PENENTUAN Sr-90 DENGAN METODE CERENKOV MENGGUNAKANLSC

PENENTUAN Sr-90 DENGAN METODE CERENKOV MENGGUNAKANLSC Thamzil Las, Husein Zamroni Pusat Pengembangan Pengelolaan Limbah Radioaktif ABSTRAK PENENTUAN Sr-90 DENGAN METODE CERENKOV MENGGUNAKAN LSC. Telah dilakukan pengukuran Sr-90 dengan LSC dengan metoda Cerenkov. Pada saat ini metoda Cerenkov dapat melakukan pengukuran yang sangat sensitive dan banyak digunakan untuk mengukur radioaktivitas limbah cair yang mempunyai volume terbesar diantara limbah radioaktif lainnya. Hasil pengukuran Sr-90 sangat baik dengan nilai uncertainties cacahan vial polietilen dan gelas, cukup rendah bervariasi antara 2.59-5.40 untuk vial polietilen dan 2,74-6.33 untuk vial gelas. Kestabilan pengukuran sangat baik dengan nilai X2 4.88 dan 12.39 untuk vial polietilen dan gelas. Dari hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa penggunaan vial polietilen sangat layak dan akurat dan direkomendasi dapat digunakan untuk pengukuran Sr-90 dalam arti komparatif yang banyak dilakukan pad a penelitian limbah radioaktif. ABSTRACT MEASUREMENT OF S,-90 FROM LIQUID RADIOACTIVE WASTES BY CERENKOV METHODS USING LSC. Radionuclides St-90 have been measured by LSC using the Cerenkov method, in which tis method. At precent time, Cerenkov method was a sensitive method and have been used in many radioanalytical laboratories for measurement of liquid radioactive wastes. The measurement result was shown that the uncertainties error of measurement using counting vial of polyethylene and glass was found to be small, varied from 2.59 to 5.40 for poliethylene and from 2,74 to 6.33 for glass vials. untuk vial gelas. The stability of measurement was also very good with the X2 test value of 4.88 and 12.39 for polyethylene and glass vials, respectively. It could be conclude from these results that the Cerenkov method using polyethylene vial was very acceptable and accurate measurement could be obtained, so this method can be recommended to be applied for measurement of Sr-90 in term of comparative measuremen which have been used in many radioactive research programme. PENDAHULUAN Radiasi Cerenkov dihasilkan bila partikel berenergi bergerak melalui suatu medium cair dengan kecepatan lebih besar dari kecepatan cahaya dalam medium yang sarna. Radionulida dengan partikel bermuatannya seperti partikel beta yang bermuatan negatif akan berbenturarl dengan molekul sepanjang arahnya dalam medium yang sarna, dan akan menghasilkan molekul yang tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi. Molekul yang tereksitasi akan kembali ke keadaan dasar (groundstate) atau semula dengan menghasilkan emisi radiasi elektromagnetik. Tejadi perubahan energi kinetik inti menjadi emisi photon. Fenomena ini ditemukan oleh Cerenkov tahun 1934 dengan terjadinya emisi cahaya ultraviolet dari cairan transparan yang dikenai oleh sinar gamma. Emisi cahaya ini pertama kali digunakan oleh Beelcher in 1953 untuk mengukur ~ dan ~-'Y emisi radionuklida dalam larutan[1] dengan teknik Liquid Scintillation Counter (LSC). Sejak saat itu teknik LSC digunakan secara rutin untuk pengukuran pemancar ~ di banyak laboratorium radiokimia. Hasi/ Pene/itian Tahun 2000

