PENENTUAN Sr-90 DENGAN METODE CERENKOVMENGGUNAKANLSC
Thamzil Las, Husein ZamroniPusat Pengembangan Pengelolaan Limbah Radioaktif
ABSTRAKPENENTUAN Sr-90 DENGAN METODE CERENKOV MENGGUNAKAN LSC. Telah
dilakukan pengukuran Sr-90 dengan LSC dengan metoda Cerenkov. Pada saat ini metodaCerenkov dapat melakukan pengukuran yang sangat sensitive dan banyak digunakan untukmengukur radioaktivitas limbah cair yang mempunyai volume terbesar diantara limbah radioaktiflainnya. Hasil pengukuran Sr-90 sangat baik dengan nilai uncertainties cacahan vial polietilendan gelas, cukup rendah bervariasi antara 2.59 -5.40 untuk vial polietilen dan 2,74 -6.33 untukvial gelas. Kestabilan pengukuran sangat baik dengan nilai X2 4.88 dan 12.39 untuk vialpolietilen dan gelas. Dari hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa penggunaan vialpolietilen sangat layak dan akurat dan direkomendasi dapat digunakan untuk pengukuran Sr-90dalam arti komparatif yang banyak dilakukan pad a penelitian limbah radioaktif.
ABSTRACTMEASUREMENT OF S,-90 FROM LIQUID RADIOACTIVE WASTES BY CERENKOV
METHODS USING LSC. Radionuclides St-90 have been measured by LSC using the Cerenkovmethod, in which tis method. At precent time, Cerenkov method was a sensitive method andhave been used in many radioanalytical laboratories for measurement of liquid radioactivewastes. The measurement result was shown that the uncertainties error of measurement usingcounting vial of polyethylene and glass was found to be small, varied from 2.59 to 5.40 forpoliethylene and from 2,74 to 6.33 for glass vials. untuk vial gelas. The stability of measurementwas also very good with the X2 test value of 4.88 and 12.39 for polyethylene and glass vials,respectively. It could be conclude from these results that the Cerenkov method usingpolyethylene vial was very acceptable and accurate measurement could be obtained, so thismethod can be recommended to be applied for measurement of Sr-90 in term of comparativemeasuremen which have been used in many radioactive research programme.
PENDAHULUANRadiasi Cerenkov dihasilkan bila partikel berenergi bergerak melalui
suatu medium cair dengan kecepatan lebih besar dari kecepatan cahaya dalammedium yang sarna. Radionulida dengan partikel bermuatannya seperti partikelbeta yang bermuatan negatif akan berbenturarl dengan molekul sepanjangarahnya dalam medium yang sarna, dan akan menghasilkan molekul yangtereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi. Molekul yang tereksitasi akankembali ke keadaan dasar (groundstate) atau semula dengan menghasilkanemisi radiasi elektromagnetik. Tejadi perubahan energi kinetik inti menjadi emisiphoton. Fenomena ini ditemukan oleh Cerenkov tahun 1934 dengan terjadinyaemisi cahaya ultraviolet dari cairan transparan yang dikenai oleh sinar gamma.Emisi cahaya ini pertama kali digunakan oleh Beelcher in 1953 untuk mengukur~ dan ~-'Y emisi radionuklida dalam larutan[1] dengan teknik Liquid ScintillationCounter (LSC). Sejak saat itu teknik LSC digunakan secara rutin untukpengukuran pemancar ~ di banyak laboratorium radiokimia.
Hasi/ Pene/itian Tahun 2000
Kondisi untuk memformulasikan radiasi Cerenkov dapat di uraikansebagai berikut :
Radiasi Cerenkov dapat terjadi bila Pll >
dimana :13 = Kecepatan pal1ikel relatif,. merupakan rasia dari kecepatan partikel (v)
dibandingkan dengan kecepatan cahaya (c) dalam ruang vakum11 = Indeks refraksi dari medium
Ini berarti untuk medium transparan, keterbatasan kecepatan partikel juga
menyebabkan energy ambang partikel ;
C
V'llVm =
dan rumus berikut
1
~)-jEm = 0.511, -1
dimana , 0,511 adalah massa electron diam dalam MeV. Oi dalam air dimana11 = 1.332 dan energi minimum batas am bang electron dibutuhkan untuk
memperoleh radiasi Cerenkov adalah 0,263 MeV.Dengan demikian radionulkida yang mengemisikan partikel beta dengan
energi maksimum besar dari 1 MeV (hard beta emitter) seperti Sr-90, Sr-89 danCs-137, dalam medium transparan akan menghasilkan radiasi Cerenkov danfoton yang dihasilkan dapat langsung dideteksi dengan detector pelipat gandafoton (photomultiplier) dari peralatan lSC.
