PENGUKURAN RADIOAKTIVITAS BETA FALL-OUT.

Oleh:

SlJRATMAN

La boratorium Radioisotop Pusat Penelitian Gama BAT AN

dan

PRIY ANA

Bagian Ilmu Kimia Fakultas Ilmu Pasti dan Alam U G M .

ABSTRAK

Pengukuran radioaktivitas beta fall-out dibicarakan dalam prasaran ini. Pengukuranterse but meliputi pengumpulan fall-out dengan metoda "open-pot", Pembuatan cuplikandengan cara penguapan sebagian atau seluruh fall-out yang terkumpul dan pengukuranradioaktivitas dengan menggunakan sistim pencacah-aktivitas rendah (cacah latar belakang2,0 cpm) serta standar radioaktivitas KCI.

Dibandingkan pula hasil pengukuran radioaktivitas beta.fall-out yang terkumpul diPuslit Gama Yogyakarta. Pusat Rcaktor Atom Bandung dan Puslit Pasar Jum'at Jakarta.

I. PENDAHULUAN.

Pengukuran radioaktivitas beta fall-out di Pusat Penelitian Gama telah dikerjakan sejaktahun 1965 (l). Tetapi pe~cerjaan ini sering sekali terhenti dan dipublikasikan secarasangat terbatas (1,2). Baru sesudah diadakan studi perbandingan dalam bidang ini denganPuslit/Pustor lain dalam lingkungan BATAN sejak tahun 1971, pekcrjaan ini dilaksanakansecara lcbih teratur dan sungguh-sungguh.

S'ejak awal pekerjaan ini telah digunakan metoda-metoda pengumpulan fall-outpembuatan cuplikan dan pengukuran radioaktivitas beta yang tetap, tentu saja denganmengadakan perbaikan-perbaikan yang perlu untuk memperoleh hasil-hasil yang lebihbaik.

Pengumpulan fall-out dikerjakan dengan mctoda "open pot" yang terdiri atascorong dan botol penampung. Cuplikan dibuat dcngan jalan penguapan sebagian atauseluruh cairan fall-out. Sedang radioaktivitas beta cuplikan yang dibuat diukur denganpencacah GM tipe "tingkap ujung" dengan standar radioaktivitas KCl (3).

Beberapa perbaikan telah dihrjakan selama ini. Corong dan hotol penampungfall-out yang semula terbuat dari gelas telah diganti dengan corong dan penampungplastik (polietilen) yang dibuat dari ember-ember plastik. Penggunaan hahan-bahanplastik untuk pekerjaan ini adalah lehih menguntungkan, oleh karena gelas mempunyaitendensi untuk menyerap hahan-bahan radioaktif.

Perbaikan yang herarti dalam metoda pemhuatan cuplikan helum dapat dikerja-kan sarna sekali. Sampai saat ini cuplikan masih dibuat dengan cara penguapan sebagianatau seluruh cairan fall-out yang lerkumpul selama sebulan.

Pembuatan sistim pencacah aktivitas rendah (5) merupakan perhaikan yangpaling besar dalam pekerjaan ini. Pengukuran radioaktivitas fall-out yang sangat rendahdengan menggunakan sistim pencacah GM dengan Pencacah latar belakang kurang lebih10 cpm memherikan hasil yang rendah sekali ketelitiannya. Sistim pencacah aktivitasrendah yang mcmberikan pencacahan latar belakang scbesar 2,0 cpm sangat meningkatkanketelitian pengukuran ini. Dengan mcnggunakan sistim pencacah aktivitas rendah inidiperoleh hasil pengukuran radioaktivitas beta fall-out yang lcbih mantap, sehingga dapatdikemukakan dalam prasaran ini.

I~PROSEDURPERCOBAAN

Terdiri atas 3 langkah, yaitu pengumpulan fall-out; pembuatan cuplikan danpengukuran radioaktivitas {3fall-qut.

