@>batan

PRO SIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator dan Proses BahanYogyakarta, Rabu, 11 September 2013

ANALISIS AKTIVITAS RADIONUKLIDA 137CSDALAM CS­ZEOLIT MENGGUNAKAN SPEKTROMETER GAMMA

Noviarty, Aslina Br.Ginting, Dian Anggraini, Rosika KPusat Teknologi Bahan Nuklir - BATAN

Artynov@yahoo.co.id

ABSTRAK

ANALISIS AKTIVITAS RADIONUKLIDA 137Cs DALAM Cs-ZEOLIT MENGGUNAKANSPEKTROMETER GAMMA. Telah dilakukan analisis aktivitas radionuklida 137Csdalam sampel Cs-zeolit. Tujuan analisis adalah untuk mengetahui aktivitasradionuklida 137Cs dalam Cs-zeolit yang dikemas dalam bentuk point source. Besaranaktivitas radionuklida137Cs dalam sampel Cs-zeolit ditentukan dengan cara mengukurcacahan gamma dari isotop 137CS pada energy 661.7 keV menggunakanspectrometer-yo Sebelum pengukuran sampel terlebih dahulu dilakukan pengukuranradionuklida 137Cs dalam standar point bersertifikat dari Amersham, untukmenentukan nilai efisiensi pengukuran. Pada pengukuran sampel standar diperolehnilai efisiensi pengukuran sebesar 43,98%. Nilai efisiensi yang diperoleh digunakandalam perhitungan aktivitas sampel. Pada pengukuran sampel diperoleh hasilcacahan intensitas rerata 196,4537 cacah/detik dengan standar deviasi 0,5274.Dengan menggunakan nilai efisiensi pengukuran standar diperoleh hasil perhitunganaktivitas radionuklida 137Cs rerata dalam Cs-zeolit sebesar 524.9082Bq.Penyimpangan pengukuran berada di bawah 5% (penyimpangan 0,27%) sehinggahasil analisis aktivitas radionuklida 137Cs dalam sampel Cs-zeolit menggunakanspektrometer gamma dapat diterima dengan tingkat kepercayaan 95%.

Kata kunci: spektrometri-y, 137Cs, Cs-zeolit.

ABSTRACT

ANAL YSIS OF 137CS RADIONUCLIDES ACTIVITIES IN CS-ZEOLITE USING

GAMMA SPECTROMETRY. 137Cs Radionuclide activity analysis has been carriedout. The objective is to determine the activity of the 137Cs radionuclide in Cs-zeolite arepackaged in the form of point source. Analysis of 137Cs Radionuclide activities in Cs­zeolite samples was determined by measuring intensity of the isotope 137Cs gammaenergy at 661.7 ke V use-y spectrometer. Before measurement the sample, was firstcarried out measurements of 137Cs radionuclide in certified point standards fromAmersham, to determine the efficiency value. Result the standard samplemeasurement obtained the efficiency value of 43.98%. Efficiency values obtained areused in the calculation of sample activity. On the measurement of the intensity of thesample obtained results dose rate 196.4537 cps with a standard deviation of 0.5274.By using standard measurement efficiency values obtained by the calculation of theaverage activity of the radionuclide 137Cs in Cs-zeolite 524.9082Bq. Deviationmeasurements were below 5% (0.27% ) so that the analysis of the activity ofradionuclide 137Cs in Cs-zeolite samples using gamma spectrometer can be acceptedwith a 95% confidence level.

Keywords: v-spectrometry, 137Cs, Cs-zeolite

Noviarty , dkk. ISSN 1410 - 8178 Buku I hal. 165

PRO SIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator dan Proses BahanYogyakarta, Rabu 11 September 2013

@batan

Besaran efisiensi hasil pengukuran samf-elstandard dan besaran aktivitas radionuklida 13 Cs

dalam sampel paduan Cs-zeolit dihitungmenggWlakan persamaan:

dimana :

Ao = Aktivitas awal (sertifikat)At = Aktivitas pada saat pengukuran (dps)t = waktu Ao ke waktu At

tY2 = waktu paroE(E) = EffisiensiY(E)= yield (0,851 dari tabel)Cps = cacah per detik (dari pencacahan)

