PENGUKURAN ALiRAN SUNGAI DENGAN PENGGUNAANRADIOISOTOP

Oleh:

PRAWOTO, A. AMIRUDDIN dan DJALI AHIMSA

RINGKASAN

Penggunaan radioisotop dalam pekerjaan geofisik dapat digolongkan pada metoderadioaktip, dan meliputi penelitian pen:;jukuran aliran, gerakan air dibawah tanah per­pindahan, pengangkutan endapan dalam sungai dan dasar pantai / erosi / pengawasanbanjir.

Semuanya dapat dilakukan dengan menggunakan radioisotop sebagai perunut.Adapun pen:;jukuran aliran sungai ditujukan untuk menghitung kecepatan aliran dan

keadaan alirannya.Tujuan utama dari percobaan ini adalah untuk pengenceran sampah_sampah radioaktip

kedalam sungai yang mempunyai waktu paruh yang pendek.Ada 3 macam cara pengukuran ini.1. peak timing2. pengenceran konti nu3. jumlah cacahan

Sedang si penulis dalam penggunaan radioisotop ini mempergunakan cara jumlahcacahan. Cara ini mula_mula ditemukan oleh Hull E. dalam judulnya "The total CountTechnique" dan "A New Principle in Flow Measurement".

Perlu ditambahkan disini pelepasan radioisotop dilakukan kedalam aliran sungai di_mana terjadi turbulensi dan radioisotop yang memancarkan sinar 3 yang kuat denganwaktu paruh yang pendek.

Salah satu cabang dari penggunaan radioisotop dalam ilmu pengetahuan dewasa ini,telah dijumpai dalam cabang geofisika. Manusia dalam mempelajari seluk_beluk duniaini selalu terbentur kepada kesukaran_kesukaran alamiah yang biasanya sebagai kegaib_an struktur / tetapi Tuhan telah selalu mengijinkan pencarian jalan lain untuk menelaah­nya selama manusia tetap dalam iman mengagungkan kebesaran IIlahi dan tidak mem­persekutukannya dengan apapun didunia ini / Maha Agung Tuhan.

Dalam perjaangan manusia mencari air didaratan benua_benua kering, selalu disukar_kan dengan pelaksanaan_pelaksanaan teknis dan interpretasi_interpretasi hasil. Cara_cara

*) Penelitian pendahuluan.

56

yang biasa digunakan misalnya seismic_refraction, tahanan listrik, Induced_Polarizationatau el ectro magneti c induction, seri ng tertipu dalQlTl cal careous soilj atau rocks yangbiasanya mengandung electrolitic solution sehingga palsulah sifat_sifat ke-elektrikannya.Maka biasanya kesemua cora diatas terpaksa harus dilakukan untuk perbandingan satusoma lain.

Misalnya, kalau suatu riverchannel telah dapat diketahui oleh cora_cora diatas(terlokaliser), bagaimanakah menghitung kecepatan aliran don mempelajari alirannya?Jawabnya adal ah cora perunutan.

Penggunaan radioisotop dalam pekerjaan geofisik dapat dikatagorikan kepada "radio_activity method" (Parasnis, Heiland), don meliputi penelitian_penelitian pengukuranaliran, gerakan air dibawah tanah perpindahan, pengangkutan endapan dol am sungaidon dasar pantai, erosi, pengawasan banjir. Semuanya dapat ditel iti dengan mengguna­kan radioisotop sebagai perunut.

Disini akan dibawakan hasil-hasil percobaan "river gauging".Adapun river gauging termasuk dalam persoalan pengukuran aliran dimana biasanya

ditujukan untuk menghitung kecepatan aliran, keodaan aliran don kecepatannya. Tigacora yang termasuk didalamnya :

1. "peak timing"2. pengenceran konti nu3. cacahan total

Ketiganya dapat bekerja sendiri_sendiri atau bersama_sama untuk membondingkanhasil_hasil, atau secara sel ecti dipil ih dengan dasar penyesuaian keadaan alam setempat.

Dalam prasoran ini, akan dilaporkan cora total sebagai hasil percobaan pendahuluanpenggunaan radioisotop dol am river gauging.

DASAR

Cora ini ditemukan oleh Hull (Hull E., "The total Count Technique" don A NewPrinciple in Flow Measurement", Int. J. of Applied Radiation and Isotopes 4, 1-15,1958). Diketahuinya bahwa dari duo kurva yang dihasilkan dalam "peak timing method",Iuas duo daerah kurva_kurva tersebut adalah tetap, (Iihat gambar 1) , don inilah yangmenginspirasikannya pada istilah cacahan total.

