Standar BATAN 005 - ISO 11537 : 2008 tentang Prinsip Umum dan Aturan Dasar Uji Radiografi Neutron Termal Untuk Uji tak Rusak - e-Repository BATAN

STANDAR BATAN

  

PEDOMAN

tentang

Prinsip Umum dan Aturan Dasar

Uji Radiografi Neutron Termal Untuk Uji tak RUsak

  

BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL

2008

SB 005 - ISO 11537 : 2008 Bidang Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi

  

DAFTAR ISI

  

  

  

PRAKATA

  Standar BATAN (SB) ini disusun untuk menetapkan prinsip umum dan aturan dasar Uji Tak Rusak dengan radiografi neutron termal, untuk deteksi cacat pada bahan atau komponen. Standar BATAN ini digunakan sebagai acuan oleh pusat/unit kerja di lingkungan BATAN yang dalam kegiatannya melaksanakan penelitian dan pengembangan radiografi neutron untuk uji tak rusak. Standar BATAN ini dirumuskan oleh Tim Perumus Standar BATAN bidang Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi (TPSB - ATIR) yang anggotanya meliputi wakil dari satuan kerja terkait dengan lingkup isi dan aplikasi dari Standar BATAN ini. Proses perumusan Standar BATAN ini meliputi tahap penyusunan naskah rancangan standar, pembahasan dalam rapat teknis, dan konsensus oleh TPSB-AMO yang dilaksanakan pada tanggal 14 Agustus 2008 di Pusat Standardisasi dan Jaminan Mutu Nuklir, Gd. 71 Lt. 2, Kawasan Puspiptek-Serpong. Standar BATAN “Uji tak rusak – Uji radiografi neutron termal – Prinsip umum dan aturan dasar” ini dirumuskan dengan mengacu kepada standar ISO 11537:1998 (E) Non destructive testing

• – Thermal neutron radiographic – General principles and basic rules versi bahasa Inggris, sehingga isi dari Standar BATAN ini tertelusur ke standar internasional tersebut. Standar BATAN ini, kecuali mensyaratkan segala ketentuan dalam ISO 11537:1998 (E), juga mensyaratkan ketentuan keselamatan terhadap radiasi sesuai dengan peraturan perundang- undangan dibidang ketenaganukliran yang berlaku. Mengingat Standar BATAN ini dalam perumusannya mengacu sepenuhnya kepada ISO 11537:1998 (E) – yang merupakan terjemahan langsung dari naskah bahasa Inggris, dan meskipun sudah melalui konsensus, tidak dipungkiri kemungkinan masih terjadi masalah dalam menginterpretasikannya. Untuk itu, apabila dalam penerapan dokumen ini ternyata terdapat atau ditemukan hal-hal yang meragukan, pengguna diharapkan dapat membandingkannya secara langsung dengan substansi di dalam standar aslinya, yaitu ISO 11537:1998 (E) versi bahasa Inggris.

  

PEDOMAN

TENTANG

PRINSIP UMUM DAN ATURAN DASAR UJI RADIOGRAFI NEUTRON TERMAL

UNTUK UJI TAK RUSAK

BAB I PENDAHULUAN

1. Umum

  Uji tak rusak (UTR) digunakan secara luas di Indonesia sebagai metode inspeksi dalam sektor industri, seperti konstruksi, penerbangan, kapal laut, instalasi pipa migas (minyak dan gas) dan non-migas, dan lain sebagainya. Tujuan dari aplikasi UTR adalah untuk mendeteksi adanya ketidaksempurnaan atau cacat pada bahan atau komponen. Terkait dengan berbagai aplikasi di atas, beberapa metode UTR pada saat ini telah banyak digunakan secara luas antara lain: UTR dengan ultrasonik, penetran, partikel magnetik, arus eddy dan radiografi dengan sinar gamma maupun sinar-X. Masing-masing metode di atas memiliki keunggulan dan keterbatasan, dan praktek penggunaannya sangat bergantung pada jenis bahan atau obyek, jenis cacat atau ketidaksempurnaan pada bahan. Uji radiografi neutron termal adalah merupakan bagian dari UTR radiografi dan metodologinya mirip dengan uji radiografi gamma atau sinar-X. Pada uji radiografi tersebut, radiasi menembus obyek yang diuji dan intensitas sinar akhir (setelah menembus obyek yang diuji) dikenakan pada film fotografi yang dipasang dekat (melekat) dengan obyek yang diuji pada sisi arah yang berlawanan dengan sumber radiasi ditempatkan. Pada saat radiasi menembus obyek, akan terjadi serapan yang besarnya bergantung pada tingkat kerapatan dan tebal bahan yang dilaluinya. Bila dalam obyek yang diuji tersebut terdapat ketidaksempurnaan bahan atau cacat, atau terdapat bahan lain yang memiliki kerapatan yang berbeda maka akan menimbulkan perbedaan serapan dan kejadian ini diterima dan direkam oleh film fotografi dalam bentuk perbedaan intensitas. Perbedaan intensitas radiasi tersebut selanjutnya digunakan sebagai indikasi adanya ketidaksempurnaan pada obyek yang diuji setelah film fotografi diproses.

