KETIDAKPASTIAN PENGUKURAN ISOTOP CS-137 DALAM BAHAN BAKAR U3Sh PASCA IRRADIASI

Transkripsi

1 KETIDAKPASTIAN PENGUKURAN ISOTOP CS-137 DALAM BAHAN BAKAR U3Sh PASCA IRRADIASI Dian Anggraini, Arif N., Noviarty ABSTRAK KETIDAKPASTIAN PENGUKURAN ISOTOP CS-137 DALAM BAHAN BAKAR U3Si2 PASCA IRRADIASI. Ketidapastian pengukuran analisis Isotop Cs-137 dalam bahan bakar U3Si2 pasca irradiasi menggunakan metode spektrometri. telah ditentukan pada penenlitian ini. Ketelusuran pengukuran dilakukan dengan menggunakan bahan standar isotop Cs-137 CRM No. 4233C dan metode standar ASTM. Alat yang digunakan adalah spektrometer gamma yang terdapat di laboratorim BPR-PTBN. Kontribusi komponen dalam penentuan ketidakpastian ini pada tahap preparasi sam pel mencakup penimbangan sam pel, pengenceran dan pencuplikan, sedangkan pada pengukuran pada perhitungan efisiensi detektor dan pencacahan isotop Cs-137. Nilai ketidakpastian yang diperoleh pada derajat kepecayaan 95% adalah ± 256,57 Bq/ml untuk aktivitas dan ± 0,0801 I-Igi ml untuk jumlah kandungan isotop Cs-137. Data analisis isotop Cs-137 aktivitas dan jumlah kandungan dalam sam pel menjadi 3829,03 Bql ml ± 256,57 Bq/mL dan 1,1957 ± 0, ml. Kata Kunci : Ketidakpastian, Isotop Cs-137, Bahan Bakar U3Si2 Pasca Irradiasi. PENDAHULUAN Kuantisasi ketidakpastian (ketidakaturan) dalam suatu pengukuran merupakan suatu indikator dari kualitas hasil analisis dan digunakan untuk evaluasi kehandalan data, kesesuaian data hasil ukur terhadap tujuan penggunaannya serta membandingkan data dari pengukuran yang berbeda[1]. Secara definisi ketidakpastian merupakan rentang nilai yang didalamnya terdapat suatu nilai benar (truth value) dari sebuah pengukuran sehingga dapat menunjukkan derajat ketelitian dan kualitas data yang bermakna secara ilmiah. Seiring dengan perkembangan jam inan mutu dari laboratorium analisis, nilai ketidakpastian merupakan salah satu persyaratan dalam validasi metode dalam standar analisis yang mengikuti standar leboratorium pengujian seperti ISO untuk memenuhi kebutuhan pelanggan terhadap data analisis yang akurat dan handal. Laboratorium BPR-PTBN menggunakan metode spektrometri gamma sebagai metoda analisis untuk penentuan kandungan isotop - isotop hasil fisi pemancar gamma dalam bahan bakar nuklir (BBN) pasca irradiasi. Salah satu diantara isotop-isotop tersebut adalah isotop Cs-137. Isotop Cs-137 memilki umur paruh yang panjang ( tahun) dan jumlah kandungan dalam BBN pasca irradiasi cukup besar dibanding isotop lannya (± 6%) [3], Hal ini menjadikan kandungan isotop Cs 137 digunakan sebagai parameter dalam perhitungan burn-up, yang selanjutnya sebagai data masukkan dalam pengembangan desain BBN. Dalam penelitian ini akan dilakukan penentuan kuantisasi ketidakpastian pengukuran isotop Cs-137 dalam larutan BBN U3Si2 TMU 2,96 g/cm3 pasca irradiasi dengan tujuan untuk medapatkan merode analisis Cs-137 yang valid sesuai dengan persyaratan standar analisis yang berlaku. Metode analisi Cs-137 yang dilakukan mengacu pada metoda standar ASTM E [3] dan ketelusuran pengukuran menggunakan standar Cs-137 CRM. Proses penentuan ketidakpastian pengukuran mencakup identifikasi sumber ketidakpastian, kantifikasi ketidakpastian individu, perhitungan gabungan ketidakpastian dan ketidakpastian diperluas. 580