Bahan

1. Sumber standar 60Co

2. Standar point Cs-13 7(bersertifikat dari Amersham)

3. Sampel Cs-zeolit(telah dikemas dalam bentukpoint source)

Peralatan

Seperangkat alat Spektrometer GammaEG&G ORTEC

Metodologi

1. Penyiapan kondisi operasiSebelum melakukan pengoperasian

peralatan dilakukan pengkondisian ruangan danperalatan sebagai berikut [2]:a. Kondisi ruangan suhu 21°C, dengan Humiditas

maks. 63 %

b. Dewar detektor telah terisi nitrogen cair palinglambat 7 jam sebelum operasi[6]

2. Pengoperasian

Pengoperasian Spektrometer Gammadilakukan dengan tahapan kerja sebagai berikut[2]:a. Tegangan secara perlahan hingga mencapai 3.0

KV dengan cara memutar tombol HV yangterletak pada panel MCA (Multi ChanelAnalyser) secara perlahan.

b. Dilakukan kalibrasi energi alat menggunakansumber standar Co-60, dengan lama pencacahan1000 detik

PENDAHULUAN

Pada setiap proses pengujian PIE (PostIrradiation Examination) untuk analisismetalurgi, mekanik maupun analisis burn-up

elemen bakar nuklir U3Si2-Al pasca irradiasiumurnnya menghasilkan limbah radioaktif cairdalam jumlah cukup banyak. Kandungan utama darilimbah tersebut sebagian besar adalah unsur-unsurberat sisa uranium dan bahan bahan fisil

diantaranya adalah isotop 137Cs. Isotop 137Csmempunyai umur paroh yang panjang (tl/2 = 30,17tahun) dan berbahaya bagi makhluk hidup.Sehubungan dengan hal tersebut maka dilakukanbeberapa metode untuk mereduksi atau mengambilisotop I37CS tersebut diantaranya dengan melaluiproses kimia pertukaran ion menggunakan zeolit,sehingga diperoleh paduan Cs-zeolit. Perolehanpaduan Cs-zeolit yang mengandung isotop 137Csdikemas dalam bentuk point source dan untukkemudian di analisis kandungan radionuklida 137Cs.Paduan Cs-zeolit yang telah dianalisis kandunganradionuklida 137Cs dapat dimanfaatkan untukstandard pengujian dalam penelitian maupunsebagai sumber sinar-y di industri. Analisiskandungan radionuklida 137Cs dalam paduan Cs­zeolit dilakukan menggunakan SpektrometerGamma EG & G ORTEC [1.2].

Spektrometer Gamma merupakan alatanalisis untuk identifikasi radionuklida dengan caramengamati spektrum karakteristik yang ditimbulkanoleh interaksi radiasi dengan materi detektor. PadaSpektrometer Gamma ini detektor yang digunakanadalah detektor HPGe. [3]

Sebelum analisis keaktifan radionuklida

137Cs, terlebih dahulu dilakukan kalibrasi energiterhadap spekterometer gamma. Kalibrasi energidilakukan setiap kali akan menggunakan alattersebut. Kalibrasi energi gamma dilakukanmenggunakan sumber standar Co-60, pada duapuncak energi yaitu energi 1173.24 keV dan1332.50 keY. Selanjutnya diamati besarnyaintensitas radiasi (cacahan radiasi) yang dihasilkansesuai dengan puncak energi yang telah ditentukan.Besarnya cacahan radiasi yang dihasilkan diamatidan diplotkan ke dalam tabel QC Charts yang telahdibuat sebelumnya. Jika hasil kalibrasi sesuaidengan yang diharapkan maka pengukuran sampelcuplikan menggWlakan spektrometer gamma dapatdilakukan. [4]

Pengukuran keaktivan radionuklida 137Csdiawali dengan pencacahan sampel standar 137Csbersertifikat dari Amersham. Selanjutnya hasilcacahan yang diperoleh dihitung besar efisiensinya.Efisiensi yang diperoleh dari pengukuranradionuklida 137Cs standar digunakan Wltukperhitungan analisis kandungan radionuklida 137Csdalam paduan Cs-zeolit [5]