  Pada uji radiografi neutron termal, berlaku prinsip-prinsip uji radiografi sinar gamma atau sinar-X, akan tetapi sumber radiasi yang digunakan adalah neutron termal yang berasal dari reaktor nuklir atau dari zat radioaktif pemancar neutron. Pada saat neutron menembus bahan, karakteristik serapan bahan terhadap neutron sangat berbeda dari sinar gamma atau sinar-X. Hal ini yang membedakan antara uji radiografi neutron dengan uji radiografi sinar- X/gamma. Sehingga sangat mungkin terjadi pada obyek yang diuji tidak terdapat perbedaan serapan radiasi yang signifikan apabila diuji dengan radiografi gamma atau sinar-X, namun akan terjadi serapan yang sangat berbeda bila diuji radiografi neutron. BATAN sebagai institusi pemerintah yang memiliki tugas dan fungsi melaksanakan pengembangan iptek nuklir pada saat ini mengoperasikan 3 (tiga) reaktor nuklir untuk penelitian, yang masing-masing adalah reaktor G.A. SIWABESSY, di PRSG-BATAN Serpong, reaktor TRIGA MARK, di PTNBR - BATAN Bandung dan reaktor KARTINI di PTAPB – BATAN Yogyakarta. Pada masing-masing reaktor nuklir tersebut dilengkapi dengan fasilitas radiografi neutron yang dapat dipergunakan untuk melaksanakan penelitian dan pengembangan uji radiografi neutron. Penelitian dan pengembangan radiografi neutron tersebut hingga saat ini terus dilakukan dengan maksud untuk memperoleh metode dan hasil yang valid dan dapat dipergunakan sebagai salah satu metode UTR yang dapat mendukung dan melengkapi metode UTR yang diaplikasikan di industri.

  2. Ruang lingkup

  Standar ini menetapkan praktek dan kondisi dasar yang akan diterapkan pada radiografi neutron termal terhadap bahan dan komponen untuk deteksi cacat. Standar ini berkaitan dengan teknik-teknik yang menggunakan film fotosensitif sebagai media perekam. Namun, diakui bahwa metode pencitraan alternatif dapat digunakan secara lebih luas di masa yang akan datang. Ruang lingkup yang dicakup adalah: produksi neutron dan metode kolimasi, pemilihan skrin konverter ( converter screen), film radiografi, teknik inspeksi radiografi neutron dan tipe bahan yang akan diinspeksi. Teknik ini pada umumnya dapat diterapkan pada kombinasi bahan, proses dan teknik khusus.

  3. Proteksi radiasi – Peringatan kesehatan

  Paparan terhadap setiap bagian tubuh manusia oleh neutron, sinar-X atau sinar gamma dapat berbahaya untuk kesehatan. Oleh karena itu, saat peralatan radiografi neutron atau sumber radioaktif digunakan, tindakan-tindakan pencegahan harus dilakukan untuk melindungi operator radiografi dan orang-orang di sekitarnya.

  Ketentuan keselamatan terhadap radiasi tidak dicakup dalam standar Batan ini, namun demikian, ketentuan proteksi radiasi, termasuk ketentuan batas aman untuk radiasi neutron, sinar-x/gamma harus memenuhi ketentuan yang sesuai seperti yang disyaratkan dalam peraturan perundang-undangan di bidang ketenaganukliran dan/atau Badan Internasional yang menangani proteksi radiasi.

BAB II ISTILAH DAN DEFINISI Daftar istilah teknik yang terkait dengan radiografi neutron adalah sebagai berikut:

  

1. Aktivasi adalah proses yang menyebabkan suatu bahan menjadi radioaktif secara

buatan dengan cara memapari bahan tersebut dengan neutron atau partikel lain.

  

2. Elektron volt adalah energi kinetik yang diperoleh oleh suatu elektron setelah melewati

suatu beda potensial sebesar 1 V.

  

3. Isotop adalah beberapa nuklida yang mempunyai jumlah proton yang sama, tetapi

jumlah neutron yang berbeda.

  

4. Kaset adalah piranti kedap cahaya untuk mewadahi film atau skrin konverter dan film

  agar menempel dengan baik selama pemaparan

  

5. Kaset hampa udara adalah piranti kedap cahaya dan hampa udara untuk mewadahi

film dan skrin konverter sehingga keduanya menempel dengan baik selama pemaparan.

  

6. Koefisien atenuasi adalah istilah yang dikaitkan dengan laju perubahan intensitas

  berkas radiasi ketika radiasi melewati suatu bahan (lihat istilah koefisien serapan massa dan koefisien serapan linier).

  

7. Koefisien atenuasi linier adalah fraksi berkas radiasi yang diserap pada saat radiasi

menembus bahan setebal Δx.

  

8. Koefisien atenuasi massa adalah fraksi pengurangan jumlah partikel pengion tak

  bermuatan (dN/N) yang mengalami interaksi dalam bahan yang mempunyai densitas ρ dan dinyatakan dengan:

  dN 

   1   

    

   

  N dl  

     

  

9. Lapisan nilai paro adalah tebal bahan tertentu yang diperlukan untuk mengurangi nilai

intensitas berkas menjadi setengah nilai asalnya.

