ANTAR BANDING PENGUKURAN 144Ce,l37Cs, 54Mn, DAN 60CO ANT ARA P3KRBiN-BAT AN DENGAN JCAC JEP ANG

Transkripsi

1 Prosiding Presentasi llmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan X lfotej Kartika Chandra,.14 Vesember ~O04 ANTAR BANDING PENGUKURAN 144Ce,l37Cs, 54Mn, DAN 60CO ANT ARA P3KRBiN-BAT AN DENGAN JCAC JEP ANG Wahyudi, Muji Wiyono dan Tutik Indiyati Puslitbang Keselamatan Radiasi clan Biomedika Nuklir -Batan ABSTRAK ANTAR BANDING PENGUKURAN 144Ce, 137CS, 54Mn, DAN 6OCo, ANTARA P3KRBIN- BATAN DENGAN JCAC-JEPANG. Telah dilakukan antar banding pengukuran aktivitas 144Ce, 137Cs, 54Mn, dan 6OCO antara P3KRBiN-BATAN dan JCAC-Jepang dalam sampellingkungan. Sampel yang diukur berupa tanah yang telah dilakukan sterilisasi pada suhu 450 C selama 10 jam dan alumina (AI-1319) kemudian ditempatkan dalam wadah vial U-8. Sampel diukur oleh }CAC- }epang dan P3KRBiN-BATAN. Hasil pengukuran antara kedua instansi mempunyai perbedaan- 4,76% sid 3,70% dengan nilai En>l untuk 137Cs dalam sampel tanah dan 144Ce dan 54Mn dalam sampel alumina, serta nilai En~l untuk 137Cs dan 6OCO dalam sampel alumina. ABSTRACT THE INTERCOMPARATION OF 144Ce,137Cs, 54Mn, AND 6OCO MEASUREMENT BEn'\'EEN CRSNB-NNEA AND JCAC-JAPAN. The intercomparations of 144Ce, 137CS, 54Mn, and 60CO measurement between CRSNB-NNEA and JCAC-JAP AN had been conducted for environmental samples. The samples are alumina (Al-1319) and sterilized soil at 450 C for 10 hours by JCAC then placed in the U-8 vial. The samples measurement by JCAC-}apan and CRSNB-NNEA give different result within the range from -4,76% to 3,70% with the number En>l for 137Cs at soil sample and 144Ce and 54Mn at alumina sample, then the number En~l for 137CS and 6OCo at alumina sample. I. PENDAHULUAN Dalam rangka mengetahui kinerja P3KRBiN-BA T AN dalam melakukan pengukuran radioaktivitas maka telah dilakukan kerja sarna antar banding dalam bidang pengukuran Kegiatan antar banding pengukuran ini dilakukan untuk melakukan pengukuran radionuklida 137CS dalam sampel lingkungan tanah clan radionuklida 144Ce, 137CS, clan 60CO dalam sampel alumina (AI-1319). Kedua sampel tersebut dipersiapkan oleh radioaktivitas dalam sampel lingkungan diukur oleh JCAC-Jepang clan antara kedua P3KRBiN-BA TAN dengan Japan instansi menggunakan spektrometer gamma dengan kemurnian tinggi[2] detektor = germanium Karena sampellingkungan mempunyai konsentrasi radionuklida yang cukup kecil maka kegiatan ini analisis sampellingkungan maka kegiatan ini dapat digunakan sebagai pendukung dalam memenuhi persyaratan akreditasi oleh Komite Akredita_si Nasional [1] dapat mengetahui kemampuan P3KRBiN- BAT AN khususnya Sub-bidang Kesela- matan Lingkungan dalam melakukan