2 TAT A KERJA Bahan penelitian berupa pelat elemen bakar nuklr U3Siz TMU 2,96 g/cm3 pasca irradiasi dengan dimensi 3x3 cm dan berat 0,032 g. Untuk mampu telusur digunakan bahan standa larutan Cs-137 CRM No.4233C sebanyak 50J,JL. Prosedur analisis yang digunakan berdasarkan metode ASTM E dengan menggunakan metode pengendapan CsCI04 untuk memisahkan isotop Cs-137 dengan isotop lainnya. Sam pel PEB ( dalam hot cell 109) dengan dimensi 3x3 Cm ditimbang kemudian dilarutkan dengan larutan HN03 dan disaring dan kemudian diencerkan sampai volume 25 ml dalam labu ukur. Selanjutnya larutan PEB diambil (dengan cara ditimbang) sebanyak dua kali, lalu dimasukkan ke dalam vial.. Kemudian ditransfer ke R.135 melalui sell 112. Larutan sam pel selanjutnya dipindahkan ke tabung reaksi yang telah ditimbang, lalu dilakukan proses pengendapan menggunakan penambahan serbuk CsN03 sebanyak dan didinginkan pada suhu O C selama 1 jam. Selanjutnya endapan CsCI04 ditimbang dan dicacah menggunakan alat spektrometer gamma untuk ditentukan aktivitas. Perhitungan aktivitas menggunakan nilai efisiensi detektor yang diperoleh dari pengukuran larutan standar Cs-137 CRM dengan metode duplo. HASIL DAN PEMBAHASAN Perhitungan kandungan isotop Cs-137 dalam sam pel dilakukan dengan menggunakan rumus : 23 W = A x T 1/2 x BA / (0,693 x 6,02 x 10 ) 9 ( 1) W = berat kadungan isotop Cs-137 (g) A = Aktivitas sam pel (Bq/g) BA = Berat atom Cs-137 T Y:z= Waktu paruh( 30,17 ± 0,2 thn) Besar aktivitas sam pel dihitung dengan menggunakan persamaan : A ( dps ) = Cps / Eft. del'y [4] (2) Cps = Cacahan per detik Eft. del = Efisiensi detektor Y = yield ( dari tabel nuklida Y=0,85) Dalam penentuan aktivitas isotop Cs-137 dalam sam pel maka terlebih dahulu dilakukan perhitungan Effisiensi detektor melalui persamaan (2). Nilai Eff detektor dihitung dengan mencacah larutan standar Cs-137 CRM sebanyak 50 J,JL(duplo) dan nilai aktivitas larutan standar saat pengukuran (At). Nilai At diperoleh dengan menggunakan rumus : At = Ao e-o.693tff1/ (3) At = aktivitas larutan saat pengukuran Ao= Aktivitas larutan standar sesuai sertifikat ( 7,255 E05 ± 0,94% Bq/g, Nov 1989) TY:z= Waktu paruh Cs-137 ( ± 0,2 tahun) T = Selisih waktu sertifikat dan saat pengukuran ( 1,1 104 hari) Berdasarkan nilai aktivitas ini (At) dan nilai cacah standar dan harga yield (dari tabel) maka dapat diperoleh harga Effisiensi detektor yaitu sebesar (O,013±O,0042)%. Berdasarkan data ini maka dapat dihitung besar aktivitas dan kadungan Cs -137 dalam sam pel masing-masing sebesar 3829,03 Bq/ ml dan dengan jumlah Cs-137 sebesar 1,1957 J,Jg/mL sam pel k menghitung secara kuantitatif nilai 581