'220

1. Pengumpulan Fall-Out.

Pengumpulan fall-out dengan metoda "open. pot" ini dilakukan di Puslit GAMASekip Unit III Yogyakarta, dipasang 4 huah masing-masing pada jarak ± 1,5 meter,pada ketinggian ± I 5 meter dari permukaan tanah.

Diantara 4 buah pengumpulan fall-out tersebut, sebu~h dibagi 4 yang masing-masingdikirim ke P.KA. B.; Puslit Pasar Jumat; Serpong.

Pada pengumpulan fall-out dengan metode ini.

1.). Dipergunakan susunan alat seperti tertera ·pada gamhar 1, dibuat dariemher dan slang plastik yang terdapat dipasaran.

2). Alat tersebut ditempatkan pada tempat yang tertinggi dari gedungFJ P.A. U.G.M., sehingga bebas darijatuhan yang berasal dari atap, pohonpohon dan sebagainya.

3). Fall-out dikumpulkan selama 1 bulan (tiap tgl. 1 dipasang, dan tgl. 1 bu-lan berikutnya diambil).

4). Apabila tidak ada hujan untuk waktu yang agak panjang (misalnya sclamamusim kering), corong penampung fall-out perlu dicuci dengan aquadest(± 2x seminggu), supaya jatuhan yang sudah jatuh kedala'm corong tidakditerbangkan oleh angin (air cucian beserta debu-debu yang tercuci dima-sukkan kedalam penampung).

5). Sebelum fall-out yang terkumpul selama 1 bulan diambil, corong perlu di-cuci dengan aquadest lagi.

2. Pembuatan Cuplikan.

1) Fall-Out yang terkumpul selama I bulan ditent~an volumenya.

2). Untuk fall-out kering (yang terkumpul dalam musim kering), volume tidak perluditentukan. Tambahkan saja sejumlah aquadest untuk pengerjaan berikutnya.

3) Fall-out dipindahkan kedalam gelas piala 2 liter, untuk diuapkan secara perlahan-lahan (jangan sampai mendidih). Sisa-sisa fall-out dalam penampung dibersihkandengan al)uadest dan dipindahkan kedalam gelas piala terse but diatas untuk ikutserta diuapkan.

* Cara penguapan untuk mendapat cuplikan :Penguapan dari volume fall-out yang terkumpul selama I bulan.

- Penguapan 200 ml dari volume fall-out yang terkumpul selama I bulan.

-- Penguapan scluruh volume faH-out yang terkumpuJ sclama 1 bulan.

4) Penguapan dilanjutkan terus hingga volume fall-out tinggal 25 m\.

5). Sisa penguapan yang tinggal 25 ml tsb. dipindahkan sedikit demi sedikit kedalam -plancetaluminium (lihat gambar la), sambil dikeringkan dengan lampu pemanas.

6) Sisa fall-out yang menempel pada dinding gelas piala dihersihkan dengan 0,5 m\.10% HN03 (kalau perlu ditambah aquadest), dan dipindahkan kedalam plancetuntuk ikut serta dikeringkan.

7) Padatan fall-out yang diperoleh dalam plancet ditentukan beratnya.

8) Cuplikan fall-out sudah sial' untuk ditentukan radioaktivitasnya.

3. Pengukuran Radioaktivitas.

Secara singkat dapat diterangkan bahwa aktivitas diukur dengan pencacah GMtipe tingkap ujung, dengan sistirn pencacah aktivitas rendah (lihat apendiks 1)cupJikan ditempatkan pada jarak ± 3 mm dari GM. Sebagai standar dipergunakanKCI (K alam mengandung 0,0119% K 40 yang radioaktif) ..