2 Ao Prosiding Presentasi llmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan X -~ liotej Kartika Q~ndra. 14 Vese~r ~O04 analisis radionuklida dalam sampel salur dan energi gamma (kev~, secara lingkungan. Makalah ini menjelaskan tentang analisis radionuklida 144Ce, 137CS, 54Mn, clan umum hubungan antara nomor salur 6OCO dalam sampel lingkungan yang tasnya dapat ditentukan dengan per- diukur meng Q:Unakan detektor HPGe samaan sebagai berikut [3-5]: milik P3KRBiN-BA TAN khususnya yang berada di Subbidang Keselamatan Lingdengan Y=a+bX (1) y adalah energi gamma (ke V) kegiatan pelayanan analisis cemaran a clan b adalah bilangan konstanta radiasi dalam sampel atas permintaan dari linier instansi luar. x adalah nomor salur (channel) II. TEORI Dalam penentuan radionuklida pemancar gamma di dalam sampel lingkungan biasa digunakan spektrometer gamma dengan detektor germanium kemurnian tinggi;karena detektor tersebut dapat memisahkan energi gamma yang berdekatan dengan resolusi sekitar 2 ke V lebar setengah tinggi puncak (FWHM) Sumber standar yang digunakan telah diketahui aktivitasnya pada saat ditetapkan (reference date) namun raja saat pencacahan perlu ditentukan aktivi-tasnya kembali setelah mengalami peluruhan selama penyimpanan, aktivitas radionuklida pada saat pencacahan dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut [4] untuk radionuklida 6OCo Facia energi AI = Aoe-J.J 1332,50 ke V nilai FWHM semakin kecil 4 = Aoe-O,693t I T1 (2) menunjukkan kemampuan detektor semakin baik Galam mernisah-kan spektrum dati radiasi gamma yang ditangkap oleh detektor. Sebelum digunakan dalam pengukuran, terlebih dahulu dengan At adaiah aktivifussaat pencacahan (Bq) adalah aktivitas mula-mula (Bq) A adalahkonstanta peluruhan (hari-l) adalah waktu tunda (hari) sistem spektrometer gamma perlu T 1/2 adalah wakt1.i para (hari) dikalibrasi dengan sumber standar untuk menentukan hubungan antara nomor Efisiensi tiap-tiap energi gamma mempunyai nilai yang terten!u clan untuk

3 P, Prosiding Presentasi llmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan X ~ liotej Kartika Chandra. 14 Vesember ~O04 menghitung efisiensi ~ap-tiap energi di- pergunakan persamaan sebagai berikut [3-5] : dimana By Ns TBG adalah waktu cacah latar o/dt) {J By adalah simpangan baku tertentu (%) E = (NsiTs -NBGITBG) y 4.Py (3) Py adalah yield adalah efisiensi pada energi gamma tertentu (%) adalah cacah standar (cacah) NBC adalah cacah latar (cacah) T, adalah waktu cacah standar (dt) At adalah waktu cacah latar (detik) adalah aktivitas pada saat pengukuran (Bq) Py adalah yield dari energi gamma adalah efisiensi pada energi gamma tertentu (%) clan energi gamma Wsp adalah berat sampel (kg atau gram) Hasil pengukuran yang diiakukan oleh JCAC-Jepang dan P3KRBiN-BATAN tentu terdapat perbedaan, untuk menge- tahui besarnya nilai perbedaan pengu- kuran yang dilakukan oleh kedua instansi tersebut ditentukan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut [6] : tertentu (%) %BEDA = AKR81N = A JCAC xioo% Setelah efisiensi dapat ditentukan, maka konsentrasi radionuklida dalarn sampel clan besarnya nilai ketidakpastian pengukuran dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut [5] : Asp 0"= dengan = ~ sp/tsp -N BG /TBG):ta E, W:'i'p (4) adalah aktivitas pada energi gamma tertentu (Bq) '-Jsp adalah cacah sampel (cacah) NBC dimana %BEDA A]CAC AKRBIN adalah cacah latar (cacah) berikut [6] adalah waktu cacahsarnpel (dt) AJCAC (5) adalah perbedaan pengukuran antara P3KRBiN deng~n JCAC (%) adalah hasil pengukuran ]CAC (Bq/kg atau Bq/ g)) adalah hasil pengukuran P3KRBiN (Bq/kg atau Bq/ g) D~ri perbedaan pengukuran yang dilakukan oleh kedua instpnsi tersebut dapat ditentukan kinerja suatu laboratorium penguji yang secara kuantitatif dapat ditentukan dengan persamaan

