aplikasi teknik nuklir bidang kimia

43
Aplikasi Teknik Nuklir Bid Ki i Bidang Kimia Pusat Pendidikan dan Pelatihan Badan Tenaga Nuklir Nasional

Upload: man-xp

Post on 09-Jan-2017

123 views

Category:

Science


13 download

TRANSCRIPT

Page 1: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

Aplikasi Teknik Nuklir Bid Ki iBidang Kimia

Pusat Pendidikan dan PelatihanBadan Tenaga Nuklir Nasional

Page 2: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

Latar Belakangg

• Perkembangan Teknologi Nuklir :• Industri• Kedokteran• Lingkungan

D k bid R di ki i• Dukungan bidang Radiokimia

Page 3: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

TujuanTujuanPeserta bisa menjelaskan Aplikasi Teknik Nuklir d l Bid Ki idalam Bidang KimiaKhusus :

– Menjelaskan prinsip AAN– Menjelaskan prinsip Teknik Pengenceran Isotop

– Menjelaskan prinsip Titrasi Radiometri– Menjelaskan prinsip nuclear dating– Menjelaskan aplikasi untuk analisis

radioaktivitas lingkungan

Page 4: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

SistematikaSistematika

• Bab I : Pendahuluan• Bab II : Analisis Unsur

1. Analisis Aktivasi Neutron2. Teknik Pengenceran Isotop3. Titrasi Radiometri

• Bab III : Nuclear Dating• Bab IV : Analisis Radioaktivitas LIngkungan

Page 5: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

Bab IIAnalisis UnsurAnalisis Unsur

Page 6: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

Prinsip AANPrinsip AAN

Page 7: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

Formulasi AktivasiFormulasi Aktivasi

R = . .N

irteNA 1 eNA 1

irtAv eM

mNA 1

Page 8: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

Proses Aktivasi dan PeluruhanProses Aktivasi dan Peluruhan

Page 9: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

Tampang Lintang T k N t Th lTangkapan Neutron Thermal

Target (n,) Target (n,)23Na 0,4 63Cu 4.526Mg 0.038 75As 4.327Al 0.23 81Br 2.437Cl 0.43 109Ag 9148Ca 1 09 139La 8 948Ca 1.09 139La 8.951V 4.9 152Sm 206

50Cr 15.9 151Eu 920055Mn 13.3 186W 37.958Fe 1.28 191Ir 95459Co 37.2 197Au 98.7

Page 10: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

Metode AAN

• Metode Absolut• Metode Komparator Tunggal• Metode Komparator Tunggal• Metode Relatif• Metode ko

Page 11: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

Spektrum GammaSpektrum Gamma

Page 12: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

Sensitivitas / Limit DeteksiSensitivitas / Limit DeteksiSensitivitas picograms Elementsg

1 Dy, Eu

1 - 10 In, Lu, Mn

10 - 100 Au, Ho, Ir, Re, Sm, W

100 - 1E3 Ag, Ar, As, Br, Cl, Co, Cs, Cu, Er, Ga, Hf, I, La, Sb, Sc, Se, Ta, Tb, Th, Tm, U, V, Yb

1E3 - 1E4Al, Ba, Cd, Ce, Cr, Hg, Kr, Gd, Ge, Mo, Na, Nd, Ni, Os, Pd, Rb, Rh Ru Sr Te Zn ZrRh, Ru, Sr, Te, Zn, Zr

1E4 - 1E5 Bi, Ca, K, Mg, P, Pt, Si, Sn, Ti, Tl, Xe, Y

1E5 - 1E6 F, Fe, Nb, Ne1E5 1E6 F, Fe, Nb, Ne

1E7 Pb, S

Page 13: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia
Page 14: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

Aplikasi AANAplikasi AAN• Lingkungan :

– Analsis Pencemaran logam berat– Pemetaan Geokimia

K h t• Kesehatan :– Analisis logam berat dalam makanan dan jaringan

P liti d l b b t kit– Penelitian dalam pengembangan pengobatan penyakit

• Pangan : kandungan unsur mikro dalam bahan makanan

• Industri : – kualitas batu bara, – batuan dalam sumur

Page 15: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

Teknik Pengenceran Isotop (TPI)Teknik Pengenceran Isotop (TPI)

• pekat encer 'S• pekat encerpengenceran

1''

SSmm

• Radioisotop : memancarkan radiasi, mudah diukur

m’ = massa/volume zat radioaktifm massa/volume zat radioaktifm = massa/volume bahan yang dianalisisS’ = aktivitas jenis zat radioaktifS = aktivitas jenis setelah pengenceranj p g