  

10. Media pengontras adalah bahan yang ditambahkan ke dalam komponen untuk

  meningkatkan kemampuan dalam membedakan serapan secara rinci terhadap radiasi yang datang.

  

11. Metode tidak langsung adalah metode dimana skrin konverter yang tidak sensitif-

  terhadap radiasi gamma dipapari oleh berkas neutron. Setelah pemaparan, skrin konverter ditempelkan pada perekam citra.

  

12. Moderator adalah bahan, seperti air, air berat atau grafit, yang dipakai dalam reaktor

untuk memperlambat neutron cepat.

  

13. Neutron adalah partikel elementer tak bermuatan dengan massa sedikit lebih besar

dari pada massa proton.

  

14. Neutron termal adalah neutron yang sudah diperlambat oleh moderator sehingga

  kecepatan rerata menjadi sekitar 2200 meter per detik (pada temperatur kamar) dari kecepatan awal yang jauh lebih tinggi. Kecepatan ini hampir sama dengan kecepatan gerak molekul gas pada temperatur kamar.

  

15. Pencitraan metode langsung adalah metode pencitraan dimana skrin konverter dan

perekam citra dipapari secara simultan oleh berkas neutron.

  

16. Perbandingan kadmium adalah perbandingan tanggapan dua detektor neutron yang

  identik, biasanya tipe aktivasi seperti indium atau emas, salah satunya terbuka untuk dipapari oleh berkas dan yang lainnya terbungkus oleh kadmium (detektor terbungkus kadmium merekam neutron terutama yang memiliki energi di atas 0,5 eV dan perbandingannya merupakan suatu ukuran termalisasi dalam spektrum neutron).

  

17. Perbandingan L/D adalah perbandingan antara jarak dari celah masuk ke bidang citra

  (L) dengan diameter celah masuk (D). Perbandingan ini menunjukkan salah satu ukuran kemampuan resolusi suatu sistem radiografi neutron.

  

18. Radiografi neutron adalah proses pembuatan citra rinci suatu obyek berdasarkan

atenuasi selektif terhadap berkas neutron oleh obyek tersebut.

  19. Sinar gamma adalah radiasi elektromagnetik yang berasal dari inti atom.

  

20. Skrin konverter adalah piranti yang mengubah berkas neutron tercitra menjadi radiasi

atau cahaya yang memapari film radiografi.

  

21. Tampang lintang adalah luas penampang semu dari inti atom yang dihitung

berdasarkan probabilitas kejadian suatu reaksi oleh tumbukan dengan satu partikel.

  2 Tampang lintang yang dimaksud tidak serupa dengan luas penampang geometris r .

• -24

  2 Diberikan dalam satuan barn (1 barn = 10 cm ).

  

22. Tampang lintang atenuasi adalah probabilitas, dinyatakan dalam barn, yang mana

neutron akan diserap oleh inti atom.

  Catatan 1 Atenuasi neutron pada bahan tercantum pada Lampiran A.

  Catatan 2 Barn adalah satuan luasan yang menyatakan tampang lintang nuklir (1

• 24

  2 barn = 10 cm ).

  

23. Tampang lintang total adalah jumlah tampang lintang serapan dan tampang lintang

hamburan.

  

24. Waktu paro adalah waktu yang diperlukan bahan radioaktif meluruh menjadi separo

jumlah awalnya.

BAB III METODE RADIOGRAFI NEUTRON Radiografi neutron dan sinar-X memiliki beberapa kemiripan, tetapi masing-masing

  memberikan hasil yang berbeda bila digunakan terhadap obyek yang sama. Neutron menggantikan sinar-X sebagai berkas radiasi penembus yang intensitasnya dimodulasi oleh suatu obyek, yang menghasilkan suatu citra film dari fitur obyek tersebut. Karena karakteristik serapan bahan terhadap sinar-X dan neutron sangat berbeda, kedua teknik tersebut umumnya saling melengkapi satu sama lain. Koefisien atenuasi sinar-X dan neutron, yang ditampilkan pada Gambar 1 sebagai fungsi nomor atom, merupakan suatu ukuran yang menunjukkan perbedaan tersebut.

  /  a s s a m i uas n te a n ie s fi e Ko

  Nomor atom _K eterangan :  neutron (  = 0,146 mm) sinar-X (V = 125 kV) _THT - Gambar 1 Perbandingan koefisien atenuasi massa untuk neutron termal dan sinar-X.

BAB IV FASILITAS Suatu fasilitas radiografi neutron pada umumnya terdiri dari sumber neutron termal,

  kolimator berkas neutron, skrin konverter, film dan kaset. Diagram skematik fasilitas radiografi neutron ditampilkan dalam Gambar 2.