Kondisi untuk memformulasikan radiasi Cerenkov dapat di uraikan sebagai berikut : Radiasi Cerenkov dapat terjadi bila Pll > dimana : 13 = Kecepatan pal1ikel relatif,. merupakan rasia dari kecepatan partikel (v) dibandingkan dengan kecepatan cahaya (c) dalam ruang vakum 11 = Indeks refraksi dari medium Ini berarti untuk medium transparan, keterbatasan kecepatan partikel juga menyebabkan energy ambang partikel ; Vm = C V'll dan rumus berikut 1 Em = 0.511, -1 ~)-j dimana, 0,511 adalah massa electron diam dalam MeV. Oi dalam air dimana 11 = 1.332 dan energi minimum batas am bang electron dibutuhkan untuk memperoleh radiasi Cerenkov adalah 0,263 MeV. Dengan demikian radionulkida yang mengemisikan partikel beta dengan energi maksimum besar dari 1 MeV (hard beta emitter) seperti Sr-90, Sr-89 dan Cs-137, dalam medium transparan akan menghasilkan radiasi Cerenkov dan foton yang dihasilkan dapat langsung dideteksi dengan detector pelipat ganda foton (photomultiplier) dari peralatan lsc. lain halnya untuk radinuklida pemancar beta, seperti H-3 mempunyai energi kontinu dari o sampai 18,6 kev yang merupakan energi karakteristik maksimum dari H-3. Nuklida H..3, C-14, P-32, S-32, CI-36 mengemisikan beta pada energi rendah (soft beta emitter), sehingga membutuhkan sintilator yang terlarut dalam cairan (pelarut) yang dapat memp"engaruhi atau mengeksitasi partikel beta dari nuklida tersebut. Kembali ke tingkat dasar partikel beta akan mengemisikan cahaya photon yang dapat dideteksi dengan detector fotomultiplier. Radiasi cerenkov relatif lemah intensitasnya dan mempunyai spectrum yang kontinyu energy terkonsentrasi utamanya ultraviolet. Kemampuan deteksi tergantung dari nomor electron emisi diatas ambang. Teknik ini hanya praktis untuk radionuklida pemancar partikel ~ dengan energy> 1 Mev. Oensitas medium yang rendah menghasilkan lintasan yang lebih panjang untuk electron dengan menghuibungkan nom or photon emisi. Hasi! Penelitian Tahun 2000 21

Beberapa photon terdeteksi sangat bergantung dari kuantum dan sensitivitas spectrum potokatoda dan usaha IJntuk mengoptimasi efisiensi tergantung pekerja yang mengoperasikan. Radiasi cerenkov tidak tertransmisikan secara sempurna oleh glass vial serta gelas dari multiplier. Meskipun begitu, efisiensi pengukuran dapat diperbaiki dengan menggunakan peralatan glass quartz, vial plastik dan dengan penambahan garam Na-2-naftilamin-6,8., asam disu!fonat. Keuntungan penggunaan vial plastik dibandingkan dengan gelas adalah biaya/harga yang jauh lebih rendah, dan cacah latar belakang'jauh lebih rendah. Radiasi Cerenkov merupakan radiasi langsung dan mempunyai panjang gelombang heterogen. Karena itu volume sample akan sangat mempengaruhi jumlah radiasi yang dihasilkan dan efisiensi pengukuran. Oleh sebab itu voleume sample harus sarna dengan volume standar yang digunakan.atau untuk vial counting terisi minimal 70-80% volume vial..pemadaman radiasi dapat terjadi karena beberapa sebab, antara lain karena penyerapan cahaya oleh senyawa yang berwarna dalam sample atau karena efek kimia dari impurities pada sampel. Kemurnian bahan kimia sebenarnya tidak terlalu serius dalam radiasi Cerenkov karena pengukuran dilakukan tanpa menggunakan scintilator. Penelltian ini bertujuan untuk memperoleh cara/metode yang labih cepat dan akurat dalam counting unsur radioaktif. TATA KERJA Alat dan Bahan Alat analisis digunakan LSC Merk Pacard model Tri-Carb 1600TR. Semua bahan kimia yang digunakan adalah berkualitas pro-analisis (PA). Radionulida Sr-90 diperoleh dari Amersham UK. Vial counting digunakan vial gelas serta botol polietilen volume 25 mi. Peralatan LSC harus di set dan di kalibrasi sebelum digunakan. Ini mengingat pengesetan instrumen sangat menentukan efisiensi pengukuran dan penampilan data atau kurva yang didapatkan. Dalam hal Cerenkov couting selalu digunakan chanel pengukuran radionuklida Tritium. Pengukuran dengan LSC. Oilakukan pengukuran cacah Backgraound dan Blanko dengan menggunakan cairan air demi tanpa radionulida) untuk mendapatkan kedapat ulangan (rata-rata) aktivitas (cpm) dengan deviasi 2 standar deviasi. Counting Background dilakukan pada air demi tanpa tanpa radionuklida. Counting vial blanko berisi air demi, didapatkan pad a jumlah counting sekitar 20-30 cpm. Pengulangan dilakukan sebanyak mungkin untuk memenuhi statistik counting. Oilakukan pula optirnasi pengoperasian LSC.dengan mengatur beberapa parameter pengoperasian alat antara lain: 1. Waktu pencacahan : menit 2. Oaerah energi pencacahan 3. Cacah rata-rata dan perhitngan X2 dan test Uncertanties Hasi! Pene!itian Tahun 2000 22