lain halnya untuk radinuklida pemancar beta, seperti H-3 mempunyaienergi kontinu dari o sampai 18,6 keV yang merupakan energi karakteristikmaksimum dari H-3. Nuklida H..3, C-14, P-32, S-32, CI-36 mengemisikan betapada energi rendah (soft beta emitter), sehingga membutuhkan sintilator yangterlarut dalam cairan (pelarut) yang dapat memp"engaruhi atau mengeksitasipartikel beta dari nuklida tersebut. Kembali ke tingkat dasar partikel beta akanmengemisikan cahaya photon yang dapat dideteksi dengan detectorfotomultiplier.
Radiasi cerenkov relatif lemah intensitasnya dan mempunyai spectrumyang kontinyu energy terkonsentrasi utamanya ultraviolet. Kemampuan deteksitergantung dari nomor electron emisi diatas ambang. Teknik ini hanya praktisuntuk radionuklida pemancar partikel ~ dengan energy> 1 Mev.
Oensitas medium yang rendah menghasilkan lintasan yang lebih panjanguntuk electron dengan menghuibungkan nom or photon emisi.
21Hasi! Penelitian Tahun 2000
Beberapa photon terdeteksi sangat bergantung dari kuantum dansensitivitas spectrum potokatoda dan usaha IJntuk mengoptimasi efisiensi
tergantung pekerja yang mengoperasikan.Radiasi cerenkov tidak tertransmisikan secara sempurna oleh glass vial
serta gelas dari multiplier. Meskipun begitu, efisiensi pengukuran dapatdiperbaiki dengan menggunakan peralatan glass quartz, vial plastik dan denganpenambahan garam Na-2-naftilamin-6,8., asam disu!fonat. Keuntunganpenggunaan vial plastik dibandingkan dengan gelas adalah biaya/harga yangjauh lebih rendah, dan cacah latar belakang'jauh lebih rendah.
Radiasi Cerenkov merupakan radiasi langsung dan mempunyai panjanggelombang heterogen. Karena itu volume sample akan sangat mempengaruhijumlah radiasi yang dihasilkan dan efisiensi pengukuran. Oleh sebab ituvoleume sample harus sarna dengan volume standar yang digunakan.atauuntuk vial counting terisi minimal 70-80% volume vial.
.Pemadaman radiasi dapat terjadi karena beberapa sebab, antara lainkarena penyerapan cahaya oleh senyawa yang berwarna dalam sample ataukarena efek kimia dari impurities pada sampel. Kemurnian bahan kimiasebenarnya tidak terlalu serius dalam radiasi Cerenkov karena pengukurandilakukan tanpa menggunakan scintilator. Penelltian ini bertujuan untukmemperoleh cara/metode yang labih cepat dan akurat dalam counting unsurradioaktif.
TATA KERJA
Alat dan BahanAlat analisis digunakan LSC Merk Pacard model Tri-Carb 1600TR.
Semua bahan kimia yang digunakan adalah berkualitas pro-analisis (PA).Radionulida Sr-90 diperoleh dari Amersham UK. Vial counting digunakan vialgelas serta botol polietilen volume 25 mi. Peralatan LSC harus di set dan dikalibrasi sebelum digunakan. Ini mengingat pengesetan instrumen sangatmenentukan efisiensi pengukuran dan penampilan data atau kurva yangdidapatkan. Dalam hal Cerenkov couting selalu digunakan chanel pengukuranradionuklida Tritium.
Pengukuran dengan LSC .
Oilakukan pengukuran cacah Backgraound dan Blanko denganmenggunakan cairan air demi tanpa radionulida) untuk mendapatkan kedapatulangan (rata-rata) aktivitas (cpm) dengan deviasi 2 standar deviasi. CountingBackground dilakukan pada air demi tanpa tanpa radionuklida.