  Keterangan:

  1. Perisai

  7. Berkas neutron divergen

  2. Sumber neutron

  8. Obyek

  3. Moderator

  9. Film

  4. Filter gamma

  10. Emulsi

  5. Diameter celah (D)

  11. Skrin konverter

  6. Kolimator

  12. Panjang (L))

  

Gambar 2 Fasilitas radiografi neutron dengan kolimator divergen

BAB V SUMBER NEUTRON

  1. Umum

  Sumber neutron yang sesuai untuk radiografi neutron termal dapat diklasifikasikan ke dalam tiga kategori umum:

• isotop radioaktif;
• tabung generator neutron dan akselerator partikel; dan - reaktor nuklir. Setiap sumber tersebut menghasilkan neutron berenergi tinggi yang memerlukan moderasi (penurunan secara perlahan) hingga mencapai energi termal. Hal ini dapat dilakukan dengan menempatkan berilium, grafit, air, minyak, plastik atau bahan moderator lain di sekeliling sumber neutron.

  2. Isotop sebagai sumber neutron

  Isotop sebagai sumber neutron memiliki keuntungan, yaitu ukurannya kecil dan portabel, akan tetapi karena jumlah neutron yang dihasilkannya relatif rendah, penggunaan sumber ini memerlukan waktu paparan yang lama untuk mendapatkan kualitas radiografi yang sama. Banyak jenis isotop telah digunakan sebagai sumber neutron untuk radiografi neutron dan yang paling umum digunakan ditunjukkan pada Tabel 1. Californium (Cf) merupakan salah satu jenis isotop yang paling populer digunakan untuk radiografi neutron termal disebabkan energi neutronnya yang rendah dan ukuran fisiknya yang kecil sehingga memungkinkan moderasi yang efisien dan dihasilkannya total jumlah neutron yang tinggi.

  

Tabel 1 Sumber radioaktif untuk radiografi neutron

Sumber radiasi Reaksi Waktu paro Keterangan _{241 242} Jumlah neutron yang dihasilkan tinggi Am- Cm-Be ( , n) 163 hari ₂₄₁ namun waktu paro singkat Radiasi gamma mudah diperisai, waktu

  , n) Am-Be ( 458 tahun ₂₁₀ paro sangat lama Radiasi latar gamma kecil, waktu paro

  Po-Be ( , n) 138 hari singkat ₁₂₄ Radiasi latar gamma tinggi, waktu paro Sb-Be ( , n) 60 hari singkat, jumlah neutron yang dihasilkan tinggi, mudah dimoderasi

_{252 Fisi secara dihasilkan tinggi, waktu paro lama, dan}

Ukurannya kecil, jumlah neutron yang Cf 2,65 tahun spontan energi neutron mudah dimoderasi sehingga membuat sumber portabel ini menarik.

3. Akselerator sebagai sumber neutron

  Akselerator tabung tertutup dan bertegangan rendah yang menggunakan reaksi

  3

4 H(d,n) He, mesin berkas sinar-X berenergi tinggi yang menggunakan reaksi (x, n), serta

  akselerator dan siklotron Van de Graaff yang menggunakan reaksi neutron dengan partikel bermuatan telah digunakan sebagai sumber neutron untuk radiografi neutron termal. Target dari akselerator tersebut dikelilingi oleh bahan yang akan memoderasi neutron hingga mencapai energi termal. Fluks neutron termal dari akselerator sebelum

  9 -2 -1 kolimasi dapat mencapai 10 neutron cm dt .

4. Reaktor nuklir sebagai sumber neutron

  Reaktor nuklir merupakan sumber neutron yang disukai untuk radiografi neutron termal karena jumlah neutron yang dihasilkannya tinggi. Intensitas neutron yang tinggi memungkinkan dihasilkannya berkas terkolimasi yang baik sehingga menghasilkan radiograf dengan resolusi tinggi dalam waktu paparan yang relatif singkat. Beberapa keterbatasan dari penggunaan reaktor nuklir dalam radiografi neutron adalah instalasi dan operasionalnya yang membutuhkan biaya tinggi, tidak portabel, dan kerumitan dalam memenuhi regulasi yang ketat dan kompleks.

BAB VI KOLIMATOR NEUTRON

  1. Umum

  Neutron dipancarkan ke segala arah dari suatu sumber dan kemudian dihamburkan secara acak oleh moderator. Alat pengkolimasi neutron termal menjadi suatu berkas terkolimasi untuk menghasilkan radiograf neutron kualitas tinggi harus disediakan. Berkas neutron termal yang terkolimasi dengan baik yang disertai dengan kemampuan untuk menempatkan obyek yang sedang diinspeksi dekat dengan sistem pencitraan akan menghasilkan resolusi radiografi terbaik.

  2. Pertimbangan umum untuk desain kolimator

  cross section) Kolimator neutron menggunakan bahan yang memiliki tampang lintang ( absorpsi neutron termal yang tinggi seperti boron atau kadmium. Bahan-bahan tersebut sebaiknya dipakai untuk memaksimalkan jumlah neutron yang mencapai sistem pencitraan secara langsung dari sumber dan meminimalkan jumlah neutron yang dihamburkan balik ke berkas sinar.

