LAPORAN STUDY TERAPAN FISIKA PENGUKURAN RADIOAKTIVITAS UDARA DI SEKITAR REAKTOR KARTINI DI BATAN YOGYAKARTA
Kelas
: Pendidikan Fisika 3B
Kelompok
: 2
Anggota 1. Etik Irawati 2. Miroh 3. Yanti Safitri 4. Wahyu Ari H 5. Kristyowati 6. Abdul Latif 7. Hasna Rofifa K 8. Eko Nur R 9. Puji Istiyani 10. Ni’matul Khoiroh 11. Avie Chairunnissa
: (15330042) (15330043) (15330044) (15330045) (15330046) (15330048) (15330049) (15330050) (15330052) (15330054) (15330056)
FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA, ILMU PENGETAHUAN ALAM DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS PGRI SEMARANG TAHUN 2016/2017
PENGUKURAN RADIOAKTIVITAS UDARA DI SEKITAR REAKTOR KARTINI
1. Tujuan Melakukan pengukuran radioaktivitas udara di sekitar Reaktor Kartini untuk melindungi kesehatan dan keselamatan pekerja dan masyarakat dan kemungkinan terjadinya pelepasan zat radioaktif yang berasal dari pengoperasian instalasi nuklir. 2. Alat dan Bahan a. Alat :
- High Volume Sampler - Rol kabel - Tiang penyangga - Gunting - Petridisk - Pinset - Planset pencetak - Alat LBC (Low Background Counter) - Spektrometri Gamma
b. Bahan :
- Filter tipe TFA-2133 - Sumber standar Am-241 dan Co-60
3. Cara kerja a. Pengambilan sampel udara (sampling) 1. Mengecap filter dengan planset pencetak (2 buah) 2. Memasang filter udara pada High Volume Sampler 3. Meletakan High Volume Sampler secara mendatar pada ketinggian ≥ 1 meter dari permukaan tanah 4. Menghidupkan High Volume Sampler selama 10 menit 5. Mencatat volum udara yang terhisap, volume awal dan volum akhir 6. Setelah waktu 10 menit, mematikan High Volume Sampler 7. Melepas Filter dan memotong seukuran planset sebanyak 2 buah 8. Mencacah Filter dengan menggunakan alat LBC dan Spektrometri Gamma b. Pencacahan dengan alat LBC, 1. Menghidupkan alat LBC dan memanaskan selama 10 menit 2. Melakukan pencacahan latar/background selama 10 menit (pencacahan tanpa sampel) 3. Mencatat nilai cacah latar
4. Melakukan pencacahan sampel filter udara selama 10 menit 5. Mencatat nilah cacah sampel c. Pencacahan dengan alat Spektrometri Gamma 1. Menghidupkan alat Spektrometri Gamma dan memanaskan selama 20 menit 2. Melakukan kalibrasi energi dengan sumber Am-241 dan Co-60 dengan pencacahan sumber selama 5 menit 3. Melakukan pencacahan latar/background selama 10 menit ( pencacahan tanpa sampel) 4. Menyimpan data 5. Melakukan pencacahan sampel filter udara selama 10 menit 6. Menyimpan data 7. Data spectrum latar dan spectru, sampel selanjtnya ditandai di-ROI 8. Mengeprint data spectrum dan Net area latar dan sampel 4. Landasan Teori Radioaktivitas adalah gejala perubahan keadaan inti atom secara spontan yang disertai radiasi berupa zarah dan atau gelombang elektromagnetik. Jenis radiasinya berupa sinar alpha, sinar beta, sinar gamma, sinar x da radiasi neutron. Dalam peluruhan radiasi alpha, sebuah inti tidak stabil meluruh menjadi dua inti ringan dan sebuah partikel alpha. Partikel beta adalah elektron berkecepatan tinggi dipancarkan dari inti atom yang tidak stabil. Elektron positif atau elektron negatif mungkin dipancarkan dari satu radionuklida. Pancaran beta termasuk didalamnya pancaran positron, sehingga partikel beta adalah positron dan elektron. Sinar gamma sama seperti radiasi elektromagnetik lainnya bisa dipandang sebagai paket-paket catu tenaga yang disebut foton gamma. Massa dan muatan suatu inti yang memancarkan sinar gamma tidak berubah atau tetap. Dektetor yang umum digunakan dalam spektroskopi gamma dektetor sintilasi NaI (Tl). Detektor ini terbuat dari bahan yang dapat memancarkan kilatan cahaya saat beraksi dengan sinar gamma. Efesiensi detektor bertambah dengan meningkatnya volume kristal, resolusi energi tergantung pada kondisi pembuatan pada waktu pengembangan kristal. Jika energi radiasi yang dipancarkan oleh unsur radioaktif diserap seluruhnya oleh elektron-elektron pada kristal detektor NaI(Tl) maka interaksi ini disebut efek fotolistrik yang menghasilkan pada spectrum gamma. Reaktor kartini merupakan reaktor penelitian dioperasikan sejak maret tahun 1979, dengan daya yang telah ditingkatkan dari 100 Kwatt menjadi 250 Kwatt.
