PENENTUAN URANIUM DALAM SEDIMEN SUNGAI DI SEMENANJUNG MURIA DENGAN METODE AAN

Transkripsi

1 YOGYAKARTA, DESEMBER 2006 PENENTUAN URANIUM DALAM SEDIMEN SUNGAI DI SEMENANJUNG MURIA DENGAN METODE AAN SUHARDI,Isw ANTORO, ROSIDI Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN Jl. Babarsari KotakPos 6101lYKBB Yogyakarta Telp. (0274) Abstrak PENENTUAN URANIUM DALAM SEDIMEN SUNGAI DI SEMENANJUNG MURIA DENGAN METODE AAN. Penentuan uranium telah dilakulwn dengan metode analisis aktivasi netron (AAN). Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui logam uranium alam dalam sedimen sungai di daerah calon tapak PLTN Ujung Lemahabang, yang mengakomodasilwn data lingkungan terkini. Pada metode aktif U ditentulwn berdasarkan reaksi 238U(n,y)239Np.Uranium diidentifilwsi melalui tenaga puncak 228,2 kev dari 239Np. Analisis dilakukan dengan membandinglwn cuplilwn terhadap standar sekunder. Hasil konsentrasi uranium dalam sedimen sungai (0, 64:tO, 05-1,23:tO,09) mg/kg Kata-lwta kunci: uranium, Muria, sedimen, analisis aktivsi neutron Abstract DETERMINATION OF URANIUM IN RIVER SEDIMENT OF MURIA PENINSULA BY NAA METHODS. The determination of uranium (U) has been done using active method by neutron activation analysis (NAA). The objective of this investigation is to know the concentration of natural uranium in river sediment sample of Ujung Lemahabang candidate location of Nuclear Power Plant (NPP), which accumulates the up date environmental condition. For active method U was determined as 238U(n,y)239Np. Uranium was identifiedfrom peak yenergy 228,2 kev of239np. Quantitative analysis was done by comparing the sample with secondary standard materials. The analysis result of uranium and the concentration river sediment found were (0, 64:tO,05-1,23:tO, 09) mg/kg. Keywords; uranium, Muria, sediment, neutron activation analyis PENDAHULUAN Di dalam kerak bumi terdapat unsur alamiah primordial yaitu jenis radioaktif alam yang sudah terbentuk semenjak terbentuknya planet bumi ini. Unsur-unsur radioaktif yang termasuk jenis ini adalah U-238, Th-232 bersama anak luruhnya (dikenal juga dengan deret uranium dan thorium), dan K-40. Peluruhan deret uranium dan thorium akan menghasilkan berbagai macam anak luruh dengan umur paro dari orde detik sampai ribuan tahun. [1] Uranium alam adalah campuran U-238 ("'99,3 %), U-235 ("'0,7 %) dan U-234 ("'0,006 %), semua uranium ini dalam bentuk radioaktif. U-238 adalah permulaan deret uranium dan U 235 adalah awal deret actinium. Isotop uranium alam mempunyai waktu paro sangat panjang yaitu 4,5x109 tahun untuk U-238.[1] Menurut SUKIRNO dkk analisis Aktifasi Netron (AAN) ialah suatu bahan cuplikan diiradiasi dalam reaktor nuklir menggunakan neutron thermal sehingga unsur-unsur yang terdapat dalam bahan cuplikan akan menjadi aktif dan mengeluarkan sinar gamma. Pembuatan aktivasi radiasi dipakai sebagai teknik untuk identifikasi kualitatif dan analisis kuantitatif. [2] Prinsip dasar teknik AAN ini adalah apabila suatu bahan cuplikan yang terdiri atas Suhardi dkk 219 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BA TAN