Counting vial blanko berisi air demi, didapatkan pad a jumlah countingsekitar 20-30 cpm. Pengulangan dilakukan sebanyak mungkin untuk memenuhistatistik counting. Oilakukan pula optirnasi pengoperasian LSC.denganmengatur beberapa parameter pengoperasian alat antara lain:1. Waktu pencacahan : menit2. Oaerah energi pencacahan3. Cacah rata-rata dan perhitngan X2 dan test Uncertanties
22Hasi! Pene!itian Tahun 2000
Efisiensi pengukuran dari instrumen ini dihitung otomatis oleh programyang tersedia dalam komputer bervariasi antara 78- 28% untuk Tritium atau Sr-90. Sampel yang al(an diukur ditempatkan dalam vial polietilen (volume 25 ml)sebanyak 10 ml dan dibiarkan tertutup kedap cahaya selama minimal 10 menit.Untuk caunting ini dikoleksi total cacahan minimal 20000 count danpencacahan dilakukabn selama 10 menit atau mendapatkan total cacahanminimal 20000 count.
HASIL DAN PEMBAHASANTabel 1 adalah hasil cacahan latar untuk sebagai blanko tanpa
menggunakan radionuklida ~ntuk penggunaan vial gelas dan vial polietilen.Hasil menunjukkan rendahnya cacahan latar pada vial polietilem dengan reratacacahan 22.56 ::t 0.22 cpm dibandingkan cacahan latar pada vial gelas sekitar34.82 ::t 0.28 cpm. Rendahnya cacahan dengan vial polietilen mungkindisebabkan radiasi cerenkov tidak dapat ditransmisikan secara sempurna olehvial gelas. Dalam penggunaan vial gelas, efisiensi pengukuran dapat diperbaikidengan menggunakan vial gelas jenis quartz dengan penambahan garam Na-2-naftilamin-6,8., asam disulfonat sebagai shifter
Untuk lebih detailnya, dilakukan pencacahan beberapa samplemengandung Sr-90 yang hasilnya terlihat pada Tabel 2 untuk vial polietilen danTabel3 untuk vial gelas.
Tab~1 2. Hasil cacahan menggunakan vial PolietilenffiQ- ~a~~hjQ!!lenJL Cacah/meEJ!.I ~-rata~C~5?ah sebenarnya u
289922932829134220612237921873-16904169371700268236709666954145342
289929332913220622382187169016941700682671667541534539
1 2915*5.40 2892 5.40
2 2210:t4.70 2110 4.70
3 1672 4.121695J_4.12
2.59673:t2.59 6504
515 2.315 538:1:2.315389
23Hasi/ Penelitian Tahun 2000
Beberapa variasi larutan mengandung Sr-90 masing-masing ditempatkan padavial politilen dan vial gelas dengan aktivitas yang identik. Hasil cacahanmenggunakan vial polietilen menunjukkan 2915:t5.40, 2210:t4.70, 1695:t4.12,673:t2.59 dan 538:t2.31 count per menit dari lima aktivitas Sr-90 yang berbeda.Untuk masing-masing larutan yang sarna, hasil cacahan menggunakan vialgelas didapatkan lebih tinggi yaitu 4002:t6.33, 3038:t5.51 , 2290:t4.79, 972:t3.12dan 751:t2.74 count per menit.
Oari hasil tersebut dianalisis tingkat ketidakpastian masing-masing hasilcacahan vial polietilen dan gelas, ternyata error ketidakpastian (uncertainties)pengukuran kedua metoda bervariasi antara 2.59 -5.40 untuk vial polietilen dan2,74 -6.33 untuk vial gelas.
Oari data ini jelas penggunaan vial polietilen dapat mengasilkan cacahanyang lebih baik dengan error lebih rendah.
Keuntungan lain dari penggunaan vial polietilen dibandingkan dengangelas adalah biaya/harga yang jauh lebih rendah, dan cacah latar belakangjauh lebih rendah. Namun demikian karena radiasi Cerenkov rnerupakan radiasilangsung dan mempunyai panjang gelombang heterogen maka volume sam pelakan sangat mempengaruhi jumlah radiasi yang dihasilkan dan efisiensipengukuran. Oleh sebab itu volume sam pel harus sarna persis sarna satudengan yang lain, begitu pula dengan volume standar yang digunakan misalnyadengan mengisi vial counting antara 70-80% volume vial.
