DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

Transkripsi

1 ANALISIS RADIONUKLIDA ALAM PADA DEBU VULKANIK DAN LAHAR DINGIN GUNUNG SINABUNG KABUPATEN KARO DENGAN MENGGUNAKAN METODE ANALISIS AKTIVASI NEUTRON (AAN) SKRIPSI HARPINA ROSA PUTRI G DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016

2 ANALISIS RADIONUKLIDA ALAM PADA DEBU VULKANIK DAN LAHAR DINGIN GUNUNG SINABUNG KABUPATEN KARO DENGAN MENGGUNAKAN METODE ANALISIS AKTIVASI NEUTRON (AAN) SKRIPSI Diajukanuntukmelengkapi tugasdanmemenuhisyaratmencapaigelarsarjanasains HARPINA ROSA PUTRI G DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016

3 PERSETUJUAN Judul : Analisis Radionuklida Alam Pada Debu Vulkanik dan Lahar Dingin Gunung Sinabung Kabupaten Karo Dengan Menggunakan Metode Analisis Aktivasi Neutron (AAN) Kategori : Skripsi Nama : Harpina Rosa Putri G NIM : Program : Sarjana (S1) Kimia Departemen :Kimia Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Disetujui di : Medan, Juli 2016 Komisi Pembimbing : Pembimbing 2 Pembimbing 1 Jamahir Gultom, Ph.D Prof.Dr.Harlem Marpaung NIP NIP Disetujui oleh Departemen Kimia FMIPA USU Ketua, Dr.Rumondang Bulan Nst, MS NIP

4 PERNYATAAN ANALISIS RADIONUKLIDA ALAM PADA DEBU VULKANIK DAN LAHAR DINGIN GUNUNG SINABUNG KABUPATEN KARO DENGAN MENGGUNAKAN METODE ANALISIS AKTIVASI NEUTRON (AAN) SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, Juli 2016 HARPINA ROSA PUTRI G

5 PENGHARGAAN Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas berkat dan penyertaannya setiap saat sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan skrispsi ini dengan baik. Banyak hal sebagai pembelajaran dan pembentukan dalam setiap waktu penulis rasakan sehingga semakin melihat dan merasakan kebaikan dan kebesaran-nya. Dalam pelaksanaan penelitian hingga penyelesaian skripsi ini, penulis menyadari banyak mendapat bantuan, motivasi dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada : 1. Bapak Prof.Dr.Harlem Marpaung sebagai pembimbing I dan Bapak Jamahir Gultom Ph.D sebagai pembimbing II yang dengan sabar telah memberikan dorongan, bimbingan dan saran sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. 2. Ibu Dr.Rumondang Bulan Nst, M.S selaku Ketua Departemen Kimia FMIPA USU dan Bapak Drs.Albert Pasaribu, M.Sc selaku Sekretaris Departemen Kimia FMIPA USU 3. Kepala Laboratorium Kimia Analitik FMIPA USU Medan Bapak Prof.Dr.Harlem Marpaung beserta Dosen dan Staff Laboratorium Kimia Analitik FMIPA USU 4. Ibu Th.Rina Mulyaningsih sebagai pembimbing penulis dalam mengerjakan penelitian ini dengan baik selama di BATAN 5. Seluruh Dosen Departemen Kimia FMIPA USU yang telah memberikan waktunya untuk memberi bimbingan selama penulis mengikuti kuliah di Departemen Kimia FMIPA USU, terkhusus kepada Ibu Sofia Lenny S.si M.si selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan waktunya untuk memberikan pengarahan dalam menyelesaikan studi selama perkuliahan dan penelitian berlangsung 6. Seluruh asisten kimia analitik yang telah membantu penulis dalam mengerjakan penelitian ini dengan baik 7. Kepada semua teman-teman penulis yang tidak disebutkan namanya satu per satu yang telah banyak membantu dan memberi semangat dan motivasi kepada penulis untuk melakukan penelitian ini serta kepada seluruh temanteman stambuk 2012 dan adik-adik stambuk Kepada semua pihak yang tidak disebutkan namun telah membantu penulis dalam penyelesaian skripsi ini. Akhirnya saya mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada orangtua saya (S.Ginting dan R br Sembiring) yang telah memberi seluruh dukungan sarana dan prasarana dan semangat bahkan dengan setia terus membantu penulis dalam doa, serta kedua adik tercinta Herlin Pinera br Ginting dan Graciel Exleciano Ginting atas doa dan dukungannya. Skripsi ini saya persembahkan untuk kita semua. Semoga Tuhan senantiasa memberkati kita. Penulis