2 SEMINARNASIONALII SDMTEKNOLOGINUKLIR YOGYAKARTA,21-22 DESEMBER2006 berbagai unsur tetjadi reaksi penangkapan neutron oleh inti unsur-unsur tersebut. Bahan cuplikan diiradiasi dalam reaktor nuklir menggunakan neutron termal sehingga unsurunsur yang terdapat dalam bahan cuplikan akan menjadi aktif dan mengeluarkan sinar gamma. [2,3] Pembuatan aktivasi radiasi dipakai sebagai teknik untuk identifikasi kualitatif dan analisis kuantitatif. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui logam uranium alam dalam sedimen sungai di daerah calon tapak PLTN Ujung Lemahabang, yang mengakomodasikan data lingkungan terkini, Persamaan yang digunakan untuk menghitung aktivitas dan konsentrasi U dalam sedimen adalah Persamaan (1), untuk mengetahui aktivitas cuplikan menuju waktu pada saat iradiasi dihentikan (No) untuk metode AAN. Persamaan (2) untuk mengetahui konsentrasi U dalam sedimen dengan metode komparatif. [3,4] dengan No Vl.,uPlikan Nt.eO,693UT N <tuplikan. Wstan da1 Nq,tandar (1) (2) W = konsentrasi unsur yang diperhatikan mglkg Nt = laju cacah pada saat pencacahan (sps) No = laju cacah pada saat iradiasi dihentikan (cps) T = waktu paro (detik) t = waktu tunda (detik) METODE PENELITIAN Bahan Bahan yang digunakan adalah U02(N03)4.6H20 (Merck), River sediment Kode SRM 1645, serbuk selulosa, sedimen laut, dan sungai di sekitar semenanjung Muria, temp at sedimen basah dan kering yang berlabel. AIat Alat yang digunakan adalah Reaktor Nuklir Kartini, seperangkat sepektrometer gamma dengan detektor Ge(Li), timbangan Analitik Ohaus-GT 410, ayakan Karl Colb 100 mesh, agat porselin, Vial polietilen, cawan, dan alat-alat gelas Sampling Sampling dilakukan pada bulan Agustus 2004, pada musim kemarau di Semenanjung Muria, dapat dilihat pada Gambar 1 dan 2,. Kep Kar,mun Jawa Ujung Wolu n Lemahabang Tanjung Jaci 8 (pt TU) PLTN n!ii H m Gambar 1. Lokasi Sampling Semenanjung Muria Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN 220 Suhardi dkk

3 YOGY AKART A, DESEMBER 2006 If LAUT JAW A. KErEJ1.I\M:;NJ,~ Tom,I<:/; So,,~ir>J 1 ~ P. Brlngn 2 - P. le...-.dyjbonq 3 = P. Bayuran.+ - L.d:.:ri FUN (Lemohobo,,::;) 05 = L.d<;;sJFt.TU (f). JaU B) Gambar 2. Lokasi Pengambilan Cuplikan Sedimen Sungai Cara Kerja Penentuan Uranium dalam Sedimen Sungai Sedimen sungai Balong, Sum, Kancilan, Ge1is, dan sedimen laut diambil di kawasan rencana lokasi pembangunan PLTN. Sedimen dikeringkan dan dihilangkan dari kotoran kemudian dihaluskan 100 mesh lolos, dihomogenkan dengan alatjtabung homogenisasi dan ditempatkan dalam wadah yang bebas kontaminasi. Sedimen dalam wadah itu telah siap dianalisis kandungan uraniumnya dengan metode AAN Untuk cuplikan standar sekunder uranium dibuat dengan mengencerkan U02(NH3)z Merck dalam selulosa dengan konsentrasi 0,5-10 mg/kg. Cuplikan ditimbang masing-masing seberat 0,1 g dalam vial. Cuplikan sedimen, standar sekunder dan primer dimasukan dalam kelongsong iradiasi. Iradiasi cuplikan dilakukan dalam fasilitas Lazy Susan selama 12 jam dengan fluks netron 0,58xl0IJ n cm-2deri. Setelah iradiasi dihentikan cuplikan didinginkan selama 5 hari kemudian dilakukan pencacahan radionllklida Np-239 dengan puncak tenaga 228,2 key. Pencacahan dilakukan menggunakan spektrometer gamma dengan detector Ge(Li) se1ama 600 detik. Penentuan Akurasi dan Presisi : Untuk menghitung akurasi dan preslsl dengan Persamaan (3 dan 4) sbb. [5] Akurasi = [1-1 Ks - KT I ]x 100% (3) Ks Presisi = [ 1-I ~ I ]x 100 % (4) Kr Ks = konsentrasi unsur dalam sertifikat, KT = konsentrasi unsur terukur hasil percobaan (mg/kg), Kr = konsentrasi rerata, Sc = simpangan baku cuplikan. HASIL DAN PEMBAHASAN Penentuan Secara Kualitatif Penentuan unsur secara kualitatif dilakukan dengan menentukan tenaga dari puncak-puncak spektrum kemudian mencocokkan dengan tabe1 isotop. Pada Tabel 1 merupakan hasil identifikasi radionuklida secara kualitatif untuk mengetahui uranium dengan metode aktif yaitu secara analisis aktivasi netron (AAN) Hasil metode aktif melalui reaksi aktivasi neutron, seperti di bawah ini: Suhardidkk 221 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir- BATAN