5. Hasil Pengamatan a. Pengambilan sampel udara (sampling) -
Diameter Filter = 9 cm, Luas Filter = 63,585
-
Diameter Filter yang dipotong = 3,5 cm, Luas Filter yang dipotong = 9,61
-
Lama Sampling = 10 menit
-
Debit udara awal = 1,5 /menit
-
Debit udara akhir = 1,5 /menit
-
Debit udara rata-rata = 1,5 /menit
b. Pencacahan dengan alat LBC -
Lama pencacahan latar = 10 menit
-
Nilai cacah latar = 45 cacah
-
Lama pencacahan sampel = 10 menit
-
Nilai cacah sampel = 95 cacah
-
Cps Netto sampel =
-
Cps Netto sampel = 4.5 – 9.7 = -5.2 Cpm
-
Aktivitas gross betta udara X=
-
= ,............. Bq/l
c. Pencacahan dengan alat Spektrometri Gamma -
Lama pencacahan latar = 20 menit
-
Lama pencacahan sampel = 20 menit
Data Spektrometri Gamma Nukli da
Energi
Yie ld
Eff
(Kev)
K-40
Ac228
1460.8
209.4
10. 7%
4.1 %
0,007 7
Net area
BG
(cacah)
(cacah)
1,24E+
1,04E+
002
004
tBG
t.cch
(dtk)
(dtk)
86400
1200
Fk.
Wkt
Luasan
samplin
Filter
g
A 6,617 x -4
10 m
2
Debit
Aktivit
Pompa
as
T(menit
Q(l/min
)
)
20
(Bq/l)
1,5x10 3 33x10-4
338.4
409.6
463.1
794.8
911.2
12. 4% 2.2 % 4.6 % 4.6 % 29.
0,011
1,65E+
1,77E+
0%
5
001
003
86400
1200
6,617x10 -4
m2
20
1,5x10 3
6. Analisis Data a. Untuk mencari energi dapat di lihat berdasarkan tabel data Spektrometri Gamma Untuk Nuklida K-40 Energinya 1460,8 Kev Untuk Nuklida Ac-228 Energi yang di gunakan energi 911,2 Kev b. Untuk mencari Yield dapat dilihat berdasarkan tabel data Spektrometri Gamma Untuk Nuklida K-40 yield 10,7% Untuk Nuklida Ac-228 yield yang digunakan yield pada energi terbesar yield 29,0% c. Untuk mencari Efisiensi (Eff)
= 3,291 −, Dimana : X= Energy Nuklida Untuk efisiensi K-40 dengan Energi 1460,8 Kev
= 3,291. 1460,8−, = 3,291.2,36. 10− =0,0077 Untuk efisiensi Ac -228 dengan Energi 911,2 Kev
= 3,291. 911,2−, = 3,291.0,00349 = 0,0115
10,92x 10-5
d. Untuk mencari Net area (Cacah) dapat dilihat dari data pencacahan latar selama 24 jam (86400 s) yang dihasilkan oleh LBC untuk Nuklida K-40 (1,24E+002) sedangkan untuk Nuklida Ac-288 (1,65E+001). e. Untuk mencari Background (BG) cacah dapat diketahui untuk Nuklida K-40 (1,04E+004)dan Nuklida Ac-228 sama yakni (1,77E+003) f.
Untuk mencari waktu Background (BG) diketahui untuk Nuklida K-40 dan Nuklida Ac-228 sama yakni (86400 s)
g. Untuk mencari waktu cacah diketahui untuk Nuklida K-40 dan Nuklida Ac228 sama yakni (1200 s) h. Untuk mencari frekuensi Luasan Filter (A)
=
ℎ
Untuk frekuensi Luasan K-40 & Ac-228
= i.