4 . Jepang. HV [-8. Prosiding Presentasi Ilmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan X IIotel Kartika Chandra, 14 Vesember.2004 %BEDA. IEn! = ~(U~IN ~U;CA;) dimana IEnI UKRBIN UJCAC (6) adalah nilai kuantitatif basil antar banding pengukuran adalah niiai ketidakpastian hasil pengukuran oleh P3KRBiN (%) adalah niiai ketidakpastian hasil pengukuran oleh JCAC (%) Jika nilai En~ maka hasil antar banding pengukukuran yang dilakukan kedua instansi memuaskan, sedangkan jika nilai En> 1 maka hasilnya kurang memuaskan[6), III. TATA KERJA Peralatan Timbangan elektronik Spektrometer gamma dengan detektor HPGe GEM buatan Ortec Langkah kerja [3,7] P3KRBiN-BA TAN menerima pel tanah clan alumina (AI-1319) dalam vial U-8 dari JCAC-Jepang lewat paket pas. untuk diukur. Sampel diukur menggunakan spektrometer gamma dengan detektor HPGe kemudian dilakukan analisis terhadap teramati. spektrum yang Hasil pengukuran dikirimkan ke JCAC-Jepang lewat faksimil dan pas. P3KRBiN-BATAN menerima tem- busan hasil pengukuran dari jcac- PO'loer supply, Spektroskopi Amplifier, Multi Channel Analyzer (MCA) Komputer pengolah data dan printer Bahan 0 0 Sampel tanah dalam vial U-8. Sampel alumina(ai-1319) dalam vial 0 Sumber standar pengukuran 152Eu, 137CS, 6OCo, 241Am, clan 166niHo

5 Prosiding Presentasi llmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan X JIOteJ Kartika Chandra,.14 Vesember :1004 Gambar 1. Spektrometer gamma detektor HPGe model GEM buatan Ortec Gambar 2. Sumber standar clan sampel dalam wadah vial U-8 urut dari kiri ke kanan standar152eu, sampel alumina (AI-1319), clan sampel tanah. IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Sebelum digunakan untuk melaterlebih kukan dahulu gamma dengan detektor yang ada di aboratorium Cacah Subbidang Kesela" matan,ingkungan dikalibrasi dengan sumber standar. Dengan menggunakan persamaan 1, ditentukan persamaan tinier antara nomor salur dan en~rgi gamma. Sumber standar yang diguna-kan adalah 152Eu, 137CS, dan 60CO dimana untuk 137Cs, clan 6OCO merupakan sumber standar yang secara rutin digunakan untuk rnelakukan pengujian respon detektor terhadap ipge 83

6 Prosiding Presentasi llmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan X --J{ot~!KaJtika Chandra, 14 Vesember 2004 sumbar radiasi gamma.. Hasil kalibrasi Gambc:r 3, bahwa seluruh titik berada disajikan dalam pada garis sehingga hubungan antara grafik persamaan sebagai berikut Energi dengan (kev) = O,4964x (Nomor nomor salur dan energi gamma yang dipancarkan merupakan hubu-ngan ngan tinier. Salur) -3,4516 dengan R2=1. Tampak pada Gambar 3. Kalibrasi energidetektor HPGe model GEM menggtmakan sumber 152Eu, 137CS dan 6OCO. Untuk rnelakukan kalibrasi efisiensi pada energi gamma?200 ke V digunakan sebagai sumbu X clan efisiensi Facia titiktitik tertentusebagai sumbu Y. sumber 152Eu dengan aktivitas :t 3 % Bq (tertanggal 3 April 2003) pada media jelly dalam wadah vial U-8 dengan -diameter sumber 5 cm clan tinggi 4 cm buatan P3KRBiN-BATAN. Dengan menggunakan persamaan 2 energi gamma <200 ke V, dimana 241 Am clan 3 didapat efisiensi tiap-tiap energi mempunyai energi gamma 59,54 key clan yang teramati, clan selanjutnya dibuat 166mHo mempunyai energi multi gamma kurva kalibrasi efisiensi yang menyata-kan hubungan antara energi gamma (kev) dati 184 sid 1427 key. Dengan beberapa titik tersebut dapat dibuat kurva kalibrasi PuslitbangKeselamatan Radiasi dan Biomedika Nuklir-Badan TenagaNuklir Nasional 84