4 YOGYAKARTA, 2]-22 DESEMBER2006 u238 (n, y) U239,.y.23.,m) Np239 -L1~ Pu 239 Pada reaksi aktivasi tersebut U-238 ditentukan dari radionuklida Np-238. Radionuklida ini merupakan anak luruh dari U 238. Radionuklida Np-239 memancarkan sinar gamma pada tenaga 228,2 kev dengan probabilitas 14,10 % dengan umur paro 2,35 hari. Menurut ERDTMANN (4) yang telah membuat tabel bahwa radionuklida Np239, mempunyai lebih dari satu tenaga atau mempunyai multi tenaga gamma.[4] Tabel 1: Radionuklida Yang Diperhatikan Dan Aktivasi Netron Untuk Uranium Radionuklid a U ,2 226,7 315,88 334,4 Penentuan Tenaga (kev) Radionukli da diperhatika n Secara Kuantitatif Probabilitas (%) 14,10 4,11 1,59 2,03 Setelah dipilih radionuklida Np-239 untuk metode AAN, yang mempunyai probabilitas terbesar secara kualitatif, maka selanjutnya adalah penentuan secara kuantitatif. Analisis kuantitatif ini dilakukan dengan cara komparatif, radionuklida Np-239 dalam cuplikan dengan radionuklida Np-239 yang ada dalam standar, dengan menggunakan Persamaan (2). Tabe] 2. Data Ana]isis Uranium Dengan Metode AAN Nama Sungai Suru Balong M. Balong Gelis M. Gelis Kancilan Wareng Metode MN U (mg/kg.) 0,97±0,06 0,75±0,07 0,64±0,05 0,91±0,07 1,23±0,09 0,77±0,07 0,94±0,07 Hasil analisis kuantitatif dengan metode AAN uranium alam yang terdapat dalam sedimen sungai, digambarkan sebagai histogram Gambar 3 atau penyajian pada Tabel 2 terlihat bahwa konsentrasi yang teranalisis untuk konsentrasi uraniunl dalam sedimen di seluruh lokasi pengambilan cuplikan terlihat ada perbedaan walaupun tidak begitu mencolok, yang berarti Laut Jawa di Semenanjung Muria belum tercemar limbah Uranium buatan, karena beberapa sungai lokasi pengambilan cuplikan berasal dari Laut Jawa tersebut ,2 1,5 ~ c c:: (I) U) 0 :.::: -W ~ 0,6 0,9 0,3 SUFU 0 0) 63loog MBafong Gefis Kancilan Wareng M Ge1is Lokasi Sampling Gambar 3. Perbandingan Histogram Hasi] Ana]isis Uranium Da]am Sedimen Sungai Dengan Metode Aktif Gambar 3 adalah histogram konsentrasi U berbagai lokasi sampling yang dilakukan. Pada histogram tersebut terlihat bahwa konsentrasi uranium pada umumnya setiap lokasi berbeda walaupun tidak mencolok. Analisis dengan menggunakan metode AAN menunjukkan konsentrasi yang terdeteksi dalam cuplikan sedimen pada konsentrasi tertinggi Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN 222 Suhardidkk