TEORI DAN TAT A KERJA

At(dps)= Aoe-O,693t1t%

Cps

At (dps) = Y(E).E(E)

Cps

E (E) = Y(E)At (dps)

(1 )

(2)

(3)

Buku I hal. 166 ISSN 1410 - 8178 Noviarty, dkk

©>batan

PRO SIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator dan Proses BahanYogyakarta, Rabu, 11 September 2013

e. Selanjutnya dilakukan setting energi denganmemasukkan nilai energi Co-60 yaitu padaenergi 1173,24 keY dan energi 1332,50 keY.

d. Pengukuran sampel siap untuk dilakukan

3. Pengukuran aktivitas radionuklida 137 Csdalam sam pel standar dan Cs-zeolit [2]

a. Pengukuran aktivitas radionuklida dalam sampelstandar point Cs-137 dan dalam paduan Cs­zeolit dilakukan setelah energi alat terkalibrasi.

b. Peneaeahan sampel dilakukan masing-masingpada j arak dari 25 em dari detektor denganwaktu eaeah 1000 detik

e. Peneaeahan dilakukan dengan 7 kalipengulangan

d. Setelah dilakukan peneaeahan, kemudiandilakukan analisis dari spektrum hasilpengukuran pada energi 661,66 KeV.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Kalibrasi energi dilakukan menggunakansumber standar Co-60 yang memiliki dua energiyaitu 1173,24 keY dan 1332,5 keY dalam waktu1000 detik. Pada kalibrasi energi Co- 60 diperolehintensitas sinar gamma sebesar 32945 pada energi1173,24 keY. Nilai intensitas sinar gamma yangdiperoleh di plotkan pada Qontrol Chart(Gambar.l) yang telah dibuat sebelurnnya.

Dari Gambar 1 terlihat bahwa hasil

pengukuran intensitas sinar gamma dari Co-60 padaenergi II73 .24 keV masih dalam distribusi normal

yaitu pada nilai simpangan lebih keeil dari 1- SD.Hal ini menunjukkan bahwa hasil kalibrasi energi dmasih memenuhi keberterimaan dengan tingkatkepereayaan 95%, sehingga analisis keaktivanradionuklida pada sampel Cs-zeolit menggunakanspektrometer gamma dapat dilakukan.

Selanjutnya dilakukan pengukuran aktivitasradionuklida 137Cs dalam sampel standar I37CS,dalam bentuk point source bersertifikat dariAmersham. Dari pengukuran tersebut diperoleh dataeaeahan spektrum energy gamma pada 661.7 keY ,kemudian di hitung besar effisiensi pengukuranyang dihasilkan dari pengukuran. Data pengukuraneaeahan energy gamma dan hasil perhitunganefisiensi ditunjukkan dalam Tabel I.

Pada Tabel 1 terlihat hasil pengukuraneaeahan rerata diperoleh sebesar 70,835eps(eaeah/detik), dengan standar deviasi 0,3885(penyimpangan 0.55%). Standar deviasi yangdiperoleh eukup keeil hal ini menunjukkan bahwahasil pengukuran terpusat sehingga mendekati nilaibenar . Standar deviasi yang diberikan kurang dari5%, sehingga hasil pengukuran dapat diterima padabatas kepereayaan 95%.

Pada penentuan nilai efisiensi yangdihitung menggunakan persamaan (2) dan (3)diperoleh nilai efisiensi pengukuran sebesar43,9792%. Nilai efisiensi yang diperoleh digunakanuntuk perhitungan aktifitas radionuklida 137Csdalam sampel paduan Cs-Zeolit sampel.

~.Mi Co-60 £=1173.24 ~

59500

~

49500P. !~ 39500P. ~j29500t

;,t~19500

9500

••• •••11--11-

•

•• ~SD

2SD

lSD

Ix~JI -lSD I

~~

o 2 6

Bulan

8 12

Noviarty , dkk.

