Top Banner
PENENTUAN Sr-90 DENGAN METODE CERENKOV MENGGUNAKANLSC Thamzil Las, Husein Zamroni Pusat Pengembangan Pengelolaan Limbah Radioaktif ABSTRAK PENENTUAN Sr-90 DENGAN METODE CERENKOV MENGGUNAKAN LSC. Telah dilakukan pengukuran Sr-90 dengan LSC dengan metoda Cerenkov. Pada saat ini metoda Cerenkov dapat melakukan pengukuran yang sangat sensitive dan banyak digunakan untuk mengukur radioaktivitas limbah cair yang mempunyai volume terbesar diantara limbah radioaktif lainnya. Hasil pengukuran Sr-90 sangat baik dengan nilai uncertainties cacahan vial polietilen dan gelas, cukup rendah bervariasi antara 2.59 -5.40 untuk vial polietilen dan 2,74 -6.33 untuk vial gelas. Kestabilan pengukuran sangat baik dengan nilai X2 4.88 dan 12.39 untuk vial polietilen dan gelas. Dari hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa penggunaan vial polietilen sangat layak dan akurat dan direkomendasi dapat digunakan untuk pengukuran Sr-90 dalam arti komparatif yang banyak dilakukan pad a penelitian limbah radioaktif. ABSTRACT MEASUREMENT OF S,-90 FROM LIQUID RADIOACTIVE WASTES BY CERENKOV METHODS USING LSC. Radionuclides St-90 have been measured by LSC using the Cerenkov method, in which tis method. At precent time, Cerenkov method was a sensitive method and have been used in many radioanalytical laboratories for measurement of liquid radioactive wastes. The measurement result was shown that the uncertainties error of measurement using counting vial of polyethylene and glass was found to be small, varied from 2.59 to 5.40 for poliethylene and from 2,74 to 6.33 for glass vials. untuk vial gelas. The stability of measurement was 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 using polyethylene vial was very acceptable and accurate measurement could be obtained, so this method can be recommended to be applied for measurement of Sr-90 in term of comparative measuremen which have been used in many radioactive research programme. PENDAHULUAN Radiasi Cerenkov dihasilkan bila partikel berenergi bergerak melalui suatu medium cair dengan kecepatan lebih besar dari kecepatan cahaya dalam medium yang sarna. Radionulida dengan partikel bermuatannya seperti partikel beta yang bermuatan negatif akan berbenturarl dengan molekul sepanjang arahnya dalam medium yang sarna, dan akan menghasilkan molekul yang tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi. Molekul yang tereksitasi akan kembali ke keadaan dasar (groundstate) atau semula dengan menghasilkan emisi radiasi elektromagnetik. Tejadi perubahan energi kinetik inti menjadi emisi photon. Fenomena ini ditemukan oleh Cerenkov tahun 1934 dengan terjadinya emisi 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 Scintillation Counter (LSC). Sejak saat itu teknik LSC digunakan secara rutin untuk pengukuran pemancar ~ di banyak laboratorium radiokimia. Hasi/ Pene/itian Tahun 2000
7

MENGGUNAKANLSC - Digilib-BATANdigilib.batan.go.id/sipulitbang/fulltext/2634.pdf · pengukuran pemancar ~ di banyak laboratorium radiokimia. Hasi/ Pene/itian Tahun 2000. Kondisi untuk

Aug 22, 2019

Download

Documents

votruc
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: MENGGUNAKANLSC - Digilib-BATANdigilib.batan.go.id/sipulitbang/fulltext/2634.pdf · pengukuran pemancar ~ di banyak laboratorium radiokimia. Hasi/ Pene/itian Tahun 2000. Kondisi untuk

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

Page 2: MENGGUNAKANLSC - Digilib-BATANdigilib.batan.go.id/sipulitbang/fulltext/2634.pdf · pengukuran pemancar ~ di banyak laboratorium radiokimia. Hasi/ Pene/itian Tahun 2000. Kondisi untuk

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

Page 3: MENGGUNAKANLSC - Digilib-BATANdigilib.batan.go.id/sipulitbang/fulltext/2634.pdf · pengukuran pemancar ~ di banyak laboratorium radiokimia. Hasi/ Pene/itian Tahun 2000. Kondisi untuk

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

Page 4: MENGGUNAKANLSC - Digilib-BATANdigilib.batan.go.id/sipulitbang/fulltext/2634.pdf · pengukuran pemancar ~ di banyak laboratorium radiokimia. Hasi/ Pene/itian Tahun 2000. Kondisi untuk

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

Page 5: MENGGUNAKANLSC - Digilib-BATANdigilib.batan.go.id/sipulitbang/fulltext/2634.pdf · pengukuran pemancar ~ di banyak laboratorium radiokimia. Hasi/ Pene/itian Tahun 2000. Kondisi untuk

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

Page 6: MENGGUNAKANLSC - Digilib-BATANdigilib.batan.go.id/sipulitbang/fulltext/2634.pdf · pengukuran pemancar ~ di banyak laboratorium radiokimia. Hasi/ Pene/itian Tahun 2000. Kondisi untuk

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

Page 7: MENGGUNAKANLSC - Digilib-BATANdigilib.batan.go.id/sipulitbang/fulltext/2634.pdf · pengukuran pemancar ~ di banyak laboratorium radiokimia. Hasi/ Pene/itian Tahun 2000. Kondisi untuk

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