Bagi Pencacah AAN ............................ 23

  2.10. Efisiensi Detektor GM .......................................................... 24

  2.11. Persamaan Perhitungan ......................................................... 24

  2.12. Nilai Banding Cadmium ....................................................... 26

  

BAB III METODE PENELITIAN ..................................................... 28

  3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ................................................ 28

  3.2. Alat dan Bahan ...................................................................... 28

  3.2.1. Persiapan Sampel .......................................................... 28

  3.2.2. Alat Pencacah ............................................................... 29

  3.2.3. Alat untuk Sistem Transfer Pneumatik ......................... 29

  3.2.4. Bahan Penelitian ........................................................... 30

  3.3. Prosedur Penelitian ................................................................ 31

  3.3.1. Tahap Preparasi Sampel .............................................. 31

  3.3.2. Tahap Iradiasi ............................................................... 32

  3.3.3. Menentukan Efisiensi Detektor GM ............................ 34

  3.3.4. Tahap Pencahan ........................................................... 35

  3.4. Teknik Analisis Data ............................................................. 35

  

BAB IV PEMBAHASAN ...................................................................... 35

4.1. Konfigurasi Bahan Bakar ...................................................... 37

  4.2. Menentukan Efisiensi Detektor GM ....................................... 37

  4.3. Hasil Pengukuran Fluks Neutron ............................................ 38

  4.4. Analisis Nilai Banding Cadmium ........................................... 41

  

BAB V PENUTUP ................................................................................. 43

  5.1. Kesimpulan ............................................................................ 43

  5.2. Saran ...................................................................................... 43

  

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................... 44

LAMPIRAN ........................................................................................... 47

  DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Perubahan Konfigurasi Bahan Bakar .................................... 37Tabel 4.2. Hasil Pencacahan Efisiensi Detektor GM ............................. 38Tabel 4.3. Keterangan pada Keping ........................................... 38Tabel 4.4. Data Pencacahan .................................................................... 39Tabel 4.5. Aktivitas dan Fluk Neutron .................................................... 40Tabel 4.6. Hasil Perhitungan ............................................................ 41

  Tabel L.1.1. Data Cacah per Sekon ........................................................ 47

  DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Konfigurasi Sebelum Perubahan Bahan Bakar pada Tanggal 24 April 2015 ..............................................

  8 Gambar 2.2. Konfigurasi Setelah Perubahan Bahan Bakar pada Tanggal 28 Juni 2016 ................................................

  9 Gambar 2.3. Diagram Alir Sistem Transfer Pneumatik .......................... 11

Gambar 2.4. Skema Reaksi Inti dengan Neutron .................................... 14Gambar 2.5. Hamburan Elastis .............................................................. 14Gambar 2.6. Hamburan Tidak Elastis .................................................... 15Gambar 2.7. Neutron dalam Cahaya Memasuki Target ......................... 16Gambar 2.8. Berkas Neutron Menumbuk Target ................................... 19Gambar 2.9. Grafik Tampang Lintang Serapan terhadap Energi Neutron .................................................... 21Gambar 2.10. Skema Detektor Geiger Muller ........................................ 22Gambar 2.11. Kurva Karakteristik Detektor GM ................................... 23Gambar 2.12. Grafik Tampang Lintang Serapan terhadap Energi Neutron.................................................. 26Gambar 3.1. Desain Prosedur Penelitian ............................................... 31Gambar 3.2 Tampilan Layar pada Komputer Kendali . ......................... 32Gambar 3.3. Skema Peluruhan Sumber Standard .......................... 34

  Simbol Keterangan Aktivitas

  Au Emas Luasan

  Cd Cadmium Cacahan Curie cps Cacah per sekon dps Disintegrasi per sekon

  Faktor konversi

  3 Jumlah tumbuka tiap cm /sekon

  Nilai banding cadmium Fluks neutron Fluks neutron total Fluks neutron termal Fluks neutron cepat Ketebalan Tampang lintang makroskopis Tampang lintang makroskopis total Tampang lintang mikroskopis Tampang lintang serapan Tampang lintang hamburan elastis Tampang lintang hamburan inelastis Tampang lintang tangkapan radiatif Tampang lintang fisi Tampang lintang total Volume

  Paparan Laju paparan

  ̇ Densitas inti sasaran Dosis serap Dosis Efektif Laju reaksi Jari-jari Konstata peluruhan Waktu Waktu paro Jumlah inti material Intensitas Kecepatan neutron Faktor radiasi Faktor bobot jaringan Ketebalan Waktu mula-mula Aktivitas mula-mula Aktivitas lama waktu Aktivitas sampel Bilangan avogadro Nomor massa Waktu iradiasi Waktu tunda Waktu cacah Massa sampel Ralat massa Ralat aktivitas Ralat waktu iradiasi

  Ralat waktu cacah Ralat waktu tunda Ralat fluks neutron total Ralat fluks neutron cepat Ralat fluks neutron termal Ralat nilai banding cadmium m Meter cm Sentimeter

  Pounds per Square Inch