Page 16: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

Aplikasi TPIAplikasi TPI

• Pengukuran Volume fluida di dalam tanahPengukuran Volume fluida di dalam tanah• Kedokteran Nuklir

A li i K tit tif U• Analisis Kuantitatif Unsur

Page 17: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

Titrasi RadiometriTitrasi Radiometri• Merupakan analisis kuantitatif• Seperti titrasi biasa tetapi senyawa hasil mudah• Seperti titrasi biasa, tetapi senyawa hasil mudah

dipisahkan• Titik akhir titrasi ditunjukkan oleh perubahan aktivitas

secara mencolok

Volume Volume

Page 18: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

Bab IIINuclear DatingNuclear Dating

Page 19: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

Prinsip Nuclear DatingPrinsip Nuclear Dating

•Umur batuan : 238U/206Pb

•Tidak mengandung uranium : 40K/40Ar40K + 1e

40Ar (t1/2=13 109 tahun)K + -1e Ar (t1/2 1,3 . 10 tahun )

Material yang berasal dari makhluk hidup : 14C/12C

Page 20: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

Preparasi Radiokimia untuk Analisis Radioaktivitas LingkunganAnalisis Radioaktivitas Lingkungan

1. Analisis137Cs dalam Sampel Air Laut2. Analisis 222Rn dalam Sampel Airp3. Analsis U dan Pu dalam Sampel

TanahTanah4. Analisis 90Sr dalam Sampel

LingkunganLingkungan

Page 21: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

Radiochemical Preparation for Analysis of 137Cs in Seawaterfor Analysis of Cs in Seawater

• Average Activity 2 Bq/m3Average Activity 2 Bq/m• Sample volume : 20 L• Radioactivity Measurement by GammaRadioactivity Measurement by Gamma

Spectrometer• The purpose of preparation :• The purpose of preparation :

• to collect Cs from a large sample size• to avoid self-absorptionto avoid self absorption • to make easier in radioactivity measurement

Page 22: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

Radiochemical Preparation for Analysis of 137Cs in Seawater

Seawater 5 L

for Analysis of Cs in Seawater

Seawater 5 LAdd 100 mL of 3 M HCl for washing the containerAdd Cs carrier, 2 gr AMPStir for 30 minutesSt d th 12 hStand more than 12 hoursDecantationFilterFilter

precipitate* supernatant liquid**precipitate supernatant liquid

Page 23: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

Radiochemical Preparation for Analysis of 137Cs in Seawater

precipitate*

y

precipitate

Add 2 M HClAdd 2 M HCl(for washing)

precipitate (MnO2)precipitate (MnO2)mix

G S t tGamma Spectrometry

Page 24: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

supernatant liquid**p qAdjust pH 8.0-8.5 with NH4OHAdd 10 g MnO powderAdd 10 g MnO2 powderStir for 30 minutesStand for more 12 hoursStand for more 12 hoursDecantationFilterFilter

precipitate supernatantmix

Page 25: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

Preparasi Radiokimia t k A li i 222R d l S l Aiuntuk Analisis 222Rn dalam Sampel Air

S l iSampel air

+ xyleney

Ekstraksi

Fasa organik

+ SintilatorPengukuran dengan LSC

+ Sintilator

Page 26: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

Radiochemical Preparation for Analysis of Actinides ( U and Pu) in Soilof Actinides ( U and Pu) in Soil

U PuU Pu

Activity Level 0.2 mg/Kg 40 mBq/Kg

S l 10 50

• Radioactivity Measurement by Alpha

Sample mass 10 g 50 g

• Radioactivity Measurement by Alpha SpectrometerTh f ti• The purpose of preparation :

• to avoid self-absorption • to separate other radionuclides

Page 27: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

Radiochemical Preparation for Analysis of Pu in Soilfor Analysis of Pu in Soil

Pretreatment

Solvent Extraction Ion Exchange

Preparation for ElectrodepositionPreparation for Electrodeposition

ElectrodepositionElectrodeposition

Page 28: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

Radiochemical Preparation for Analysis of Pu in Soilfor Analysis of Pu in Soil

P t t tPretreatmentSoil

Heat at 105oC for 2 hoursHeat at 500oC for 4 hoursAdd 242Pu standard solutionAdd 242Pu standard solutionAdd 8 M HNO3Filter

