PEMBUATAN SISTEM MONITOR RADIASI TIPE: SMR-PI 1101 - e-Repository BATAN
84
ISSN 0216 - 3128 Jumari, dkk
PEMBUATAN SISTEM MONITOR RADIASI TIPE : SMR-PI
1101 Jumari, Sayono, Adi Abimanyu, Nurhidayat S PSTA - BATAN Email : jumari@batan.go.id ABSTRAKPEMBUATAN SISTEM MONITOR RADIASI TIPE SMR-PI 1101. Telah dilakukan pembuatan sistem monitor
radiasi tipe SMR-PI 1101. Sistem ini digunakan untuk memonitor paparan radiasi beta dan gamma di
lingkungan fasilitas nuklir seperti reaktor nuklir, rumah sakit dan industri yang menggunakan zat radioaktif.
Sistem ini terdiri dari detektor GM, preamp, mikrokontroler AT89S53 sebagai pencacah dan audio alarm
menggunakan buzzer. Sistem ini dirancang agar mampu menampilkan laju paparan radiasi dalam satuan
mR/jam, dan dapat dikalibrasi serta dapat memberikan peringatan ketika laju paparan radiasi telah melebihi
batas yang ditentukan. Hasil pengujian stabilitas pencacahan dengan sumber radiasi Sr-90 didapatkan nilai
2 2 chi square test (X ) = 11,77 maka harga tersebut sudah memenuhi syarat sesuai dengan ketentuan dimana X 2 2harus berada diantara 7.66 = 0,9998. Berdasarkan hasil
≤ X ≤ 36.191 sedangkan linieritas pencacahan R
pengujian dapat disimpulkan bahwa sistem monitor radiasi tipe SMR-PI 1101 telah berfungsi dengan baik dan
layak digunakan sebagai alat monitor radiasi. Kata kunci : mikrokontroler, monitor radiasi, chi square testABSTRACS MANUFACTURE OF RADIATION MONITORING SYSTEMS TYPE SMR-PI 1101 TYPE.
It has been
fabricated radiation monitoring system SMR-PI 1101type. This system is used to monitor exposure of beta and
gamma radiation in the environment of nuclear facilities such as nuclear reactors, hospitals and industries that
use radioactive substances. This system consists of a GM detector, pre-amplifier, microcontroller AT89S53 as
an counter and use the audio alarm buzzer. The system is designed to be able to show the rate of exposure of
radiation in units of mR/h, can be calibrated and can give a warning when the rate of radiation exposure has
2exceeded the rescribed limit. The test result of count stability /chi square test (X ) with radiation source Sr-90 is
2 211,77 so this value is acceptable for normally conditional there are X must be residing in 7.66 ≤ X ≤ 36.191
2while the counting lnearity R is 0,9998.Based on the test results it can be concluded that the radiation monitor
system type SMR-PI 1101 has been functioning well and feasible to use as a radiation monitor. Key words : microcontroller, radiation monitor, chi square testmikrokontroler AT89S53 digunakan sebagai pencacah
PENDAHULUAN [1]
dan pewaktu (counter/timer) . Pulsa radiasi yang onitoring terhadap sumber pencemaran ling- dicacah adalah pulsa keluaran dari detektor GM kungan dari bahan berbahaya termasuk bahan
(Geiger Muller) setelah dilewatkan penguat awal dan M
radioaktif, khususnya dari buangan limbah industri pembentuk pulsa. Hasil cacahan pulsa radiasi tersebut dan rumah sakit harus dapat dilakukan secara selanjutnya ditampilkan pada penampil seven segment periodik. Selain dilakukan secara eksternal oleh dan lampu indikator serta buzzer sebagai indikator Institusi pengawas, juga dapat dilakukan sendiri suara (alarm). Sistem ini dirancang agar mampu secara internal oleh institusi pengguna bahan yang menampilkan laju paparan radiasi dalam mR/jam, mengandung radioaktif. Untuk itu diperlukan dapat dikalibrasi sesuai dengan ketentuan yang peralatan Sistem Monitor Radiasi yang sederhana, berlaku, serta dapat memberikan peringatan ketika kompak dan tetap memperhatikan jaminan kualitas, laju paparan radiasi melebihi batas yang ditentukan. ketepatan dan kestabilan sistem tersebut. Tujuan
Cara kerja alat ini adalah apabila ada paparan dibuatnya Sistem Monitor Radiasi tipe : SMR-PI.1101 radiasi gamma yang besarnya 0 – < 2 mR/h maka ini adalah untuk dapat digunakan sebagai alat ukur indikator lampu hijau akan menyala yang berarti laju paparan radiasi khususnya radiasi sinar beta dan paparan radiasi dalam keadaan aman, apabila ada gamma di lingkungan fasilitas nuklir demi kesela- paparan radiasi gamma yang besarnya 2 – < 2,5 mR/h matan para pekerja radiasi, masyarakat umum dan maka indikator lampu kuning akan menyala yang lingkungannya. Dalam sistem monitor radiasi digital berarti waspada paparan radiasi berada pada keadaan
Jumari
er +
ltage ktor.