6 ANALISIS RADIONUKLIDA ALAM PADA DEBU VULKANIK DAN LAHAR DINGIN GUNUNG SINABUNG KABUPATEN KARO DENGAN MENGGUNAKAN METODE ANALISIS AKTIVASI NEUTRON (AAN) ABSTRAK Telah dilakukan analisis radionuklida alam pada debu vulkanik dan lahar dingin Gunung Sinabung Kabupaten Karo dengan menggunakan metode Analisis Aktivasi Neutron (AAN). Sampel debu vulkanik diambil secara acak dari beberapa desa di arah selatan Gunung Sinabung yang mewakili debu vulkanik yaitu Gurukinayan, Gamber, dan Singgarang-garang dan untuk sampel lahar dingin diambil dari beberapa desa yang sering dialiri lahar dingin Gunung Sinabung. Sampel diaktivasi selama 6 jam dengan fluks neutron thermal 3, n.cm -2.s -1 pada fasilitas iradiasi Gedung Reakor Serba Guna G.A Siwabessy Serpong. Pencacahan dilakukan menggunakan detektor Spektrometer-γ HPGe selama detik. Hasil analisis kualitatif menunjukkan bahwa unsur radionuklida alam yang terdapat pada debu vulkanik dan lahar dingin yaitu Uranium (U) berdasarkan reaksi U-238 (n,γ) Np-239 dan Thorium (Th) berdasarkan reaksi Th-232 (n,γ) Pa-233. Uranium diidentifikasi melalui tenaga puncak 228,2 kev dari 239 Np dan Thorium melalui tenaga puncak 312 kev dari 233 Pa. Hasil konsentrasi U dan Th dalam debu vulkanik (1,06±0,19) mg/kg ; (10,48±0,16) mg/kg dan lahar dingin (<0,67) ; (9,76±0,80) mg/kg Kata Kunci: Debu Vulkanik, Lahar Dingin, Radionuklida Alam, Analisis Aktivasi Neutron (AAN), Spektrometri Gamma

7 NATURAL RADIONUCLIDE ANALYSIS IN VOLCANIC ASH AND COLD LAVA FROM MOUNT SINABUNG DISTIRICT KARO USING NEUTRON ACTIVATION ANALYSIS (AAN) ABSTRACT Natural radionuclides analysis has been conducted in volcanic ash and cold lava from Mount Sinabung at Karo District using Neutron Activation Analysis (NAA) method. Volcanic ash was taken randomly in several villages south of the mount Sinabung which represents the volcanic ash at Gurukinayan, Gamber, Singgaranggarang villages and cold lava samples taken from several villages were often flown by cold lava of Mount Sinabung. Samples were activated for 6 hours by thermal neutron flux n.cm -2.s -1 at the irradiation facility G.A Siwabessy Multipurpose Reactor Building Serpong. The counting is done using HPGe coaxial γ-spectrometry detector for seconds. The result of qualitative analysis showed that natural radionuclides elements in volcanic ash and cold lava contents were Uranium (U) based on reaction U-238 (n,γ) Np-239 and Thorium based on reaction Th-232 (n,γ) Pa-233. Uranium was identified from peak energy kev of 239 Np and Thorium from the peak energy 312 kev of 233 Pa. The concentration of U and Th were found in volcanic ash and cold lava (1.06±0.19) mg/kg ; (10.48±0.16) mg/kg and (<0.67) ; (9.76±0.80) mg/kg, respectively Keywords : Volcanic Ash, Cold Lava, Natural Radionuclide, Neutron Activation Analysis (NAA), Gamma Spectrometry

