Rekayasa Dan Pemanfaatan

Rekayasa dan pemanfaatan

@Yohan Dwi Apriyanto

Radiografi neutron

Rekayasa neutron merupaka salah satu aplikasi dari pemanfaatan teknologi atom atau lebih dikenal dengan nuklir, berkah dari penemuan ini memang tidak sebatas untuk kebutuhan pemusnahan massal, dibaliknya muncul keajaiban untuk perkembangan peradaban, tinggal bagaimana niat dan tujuan manusia-manusia itu memanfaatkannya.

Radiografi merupakan salah satu metode pengujian tidak merusak, biasa diistilahkan Non Destructive Testin (NDT). Radiografi merupakan metode pengujian sistem, struktur, komponen di suatu industry tanpa mengubah keadaan fisik benda uji. Jenis pengujian metode ini berdasarkan sumber radiasi seperti radiografi neutron, sinar X, sinar gamma. Teknik pemakaian sinar X dan gamma telah lebih dahulu dikembangkan dan diaplikasikan dalam industry.

Sedangkan, neutron adaah partikel penyusun dari inti atom yang bermuatan netral. Ketika sebuah neutron bertemu dengan inti atom yang lain, maka keduanya akan saling bereaksi. Hamburan elastic merupakan reaksi neutron jika interaksi tidak menghasilkan perubahan komposisi dan energy. Reaksi tersebut akan membuat neutron kehilangan sebagian energinya menjadi energy kinetic.

Sebaliknya, hamburan tak elasti akan terjadi bila interaksi inti atom tidak mengalami perubahan komposisi, tetapi energy internalnya mengalami eksitasi, inti atom tersebut umumnya akan memancarkan sinar gamma. Selain terhambur, neutron juga dapat tertangkap pada saat reaksi inti. Reaksi tangkapan neutron akan menghasilkan partikel lain yaitu foton. Aplikasi radiografi neutron, berkas neutron berasal dari reactor nuklir atau reactor rise dengan daya rendah antara 100kW – 30MW.

Radiografi neutron mempunyai beberapa keunggulan dibandingkan radigrafi sinar X dan gamma, salah satunya dipakai untuk menentukan radioisotope yaitu isotope yang mempunyai kemampuan untuk memancarkan radiasi pengion. Kemudian untuk menentukan material yang memiliki nomor atom ringan berat seperti Hidrogen (H), Carbon ©, Niterogen (N), Oksigen (0), Sulfur (S), Uranim (U) dan Putonium (Pu). Hal itu dapat terjadi karena sifat interaksi neutron dengan materi uji merupakan interaksi inti. Berbeda dengan sinar X, interaksinya berupa electron yang berada dikulit atom.

Sistem radiografi sinar X dan radiografi sinar gamma menggunakan sistem atenuasi atau pelemahan sinar yang melewati suatu medium, sedangkan sistem eteksi neutron menggunakan serapan dan hamburan yang akan menghasilkan citra gambar lebih jelas.

Konsep radiografi neutron

Percobaan berkas neutron berasal dari neutron isotopic maupun reactor riset di tembakan ke objek dengan dihadangioleh beam port agar berkas neutron tidak menimbulkan radiasi. Konsep berkas neutron ini menggunakan hukum Lambert, dimana intensitas hamburan pendaran neutron sebelum melewati objek lebih besar dari pada intensitas pendaran neutron setelah melewati objek. Selama melewati beam port hingga detector prinsipnya akan diketahui karakteristik material dari objek tersebut.

Sifat material dapat diketahuidari intensitas hamburan pendaran neutron setelah melewati objek. Tebal objek atau material yang akan dideterminasi diukur menggunakan stepwedge atau media pengukur ketebalan material, dengan persamaan percobaan yang dipakai, n = n₀.exp(-µd) ; ln (n₀/n) = µd ; µ = ln (n₀/n) / d.

Dimana n₀ adalah intensitas hamburan pendaran neutron sebelum melewati objek, n adalah intensitas hamburan pendaran neutron yang bila melewati objek akan sesuai sifat material, sedangkan d adalah tebal, kemudian µ adalah karakteristik material suatu objek.

Setelah karakteristik objek telah terdeteksi oleh detector, maka citra pendaran neutron akan ditangkap oleh cerimn yang diletakkan dengan sudut elevasi 45⁰. Cermin dan CCD camera dipasang dalam satu box sehingga hasil pendaran maksimal. Selanjutnya akan direkam oleh CCD kamera yang terhubung dengan computer, aplikasi ini dapat merekam sejumlah sampel sesuai dengan kapasitas memori computeryang disediakan untuk dapat dianalisis sesuai kebutuhan. Aplikasinya biasa dilakukan untuk analisis hiderogen, kandungan karbon, mengidentifikasi bahan peledak dan mengetahui kadungan obat.

Radiografi sebaiknya tidak memakai manusi sebagai objeknya karena dapat membahayakan, hal itu dapat terjadi ketika neutron berinteraksi dengan suatu materi dapat menyebabkan radiasi sehingga materi tersebut bersifat radioaktif. Bila objeknya tanaman, binatang dan materi lainnya bila terkena radiasi dan menjadi radioaktif dapat langsung dimusnahkan atau dikarantina agar radioakifnya mengalami peluruhan.

Harapannya teknologi rekayasa atom terus berkembang untuk kesejahteraan manusia, bila dilakukan sesuai preosedur dan pengembangan terus dilakukan, resiko bahaya dapat ditekan hingga mendekati aman. “Jaringan takut terhadap teknologi nuklir karena nuklir itu juga ciptaan Tuhan, yang harus kita manfaatkan” ujar Gede Bayu Suparta ahli radiografi neutron FMIPA UGM.

Komponen percobaan

Uji radiografi dilakukan dengan beberapa komponen, salah satunya berkas neutron yang ditembakan sejajar untuk mengurangi reaksi hamburan, dan menggunakan energy termal. Sifat dari hamburan sangat mempengaruhi hasil pencitraan dari suatu objek yang dilewati neutron. Kemudian Beam Port berfungsi menghilangkan jenis radiasi yang tidak diinginkan dari sumber neutron, dengan bahan yang biasa dipakai adalah Timbal (Pb), Bismut (Bi), Alumina (Al2O3) dan Pasir Kuarsa (SiO2).

Dektektor atau Scinilator Screen digunakan untuk mempendarkan cahaya neutron, material yang dipakai perpaduan seng (Zn), Sulfur (S) dan Perak (ZnS) Ag. Lalu cerin berfungsi mencerminkan pendaran objek ke CCD kamera, sehingga kamera dapat menangkap dan mengabadikan citra dari objek setelah terlewati berkas neutron. Sistem computer digunakan untuk menganalisis dan simultan citra dari objek yang kemudian akan menghasilkan output yang diinginkan.