7 :5, nergi Metode efisiensi dengan per.samaan sebagai berikut Ey ~ 200 key adalah Y = -3E-O6X2 + O,OOllX-O,O424, dengan X2 = 0,9979, Ey ;:: 200 ke V adalah Y = 2,3431 x X-o,7659 dengan R2 = 0,9921 dimana Y adalah efisiensi pada energi gamma X (ke V) 0,08 0,07 0,06 '~ 0,05 i.-oij4 VI. 'Ii: W 0,03,,,., 1, 1 I ---',,,,, I,, I I,,.,,,.,,, r---, 1,.I,,,.,, I, L,- '--,,,, "-., --_L- ---,-, '- I,,," ",,, 1,,, I,, 1,,.,,,,,,,,,,.,, I,.,,,,,,,,..,,-,--, --"\- I ---y,, y I,("- ---,---..I -.,-- --"\-, ---"\ I.I,,.,, ' r ~J', I,.I ---~,,: '---:,, ~,., :-- =2,3431x.&,1a,. --: :, ~ I ~, ~ I. ~ 0.02 ".", R %= O9921., ",. 1,,,,.I,,,,,. ---i-- --,-,- j-- --,-- ---i,-- ---,-,-- ---,,--- -i i -,.-- I,." """". I,,,, " '" 1,,, "~".,.,,,,. "'" 001 ' """""",.1, " ' " " ' + " 1 '-'-- 1, 1 1,.,,,,,,,,,,,,,,,,.,,, I 0,00 I I I I I I,.. I 0 -'" 000 w... co c 0"", c c ~ c 00 co -'" W C 0 C C 0 C C C 0 C C C 0 C C C 0 C 0 C C c Energi (kev) f Gambar 4. KaIibrasi efisiensi detektor HPGe model GEM menggunakan sumber 152Eu, 241 Am,dan 166mHo Pada Gambar 4 disajikan hasil akan analisis radionuklida dalam ~mpel kalibrasi efisiensi yang digunakan untuk menghitung konsentrasi radio-nuklida da.1am sampe.1 tanah_dan a.1umi-na, dimana pada kurva pertama diguna-kan untuk menghitung konsentrasi radionuklida 144Ce yang mempunyai energi 133,47 key sedangkan kurva kedua digunakan untuk menghitung konsentrasi 54Mn clan 6OCO yang radionuklida mempunyai 661,66 key; 834,63 key, clan 1332,50 ke\ iru dilakukan karena keterbatas-an sumber standar yang dimiliki P3KRBiN-BA' AN dan kebutuhan yang tidak sarna dengan standar. Pencacahan sampel tanah maupun alunrina dilakukan menggunakan spektrometer gamma GEM Ortec selama 17 jam (61200 detik) clan kemudian dengan persamaan 4 dihitung konsentrasi radionuklida clan besamya ke;tidakpastian 137CS dalam sampel tanah clan konsentrasi 144Ce, 137CS, 54Mn, clan 6OCO dalarn sarnpel alumina yang selanjutriya hasil pen~kuran dikirim ke JCAC-Jepang. Hasil pengukuran yang dilakukan P3KRBiN- BATAN clan JCAC-Jepangsecar~ lengkap