221

Menurut pustaka (3,4) slandar yang terbaik untuk mengukur radioaklivitas darifall-out adaJah K--40, karena tenaga rata-rata ~ dari K-40 paling sesuai dengan

\,n~~~rmni\a ~y)~\1if\ h~~\jp~~~mhi~1r!~i~i~mm~~I\~-'Q!r~~fnn]~ij~11,25 X 109 tahun. Kadar K-40 alam = 0,0 119%,disintegrasinya merupakan 89% 13dan 11% tangkapan elektron tenaga maksimum 13 adalah 1,136 Mev (6).

Pelaksanaan pengukuran radioaktivitas

1) Menentukan grafik adsorbsi 13 dari standar KCl.Pencacahan dimulai dari 0,00 gram naik 25 ingram sampai cacah konstan(tiap pencacahan 30 menit).

_2) Pencacahan cuplikan dilakukan 30 menit untuk tiap cuplikan.

3) Dari grafik adsorbsi 13 dari standard KCI untuk berat dan jumlah cacah tiapmenit dari cuplikan maka dapat dihitung aktivitas 13 fall-out. (apendiks 2.3).

II,II

......+ ...~:;:...•••.. -.•....

~; , ---a.I

Gambar I

ember plastik

luas penampang =diameter

slang plastik

ember plastik

standar besi

0,04657 m224,30 em

222

I I~Gambar 1a

planeet aluminiumdiameter = 3,6 em.

100•

Cpm 110

•mgram KCI 500

Gambar 2. Grafik

1000

Adsorbsi {3 standar KCI.

1500 2000

fI

•

2500 3000

•

•

3500 4000 mgram

DATA-DATA PENGUKURAN AKTIVITAS ~ FALL-OUT

Volum mi.

600

800

1000

1200

0a.III,I.I~,~~. I , I .

400

200

1600

2200

2000

1800

1400

A M J J A SON O{ll J F M A M J J A S 0 N/72bulan

Gambar 3 : Volum, berat dan radioaktivitas fall-out Puslit Gama, April 1971 sidNovember 1972.

berat (gram)

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

A M oJ J A SON O{ll J F M A M J J A S 0 N/72

bulan

224

N 40.0 ...•X

...

< "'Ii.....

ul ~ ~::t NE 20-~'/~volurn 10.

A M J J A SON D,'71J F M A M J J A 5 0 N/72

bulan

N0...•X C~ 50.

VI D

::tNE~ 40.semuavolum30 •

.• ~.:=•..20 •.>I. ••

10 .,

A M J J A SON D/71J F M A M J J A S 0 Nr72bulan

Gambar 4 (sambunganl

225

N0...• 50 '1x c

..

u I ~ 40::tNE:l 30

on

.•~ 20.~••

10

A M J J A SON 0171J F M A M J J A SON /72bulan

Gambar 3 lsambunganl

X80

c 70~;j 60

U\ 1>::t NE 50:l40

30200 cc 20

10

226

·

·

·.

.I

-

-.. ..... ... ........

A M J J A SON 0171J F M A M J J A ~S 0 N/72bulan.

Gambar 4 : Radioaktivitas fall-out Puslit Gama terukur dari cuplikan yang dibuatdengan berbagai metoda.

r::'"

u I ~N

::LI E 90,1 PUSLIT GAMA.~ 807060504030.2010.\

II~ ~

J

FMAMJJA50N/72bulan

Gambar 5.

Radioaktivitas fall-out Puslit Gama. PRAB. dan Pasar Jum'at.Januari 1972 sid November 1972.I

r:: !E

u I ~::L N; 90,1P.R.A.B.

80 " 70 '60 •50.403020,10 .IIII

IxxxI

xxx,

;, J.;.J

FMAMJJA50N/72bulan.

227

90 -

80 _c: !E 70 _'"

VI1>::t N .

60·E ~ 50·...

40·

~ ~30·

Y. •• 2010-

x

Ps. JUM'AT

x

J F M AGambar 5 (sambungan).