, ,
= 6,617. 10−
Untuk mencari waktu sampling pada Nuklida K-40 dan Ac-228 yakni 20 menit
j.
Untuk mencari debit pompa (Q) pada
Nuklida K-40 dan Ac-228 yakni
1,5x103 l/min. k. Untuk mencari Aktivitas
=
. ...
Dimana :
= Aktivitas nuklida(Bq/L) =Efisiensi deteksi pada Energi E, =Net area atau jumlah cacah A=Faktor perbandingan luasan filter (
Y=Intensitas mutlak sinar gamma (yield standar) T=Waktu cacah Q=Kecepatan aliran udara rata-rata (debit pompa rata-rata)
=Lama sampling Untuk mencari Aktivitas K-40
=
,. .,.
,..,%.
=0,33.10− Bq/
)
=33.10− Bq/l
Untuk mencari Altivitas Ac-228
=
,. .,.
,..%.
=0,1092.10− Bq/ =10,92.10− Bq/l
7. Pembahasan Berdasarkan praktikum yang Kami lakukan, Kami menggunakan alat Spektrometri Gamma dan LBC (Low Background Counter). Spektrometri Gamma adalah suatu alat yang digunakan untuk melakukan analisis zat radioakltif yang memancarkan radiasi gamma. LBC (Low Background Counter) digunakan untuk mencacah radioaktivitas lingkungan, maka sumber baku yang digunakan untuk mengkalibrasi harus sesuai dengan jenis radionuklida yang terdapat dalam air, tanah dan tumbuhan. Jenis radionuklida dalam air, tanah, tumbuhan adalah K-40.
Untuk pengambilan sampel udara (sampling) diperoleh dengan cara memfilter udara disekitar, sebelum memfilter terlebih dahulu mengukur diameter filter dan diperoleh 9 cm dengan luas 63.585 , kemudian diameter filter yang dipotong 3.5 cm dengan luas filter yang dipotong 9.6 . Lama pengambilan data sampling selama 10 menit dan diperoleh debit udara awal 1.5 /menit, setelah menunggu selama 10 menit diperoleh debit udara akhir sebesar 1.5 /menit. Debit udara awal dan debit udara akhir diperoleh hasil yang sama jadi rata rata debit udaranya 1.5
/menit. Sebelum melakukan pencacahan ke alat LBC (Low Background Counter). Kita mengambil sebagian kecil sampel udara, kemudian kita masukkan ke dalam alat cacah LBC (Low Background Counter), dengan lama pencacahan latar selama 10 menit. Kita akan memperoleh nilai cacah latar 45 cacah. Kita juga melakukan pencacahan sampel selama 10 menit, dan memperoleh nilai cacah sampel 97 cacah. Dari hasil nilai cacah latar dan cacah sampel kita dapat menemukan Cps Netto sampel sebesar (-5,2 cpm). Dari hasil praktikum yang telah kita lakukan pada alat LBC, kita mendapatkan hasil data aktivitas gross beta udara sebesar 10,92 . 10 -5 Bq/l. Menurut peraturan kepala badan pengawas tenaga nuklir no 7 tahun 2013 tentang nilai batas radiaktivitas lingkungan untuk Ac-228 sebesar 4,3 . 10 3. Hasil data yang kita peroleh
dari lingkungan sekitar reaktor kartini jauh dari ambang batas yang telah ditetapkan oleh pemerintah. Sampel yang kita perlukan untuk alat spektrometri gamma sama seperti yang kita gunakan untuk LBC (Low Background Counter). Dengan lama pencacahan latar 24 jam atau 3600 menit dan lama pencacahan sempel 20 menit, namun karena terkendala dengan alat spectrum gamma yang akan kita gunakan, alat tersebut baru diisi nitrogen sehingga tidak bisa untuk digunakan.jadi, kita menggunakan data kalibrasi efisiensi yang sudah ada, percobaan tersebut dilakukan pada tanggal 21 November 2016 dimulai pada pukul 8.33.23 am sampai 8.33.23 am untuk lama pencacahan latar. Sedangkan untuk lama pencacahan sample kami menggunakan data yang diambil pada 10 Januari 2017 pada pukul 2.16.39 pm sampai pukul 2.16.39 pm. Dalam praktikum yang kita lakukan, kita dapat menghitung data spektrometri gamma untuk nuklida K-40 dengan energi 1460,8 Kev dan Yield 10,7 % sedangkan