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