PENGUKURAN KOEFFISIEN ABSORPSI SINAR GAMMADALAM BATU BATA

Oleh:

Jr. PRIJANA M.Sc.

Laboratorium Radiostop Fakultas Ilmu Pasti dan AlamUniversitas Gajah Mada Yogyakarta

INTISARI

Koefisien serop sinor gamma dolam batu bota telah diukur, dengon mempergunakon radium(dolam kesetimbangan dengan hasil_hasil peluruhnya) sebagai sumber penyinaran. Sebagai per_bandingan dengan hasil_hasil karya sebelumnya, telah diukur penyerapan sinor gamma dariradium dalam Timbal (Pb); hasilnya cukup berdekatan.

Prasaran ini baru merupakan sebuah laparan pendahuluan, sehingga penyempurnaan daripercobaan ini masih diperlukan.

PENGANTAR

Penggunaan radioisotop yang senantiasa bertambah_tambah akhir_okhir ini, misalnya:Ra, Co60 dan Cs 137 dalam ilmu kedokteran, pertanian dan lain_lainnya, menimbulkanberbagai persoalan bagi kita, misalnya: bahan_bahan apakah yang dapat dipergunakansebagai bahan perisai; berapa tebalkah tembok suatu ruangan harus dibuat jika didalamruangan tersebut akan dipergunakan suatu sumber penyinaran; don masih ado lagi per_soalan_persoalan lain yang menyangkut soal perisai, terutama perisai untuk sinor gamma.

Untuk ikut serta menyelesaikan persoalan tersebut, telah dikerjakan pereobaan untukmengukur koefisien serap sinar gamma dol am batu batao Selanjutnya direneanakan pulauntuk men3ukur koefisien serap tersebut dalam bahan-bahan bangunan lainnya.

PERCOBAAN YANG DIKERJAKAN

Yang dikerjakan adalah pengukuran kaefisien serap sinar gamma dari radium dalambatu batao Sampai soot ini baru satu maeam batu bata yang dipergunakan sebagai pe­nyerap, sehingga pereobaan ini masih harus dilanjutkan untuk memperoleh data yangdapat dipereaya. Untuk membandingkan hasil pereobaan ini dengan hasil_hasil sebelum_nya dipergunakan bahan serap Timbal (Pb).

A. Sumber sinar gamma

Sebagai sumber sinor gamma dipergunakan radium (dalam kesetimbangan dengan hasil_hasil peluruhannya), yang aktivitasnya kira_kira sebesar 10mCi. Zat tersebut ditempat_kan dalam sebuah tabung legam yang berukuran dengan garis tengah 0.57 em don

38

panjang 3.0 cm. Karena radium yang dipergunakan ini ado dalam kesetimbangan denganhasH-hasH peluruhannya, maka cukup banyak sinor gamma yang dipancarkan don tena_ganyapun bermacam_macam. Untuk mendapatkan sedikit gambaran, dilampirkan gambarspektrum sinor gamma dari zat ini ( gambar 1 ).

B. Bahan serap

Batu bata yang dipergunakan sebagai bahan serap berasal dari satu "pabrik", ber_ukuran rata-rata 23.0 X 11.0 x 2.0 cm. Berat jenis rata_rata yang terukur adalah 2.36gram/cm3 dalam keadaan kering. Pengukuran koefisien serap dikerjakan dengan mem_pergunakan batu bata dalam keadaan kering don permukaannya dihaluskan.

Timbal yang juga dipergunakan sebagai bahan serap dalam percobaan ini berukuranrata_rata 14.4 x 9.1 x 1.40 cm; berat jenisnya terukur 11.58 gram/cm3• Timbal inibelum dianalisa secara kimia, sehingga belum diketahui susunan kimianya. Yang di_pergunakan oleh Davisson don Evans*) terdiri dari 99.9 _ 90.0% Pb dan 0.1 _ 10.0%Bi. Berat jenisnya 11.29 gram/cm3, sehingga kadar Bi rata-rata adalah 4%. MenurutDavisson dan Evans*), jika timbal yang dipergunakan mengandung 10% Bi, koefisienserap yang terukur tidak akan menyimpang lebih besar dari pada 0.5% dari harga yangdiharapkan dari perhitungan teoretik.