okon R/h), daya nitor ah :
upply
, mber ibuat k. erdiri
[2]
untuk ukan rator ngan lini- ik
ware
erter
inve
ukan ujian. uti :
larm
diasi haya
SSN 0216 - 3128
gan rendah +12 bar 2. Penyedia
g Digunakan
atu daya detek k ke tabung alam detektor onisasi akan tim an ion bermu potensial tegan uatan positip a
(DC high vol
GM dan mbul uatan ngan akan berg kece Gam diba ke elek tingg dipe terga Pada listri diba
puls pola rang hasi LED penc dete radia satu mR/
ge Power Sup haping, Mikro
ontroler pulsa akan dicacah uan waktu dan diasi sudah d ar 2.
/h. Pada ap oleh ah pulsa ontroler dalam
display
dengan kkan ke 53 dan
shaping
dengan si model menuju n gerak egangan ga yang ron–ion unakan. ar pulsa kan dan n GM
85
M akan kelua ersebut dikuatk kan rangkaian gkaian logic s pulsa kotak rsebut dimasuk troler AT89S mpilkan pada am satuan mR/ yang ditangk h berapa jumla n pada mikroko dikonversikan
V DC ung (katoda) l bila monitor radias yang bergerak at. Kecepatan a besarnya te besarnya tenag tukan elektr sian yang digu
nt 4 digit dala
n :
PI.1101 gan elektron y dengan cepa gantung pada ng, sedangkan uk pembent macam gas is da detektor GM utnya pulsa te a menggunak an pada rang ubah menjadi pulsa kotak ter cah mikrokont iasi akan ditam
D seven segme cacah mikroko ektor tersebut a asinya persatu an cacah rad /h. an pada Gamba n rendah +12V h dinding tabu latif lebih kecil iagram sistem m
sanya akan diu aritas positip, p gkaian pencac l cacahan radi
erter, kemudia
: SMR-P andingkan deng arah anoda ktron-ion ber-g gi DC terpasan erlukan untu antung pada m a output anod ik dan selanju alik pulsanya
gerak ke arah epatan yang rel mbar 1. Blok di
8
2V DC disajika a daya tegangan
penampil (mR untuk catu d m Sistem Mon Gambar 1. ambar 1 adala
a alat yang di ang cukup baik diasi digital te
mendek mencap dan ind bahaya meliput Pembua Catu da dan log penamp (perang pencaca dengan pulsa d menggu eritas p dan unt radiasi mempu
chi square te
2
pil). Sedangka gkat lunak) ya ahan pada mik skala labora dan sumber r unakan genera encacahan R
e (perangkat
rendah/tinggi
Counter/timer
an untuk pem aitu pembuata krokontroler. Pe torium mengg radiasi. Pada ator pulsa dip
= 0,9998 harga
jukkan bahwa pencacahan ya m Monitor Rad
est dengan sum
gic shaping, C
kati bahaya, se pai ≥ 2,5 mR/ dikator lampu akan berbun ti perancanga atan hardware aya tegangan
i,dkk
DASA
IS
ila paparan rad m keadaan bah menyala dan al n yang dilaku n dan penguj keras) melipu
DC, GM inve (mikrokontrol mbuatan softw an program u engujian dilaku gunakan gener pengujian den peroleh hasil a ini cukup bai
= tuk pengujian Sr-90 menunj unyai stabilitas