5 SDM TEKNOLOGI 1\TUKLIR YOGY AKARTA, DESEMBER 2006 adalah: 1,23±0,09 mg/kg yang terdapat dilokasi Muara Gelis, sedangkan kadar terendah terdapat di sungai Balong bagian muara dengan konsentrasi : 0,64±0,05 mg/kg. Penentuan akurasi metode analisis Akurasi sangat perlu dilakukan untuk menguji kualitas hasil analisis dari suatu perhitungan pencacahan cuplikan dengan menggunakan teknik pencacahan spektrometri gamma. Hasil akurasi dari perhitungan dengan menggunakan Persamaan (3) disajikan pada Tabel 3. Pengaruh semua parameter terhadap keberhasilan hasil analisis dapat dievaluasi dengan melihat besaran presisi, akurasi (ketelitian) pengukuran. Keseksamaan hasil analisis dipengaruhi oleh deviasi standar atau simpangan baku dari pengukuran yang dilakukan berulang-ulang, menunjukkan kesesuaian antara beberapa hasil pengukuran yang diukur dengan cara yang sama. Ketelitian hasil analisis dapat dilihat dari seberapa dekat konsentrasi unsur hasil analisis yang diperhatikan dengan konsentrasi unsur yang tercantum dalam sertifikat, menunjukkan kesesuaian antara hasil dan nilai sebenamya. Semakin dekat konsentrasi unsur yang diperhatikan dengan konsentrasi yang tercantum dalam sertifikat berarti penggunaan metode AAN untuk analisis logam berat semakin baik. Hal ini menunjukkan hasil akurasi yang dihitung pada penyajian Tabel 3 lebih besar 90% maka hasil analisis cukup baik dan dapat dipertanggungjawabkan untuk analisis lingkungan, terutama cuplikan padatan pada unsur kelumit maupun minor. Menurut SUKIRNO [5], untuk analisis dengan metode AAN akurasi yang diperbolehkan minimal adalah lebih besar dari : 85%. Perhitungan akurasi memakai Persamaan (3): K - K Akurasi = [1-1 S T I ]x100% Ks Tabel 3. Akurasi Metode AAN Dengan Menggunakan NBS Kode SRM 1645 River Sediment KESIMPULAN Dengan menggunakan metode aktif yaitu metode AAN, uranium dianalisis melalui anak luruh U239 yaitu Np239 Konsentrasi yang teridentifikasi untuk uranium dalam cuplikan sedimen sungai di Semenanjung Muria berkisar antara (0,64-1,23) mglkg. Dari perhitungan akurasi didapat nilai akurasi 91,00% hal ini menunjukkan alat yang digunakan kondisinya sangat baik. DAFT AR PUST AKA 1. SUKlRNO., SUDARMADJI., 1999, "Aplikasi APN Untuk Menentukan Multiunsur dalam sedimen., Prosiding PPI, P3TM BATAN, Yogyakarta. 2. KRUGER. P., 1971, Principles of activation Analysis., Wiley-Interscience. New York. 3. ERDTMANN, G., 1976, Neutron activation tables., New York. 4. BENEDICT. M and PIGFORD, T.H., 1981, Nuclear chemical engineering. Ed 2nd, McGraw-Hill Book Company. New York. 5. SUKlRNO.,DJATI.P, 2005, "Kajian kandungan U & Th dalam sedimen sungai di semenanjung Muria dengan metode aktif dan pasif', PPI. P3TM BATAN, Yogyakarta. TANYAJAWAB Pertanyaan : 1. Kenapa yang digunakan pembanding cuplikan adalah sekunder? Jawaban : sebagai standar 1. Standar sekunder dipakai sebagai pembanding (menghitung) kadar dalam cuplikan. Rumus : CpSCUplx KadarStd Kadarcup1 = CpSStd Unsur Pengukuran Data sertifikat U 1,24±O,131 1,11 Akurasi ~ 91 Presisi ~ 89,43 Suhardidkk 223 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BA TAN

6 YOGYAKARTA, DESEMBER 2006 LAMPlRAN Contoh perhitungan U dalam sedimen Sungai Muara Gelis Reaksi yang terjadi : U-238(n,y)U > Np-239 Waktu pencacahan (t,,) = 10 menit = 600 detik Umur poro (t1/2)np-239 = 2,35 hari Waktu tunda yaitu (t) = 2,0 hari Net cacah = 42 CpSt= cps pada saat pencacahan cpso = cps pada saat reaktor dimatikan CpSt = Net/t" = 42/600 = 0,07 Menggunakan Persamaan (I) cpso = CpSt. eo,693.ti ti/2 = 0,07.eO,693.2/2,25 = 0,129 cps Dengan cara sepeti di atas didapatkan cpso untuk standar cpso standar = 0,038 cps Konsentrasi U dalam standar sekunder = 1 mg/kg Dengan menggunakan Persamaan (1) akan didapat konsentrasi U dalam sedimen - 0,129 xl = 1,35 mg/ kg - 0,038 WC(I) Wc(2) Wcfl..l W rerata = 1,35 mg/kg 1,15 mg/kg, 1.19 mg/kg. 1,23±0,09 mg/kg. Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - SATAN 224 Suhardidkk