C. Detektor

Detektor yang dipergunakan adalah Nal (TI) detektor sintilasi gamma buatan NuclearChicago, type DS5-4, dihubungkan dengan penganalisa radiasi buatan Nuclear Chicago,type 132A, yang dipergunakan sebagai scaler biasa (tidak sebagai pengukuran spektrumsinar gamma).

D. Geometri

Karena sumber sinar yang tersedia hanya radium dengan aktivitas yang agak terlalubesar, kurang Iebi h 10 mCi untuk mendapatkan kecepatan pencacahan yang cukup ren_dah, jarak antara detektor dan sumber sinar ditentukan sebesar 5 meter. Antdra detek_tor dan sumber sinor ditempatkan 5 buah kolimator. Diagram dari geometri yang diper­gunakan tertera pada ( gambar 2 )

Kolimator_kolimator tersebut dimaksud untuk memperoleh berkas sinar yang diarahkandon sekaligus supaya sinar yang dihamburkan oleh barang-barang disekitar alat_alatsedikit mungkin dicacah oleh detektor*). Untuk maksud yang sama, detektor dan sumbersinar diselubungi dengan timbal.

Untuk meng-check geometri dari percobaan ini dikerjakan pengukuran serap denganmenempatkan bahan serap diberbagai kedudukan. Ternyata bahwa Ietak bahan serapyang berbeda menghasilkan kurva serap yang soma ( gambar 3 ).

E. Prosedur percobaan

Sebelum dan sesudah percobaan selalu diadakan pengukuran dari background, sedangrangkaian pencacahan selalu di_check dengan mempergunakan sebuah standar sumberradium.

Pengukuran serap sinar gamma dalam batu bata don timbal dikerjakan dengan mem­pergunakan 9 buah batu bata dan 9 buah lempeng timbal yang tebalnya sudah ditentu_kan. Dari hasH pengukuran ini dibuat kurva kecepatan pencacahan vs tebal serap atautransmisi vs tebal serap. Transmisi didefinisikan sebagai perbandingan antara kecepatanpencacahan dengan mempergunakan bahan serap dengan kecepatan pencacahan tanpaserap. Dari kurva-kurva tersebut dihitung koefisien serap sinar gamma dalam batu batadan dalam timbal.

PERBANDINGAN DENGAN HASIL-HASIL KARYA SEBELUMNYA

Sudah disebutkan diatas bahwa untuk membandingkan percobaan ini dengan hasil_hasil karya sebelumnya dikerjakan pengukuran serapan sinor gamma radium dalam timbal.

39

Kurva transmisi vs tebal bahan serap dari pengukuran ini dibandingkan dengan kurvadari Davisson dan Evans*) ( gambar 4 ) ternyota bahwa kesamaannya cukup baik. Hanya

pada bahan serap yang cukup tebal, lereng dari kurva hasil percobaan ini ternyatalebih kecil. Hal ini disebabkan oleh sinar hambur gamma yang ternyata masih dapatterukur oleh rangkaian pencacahan.

Koefisi en serap yang terukur sebagai fungsi dari tebal bahan serap dibandi ngkandengan hasil pengukuran Davisson dan Evans*) dan hasil pengukuran Roberts**), jugadengan perhitungan teoretik dari Davisson dan Evans*) ( gambar 5 ) tidak begitu menyim­pang.

HASIL-HASIL PERCOBAAN

Hasil_hasil percobaan ini dapat diikhtisarkan sebagai berikut :Dengan mempergunakan batu bata yang dihaluskan permukaannya sebagai bahan serapdiperoleh kurva serap seperti terlihat pada gambar 6. Koefisien serap yon:;! terukur ada­lah 0.146 cm-1•

Dengan mempergunakan batu bata yang tidak dihal uskan permukaannya diperolehkurva serap yang lebih kecil lereng-nya (gambar 6). Koefisien serap yong terukur jugalebih kecil, yoitu : 0.118 cm·-1• Hal ini disebabkan oleh adanya udara diantara batubata, yang tentu saja adalah lebih banyak jika batu bata yang dipergunakan tidakdihaluskan permukaannyo.