  Seringkali, kombinasi bahan digunakan untuk mendapatkan kolimasi neutron terbaik dan untuk menghilangkan radiasi sekunder yang tidak diinginkan yang berasal dari berkas tersebut. Kadang-kadang perlu digunakan bahan-bahan, seperti lithium karbonat, yang menghasilkan produk peluruhan tangkapan neutron yang tidak akan menghasilkan kekaburan ( fogging) dalam citra film. Bahan yang memiliki tampang lintang hamburan neutron yang tinggi, seperti bahan yang mengandung hidrogen, atau bahan yang memancarkan radiasi pada saat tangkapan neutron yang dapat mengaburkan citra film sebaiknya tidak digunakan dekat dengan sistem pencitraan.

  Contoh kelompok bahan yang disebutkan di atas mencakup indium, disprosium dan kadmium. Kekaburan pada film dapat pula dihasilkan oleh sinar gamma sebesar 470 keV yang dihasilkan oleh tangkapan neutron dalam boron. Resolusi ruang dari sistem radiografi neutron dipengaruhi oleh perbandingan panjang

  L), dengan diameter celah inlet kolimator (D). Perbandingan L/D umumnya kolimator ( digunakan untuk menggambarkan kolimasi efektif sistem tersebut.

  Sebagai contoh, jika perbandingan L/D suatu sistem adalah beberapa ratus, sistem ini diharapkan mampu menghasilkan radiograf beresolusi lebih tinggi daripada sistem lain L/D sebesar 10. Walaupun L/D adalah ukuran yang penting dari kapabilitas yang memiliki sistem, faktor lain, seperti ukuran obyek dan karakteristik hamburan, dapat mempengaruhi kualitas radiografi yang akan diperoleh.

  L/D, nilai L penting. Karena dengan nilai L terbatas, jarak Sebagai tambahan untuk nilai

  I, akan menghasilkan ketidaktajaman citra yang antara obyek dan alat pencitraan, dinyatakan oleh faktor pembesaran L/(L-I).

  3. Tipe kolimator

  Walaupun berbagai macam desain kolimator telah digunakan secara eksperimental, namun hanya beberapa saja yang tetap digunakan dalam fasilitas radiografi neutron komersial. Kebutuhan akan sistem radiografi untuk obyek berukuran relatif besar telah mengakibatkan digunakannya secara luas desain kolimator divergen yang ditunjukkan dalam Gambar 2. Kolimator divergen terdiri dari saluran mengerucut yang terbuat dari inlet) menghadap sumber neutron bahan penyerap neutron yang ujung kecilnya (celah yang mempunyai fluks paling tinggi dalam moderator.

  Tipe kolimator lain yang perlu diperhatikan adalah kolimator lubang-kecil ( pinhole) yang ditunjukkan dalam Gambar 3. Radiografi neutron beresolusi tinggi dapat dihasilkan oleh sistem yang menggunakan kolimator lubang-kecil. Lubang-kecil dibuat dari bahan seperti kadmium, gadolinium atau boron yang memiliki atenuasi sangat tinggi terhadap neutron termal.

  11

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

  Keterangan:

  1 Perisai

  2 Sumber neutron

  3 Moderator

  4 Filter gamma

  D)

  5 Diameter celah lubang-kecil(

  6 Berkas neutron divergen

  7 Obyek

  8 Film

  9 Emulsi

  10 Skrin konverter

  11 Panjang ( L)

  Gambar 3 Fasilitas radiografi neutron dengan kolimator lubang - kecil

  4. Filter berkas neutron

  Usaha untuk meminimalkan radiasi gamma yang mengkontaminasi berkas neutron sering dilakukan. Radiasi gamma tersebut berasal dari sumber neutron dan dapat mengakibatkan kekaburan film dan mengurangi kontras citra. Filter yang terb uat dari inlet kolimator untuk mengurangi timbal atau bismut dapat dipasang dekat dengan radiasi gamma yang tidak diinginkan dalam berkas. Bila menggunakan filter bismut, disarankan untuk menempatkan filter di dalam suatu wadah aluminium tertutup untuk

  210

  mencegah penyebaran kontaminasi alfa akibat diproduksinya Po oleh reaksi tangkapan

  209 neutron dalam Bi.

  5. Hamburan neutron

  Hamburan balik radiasi yang berasal dari dinding atau peralatan dapat dikurangi dengan cara menutupi berkas neutron untuk memperkecil daerah paparan dan dengan menggunakan bahan penyerap neutron dan bahan perisai gamma secara hati -hati. Radiasi yang terhambur balik dapat dideteksi dengan cara menempatkan suatu penanda yang terbuat dari bahan penyerap neutron seperti gadolinium dan penanda yang dibuat dari bahan penahan sinar gamma seperti timbal di belakang kaset film selama paparan neutron. Jika radiasi yang terhambur balik menjadi masalah, salah satu atau kedua penanda akan tampak dalam film. Jika terjadi hamburan balik, sebaiknya bahan-bahan yang menghamburkan atau memancarkan radiasi dalam daerah paparan diminimalkan (lihat butir 7.1). Gadolinium atau beberapa penyerap neutron lain yang cocok dapat ditempatkan di belakang detektor untuk meminimalkan secara efektif pengaruh hamburan balik neutron yang terhambur balik pada citra.