M J J A 5 o N /72

IV.KESIMPULAN

1. Alat penampung dengan diameter tersebut cukup baik dipakai kare~a :

a) Mudah didapat dipasaran

b) Pembersi~an fall-out yang melekat mudah dikerjakan

c) Dengan diameter tersebut volume fall-out maximum yang diperoleh dapatdikerjakan dalam waktu relatif singkat.

2: Penguapan volume fall-out yang ditampung, sering menghasilkan aktivitas yang lebihbesar atau lebih kecil aktivitas total.Penguapan 200 cc dari volume fall-out yang ditampung sering menghasilkan cacahyang lebih kecil dari cacah deviasi latar belakang. Yang mana belum tentu seluruhvolume faJl-out yang ditampung selama I hulan mempunyai aktivitas yang sangatrendah dibawah cacah deviasi Jatar belakang.DaTi data pengukuran cara pembuatan cuplikan 200 cc dan \4 volume umumnyamenghasilkan aktivitas yang lebih kecil dibandingkan dengan cara pembuatancuplikan untuk semua volume.

3. Karena pengukuran radioaktivitas ~ fall-out menyangkut segi kesehatan manusia,maka pemrasaran lebih cenderung memakai cara yang memberikan hasil pengukuranyang terbesar, dengan cara semua volume dibuat euplikan.

**************

128

APENDIK 1

Bagan dari sistim pel1cacah aktivitas rel1dah.

Sistim pel1eaeah aktivitas rel1dah terdiri dati pel1eaeah GM tingkap ujung didalam perisaitimbal setebal 4,5 em (perisai dalam), diluar perisai timbal disusun peneaeah GM tingkapsamping sebal1yak 32 buah merupakan cincin mengelilingi perisai timbal sebagai payung.Diluar disusun lembaran-lembaran timbal sebagai perisai luar, bagian atap terdiri darilempeng-lempeng dan lcmbaran-lembaran timbal.Panjang atap = 150 em dan tebal17 em. Bagian sam ping kiri kanan terdiri lempeng-lempeng timbal tebal '10 em. Semuanya dipasang diatas landasan beton semen tinggi1 meter luas 1 meter persegi.

KETERANGAN GAMBAR :

1. GM tingkap ujung2. Perisai dalam (timbal)3. GM tingkap samping (cincin).4. Petisai luar (timbal).

5. Lempeng besi6. Beton semen (landasan)7. Planeet (tempat euplikan).

229

0,1

74,56

Jumlah atom K = 0,1 X 603 X 1023 = 81 X 102074,56' ,

Kadar K-40 dalam K = 0,0119%

APENDIKS 2.

PERHITUNGAN DlSINTEGRASI B STANDAR KCl.

Untuk berat KCll 00 mgram = 0,1 gram gmol.

Maka jumlah atom K-40 = 0,0119 X 8,1 X 1020 = 9,63 X 1016100

K-40 menga1ami disintegrasi :

dN

dt= AN

dN

N- A dt

/J )'::r;; - A tNo

N

Noe- At

pada TV2 ) ~ = V2 sehinggaNo

~V2 = -AtV2 ) -&2 = AtV2

tV2K-40 = 1,25 X 109 tahun (6).

A =.4z2tYz

0,693tV2

0,693(1,25) (265) (24) (60) (10~)

_15A = 1,055 XI0

N = 9, 63 X 1016 atom K-40

_ dN = AN = (1,055 X, 10-15) (9,63 X 1016) = 100,5 dpm.dt

Disintegrasi ~ untuk K-40 = 89%

maka disintegrasi ~ = ~ X 100,5 = 90,5 dpm.100

230

APENDIKS 3.

PERHlTUNGAN AKTIVITAS ~ FALL-OUT.

Contoh untuk fall-out Oktober 1971.

Cacah latar belakang tiap 30 menit = 45 + 51 = 482

Cacah latar belakang tiap menit = 48 ± V48 = 1,6 ±0,23 cpm30

Cacah fall-out + latar belakang tiap 30 menit = 1632.