AC-228 yang digunakan adalah dengan energi 911,2 Kev dan Yield 29,0%. Pada AC228 energi yang digunakan hanya satu karena data energi dan Yield yang paling besar sehingga data yang kita peroleh lebih akurat hal ini terjadi karena mengingat waktu praktikum yang terlalu singkat. Data spektrometri gamma untuk nukleida K-40 dengan energi 1460,8 Kev, Yield 10,7% , efisiensi (eff) dengan energi 1460,8 menghasilkan efisiensi 0,0077 . selanjutnya untuk net area yang kita lihat berdasarkan lama pencacahan latar bernilai 1,24E+002 dengan background latar selama 24 jam, dengan waktu background latar 1,04E+004 sekon, waktu cacah 1200 sekon. Sedangkan frekuensi luasan filter (A) yang kita peroleh adalah 6,617 . 10-4 m 2. Dengan waktu sampling (T) 20 menit, debit pompa (Q) 1500 liter/menit dan aktivitas yang kami peroleh dengan menghitung net area dikalikan dengan frekuensi luasan filter dibagi dengan evisiensi dikali debit pompa dikali Yield dikali waktu cacah hasil yang diperoleh adalah 3,3 .10 -4 Bq/m3. Pada nukleida K-40 belum terdapat baku tingkat radio aktivitas udara yang ditetapkan Peraturan Kepala Badan Pengawas Tenaga Nuklir nomor 7 tahun 2013 Tentang Nilai Batas Radoaktivitas Lingkungan.
Sedangkan pada nuklida Ac-228 dengan energi yang dihitung 911,2 Kev , Yield 29,0% mendapatkan efisiensi (eff) dengan menggunakan energi
911,2 Kev
menghasilkan efisiensi sebesar 0,0115 , dengan net area yang kita lihat berdasarkan lama pencacahan latar bernilai 1,65E+001. Dengan background latar 24 jam, dan
waktu background latar 1,77E+003 sekon, waktu cacah 1200 sekon. Sedangkan frekuensi luas filter (A) yang diperoleh adalah 6,617x10 -4 m2 ,
dengan waktu
sampling (T) 20 menit, dengan debit pompa (Q) 1500 liter/menit dan aktivitas yang kami peroleh dengan menghitung net area dikalikan dengan frekuensi luasan filter dibagi dengan evisiensi dikali debit pompa dikali Yield dikali waktu cacah hasil yang diperoleh adalah 10,92 . 10 -5 Bq/m3.
Sesuai dengan
Peraturan Kepala Badan
Pengawas Tenaga Nuklir nomor 7 tahun 2013 Tentang Nilai Batas Radoaktivitas Lingkungan dengan nuklida Ac-228 memiliki batas baku tingkat radioktivitas udara 4,3x103 Bq/m3 . Sedangkan pada praktikum nuklida Ac-228 menghasilkan 10,92 . 10 -5 Bq/m3.
Sehingga tidak melebihi baku tingkat radioaktivitas diudara yang telah
ditetapkan oleh Peraturan Kepala Badan Pengawas Tenaga Nuklir nomor 7 tahun 2013 Tentang Nilai Batas Radoaktivitas Lingkungan.
8. Kesimpulan
Spektrometri Gamma adalah suatu alat yang digunakan untuk melakukan analisis zat radioakltif yang memancarkan radiasi gamma. LBC (Low Background Counter) digunakan untuk mencacah radioaktivitas lingkungan, maka sumber baku yang digunakan untuk mengkalibrasi harus sesuai dengan jenis radionuklida yang terdapat dalam air, tanah dan tumbuhan. Jenis radionuklida dalam air, tanah, tumbuhan adalah k-40.
Dari praktikum yang telah kita lakukan berguna untuk mengetahui terjadinya pelepasan zat radioaktif yang berasal dari pengoperasian instalasi nuklir. Menurut peraturan kepala badan pengawas tenaga nuklir nomor 7 tahun 2013 tentang nilai batas radioaktif lingkungan. Nilai nuklida Ac-228 diudara sebesar 4,3 x 103 Bq/l, sedangkan hasil yang kita peroleh sebesar 10,92 x 10 -5 Bq/l. Berarti dapat disimpulkan bahwa hasil yang kita peroleh jauh dari ambang batas yang telah ditetapkan. Sedangkan untuk K-40 aktivitas diudara sebesar 3,3 x 10 -4 Bq/l. Untuk K40 belum ada ambang ketetapan yang diatur oleh pemerintah.