BAB VII METODE PENCITRAAN DAN SKRIN KONVENTER

  1. Umum

  Neutron, sesuai namanya, tidak membawa muatan listrik dan dengan demikian bukan radiasi pengion serta menghasilkan pengaruh kecil pada film radiografis. Untuk menghasilkan citra radiografis neutron pada film, perlu digunakan skrin konverter yang, saat tangkapan neutron, akan memancarkan radiasi pengion atau cahaya yang dapat memapari film seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 2. Menempelkan skrin konverter dengan film adalah hal yang penting agar menghasilkan radiograf kualitas terbaik. Karena skrin konverter mahal dan memerlukan investasi yang besar, maka penyimpanan skrin harus diperhatikan agar terhindar dari kerusakan fisik dan korosi . Penyimpanan skrin disprosium dalam ruang vakum ketika tidak digunakan akan mengurangi korosi atmosferis dan pada prinsipnya memperpanjang umur pakai.

  2. Metode penyinaran langsung

  Pada metode penyinaran langsung, film dan skrin konverter berada dalam sebuah kaset pelindung dan disinari berkas neutron. Film dipapari oleh pancaran elektron yang berasal dari skrin konverter saat penangkapan neutron. Pada sebagian besar aplikasi, skrin free standing foil atau sapphire- gadolinium lebih disukai dan tersedia dalam bentuk coated, pelapisan gadolinium vapour-deposited pada substrat aluminium. Gadolinium memancarkan elektron dengan energi sebesar 70 keV sebagai hasil dari interaksi dengan neutron. Skrin konverter jenis ke-2 adalah skrin fluoresensi pemancar cahaya seperti

  6

  gadolinium oxysulfide (Gd O S:Gd ) atau litium fluorida/seng(II) sulfida ( LiF/ZnS). Untuk

  2

  2

  6

  mendapatkan hasil yang optimum, disarankan agar tanggapan spektrum dari pancaran skrin cocok dengan tanggapan spektrum film. Metode film langsung yang menggunakan skrin logam gadolinium memberikan resolusi yang tinggi dan kontras yang sempurna dan dijadikan referensi untuk perbandingan teknik radiografi neutron lain. Metode ini tidak dapat digunakan jika berkas neutron mengandung radiasi gamma substansial atau jika obyek memiliki radioaktivitas tinggi. Metode penyinaran langsung yang lain dapat digunakan tetapi di luar lingkup dari standar ini.

  3. Metode penyinaran tidak langsung

  Metode penyinaran tidak langsung digunakan secara khusus untuk inspeksi radiogra fi pada obyek-obyek radioaktif. Metode ini tidak sensitif terhadap radiasi gamma dan menggunakan skrin konverter, tanpa film, yang menjadi radioaktif bila dipapari oleh foil) berkas neutron. Citra film dibuat dengan cara menempatkan lembaran tipis logam ( yang diaktivasi di dalam suatu kaset atau piranti kedap cahaya lain bersamaan dengan film setelah paparan neutron dihentikan. Partikel beta yang dipancarkan oleh proses foil yang diaktivasi membuat film menjadi peka sehingga film dapat diproses peluruhan selanjutnya. Disprosium , indium, rodium dan emas adalah semua jenis bahan yang dapat dibuat untuk skrin konverter tidak langsung. Disprosium dan indium adalah pilihan memiliki kecepatan lebih tinggi. Bahan- terbaik untuk beberapa aplikasi, dan disprosium bahan seperti emas jarang dipakai untuk radiografi neutron karena emas memiliki waktu paro yang relatif panjang (2 hari) sehingga waktu pemaparan dan waktu peluruhan yang dihasilkan terlalu lama.

  Skrin konverter tidak langsung sebaiknya dipapari selama periode waktu yang tidak melebihi tiga kali waktu paro bahan yang digunakan. Iradiasi lebih lanjut tidak memberikan keuntungan karena laju aktivasi dan laju peluruhannya hampir sama dengan nilai tersebut. Tiga atau empat kali waktu paro juga merupakan waktu yang cukup untuk memindahkan citra dari lapisan tipis yang diaktivasi ke film meskipun biasanya keduanya dibiarkan saling kontak sesuai waktu yang dibutuhkan. Jika diinginkan, skrin penguat citra sinar-X dapat digunakan untuk meningkatkan kecepatan proses transfer. Skrin konverter tidak langsung dapat digunakan ulang dengan aman tanpa kekhawatiran akan paparan ganda setelah meluruh selama empat kali waktu paro.

4. Metode pencitraan lain.

  Sistem pencitraan lain dapat digunakan untuk beberapa aplikasi. Walau d emikian, sistem-sistem ini tidak dijelaskan secara rinci dalam standar yang difokuskan pada radiografi berbasis film.