Gambar.l Qontrol Chart Caeahan Bahan Standar Co-60

ISSN 1410 - 8178 Buku] hal. ]67

PRO SIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator dan ProsesBahanYogyakarta, Rabu 11 September 2013

~

batan

Tabeli. Data hasil pengukuran radionuklida 137Csdalam sampel standar

Samool AreaCDS Icacah/dt1Effisiensi(%)

Standar

70664±27070,66443,8733137CS

70798±27270,79843,9565

70593±271

70,59343,8293

71553±271

71,55344,4253

71080±271

71,08044,1316

70809±271

70,80943,9634

70345±272

70,34543,6753Rerata

70,83543,9792

SO

- 0,3885-RSO

- 0,0555-

Selanjutnya dilakukan pengukur-an sampelpaduan Cs-Zeolit, dari pengukuran yangdilaksanakan pada tanggal 24 September 2012tersebut di peroleh spektrum energi gamma sepertiditunjukkan dalam Gambar 2.

Gambar 2. Spektrum 137Cs (661.7 keY) dalamsampel Cs-zeolit

Tabe12. Data hasil pengukuran radionuklida 137Csdalam sampel paduan Cs-zeolit

SampelArea. Cps (cacah/dt) Aktivitas

sampel(BQ)196300±457

196.300524,49749

196071±455

196,071523,88562

196951±456

196,951526,23691

Cs-Zeolit

196940±456196,940526,20752

195640±455

195,640522,73402

196730±456

196,730525,64642

196544±455

196,544525,14944rerata

-196,4537524,9082

SO

0,52741,2909

Pada Gambar 2 terlihat bahwa spektrumenergi terjadi pada energi gamma 661.7 keY, secarakualitatif menunjukkan bahwa sampel yang terukur

adalah radionuklida 137CS. Selanjutnya hasilcacahan spektrum energi radionuklida 137Cs yangditunjukkan pada Tabel 2, dihitung aktivitasnyadengan menggunakan persamaan (2).

Dari Tabel 2 diperoleh hasil pencacahanrerata sebesar 196.4537 cacah/detik, dengan standardeviasi kurang dari 5% yaitu 0,5274 (penyimpangan0,27%) Hasil pencacahan dapat diterima dengankepercayaan 95%. Sedangkan dari perhitunganbesaran aktivitas menggunakan persamaan (2).diperoleh aktivitas rerata sebesar 524.9082Bq.

KESIM PULAN

Pada analisis radionuklida 137Csdalam Cs­

zeolit menggunakan spektrometer gamma dapatdisimpulkan bahwa aktivitas radionuklida yangterkandung dalam sampel Cs-zeolit pada tanggal 24September 2012 yaitu sebesar 524.9082Bq.Penyimpangan pengukur-an berada di bawah 5%(penyimpangan 0,27%), sehingga hasil analisisaktivitas radionuklida 137Csdalam sampel Cs-zeolitmenggunakan spektrometer gamma dapat diterimadengan tingkat kepercayaan 95%.

DAFT AR PUST AKA

1. SITI AMINI, Penentuan Burn-up Bahan BakarDispersi U308-Al, Lap. Teknis, PTBN­BAT AN, 2007.

2. S. AMINI, dkk "Keselektifan Zeolit LampungTerhadap Kation-kation Matrik HasH FisiUranium", Jumal Zeolit Indonesia, ISSN 1411­6723, Vol 2, No.1 (2003) 9-14.

3. EG & GORTEC, "Operator's ManualSpectrometer Gamma EG & G ORTEC ", USA.

4. NOVIARTY dkk, " Kontrol KinerjaSpektrometer Gamma Menggunakan Metode"Quality control chart" Prosiding SeminarFungsional Non Peneliti PTKMR Desember2007 ISSN: 1978-9971

5. WISNU SUSETYO, Spektrometer Gamma,Gadjah Mada University Press, 1988

Tanya jawab

Endro Kismolo~ Kenapa zeolit dan zeolit tipe mana yang diambil?

Noviarty<?Selain zeolit banyak terdapat di Indonesia,

zeolit juga mempunyai ukuran pori yang cocokunutk mengikat Cesium (Cs). Dan cukup baikpenanganannya mudah dan sederhana. Zeolityang digunakan adalah zeolit yang telahdiaktivasi.

Buku I hal. 168 ISSN 1410 - 8178 Noviarty, dkk