8 DAFTAR ISI Halaman Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar Daftar Lampiran i ii iv viii iii v vi ix x Bab 1 Bab 2 Pendahuluan 1.1.Latar Belakang Permasalahan Pembatasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Lokasi Penelitian Metodologi Penelitian 5 Tinjauan Pustaka 2.1. Gunung Sinabung Debu Vulkanik Lahar Dingin Dampak Negatif dan Dampak Positif dari Aktifitas Gunung Api Radionuklida Uranium Thorium Metode Analisis Aktivasi Neutron (AAN) Prinsip Dasar Analisis Aktivasi Neutron Neutron Interaksi Neutron Dengan Materi Reaksi Aktivasi Neutron Analisis Kualitatif Analisis Kuantitatif Analisis Kuantitatif Dengan Menggunakan Software MCA (Genie 2000) Analisis Kuantitatif Dengan Menggunkan Software k Penaksiran (Assesment) Nilai Ketidakpastian Perhitungan pada Hasil Analisis 20

9 2.8. Interaksi Sinar-γ dengan Materi Efek Fotolistrik Efek Compton Produksi Pasangan Spektrometer Gamma (γ) Detektor Semikonduktor HPGe Penguat Awal (Pre Amplifier) Penguat (Amplifier) Penganalisis Saluran Ganda (MCA) Kalibrasi Spektrometer-γ Kalibrasi Tenaga Kalibrasi Efisiensi 27 Bab 3 Metode Penelitian 3.1 Alat Alat Penelitian Bahan Bahan Penelitian Prosedur Penelitian Pengambilan Sampel Preparasi Sampel Persiapan Aktivasi Sampel Iradiasi Cuplikan dan Standar Kalibrasi Spektrometer-γ Kalibrasi Tenaga Kalibrasi Efisiensi Pencacahan Cuplikan Analisis Data Analisis Kualitatif Analisis Kuantitatif Bagan Penelitian Persiapan Sampel Pengambilan Sampel Preparasi Sampel Persiapan Aktivasi Aktivasi Sampel Kalibrasi Spektrometeri-γ Kalibrasi Energi Pencacahan 36 Bab 4Hasil dan Pembahasan Kalibrasi Energi Pengolahan Data Kalibrasi Energi Penentuan Koefisien Korelasi Analisis Kualitatif 39

10 4.1.3 Analisis Kuantitatif Kadar Thorium Yang Terdapat Di Dalam Debu Vulkanik Gunung Sinabung Kadar Thorium Yang Terdapat Di Dalam Lahar Dingin Gunung Sinabung Penaksiran (Assesment) Nilai Ketidakpastian Perhitungan Pada Hasil Analisis Thorium yang Terkandung di Dalam SRM 2780 Montana Soil Pembahasan 47 Bab 5 Kesimpulan dan Saran 5.1. Kesimpulan Saran 52 Daftar Pustaka 53 Lampiran 55

11 DAFTAR GAMBAR Nomor Judul Halaman Gambar 2.1 Skematis Perangkat Spektrometer Gamma Rangkaian Alat Pencacah Spektrometer Gamma Kurva Kalibrasi Energi Spektrum Gamma Debu Vulkanik Gunung Sinabung Spektrum Gamma NIST SRM P Hard Rock 42

12 DAFTAR LAMPIRAN Nomor Judul Halaman Lampiran 1 Sampel 56 2 Preparasi Sampel 56 3 Tahap Pengkapsulan Sampel 57 4 Perangkat Spektrometer Gamma 58 5 Kadar Unsur dari SRM (Standar Reference Material) 2780 Hard Rock Mine Waste 59 6 Tabel Isotop (Neutron Activation Table) 59

13 DAFTAR TABEL Nomor Judul Halaman Tabel 4.1 Data Kalibrasi Energi dengan Menggunakan Sumber Standar Ba-133, Co-60, dan Cs Data dan Perhitungan Kalibrasi Energi dengan Sumber Standar Ba-133, Co-60 dan Cs Proses (n,γ) dengan memperhatikan hasil nuklida Np-239 dan Pa-233 dengan metode AAN Data Kuantitatif Unsur Radionuklida Alam yang Terdapat di dalam Debu Vulkanik Gunung Sinabung Data Kuantitatif Unsur Radionuklida Alam yang Terdapat di dalam Lahar Dingin Gunung Sinabung Taksiran (assesment) nilai ketidakpastian perhitungan pada analisis Thorium (Th) pada debu vulkanik yang terkandung di dalam SRM 2780 Montana Soil Taksiran (assesment) nilai ketidakpastian perhitungan pada analisis Thorium (Th) pada lahar dingin yang terkadung di dalam SRM 2780 Montana Soil 46