3 ketidakpastian dari ke dua nilai tersebut maka terlebih dahulu dibuat identifikasi ketidakpastian dalam bentuk Fish Bond. Berdasarkan prosedur analisis di atas dapat dibuat Fish Bond seperti yang terlihat pada Gam bar 1. W kosong W Kosong + 1-'t::1:j U~ir Kandungan Cs-137 ab reaksi kosong 11. reaksl kosong + larutan PEB Penirribangan Endapan CsCI04 ( D) Penimbangan 1 ml sam pel (C) Aktivitas ( spek gamma) (E ) Keterangan Gambar : Eft = effisiensi Cps = Count pra second W = berat Gambar.1. Fish Bond Penentuan Cs-137. Komponen yang berkontribusi pada nilai ketidakpastian dan data simpangan baku serta ketidakpastian gabungan ditunjukkan pada Tabel.1. Tabel1. Komponen - komponenketidakpastian Dan Simpangan Baku x Komponen. eksperimentipea EksperimenTipeA 0,0358 Serfikat Sertifikat Kalbrasi CRM 2,969E-05 0, E-03 0,0253 0,5874 I!X 199,7170 TipeB 0,000042/02Cacah/deti 0,0358//02 0,2/ 345,92/03 kategori 0,05/1,96 % Bq/g Tahun mg satuan Kalbrasi 0,0199//02 (Spektrometer Bahan Standar,AGamma) 582

4 ISSN Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 Nilai simpangan baku yang dieproleh pad a setiap komponen selanjutnya_diubah kedalam pi/ilpangan baku dengan satuan yang sama. Kemudian simpangan baku ini digabung dan selanjutnya dimasukkan dalam kaporan hasil analisis Tabel.2. Komponen-komponen ketidakpastian Dengan satuan yang sama Asal 0, ,969E-05 ( 6, ,7170 7,3-04E-05 0,5874 3,833E-04 ~ 3,2764E-5 9,951 0,0253 2,7077E ,46 ~ 8,546E- (x) Thn satuan 9,9757E- mg 8,125E- Bq/g 0,01958 % 5,7234E- Cacah/de 5,2036E- (x)/ larutan E-09 X)L x 25 NilaiX , ,42 1,0743 9,9757E-03 Dari nilai- nilai diatas dilakukan perhitungan ketidakpastian gabungan dengan cara: ~gabl A = v2x( 4x 6,601 E-09)+ 7,3-04E-05+3,833E-04+3,2764E-5+2,7077E-05 +9,951 E-05 dan diperoleh nilai 0, untuk ~gabl A dan nilai ~ gab menjadi 128,2869. Nilai ketidakpastian diperluas diperoleh dengan cara mengalikan ketidakpastian gabungan dengan faktor kecakupan, Dan untuk tingkat kepercayaan 95, 5% digunakan faktor kecakupan k=2, sehingga 1-1 diperluas diperoleh 256,57. Data hasil analisis yaitu aktivitas isotop Cs-137 menjadi 3829,03 Bq/ ml ± 256,57 Bq/ml dengan jumlah kandungan dengan 1,1957 ± 0,0801 I-Ig/ ml sam pel derajat kepercayaan 95%. KESIMPULAN Nilai ketidakpastian dari analisis isotop Cs-137 dalam larutan PEB pasca irradiasi diperoleh sebesar 256,57 Bq/ml sehingga nilai aktivitas berada pad a nilai 3829,03 Bq/ ml ± 256,57 Bq/ml sam pel. Besar kandungan isotop Cs-137 diperoleh sebesar 1,1957 ± 0,0801 I-Ig/ ml. 583

5 HasH-hasH Penelitian EBN Tahun 2009 ISSN DAFT AR PUST AKA [1] All IMRON LUBIS, " Uncertainty Assessment of Alpha Spectrometry Analysisi Of 210 Pu in Marine Sediment from Jakarta Bay, Publish 12 March 2008A [2] S.AMINI DKK, Nilai Mutlak Fraksi Bakar Uranium dan Isotop Cs Pada Lokasi Tertentu Pelat Elemen Bakar Dispersi Tipe Oksida RIE01, Hasil Pasca Irradiasi, Laporan Teknis P2TBDU BATAN,2001 [3] AMIRICAN STANDARD TEST METHODE, ASTM E320-79, "Standard Test Methode for Cesium -137 in Nuclear Fuel Solutions by Radiochemical Analysis", USA, Vol 12, 1990 [4] WISNU SUSETYO, Spektrometri Gamma, Gadjah Mada University Press,