AR TEORI
supply) berfun
1. Ran
dia daya tegang Gamb
Su dari de
(HVPS)
troler, L dan Lo semua Radiasi
Ca penyedi
power s
Sinar ra akan m terjadila elektron positip antara
Rangk
ronik Yang
adiasi yang m menumbuk gas ah ionisasi da n bermuatan
onik. Diagram disajikan pada G k diagram ga gan tinggi DC ngsi sebagai c mengenai/masuk s isian di da an dari hasil io negatip (-) da erdapat beda p toda maka mu
High Voltag er dan logic s gment sebagai Power Supply
ngkaian penyed edangkan apab /h maka dalam merah akan m nyi. Kegiatan an, pembuatan
kaian Elekt
(+), karena te anoda dan kat
usunan Sistem etektor GM,
), GM inverte
LED seven seg
ow Voltage P
sistem elektro i yang dibuat d ara kerja blok ia daya tegang
2 R R
86
2. Rangkaian Rangkaian pen Rangkaian cou penyedia daya nguat awal, dis unter sistem mo a tegangan ting
Gambar 3. Pe kriminator dan Gambar 4. onitor radiasi d Gambar 5.
ISSN 02
ggi 1000V DC enyedia daya te n pembentuk pu
Penguat awal digital disajikan
Counter sistem 216 - 3128
disajikan pada egangan tinggi ulsa disajikan p dan pembentu n pada Gambar m monitor radi a Gambar 3. i 1000 V DC
[3]
pada Gambar 4 uk pulsa
[5] r 5.
asi digital
] 4.
Jumari, dkk.
Jumari i, dkk.
IS SSN 0216 - 3128
8
87
Rangka aian display sis stem monitor ra adiasi digital d disajikan pada G Gambar 6.
Gam mbar 6. Display y sistem monit tor radiasi digit tal
TATA A KERJA
Ke egiatan yang dilakukan me eliputi pembua atan dan pen ngujian perang gkat keras dan n perangkat lun nak. Perangk kat keras mel liputi sub siste em elektronik dan chasis alat, sedangka an pembuatan perangkat lu unak berupa program pen ncacahan. kem mudian diterus kan dengan instalasi/ inte egrasi seluruh s sistem elektron nik. Pembua atan program p pencacahan me enggunakan pa aket
Gamb bar 7. Penyedi a daya teganga an rendah +12V
V program m BASCOM M (Basic C Compiller). Pada P penguji ian seluruh s sistem dilakuk kan uji linier ritas pencaca ahan dan uji stabilitas pen ncacahan den ngan metode chi square tes st menggunaka an sumber rad diasi standar Sr-90.
Alat / Bahan Yan ng Digunaka an :
1. Pul lse Generator M Model GL-3 2. Os cilloscope Tex xtronic 2221A, 100 MHz .
Dig 3. gital Multimete er Sanwa PC-5 510
Gamb bar 8. Penyed dia daya tegan ngan tinggi 100
00 V/ Mu
4. ultimeter Sanw wa Cx-506a 1mA
Dig 5. gital Storage O Oscilloscopes T TDS-2000C.
6. Tes s beban High V Voltage.
7. Sol ldering/Desold dering Iron We eller
8. Sum mber radiasi st tandar Sr-90
Card M Modul sistem e elektronik yang g dibuat disaji kan
pada Ga ambar 7 – 15 Gamb bar 9. Penguat t awal dan pem mbentuk pulsa
88
ISSN 02 216 - 3128 Jumari, dkk.