  

Tabel 2 Beberapa bahan detektor neutron termal yang mewakili

Tampang Waktu paro 1) Metode lintang Unsur Reaksi nuklir yang radiografi dihasilkan _{10 7} barn ₂₎

  ) Boron B(n, Li Sesaat 3.837 Langsung _{164 165} )

Disprosium Dy(n, Dy 139 menit 1.000 Tidak langsung

_{155 156} )

  Gd(n, Gd Sesaat 61.000 Langsung Gadolinium _{157 158 197 198} Gd(n, ) Gd Sesaat 254.000 Langsung Emas Au(n, ) Au 2,7 hari _{115 116m}

  99 Tidak langsung ) Indium In(n, In 54 menit _{6 3}

  65 Tidak langsung ₂₎ ) Litium Li(n, H Sesaat 940 Langsung _{103 104}

Rodium Rh(n) Rh 42 detik 139 Tidak langsung

  1) Tampang lintang di atas adalah untuk reaksi dan isotop yang berlaku pada neutron termal (sumber BNL-325, edisi ke-3, vol. I, 1973). track-etch .

  2) Detektor-detektor ini sering digunakan untuk radiografi neutron metode

BAB VIII F I L M Hampir semua film foto sensitif dapat digunakan untuk radiografi neutron, tetapi

  direkomendasikan bahwa film radiografi industri yang digunakan untuk kebanyakan aplikasi, baik secara langsung atau tidak langsung, untuk memberikan hasil yang terbaik. Film dengan emulsi satu sisi menghasilkan resolusi paling baik. Dalam aplikasi yang memerlukan kecepatan lebih tinggi dari film yang memiliki emulsi pada dua sisinya, resolusi dapat diabaikan. Rekomendasi dan praktek yang menerapkan pemrosesan film radiografi secara manual maupun otomatis dapat juga diterapkan secara umum untuk pemrosesan film radiografis yang digunakan dalam radiografi neutron.

BAB IX KASET

  1. Umum

  Kaset diperlukan untuk pemaparan film dan skrin konverter pada metode langsung, untuk pemaparan skrin konverter pada metode tidak langsung, dan untuk proses transfer peluruhan pada metode tidak langsung. Kaset hampa udara adalah yang paling direkomendasikan untuk semua aplikasi yang melibatkan film, mengingat bahwa kaset hampa udara menjamin kontak yang baik antara film dan skrin konverter sehingga mencegah kerusakan film akibat kontak yang tidak baik.

  2. Bahan pembuatan

  Bahan yang digunakan pada pembuatan kaset yang akan digunakan dalam berkas neutron sebaiknya dipilih secara hati-hati untuk menghindari degradasi citra yang disebabkan oleh hamburan neutron atau radiasi sekunder yang berasal dari kaset. Kaset sebaiknya dibuat dari bahan aluminium atau magnesium, karena kedua bahan tersebut relatif transparan terhadap neutron. Jika kaset yang tersedia secara komersial akan digunakan, maka kaset tersebut sebaiknya bebas dari bahan plastik, pelat sebaiknya dibuat dari aluminium tipis nuclear grade atau Al.Mg.1Si.Cu-TF (6061T6) aluminium tersebut adalah

  (Al. 99,0 Cu(1100) yang dianjurkan). Untuk paparan tidak langsung dari skrin ke film, bahan kaset tidak memerlukan pertimbangan kritis karena kaset tidak pernah dipapari oleh berkas neutron, sehingga tidak ada neutron yang akan dihamburkan dan tidak ada radiasi sekunder untuk dipertimbangkan. Untuk maksud ini, dapat digunakan kaset vakum fleksibel yang tersedia secara komersial dan murah.

BAB X APLIKASI UNTUK RADIOGRAFI NEUTRON TERMAL

  1. Umum

  Meskipun terdapat banyak kemiripan antara sinar-X dan radiografi neutron, perbedaan antara kedua teknik tersebut membuat masing-masing teknik mempunyai kelebihan dalam lingkupnya masing-masing. Radiografi neutron digunakan terutama dalam beberapa aplikasi khusus seperti yang tertera berikut ini. Untuk informasi tambahan dapat dilihat pada bibliografi.

  

2. Deteksi bahan berdensitas rendah yang dikungkung oleh bahan

berdensitas tinggi

  Radiografi neutron termal sangat bermanfaat untuk deteksi dan inspeksi unsur ringan yang diselubungi oleh suatu bahan unsur berat seperti logam. Sebagai contoh adalah radiografi neutron terhadap dawai yang dilapisi lilin yang ditempatkan di dalam timbal dengan ketebalan beberapa inci. Walau sangat sulit ditembus oleh sinar-X, timbal dapat ditembus dengan mudah oleh berkas neutron. Contoh dari tipe aplikasi ini antara lain inspeksi terhadap meriam/artileri atau piranti peledak lain, inspeksi lokasi dan pengukuran hidrogen di dalam logam, deteksi uap atau cairan di dalam kontainer logam, inspeksi ikatan adesif gasket dalam suatu rakitan, deteksi struktur sarang lebah, verifikasi lokasi cincin-O dan korosi dalam struktur pesawat terbang, studi aliran fluida dalam sistem, dan deteksi produk fisi dalam elemen bahan bakar nuklir.