8 Prosiding Presentasi [lmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan X -Hotel Kartika Chandra. 14 Vesember ~O04 disajikan Facia tabel ketidakpastian dal~m hanya menggunakan 1, dimana nilai pencacahan menggunakan spektrometer perhitungan data dati ini gamma. Tabel2.Hasil pengukuran sampel tanah dan alumina (AI-1319) antara P3KRBiN-BA TAN dan JCAC-Jepang, serta perbedaan rillai En Alumina (Al-1319) 0,116 :t 0,001 0,.1.13 :t 0,00.1-2,65 6OCo 0,061 :t 0,001 1,61 071, Catatan : * Konsentrasi 137CS pada sampel tanah dalam sawall Bq/kg, tgl. 22 Nopember 2002 * Konsentrasi radionuklida dalam alumina (AI-1319), tanggal23 Mei Perbedaan hasil pengukuran di- belum memperoleh hasil hilling dengan menggunakan persamaan yang memuaskan. Tingginya nilai En 5, kemudian dengan persamaan 6 dihitung dalam pengukuran ini disebabkan oleh angka mutlak nilai En yang menunjukkan penen-tuan ketidak pastian pengukuran nilai antar banding pengukuran yang yang dilakukan oleh P3KRBiN-BATAN dilakukan oleh P3KRBiN-BA T AN dan clan ]CAC-Jepang hanya berdasarkan data ]CAC-Jepang. Karena kegiatan pengukuran hasil pencacahan, sedangkan faktor-faktor yang dilakukan oleh P3KRBiN-BATAN lain seperti; berat, yield dan efisiensi peng- akan dibandingkan dengan JCAC-Jepang, ukuran belum diperhitungkan[2]. Nilai En maka sebagai acuannya adalah hasil kemungkinan akan lebih kecil dari yang pengukuran yang dilakukan oleh JCAC- telah ditentukan jika faktor-faktor tersebut Jepang. Hasil pengukuran radionuklida ikut diperhitungkan, nanurn dengan 137CS dalam sampel tanah diperoleh melihat nilai batas atas clan barns bawah perbedaan sebesar -4,76% dengan nilai hasil pengukuran yang dilakukan oleh En=1,43 hal ini menunjukkan bahwa hasil P3KRBiN~BATAN clan JCAC-Jepang, kegiatan antar banding pengukuran yang maka nilai batas atas hasil pengukuran dilakukan P3KRBiN-BATAN terhadap }.CAC-}.epang dengan hasil Puslitban!l KeselamatanRadiasi dan Biomedika Nuklir-Badan Tenaqa NuklirNasional hasil ~ ]CAC-]epang sarna

9 lengkap untuk memperoleh hasil analisis pengukuran yang lebih baik. 2. Perlu dilakukan kegiatan serupa dengan laboratorium lain jika memungkinkan sudah meningkatkan kinerja laboratorium pengukuran pada Subbidang Keselamatan Lingkungan. UCAPAN TERIMA KASIH T erima kasih kami sampaikan kepada Sdr. Hermawan Candra, S.Si clan Ibu Dra. Nazaroh dari Subbidang Standardisasi P3KRBiN yang telah membantu dalam preparasi sumber standar 152Eu. BATAN, Prosedur Analisis Sampel Radioaktivitas Lingkungan, Badan Tenaga Nuklir Nasional, Jakarta (1998). ISO/IEC GUIDE 43-1, Proficiency testing by interlaboratory comparisons, Part 1: Development and operation of proficiency testing schemes., Second Edition, Geneva (1997). LKKL, Pengoperasian dan perawatan alat spektrometer gamma dengan detektor HPGe EG&G Ortec GEM 25185, IK No jLKKL/IK, Rev.O, 31 Januari 2003, LKKL, P3KRBiN-Batan, Jakarta (2003). SUNARYO daft NAZAROH, Interkomparasi 22Na, 54Mn dan 51Cr antara PSPKR dengan Electrotechnical Laboratory, Prosiding Presentasi Ilmiah Keselamaan Radiasi dan Lingkungan, Agustus 1994, Jakarta (1994) DAfTARPUSTAKA BSN, Persyaratan umum kompetensi laboratorium pengujian clan laboratorium kalibrasi, SNI , Badan Standardisasi N asional Jakarta (2000).? JCAC, Annual Report of the 2002 Cooperation Program between CRSNB and JCAC, November 28, 2003, Japan Chemical Analysis Center, Chiba (2003). 3. LKKL, Kalibrasi alat spektrometer gamma dengan detektor HPGe, IK No jLKKLjIK, Rev. 0, 25 November 2002, LKKL, P3KRBiN- Batan, Jakarta (2002). SUSETYO, W., Spektrometri Gamma clan Penerapannya dalam Analisis Pengaktifan Neutron, Gadjah Mada University Press, Yogyakarta (1988) DISKUSI Mulyadi Rachmad (P3KRBiN.;;BATAN) 1. Apakah pengolahan sampel antara Jepang dengan P3KRBiN? 2. Dalam menentukan ketidakpastian, faktor apa yang ditinjau? Jawab: 1. Sampel tanah Alumina dipersiapkan oleh JCAC-Jepang yaitu disterilisasi Facia t = 4500C selama 10 jam. 2. Pada laporan ini-ketidakpastian pengukuran hanya ditentukan, berdasarkan pencacahan (counting) berdasarkan Ref. 5 (Prosedur, AnaJisis, Sampel Radioaktivitas Lingkungan).