Dalam cara ini, sejumlah volum larutan radioisotop (V,) dengan konsentrasi C"dilepaskan kedalam aliran/sungai secara cepat (single shot), don akan terjadi penyebar_an don pengenceran. Suatu konsentrasi C dapot dihitung (dengan instrument) disuatutempat dihil ir di mana pencampuran yang homogen sudah dianggap terjadi. Maka secaramatematika dapat diterangkan sbb.:

1. sekiranya betul_betul terjadi kekekalan masa don keoktipan, maka

~ dV, C C,. V, = !C.dV,

C ialah konsentrasi isotop dalam volumedV dalam aliran.

Kalau Q ialah kecepatan aliran, maka Q = dV/dt, atau dV = Q.dt.

Persamaon menjadi C,. V, = f C.Q.dt don2. sekiranya Q tetap (tak bercabang_cabang), maka

C,. V, = Q C.dt.

Kalau C,. V, disebut A, jumlah aktivitas, persamaan menjadi

57

3.A = 0 J C. dt, don agar persamaan ini

benar, J C.dt harus tetap diseluruh penampang aliran, artinya tetap merata.Kalau R = suatu kecepatan cacahan diatas background yang dibangkitkan oleh se­

jumlah konsentrasi, C, maka R = F.C, atau C = R/F, dimana F disebut faktor kalibe_rasi instrument.

Maka persamaan menjadi,

A = 0 I R/F.dt = O/F J R.dt,don bentuk ini menjelaskan pengertian pencacohan total.

Dori bentuk ini, terpikir bahwa sesungguhnya persoalan pengukuran telah berubah

menjadi persoalan penilaian J R.dt atau J C.dt. Hal ini dapat diatasi dengan pen_cacahan atau perhitungan konsentrasi secora kontinu atas cuplikan yang diambil disuatustasiun, pada interval yang tetap, sebanyak volum yang tetap, selama jangka yang di_hi tung waktunya. Maka suatu kurva waktu kecepatan pencacah atau waktu konsentrasi,dapat dikonstruksikan don di integrasikan secora nur.lerik (numeri call y integrated).

Tetapi hal ini dapat Iebih disederhanakan lagi dengan mendefinisikan harga integrasi,

A (atau yang

(O/F.). R (t2 - t1) atau O. C (t2 - t1)av. av.

dimana Rav. adalah kecepatan pencacahan rata_rata diatas background dari cupl ikonyang diambil selama t2 - t1•

Pelaksanaan yang mudah dopat dilakukan dengan pengadukan cuplikan dalam suatuwadah don diambil rata-ratanya. Maka cora ini diberi nama khusus: "continuous samplemethod" •

Maka cora ini baik digunakan kalau :1. A kekal,

2. 0 tetap,

3. f C.dt tetap diseluruh penampang.

Penghitungan F, sangat perlu kalau sekiranya kita akan melakukan cacahan totaldengan memasukkan detektor kedalam sungai, maka detektor itu harus dikal iberasi padageometry yang tak terhi ngga •

PERCOBAAN

Berhubung belum dimilikinya "portable rate meter" don pencacahnya, maka jumlahpencacahan terdapat kesukaran_kesukaran, karena cuplikan yang diambil harus dibawake laboratorium untuk discanned, don lebih sulit lagi kalau jauh dari lab., don waktuparoan isotop itu pendek sekali. Tetapi hal ini tak apa, karena dalam percobaan iniditekankan pada teori penel itian bukan effisiensi nya. Wal aupun demikian, cupl ikon yangterus menerus sebagai variasi dari cacahan total mungkin dikerjakan.

Cuplikan yang secara teoretis harus diambil secara kontinu dengan pompa, biasanyadengan "peristaltic pump", dapat digantikan dengan tenaga manusia (walaupun banyak)dengan komando satu orang yang memberi aba_aba kapan harus diambil cuplikan.

58

RADIOISOTOP

Pemilihan radioisotop, adalah sangat penting di Indonesia mengingat banwa sungai_sungai disini hampir semua digunakan penduduk untuk keperluan hidupnya. Kecuali itu,bel um adanya peraturan khusus tentang pemakaian radioisotop untuk penel itian-penel itianseperti ini (yang berhubungan dengan penduduk secara langsung), maka peraturan IAEA_lah yang dipakai, don yang terpenting konsultasi dengan ahli fisiko kesehatan setempat.

Sesungguhnya 1 -131 sangat ideal untuk dipilih tetapi oleh karena beberapa sootproduksi terhalang, maka telah dipilih Na_24 mengingat sederhananya p13nyinaran dontingginya keaktipan jenis yang terjadi don juga tak perlu diolah.

Untuk pelepasan isotop itu sebagai penembakan tunggal, telah dibuat satu alat pe_mecah gelas (gl ass breaker) yang berkapasitet 20 ml vial, yang dikerjakan oleh lab.Mesin ITB, don memberikan hasil yang cukup baik.

PROSEDUR

Dipilih sungai kecil clan dekat dengan reaktor, yakni Cikapayang yang kebetulanakan digunakan sebagai arus pengencer. Kecepatan aliran dari sungai ini tak tertentukarena tergantung pada pintu air.