Gambar 14. Sistem elektro onik SMR tamp pak belakang Gambar 10. Co G ounter/timer be erbasis mikrok kontroler
Gambar 15
5. Display p penampil Siste em Monitor R Radiasi
HASIL PE ENGUJIAN N 1. an Catu Daya a Tegangan R Rendah Pengujia
G Gambar 11. Di isplay LED 7 s segment 4 digit t Tabel 1. Dat ta hasil penguj ian tegangan ta anpa beban
No Cat tu daya Catu daya C T T e e e e g g a a n n g g a a n n r r i i p p l l e e yang g diukur terukur t t a n p a b e b a n t a n p a b e b a n
- 1 +12V V(±0,25V) 12,06V 5mV
- 2 +5V ( (±0,25V) + 4,95V 5mV
Tabel 2. Has sil pengujian te egangan denga an beban
No Teg. T Tanpa Arus T T e e g g T T e e g g . . F F a a k k t t o o r r beb ban beban b b e e b b a a n n r r i i p p l l e e e e r r e e g g u u l l a a s i s i
1 15m mV 0,5%
- 12 ,06V 200 mA +12,0V 2 15m mV 1,0%
- 4, ,95V 150 mA +4,9V
2. an Catu Daya a Tegangan Ti inggi 1000 V Pengujia
Tabel 3. D Data hasil pengu ujian tegangan n tinggi DC Gambar 12. T G Tata letak car rd PCB sistem m monitor radi iasi
No Bag ian yang diuji Diharapkan Terukur
1 Frek kuensi osilator 3 – 35 kHz 27,77 kHz
2 Rent tang tegangan 0 – 1000V 0 – 1000V kelu aran
3 Teg. keluaran 950V 950V tanp a beban
4 Teg. keluaran 940V - 950V 948V deng gan beban
5 Fakt tor regulasi ≤ 0,5 % 0,2%
6 Kem mampuan arus 300 µA 300 µA
G Gambar 13. Si istem elektroni k SMR tampak k depan
beba an maksimum
7 Tega angan riple ≤ 50mV 40mV
8 Stab ilitas 95 – 100 % 99,8 % tegan ngan
Jumari i, dkk.
IS SSN 0216 - 3128
8
89
T Tabel 5. Data hasil pengujia an stabilitas p penca-
Uji Sta abilitas Catu u Daya Tega angan Tinggi i
cahan n Keluara an tegangan tin nggi diset pad da 950 V selan njut-
2
nya diu uji stabilitas te egangannya mu ulai pukul 08
8.00 No. Ca acah (x i ) (x i -x i ) sampai pukul 14.30 0 secara terus s menerus. H Hasil
1 1206
48.30
penguji ian langsung d disajikan bentu uk grafik Gam mbar
2 1219
36.60 16. 3 1147 4,349.40 4 1188 622.50 5 1233 402.00 6 1222
81.90 7 1208 24.50 8 1239 678.60
9 1208
24.50 10 1176 1,365.30 11 1182 957.90 12 1233 402.00 13 1182 957.90 14 1201 142.80 15 1254 1,685.10 16 1247 1,159.40
Gambar r 16. Grafik sta abilitas teganga an tinggi DC
17 1245 1,027.20 18 1225 145.20 19 1223 101.00
3. ngujian Peng guat Awal d dan Pemben tuk Pen 20 1221
64.80 Puls sa
Tabel 4
4. Data hasil pe engujian pembe entuk pulsa
x = 24 4259 i ∑
No B B a a g g i i a a n n Hasil yang H H a a s s i i l l y a n g d i u j i diharapkan p e n g u k u r a n y a n g d i u j i p e n g u k u r a n x
=211.95
5
1 Bentuk pulsa Pulsa Pulsa negatip 2 masukan negatip
− x / x = 14276 .
95 9 / 1212 . 95 =
1 1 .