Residue FiltrateResidue Filtrate

Page 29: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

Radiochemical Preparation for Analysis of Pu in Soil

Purification by Solvent ExtractionFiltrateFiltrate

Add TOA-xyleneExtract

Add 8 M HNO aqAdd 8 M HNO3Extract

Add 10 M HCl

org

org aqAdd 10 M HClExtract

org aqAdd NH4I.HCl orgExtract

aq Add XyleneExtractorg

aqorg aq

Page 30: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

Radiochemical Preparation for Analysis of Pu in Soil

Purification by Solvent ExtractionFiltrateFiltrate

Add TOA-xyleneExtract

Add 8 M HNO aqAdd 8 M HNO3Extract

Add 10 M HCl

org

org aqAdd 10 M HClExtract

org aqAdd NH4I.HCl orgExtract

aq Add XyleneExtractorg

aqorg aq

Page 31: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

Radiochemical Preparation for Analysis of Pu in Soil

Purification by Ion Exchange8 M HNO

Filtrate8 M HNO3

10 M HCl

NH4I.HCl4 C

Anion ColumDowex 1-X8, 100-200 mesh100 200 mesh

Eluent

Page 32: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

Radiochemical Preparation for Analysis of Pu in Soil

Preparation for Electrodeposition

Eluent(NH4I.HCl)

Heat to dry

Dissolve by 2 M H2SO4Add h l d

residue

Add methylred

solution (red)Add NH OH until pH 4Add NH4OH until pH 4

solution (yellow)Add 2 M H2SO4 until pH 22 4 p

solution (red)

Page 33: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

Radiochemical Preparation for Analysis of Pu in Soil

Electrodeposition

Pt anodesolution (red)

0.5 Ampere, 2 hoursAdd NH4OH

Stainless steel cathode

Page 34: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

Radiochemical Preparation for Analysis of Pu in Soilfor Analysis of Pu in Soil

Page 35: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

Radiochemical Preparation for Analysis of 90SrAnalysis of 90Sr

• Radioactivity Measurement through 90Y by β• Radioactivity Measurement through 90Y by βCounter (Low Backgroud Counter)

• The purpose of preparation :• The purpose of preparation :• To separate from other radionuclides

t i l t 90Y• to isolate 90Y

Page 36: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

Radiochemical Preparation for Analysis of 90Srfor Analysis of Sr

Pretreatment

Separation of Sr from Ca by Nitrate Precipitation

Scavenging to Separate Sr from existing Y

Determination of Chemical Recovery for Sr

Milking of 90Y

Page 37: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

Radiochemical Preparation for Analysis of 90Srfor Analysis of Sr

PretreatmentPretreatment

Ashing the sampleg p

Adding the carrierAdding the carrier

Dissolve Sr in the sample by HNO3

Filtration

Page 38: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

Radiochemical Preparation for Analysis of 90Srfor Analysis of Sr

Separation of Sr from Ca by Nitrate PrecipitationSeparation of Sr from Ca by Nitrate Precipitation

Carbonate Precipitationp

Oxalate PrecipitationOxalate Precipitation

Strontium Nitrate Precipitation

Barium Chromate Precipitation

Page 39: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

Radiochemical Preparation for Analysis of 90Srfor Analysis of Sr

Scavenging to Separate Sr from existing YScavenging to Separate Sr from existing Y

Adding iron carrier (Fe3+) and NH4Clg ( ) 4

Adding NH OHAdding NH4OH

Filtration

Filtrate

Page 40: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

Radiochemical Preparation for Analysis of 90Srfor Analysis of Sr

Determination of Chemical Recovery for SrDetermination of Chemical Recovery for Sr

Precipitation in strontium carbonate p

Filtration Washing Drying the precipitateFiltration, Washing, Drying the precipitate

Weighing the Precipitate

Dissolve by HClAdd the carrier solution (Fe3+, Y3+)Store for 2 weeks

Page 41: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

Radiochemical Preparation for Analysis of 90Srfor Analysis of Sr

Milking of 90YMilking of Y

iron hydroxide precipitation

Filtration Acidify,

Dissolution by HClPrecipitate next milking

Filtration

Precipitate

Page 42: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia

ReviewReview

– Jelaskan Prinsip AAN dan Aplikasinya;– Jelaskan Prinsip TPI dan Aplikasinya;Jelaskan Prinsip TPI dan Aplikasinya; – Jelaskan Prinsip Titrasi Radiometri;– Jelaskan Prinsip Nuclear Dating;Jelaskan Prinsip Nuclear Dating;– Jelaskan Preparasi Radiokimia dalam Analisis

Sampel LingkunganSampel Lingkungan

Page 43: Aplikasi teknik Nuklir bidang kimia