Dipilih 2 station masing_masing pada jarak 24 m don 72 m dari tempat pelepasanisotop, dimana dilakukan cuplikan oleh 3 orang (Sdr. Hakim, Dachlan, R«chmat) yangtelah dilatih. Sinkronisasi cuplikan dengan pelepasan dilakukan dengan tembakansenapan.

Cuplikan diambil pada interval ±. 10 sekon selama 15 I'rn/nit (dianggop bahwa isotoptelah liwat semua) mengingat kecepatan or us kira_kira 0,575 m/sec. (untuk ini dilaku_kan color test).

20 vials untuk "peak timing", don masing-masing 3 kaleng untuk total count.

HASIL·HASIL

Dachlan, sta I.

Hakjm, sta II.

10 vials

kl.5kl.lkl.7kl.9 10 vialskl.3kl.6kl.2kl.8

c/2 m

c /2 m

51

69626057 527050516365

56755747 576164584655

58576864 -6572626959

64666554 645653654561

65695566 675050757271

63545351 766152 5162

66704473 556365 6370

64526345 625162 5059

"62575466 616254 66150

65526150 605780 67

Background

=57,68,59,52,50,55,54,51.

Perhitungan statistik dilakukan dengal'! 32% ketelitian : N ± 3 CT Standard Deviasi.B:Jckground

=(26.9 ±. 2.95) cpm.

KI.5 = 31.6 ± 0,KI.l = 30.7 ± 0,KI.7 = 29 ± 0,KI,9 = 28.65 ± 0

Na_24 dalam bent uk larutan Na2CO 3 aktip, sebanyak 11.4 mCi/4.8 ml dimasukkandalam vial.

59

Percobaan 22/6/66 jam 14.00, gagal karena vial tak pecah, maka isi dipindahkan ke_

dalam vial lain yans tipis.Aktivitas yang tertinggal dalam vial lama dihitung dengan pengukur kecepatan pencacahyang dikal iberasikan dengan sumber standar.

2.4 mR/hr pada 20 cm jam 9.00,23/6/66 ••••••••••0.05 mR/hr pada 20 cm jam 9.00, 23/6/66 ••••••••••

Jodi tertinggal = 2.4/0.050 x 0.04 uCi = 1.92 uCiK = A/A = 2.8 faktor pelunak (Radiological Handbook),

:. 2.8 x 1.92 uCi = 5.37 uCi.

Aktivitas tertinggal dalam glass breaker,

0.06 mR/hr pada 20 cm jam 9.00, 23/6/660.05 mR/hr pada 20 cm jam 9.00, 23/6/66

K = 2.8,

thd. vial lama.thd. sumber sinor 0.04 uCi.

thd. glass breakersumber sinor 0.04 uCi.

:. 2.8 x 0.06/0.05 x 0.04 uCi = 0.14 uCi

Total kehilangan = (5.37 + 0.14) uCi = 5.51 uCidon ini sangat kecil dibandingkan dengan jumlah aktivitas.

Koreksi ParaIisis N = N / (1 - Nt) ,o 0

tak perl u karena ternyata N t sangat kecil,t dari perhitungan = 100 u~c.

KoreksiSelfabsoropsi No/N = (1/mx. (1 _ e-mx),

x = 1.09 mg/cm2, memberikan harga kecepatan pencacahanrelatip hanya 0.97 (Rod. Hand. pg.3 138), maka hampir takberbeda.

Jodi, kalau langsung diambil perhitun3an konsentrasi,

Q = A/(C X (t2 - t,)

A = 11.4 uCi

C = (4.7/19520 x 0.04) uCi /1.7 ml = 0.882 x 10-5 uCi/ml.avot2 - t1 '" 850 detik.

:. Q = 1.47 m3/detik.

Dari color test didal?at kecepatan aliran di stasi unpang rata_rata 2 m2, maka Q = A. V •

Q = hampir 1.2 m3/detik

0.575 m/detik sedang penam_

PENELAAHAN

Kelebihan kira_kira 200 1/detik ini disebabkan mungkin oleh :

1. adanya yang tumpah ketika dilakukan pemindahan;2. kehilangan pemecah gelas don vial terdahulu;3. floculasi don serap oleh mikro organisme don tanah dalam sungai;4. tersumbatnya pintu air oleh kotoran_kotoran (sampah_sampah) ketika dilakukan color

test;5. kurang telitinya para petugas karena kerja malam (ngantuk), atau pengukur kecepat_

an pencacahan yang digunakan waktu itu tak teliti.6. Pengukuran spkectrum dilakukan atas cuplikan untuk melihat adanya Na_24.

60

Gambar R.dt (KULIAH A. S. N. T.)

c/m

Mev.

SPECTRUM ENERGI 1 KV Na_24, 1.37 MEV. DARI SAMjfLE KL. S DAN LAIN_LAIN

DENGAN ANAL YSER MODEL S}/34 RIDL

61