Efisiensi pengukuran dari instrumen ini dihitung otomatis oleh program yang tersedia dalam komputer bervariasi antara 78-28% untuk Tritium atau Sr- 90. Sampel yang al(an diukur ditempatkan dalam vial polietilen (volume 25 ml) sebanyak 10 ml dan dibiarkan tertutup kedap cahaya selama minimal 10 menit. Untuk caunting ini dikoleksi total cacahan minimal 20000 count dan pencacahan dilakukabn selama 10 menit atau mendapatkan total cacahan minimal 20000 count. HASIL DAN PEMBAHASAN Tabel 1 adalah hasil cacahan latar untuk sebagai blanko tanpa menggunakan radionuklida ~ntuk penggunaan vial gelas dan vial polietilen. Hasil menunjukkan rendahnya cacahan latar pada vial polietilem dengan rerata cacahan 22.56 ::t 0.22 cpm dibandingkan cacahan latar pada vial gelas sekitar 34.82 ::t 0.28 cpm. Rendahnya cacahan dengan vial polietilen mungkin disebabkan radiasi cerenkov tidak dapat ditransmisikan secara sempurna oleh vial gelas. Dalam penggunaan vial gelas, efisiensi pengukuran dapat diperbaiki dengan menggunakan vial gelas jenis quartz dengan penambahan garam Na-2- naftilamin-6,8., asam disulfonat sebagai shifter Untuk lebih detailnya, dilakukan pencacahan beberapa sample mengandung Sr-90 yang hasilnya terlihat pada Tabel 2 untuk vial polietilen dan Tabel3 untuk vial gelas. Tab~1 2. Hasil cacahan menggunakan vial Polietilen ffiq- ~a~~hjq!!lenjl Cacah/meEJ!.I ~-rata~c~5?ah 28992 2899 sebenarnya u 1 2 29328 29134 22061 22379 2933 2913 2206 2238 2915*5.40 2210:t4.70 2892 2110 5.40 4.70 21873-2187 16904 1690 3 4 5 16937 17002 6823 6709 6669 5414 5342 1694 1700 682 671 667 541 534 1695J_4.12 673:t2.59 538:1:2.31 1672 650 515 4.12 2.59 2.31 5389 539 Hasi/ Penelitian Tahun 2000 23

Beberapa variasi larutan mengandung Sr-90 masing-masing ditempatkan pada vial politilen dan vial gelas dengan aktivitas yang identik. Hasil cacahan menggunakan vial polietilen menunjukkan 2915:t5.40, 2210:t4.70, 1695:t4.12, 673:t2.59 dan 538:t2.31 count per menit dari lima aktivitas Sr-90 yang berbeda. Untuk masing-masing larutan yang sarna, hasil cacahan menggunakan vial gelas didapatkan lebih tinggi yaitu 4002:t6.33, 3038:t5.51, 2290:t4.79, 972:t3.12 dan 751:t2.74 count per menit. Oari hasil tersebut dianalisis tingkat ketidakpastian masing-masing hasil cacahan vial polietilen dan gelas, ternyata error ketidakpastian (uncertainties) pengukuran kedua metoda bervariasi antara 2.59-5.40 untuk vial polietilen dan 2,74-6.33 untuk vial gelas. Oari data ini jelas penggunaan vial polietilen dapat mengasilkan cacahan yang lebih baik dengan error lebih rendah. Keuntungan lain dari penggunaan vial polietilen dibandingkan dengan gelas adalah biaya/harga yang jauh lebih rendah, dan cacah latar belakang jauh lebih rendah. Namun demikian karena radiasi Cerenkov rnerupakan radiasi langsung dan mempunyai panjang gelombang heterogen maka volume sam pel akan sangat mempengaruhi jumlah radiasi yang dihasilkan dan efisiensi pengukuran. Oleh sebab itu volume sam pel harus sarna persis sarna satu dengan yang lain, begitu pula dengan volume standar yang digunakan misalnya dengan mengisi vial counting antara 70-80% volume vial. Kelemahan penggunaan vial gelas juga sering terjadinya pemadaman radiasi (Quenching) karena adanya penyerapan cahaya oleh senyawa yang berwarna dalam sam pel atau karena efek kimia dari impurities pada sampel. Dengan menggunakan polietilen untuk radiasi Cerenkov, larutan praktis tidak berwarna karena tidak dilakukan penambahan scintilator pada sampel. Kestabilan pencacahan dapat dianalisis dengan pengulangan pencacahan sebanyak 12 kali untuk sam pel yang sarna dan hasil perhitungan X2 dapat dilihat pada Tabel 4. Hasil perhitungan X test menunjukkan bahwa nilai X2 untuk polietilen lebih rendah dibandingkan ni!ai x untuk vial gelas. Nilai x untuk pengukuran < 20 ulangan adalah antara J 0-20. Makin kecil X2 kestabilan Hasil Penelitian Tahun 2000 24