  3. Deteksi bahan-bahan yang memiliki densitas hampir sama

  Radiografi neutron termal dapat digunakan secara efektif bila obyek terdiri dari bahan- bahan yang memiliki densitas yang hampir sama yang sulit dicitrakan oleh sinar-X. Atenuasi massa sinar-X meningkat secara linier terhadap kenaikan massa unsur, sedangkan neutron terjadi secara acak yang ditunjukkan pada Gambar 1. Fenomena ini mengakibatkan beberapa bahan yang memiliki densitas yang hampir sama, tanggapannya sangat berbeda terhadap neutron dan dapat dicitrakan dengan radiograf neutron. Contoh dari aplikasi tersebut antara lain evaluasi radiografis neutron pada bahan berlapis perak dan kadmium, migrasi bahan-bahan dalam komponen elektronik zat padat, migrasi elektrolit dalam baterai, difusi antara air ringan dan berat, serta serapan uap oleh beton. Contoh lain, media pengkontras seperti gadolinium dapat digunakan untuk pra-pengisian bahan cor pada pengecoran ( investment castings) dan dengan demikian memungkinkan partikel residu di dalam ruang cor dapat dideteksi menggunakan radiografi neutron. Teknik ini digunakan secara rutin dalam inspeksi sudu-sudu turbin berpendingin gas.

  4. Perbedaan antara isotop-isotop yang berasal dari elemen yang sama

  Atenuasi neutron bergantung pada tampang lintang nuklir dari bahan, yang beragam di antara isotop-isotop dari unsur yang sama, daripada densitas atau sifat kimia atau fisika dari bahan. Sebagai contoh, karena perbedaan yang mencolok dalam hal serapan neutron

  235 238

  antara U dan U, pelet-pelet bahan bakar yang memiliki konsentrasi (pengkayaan)

  235 yang berbeda dari isotop U, dapat diidentifikasi dengan mudah dalam radiograf neutron.

  113

  Contoh unsur yang memiliki atenuasi neutron termal yang tinggi adalah Cd. Demikian pula, isotop-isotop seperti hidrogen dan deuterium.

5. Inspeksi bahan radioaktif tinggi

  Radiografi neutron secara tidak langsung tidak sensitif terhadap radiasi gamma baik yang berasal dari berkas neutron maupun yang berasal dari obyek radioaktif. Oleh karena itu, teknik ini sangat berguna dalam industri nuklir untuk inspeksi in-service.

BAB XI PENINGKATAN KONTRAS Bahan tertentu yang memiliki atenuasi tinggi terhadap neutron dapat berguna untuk

  menandai bahan untuk meningkatkan kontras dalam radiograf neutron. Contohnya adalah penggunaan gadolinium-oksida yang merupakan suatu bubuk yang dapat dilapiskan pada skala mesin agar terlihat jelas dalam radiograf neutron termal. Bahan lain yang dapat digunakan meliputi kadmium, boron, air atau minyak.

BAB XII INDIKATOR KUALITAS CITRA Standar ASTM E-545 dan E-546 menjelaskan piranti-piranti dan teknik-teknik yang

  digunakan untuk mengkarakterisasi tanggapan sistem radiografi neutron termal. Metode tersebut dapat digunakan sebagai dasar dalam penetapan kriteria kualitas yang disepakati antara penyedia dan pengguna.

BAB XIII AKTIVASI NEUTRON Beberapa bahan menjadi radioaktif bila dipapari oleh berkas neutron, dan bergantung pada

  tampang lintang tangkapan neutron dan waktu paronya. Hal ini dapat menghasilkan radiasi yang dapat bertahan selama berjam-jam atau berhari-hari setelah pemaparan neutron. Radiasi sekunder dapat memiliki efek yang merusak film yang digunakan untuk radiografi neutron, karena menyebabkan kekaburan dan penurunan kontras. Pertimbangan utamanya adalah untuk mencegah paparan radiasi terhadap personel. Beberapa pertimbangan lain harus diberikan kepada karakteristik neutron terhadap bahan yang digunakan pada fasilitas radiografi dan obyek yang diradiografi. Demikian pula, survei radiasi terhadap obyek harus dilakukan setelah pemaparan neutron. Penggunaan waktu peluruhan yang singkat merupakan satu-satunya yang disyaratkan sebelum penanganan normal dapat dilanjutkan. Kaset dapat teraktivasi terutama jika digunakan secara berulang dengan interval waktu yang singkat. Pemantauan tingkat radiasi kaset dimaksudkan untuk meminimalkan paparan terhadap personel. Kaset yang teraktivasi harus dijauhkan dari film yang belum dipapari. Skrin konverter seperti gadolinium, boron atau litium yang digunakan untuk radiografi neutron langsung biasanya memiliki sifat aktivasi yang rendah dan jarang menimbulkan masalah. Skrin konverter yang digunakan untuk radiografi neutron tidak langsung dipilih khususnya karena kemampuan aktivasinya yang tinggi. Skrin konverter dalam kaset menjadi radioaktif saat dipapari dan harus ditangani secara hati-hati, terutama setelah dilakukan pemaparan neutron sampai dengan film dimasukkan ke dalam kaset. Kaset biasanya efektif dalam menahan radiasi yang berasal dari skrin tersebut.

  Ditetapkan di Jakarta pada tanggal 15 Oktober 2008 KEPALA BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL,

• ttd- HUDI HASTOWO