10 - 8~ pengukuran batas bawah P3KRBiN- BAT AN, hasil ini sudah cukup menggembirakan mengingat aktivitas total 137CS dalam sampel tanah yang diukur hanya sekitar 2,5 Bq Untuk sampel alumina (AI-1319) hasil perhitungan konsentrasi radionuklida 144Ce, 137CS, 54Mn, clan 60CO terdapat perbedaan dengan nilai 3,70%, 1,61 %, - 2,65% clan 1,61 %, serta nilai En untuk 144Ce, 137Cs, 54Mn, clan 6OCO sebesar 2,66; 0,71; 2,12 clan 0,71. Dengan melihat nilai En maka hasil pengukuran 137CS clan 6OCo cukup memuaskan, seclangkan untuk 144Ce clan 54Mn belum memuaskan. Jika melihat aktivitas total radionuklida dalam sampel alumina yang diukur hanya mempunyai aktivitas total dibawah 5 Bq, mala kegiatan ini sudah cukup menggembirakan. Kegiatan serupa pernah dilakukan nuklida 54Mn dan didapat perbedaan 4,8%, dengan sumber radioaktif dalam bentuk titik dengan aktivitas sampel sekitar 300 Bq[8). Nilai En pada analisis radionuklida 144Ce clan 54Mn dapat diturunkan hila perhitungan ketidakpastian tidak hanya menggunakan data hasil pencacahan saja. terakreditasi dalam SNI ,2000 adalah melakukan interkomparasi atau kegiatan antar banding pengukuran. Kegiatan tersebut sangat bermanfaat untuk dapat mengetahui kineija laboratorium penguji dalam melakukan analisis sampellingkungan. V. SIMPULAN DAN S'ARAN V.1. KESIMPULAN Dari hasil pengukuran setelah dilakukan analisis diperoleh basil sebagai berikut : 1. Antar banding pengukurari~:::sampel lingkungan antara P3KRBiNi.13A T AN clan JCAC-Jepang untuk penentuan radionuklida diperoleh sl d 3,70% 144Ce,137Cs, 54Mn clan 6OCo perbedaan antara -4,76% 2. Hasil pengukuran radionukli~a 137CS peneliti lain untuk pengukuran radiodalam sampel tanah clan radionuklida " 144Ce clan 54Mn dalam sampel'ealumina didapat nilai En> 1, sehingga hasilnya kurang memuas-kan, sedangkan untuk radionuklida 137CS clan 60CO dalam sampel alumina didapat nilai En~l, sehingga memuaskan. diperoleh hasil yang Walaupun masih terdapat beberapa kekurangan namun kegiatan iiti cukup baik clan sangat bermanfaat dilakukan oleh suatu laboratorium penguji mengingat salah satu persyaratan 1aboratorium V.2. SARAN Untuk kegiatan diwaktu serupa mendatang perlu dilakukan perhitungan ketidakpastian yang Iebih

11 Prosiding Presentasi Ilmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan X Hotel Kartika Chandra,.1'4 Vesember 2004 Riil Isaris (P3TM-BATAN) 1. Apakah jenis/tipe spektrometer nuklir yang digunakan adalah sarna pada kedua lab.? Apakah perlu dilakukan koreksi karena perbedaan waktu antara pengukuran pada kedua sistem 2. Berapa perbedaan basil pengukuran (dalam %) yang rnasih bisa atau memenuhi persyaratan kredibilitas lab.? Jawab: 1. Jenisnya sarna seperti Detektor HPGe 2. Perhitungan aktivitas telah dikoreksi dengan peluruhan atau dihitung pada waktu yang sarna. Untuk pengukuran sampel lingkungan perbedaan pengukuran sebesar 10% rnasih dapat dipertanggung jawabkan.