KESIMPULAN

Berdasarkan atas hasil_hasil percobaan tersebut diatas dapat ditarik beberapa kesi m_pulan:

1. Percobaan ini memberikan hasil_hasil yang cukup dapat dipercaya.2. Perl u diadakan pengukuran dengan mempergunakan batu bata yang bermacam­

macam (berasal dari beberapa "pabrik") untuk mengetahui berapa harga koefisien serapuntuk batu bata yang bermacam_macam itu.

3. Untuk lebih mendekati keadaan dalam pemakaian perlu diadakan percobaandengan mempergunakan batu bata yang dilapisi dengan campuran semen sebagai bahanserap.

4. Kalau diperlukan data dari koefisien serap sinar gamma dalam berbagai bahanbangunan, percobaan ini dapat dilanjutkan dengan mempergunakan beton, kayu danlain_lainnya sebagai bahan serap.

5. Untuk mengetahui ketergantungan enersi_enersi dari koefisien serap, diperlukanpengukuran dengan mempergunakan sumber..sumber sinar gamma yang monochromatis.

Referensi: *)C.M. Davisson don R.B. Evans, Physical Review, 81, 404 (1951).**)J.E. Roberts, Proc. Roy. Soc. 183A, 338 (1945).

40

DISKUSI

HARTOMO

1. Sifat_sifat dari tanah yang dipakai untuk membuat batu bata (misal nyc: tanahapa, bagaimana susunan komponen_komponen tanah, berapa ukuran minimum darimasing_masing batu bata?).

2. Berapa tebal minimum dari dinding yang terbuat dari batu bata yang masih dapatdipertanggung_jawabkan daya proteksi terhadap irradiasi, terutama dinding sumurkedal am mana waste disposal ok an dibuang?

Ir. PRIJONO M.Sc.

1. Maksud penel itian ini hanya untuk menentukan koeffisien absorpsi sinor gammadalam batu bata yang terdapat dipasaran.Jodi belum dimaksudkan untuk mencari komposisi batu bata yang koeffisienabsorpsinya tinggi.

2. Pertanyaan ini lebih baik dijawab oleh Bagian H.S.S. dari BATAN.

41

CPM

L~

10000

5000

Gambar 1. SPEKTRUM SI NAR GAMMA

DARI RADIUM.

o 300 600 900 1200 1500

----.>- TENAGA SINAR GAMMA (KEV)

TEMBOK & JENDELA

~

DETEKTOR

- 3,70 Cm- -2,S2 em -- -1,42 Cm·

rangkaian

pencacah 1 m 1,5 m

Sm

1,5 m 1 m

Gambar S.

0.0.o 2

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

Gambar 2. SUSUNAN ALAT_ALAT YANG DIPERGUNAKAN

Koeffisien

Absorpsidalam CM_l

\'\

~J'.... h

/',o "-.)( /',/',/',

X)(

X)(

4 6 8 10 12 14

-----'~_ Tebal bahan serap timbol (CM)

KOEFISIEN SERAP SEBAGAI FUNGSI DARI TEBAL BAHAN SERAPTitik-titik

SilangGaris

Segitiga

Hasi! percobaan Roberts •• )Hasi! percobaan Davisson & Evans *J

Kurv8 Teoretik

Hasi! percobaan Prijana

43

3.50

5 10 15

CPM

-40000

_ 20000

_ 10000

44

____ >_ TEBAL BAHAN SERAP (CM)

Gambar 3. KURVA SERAP SINAR GAMMA DALAM BATU BATA

UNTUK BERMACAM_MACAM LETAK BAHAN SERAP.

inV')

~V')z~I-

0.1

0.01

0.001

2 3 4 5 6

----_.>. TEBAL BAHAN SERAP TlMBAL(INCH)

Gambar 4. PERBANDINGAN DENGAN HASIL PERCOBAANDARI DAVISSON DAN EVANS'

45

~0­Uoo...J

i4.5

4.0

3.5

o

BATA HALUS

10

BATA KASAR

20 30

~TEBAL BAHAN SERAP (CM)

46

Gambar 6. KURVA SERAP SI NAR GAMMA DALAM BA TU BA TA;

UNTUK BATA KASAR DAN HALUS.