77
( i ) ) ∑ x
2 Bentuk pulsa Pulsa kotak Pulsa kotak 2 x = 11 .
77
7
keluaran positip positip 2
3 Lebar pulsa ≤ 100 µS µS
25
≤ x ≤ ≤
7.66 36 . 191
keluaran
4 Tinggi pulsa 2,8–5,0 V 4,0 V
Tabe el 6. Data hasil pengujian linie eritas pencacah han
keluaran
5 Tegangan ≤ 20 mV 20 mV No Pulsa Cacah No o Pulsa C Cacah noise input (mR/h) input (m mR/h)
6 Respon ≥ 12 kHz 14 kHz (Hz) (Hz) frekuensi
1 5 0,162 11 1 55 1 ,920 4. ngujian Pencac cahan
2 10 0,363 12 2 60 2 ,097 Pen
2 [2]
Uji stabilitas penc acahan (chi sq uare test = x ) 3 15 0,508 13 3 65 2 ,275 Sum mber radiasi Sr r-90 ; Jarak dar ri sumber 5 cm m 4 20 0,682 14 4 70 2 ,499 Akt ivitas sumber 1 1 mRad/h ; W Waktu cacah 5
5 25 0,889 15 5 75 2 ,614
deti k
6 30 1,044 16 6 80 2 ,796 Data a hasil pencaca ahan disajikan pada Tabel 5. 7 35 1,219 17 7 85 2 ,957 8 40 1,392 18 8 90 3 ,125 9 45 1,566 19 9 95 3 ,300 10 50 1,738 20 0 100 3 ,483
Dari hasil penguji ian Tabel 6 k kemudian disa ajikan dalam m bentuk grafik k seperti pada G Gambar 17.
- – Hz 2 - < 2,5mR/h 55 ≥ 2,5mR/h
DAFTAR
kontroler dalam at –BATAN, J
R PUSTAKA NTO, DKK
data hasil pen kut : a daya teganga erfungsi deng tabilitas tegang n 0,2 %, tega puan arus beban n rangkaian otak dengan tin tegangan noise frekuensi ma sil pengujian m em monitor ra buat mempunya s pencacahan uhi syarat untu radiasi beta da
ULAN
Tabel 6 hasil p peroleh data, l aran radiasi g arti paparan ra angkan indika abila pararan rarti paparan ra edangkan indi pabila pararan ng berarti pap n tanda suar rlu diadakan pe
4. ORTEC of High l 5 pengujia nilai chi squ ilai chi square entuan, yaitu b ngga dapat dis iliki tingkat ke bar 17 grafik diperoleh harg harga ini cuku .
IAEA – of Nuc AUSTR 3. TECHN High V USA.
1. WIRAN Mikrok Pusdikl 2.
3. Dari has alat siste yang dib stabilitas memenu monitor
Voltage Power
2. Keluaran pulsa ko 25 µS, t jangkau 14 kHz.
1. Penyedia sudah b harga st tegangan kemamp
Dari d sebagai beri
KESIMPU
apabila pap 2mR/h bera aman, seda menyala ap 2,5mR/h ber waspada, se menyala ap 2,5mR/h yan bahaya dan sehingga per
warning dip
Dari T
Dari Tabel didapatkan demikian ni dengan ket 36,191 sehin dibuat memi Dari Gamb pencacahan = 0,9998 h mendekati 1
clear Medicin RIA.
C
. Untuk kan dengan engan nilai pada harga rop, masih kkan maka mpuan arus rangkaian nggunakan nya keluar ar pulsa 25 u rangkaian ai jangkau z.
≤ hwa alat yang baik. ian linieritas encacahan R
(1988), DC odel A4-600, rvice Manual USA.
SMR-PI.1101 ncacahan dan k dan telah sebagai alat ktat Aplikasi tasi Nuklir”, uality Control s, VIENNA,
V, lebar pulsa n mempunyai lebar sampai bahwa bahwa
%, regulasi 40 mV dan 00 µA. pulsa berupa
em indikator kan menyala harga 0 - < pada keadaan kuning akan harga 2 - < pada keadaan merah akan a harga ≥ dalam kondisi an berbunyi ih lanjut. disimpulkan yang dibuat u mempunyai
2
na harga R
2
2
(1991), Ope h Voltage DC P an stabilitas
77, dengan syarat sesuai a 7,66 ≤ x
r Supply Mo erating and Ser Power Supply, Jumari, dkk. pencacahan
OCIATEDS
(1984), Qu ne Instruments
317
(2004), Dik m Instrument Jakarta
A :
e memenuhi s berada diantara simpulkan bah estabilan yang b hasil penguji ga linieritas pe up baik karen pengujian sist lampu hijau a gamma pada h adiasi berada p ator lampu k radiasi pada h adiasi berada p ikator lampu n radiasi pad paran radiasi d ra alarm aka enanganan leb ngujian dapat an tinggi DC gan baik yaitu gan tinggi 99 angan ripple n maksimum 3 pembentuk p nggi pulsa 4V e 20 mV, dan sukan cukup menunjukkan b adiasi tipe : S ai linieritas pen cukup baik uk digunakan an gamma.