Kelemahan penggunaan vial gelas juga sering terjadinya pemadamanradiasi (Quenching) karena adanya penyerapan cahaya oleh senyawa yangberwarna dalam sam pel atau karena efek kimia dari impurities pada sampel.Dengan menggunakan polietilen untuk radiasi Cerenkov, larutan praktis tidakberwarna karena tidak dilakukan penambahan scintilator pada sampel.
Kestabilan pencacahan dapat dianalisis dengan pengulanganpencacahan sebanyak 12 kali untuk sam pel yang sarna dan hasil perhitunganX2 dapat dilihat pada Tabel 4. Hasil perhitungan X test menunjukkan bahwanilai X2 untuk polietilen lebih rendah dibandingkan ni!ai x untuk vial gelas. Nilai xuntuk pengukuran < 20 ulangan adalah antara J 0-20. Makin kecil X2 kestabilan
24Hasil Penelitian Tahun 2000
pencacahan semakin baik. Dengan demikian pengukuran denganmenggunakan vial polietilen jelas lebih baik dibandingkan dengan vial gelasuntuk pengukuran radiasi Cerenkov tanpa menggunakan scintilator.
Tabel 4. Pencacahan larutan ~~~~~9 ~r_~9~~~qai sam pelGelasi Polietilen
Cacah Cpm 1 (N-r) (N-r)2
1-20.4167 416.8403Cpm
281529122850285928182829283527892881282727932817
407441874085416941224108403142334051409341014239
49495
(N-r);c.2558.6744149.5071566.841972.84
6.673611275.00698757.8411754.175414.507997.5069556.17361391.17
51100.92
5865.007212.6736
556.1736
i 303.3403
41.17361
0.173611
2154.5072077.84
70.840281799.174
339.1736
13836.92
(N-r)i -50.5833
64.41667
-39.5833
44.41667-2.58333
-16.5833
-93.5833
108.4167
-73.5833
-31.5833-23.5833
114.4167
176.58333
I ~~,~~~~~23.58333
-17.4167
-6.41667
-0.41667
-46.4167
45.58333-8.41667
-42.4167 --18.4167
123156789101112
Jumlah I 34025 I
Rata-rata
2835.417 4124.583
x~ = 4.880029 XL = 12.38935---
KESIMPULAN DAN SARANOari hasil yang dipewroleh, beberapoa kesimpulan dapat disampaikan
sebagai berikut :1. Teknik cerenkov counting memberikan beberapa keuntungan antara lain,
sederhana dalam preparasi sampel sehingga memungkinkan penanganansample dalam jumlah besar.
2. Pencacahan sampel tanpa menggunakan sintilator.3. Laju cacah background rendah4. Tidak menimbulkan terlalu berpengaruh terhadap chemical quenching.
Oengan kemudahan pelaksanaan pencacahan, disarankan untukmenggunakan vial polietilen untuk pencacahan radionuklida Sr-90, dan nuklidapemancar beta dengan energi maksimum tinggi dari 512 kev. Pencacahan inidalam arti komparatif dan bukan aktivitas absolut, seperti pengukuranKoeffisien Oidtribusi (Kd) atau Koefficien Oiffusi (0) sedangkan untukpengukuran aktivitas absolut perlu aktivitas larutan standar dapat dilakukandengan menggunakan Spektrometer Gamma.
25Hasil Penelitian Tahun 2000
DAFTAR PUSTAKA1. Jelley, J.V., "Cerenkov Radiation and Its Application", Pergamon Press,
London, (1958) '.2. Dyer, A., "Liquid Scintillation Practice", Heyden, London, (1980)3. Faires, RA and Boswell, GGJ., Radioisotope Laboratory Techniques",
Butterworths, and Co Ltd, London, (1981-)4. Tait, W.H., "Radiation Detection", Butterworths, and Co Ltd, London, (1980)5. Thamzil Las., "PhD Thesis", University of Salford, Manchester, (1989)6. Anonymous., "Tri-Carb Liquid Scintillation Analyzers Model 1600TR ,
O'perating Manual", Pacard Instrumen Co., Inc, (1992)
26HasiJ PeneJitian Tahun 2000
Top Related