pencacahan semakin baik. Dengan demikian pengukuran dengan menggunakan vial polietilen jelas lebih baik dibandingkan dengan vial gelas untuk pengukuran radiasi Cerenkov tanpa menggunakan scintilator. Tabel 4. Pencacahan larutan ~~~~~9 i Polietilen Cacah Cpm 1 (N-r) (N-r)2 1 2815 1-20.4167 416.8403 2 2912 5865.007 176.58333 3 2850 212.6736 I ~~,~~~~~ 1 2859 23.58333 556.1736 5 2818-17.4167 i 303.3403 6 2829-6.41667 41.17361 7 2835-0.41667 0.173611 8 2789-46.4167 2154.507 9 2881 45.58333 2077.84 10 2827-8.41667 70.84028 11 2793-42.4167-1799.174 12 2817-18.4167 339.1736 Jumlah I 34025 I 13836.92 Ratarata ~r_~9~~~qai sam pel Gelas Cpm 4074 4187 4085 4169 4122 4108 4031 4233 4051 4093 4101 4239 49495 (N-r) i -50.5833 64.41667-39.5833 44.41667-2.58333-16.5833-93.5833 108.4167-73.5833-31.5833-23.5833 114.4167 2835.417 4124.583 x~ = 4.880029 XL = 12.38935 --- (N-r);c. 2558.674 4149.507 1566.84 1972.84 6.673611 275.0069 8757.84 11754.17 5414.507 997.5069 556.1736 1391.17 51100.92 KESIMPULAN DAN SARAN Oari hasil yang dipewroleh, beberapoa kesimpulan dapat disampaikan sebagai berikut : 1. Teknik cerenkov counting memberikan beberapa keuntungan antara lain, sederhana dalam preparasi sampel sehingga memungkinkan penanganan sample dalam jumlah besar. 2. Pencacahan sampel tanpa menggunakan sintilator. 3. Laju cacah background rendah 4. Tidak menimbulkan terlalu berpengaruh terhadap chemical quenching. Oengan kemudahan pelaksanaan pencacahan, disarankan untuk menggunakan vial polietilen untuk pencacahan radionuklida Sr-90, dan nuklida pemancar beta dengan energi maksimum tinggi dari 512 kev. Pencacahan ini dalam arti komparatif dan bukan aktivitas absolut, seperti pengukuran Koeffisien Oidtribusi (Kd) atau Koefficien Oiffusi (0) sedangkan untuk pengukuran aktivitas absolut perlu aktivitas larutan standar dapat dilakukan dengan menggunakan Spektrometer Gamma. Hasil Penelitian Tahun 2000 25

DAFTAR PUSTAKA 1. Jelley, J.V., "Cerenkov Radiation and Its Application", Pergamon Press, London, (1958) '. 2. Dyer, A., "Liquid Scintillation Practice", Heyden, London, (1980) 3. Faires, RA and Boswell, GGJ., Radioisotope Laboratory Techniques", Butterworths, and Co Ltd, London, (1981-) 4. Tait, W.H., "Radiation Detection", Butterworths, and Co Ltd, London, (1980) 5. Thamzil Las., "PhD Thesis", University of Salford, Manchester, (1989) 6. Anonymous., "Tri-Carb Liquid Scintillation Analyzers Model 1600TR, O'perating Manual", Pacard Instrumen Co., Inc, (1992) HasiJ PeneJitian Tahun 2000 26