uare test 11,7
216 - 3128
[4]
8 V)/950 V × 1 ersebut sudah g ditentukan ya s beban maks an berupa taha
ASAN
Tabel 7. Data h
A = 3,333 M Ω ut tegangan tin dan apabila aru gi mulai drop, mum 300 µA. bel 4 data ha ulsa dilakukan
%
(VnL-VL)/Vn
Volt. Penguj rakhir sampai ri hasil penguj ndah 948 V, m
el 2 data hasil ah DC dengan pakai didapatk a ini masih < 5 baik. Penyedia tabilitasnya, k
9,5 0 - < 2mR/h
Gambar
ensi kan Cacah mR/h
hasil pengujian
n sistem ind
No Frekue masuk 1 0 –
Harga te harga FR yang pengujian arus memberi beba 1000 V/300 µA beban tersebu stabil 1000 V d tegangan tingg beban maksim
Dari Tab tegangan renda yang akan dip dan 1%, harga beban cukup b telah diuji st tegangan 950 08.00 dan ber menerus. Dar tegangan teren adalah : FR = = (950 V – 948
5. Pengujia
90
59 Hz 2 60,5 70,5 H 3 ≥ 70,5
t y d b t t m t a = h p m b t b p m p µ p f
nyedia daya elektronik ulasi 0,5% mpuan arus n tinggi DC diset pada pada jam. ecara terus 16) terukur gulasi (FR) m rentang
Bahaya
Keterangan Daerah man Waspada
ahan rning. ator
ISSN 02
5 T P
Ω dan ternyata p nggi belum dr us beban dinaik berarti kemam asil pengujian n dengan men
dikator/war
100% = 0,2%. masuk dalam aitu FR ≤ 0,5 % imum dilakuk anan murni de
pengujian pen n beban sistem kan faktor regu 5% jadi kemam daya tegangan keluarannya d ujian dimulai p jam 14.30 se ian (Gambar 1 maka faktor reg nLx100%
W merah nyala B
D am kuning nyala
Lampu Indikat or K hijau nyala
n sistem indika
Hz PEMBAHA
- – TECDOC 3
Pada Tab pembentuk pu masukan dari pulsa kotak de µS, tegangan n pembentuk pu frekuensi masu r 17. Grafik lin
NICAL ASSO
Pulse Genera
engan tinggi p
noise 20 mV, d
ulsa tersebut ju ukan yang cuku nieritas pencaca
ator, dan hasiln
ulsa 4 V, leba di samping itu uga mempuny up baik 14 kHz
Jumari, dkk.
ISSN 0216 - 3128
91
TECHNICAL ASSOCIATEDS (1988), 5.
sebetulnya saat ini sudah mulai dikembangkan
Gamma Counter Circuit Model A4-602, USA. pembuatan rancangbangun surveymeter small JUMARI, DKK (2012) “Pembuatan Beta 6.
size dengan teknologi SMD dan detektor GM
Gamma Monitor Radiasi MR-11 menggunakan
small size Type equation here.
detektor GM LND-714” Prosiding PPI – − Terima kasih masukannya daftar pustaka akan PDIPTN, PTAPB – BATAN, Yogyakarta.
dilengkapi dengan pustaka yang terkait dengan hasil litbang tersebut.
M. Subekti
− Apakah sistem monitoring radiasi sudah pernah
Syarip
diuji dalam waktu yang panjang, mengingat − Apakah bisa dikembangkan menjadi surveymeter potensi penggunaan sampai orde tahunan potable?
Jumari
− Sebaiknya pada daftar pustaka dilengkapi dengan pustaka yang terkait dengan hasil litbang sejenis − Sistem monitoring radiasi yang dibuat belum yang pernah dilakukan di PSTA pernah diuji dalam waktu yang lama, baru diuji
stabilitasnya selama 3 hari (24 jam). Memang Jumari sebaiknya harus diuji secara terus menerus untuk
− Sistem monitor radiasi tersebut bisa dikembang-
mengetahui tingkat kehandalannya kan menjadi surveymeter yang portable dan