Cacah fall-out + latar belakang tiap menit = 1632 ±~30

Jadi cpm sebenarnya dari fall-out =

54,40 ± 1,35

54,40- 1,6 ± V 1,352 + 0,232Dari berat fall-out Oktober 1971 (I)

52,80 ± 1,37 cpm

283,6 mgram.

Disintegrasinya = 283,6 X 100,5 dpm = 285,1 dpm.100

(dibanding dengan 100 mgram KCI = 100,5 dpm).

Disintegrasi ~ nya = ~ X 285, I dpm = 253,7 dpm.100

Dari grafik KCI untuk berat 283,6 mgram = 25,50 cpm.

Berarti efficiency alat

Aktivitas ~ fall-out

25 ,50 X 100% = 10,05%.·253, 7

525,30 ± 13,63) dpm.100 X (52,80 ± 1,37)10,05

(525,30 ± 13,63) 106!:!:5:.- = (236,60 ± 6,14) 10_6~2,22 X 1012 bulan bulan

(luas penampang penampung = 0,04657m2)

_6(236,60 ± 6,14) 10

0,04657

J1c

m2bulan

_6 J1(5080 ± 131,8) 10 __ cm2 bulan

= (5080 ± 131 8) J1 c, 2Km bulan(50,80 ± 1,32) 102 J1 c

Km 2 bulan .

231

DAFTAR PUSTAKA

I. WIRDATI MUNIR ;

Pengukuran Radioaktivitas dari faU-out.Thesis sarjana Fisika Fakultas !lmu Pasti dan Alarn U.G.M.(Des. 1965 -- Maret 1966).

2. ZALBA WI SOEYOETI

Pengukuran Radioaktivitas dari fall-out.Thesis Sarjana Fisika Fakultas Ilmu Pasti dan Alam U.G.M.(April 1967 - Agustus 1967).

3. Advisory commttee on Nuclear Radiation Sampling of RadioactivityFall-out CRACl; working group on Nuclear Radiation.

4. OSHINO, A.OKI I, YOSHIDA. S

"Radioactivity in FaU-out and Natural Radioactivity in air-bone dugtat the time of the second Chinese Vuclig Explosion test"N.S.J. Ir 98. (January 1968).

5. SUMIHAR HUTAPEA M.Sc. DRS. ANUNG WIDODO

"Low level counting" PRAB/SEM. LS. I/K - 30/70

6. "Reviews of Modern Physics"Volum 30. Number 2. Two Part - Part II April 1958.American Institute of Physics. Lancaster. PA, and New York, N.Y.

232

DISKUSI;

SUWARNO WIRJOSIMIN :

Apakab saudarn memperhatikan efisiensi pengolahan Sample '1 menurutpendapat saya hal itu perJu diperbatikanmengingat bahwa erlSiensi pengoJahansample kira-kirn 50% sampai 60%.

SURATMAN:

Dalam prnsaran ini belum diperbitungkan faktor efisiensi pengolahan sampleuntuk selanjutnya akan kami perhatikan.

J. SOEGJJO :

1. Dalam melaksanakan penelitian tersebut mestinya banyak faktor-faktor yangmempengaruhi al. lokasi, musim dU. Mohon keterangan faktor-faktor koreksiyang diperlukan sehingga basil dapat dicapai semaximal mung kin.

2. Untuk lokasi satu tempat/daerah, hasil tersebut dapat berlaku untuk lingkunganberapa IUas.

SURATMAN :

I. Dalam hal ini pemrasaran belum mendapatkan informasi berapa besar faktor-faktorkoreksi atau perlu tidaknya faktor koreksi yang disebabkan karena pengaruhlokasi, musim dU.

2. Kami belum dapat menentukan sampai dimana hasil terse but berlaku, kamiakan mencari informasi hal ini.

W. MAR K HAM :

Pertanyaan-pertanyaan :Apakah dalam pengukuran yang dilakukan diadakan standardisasi metoda peng-ukuran atau alat-alat. Untuk mendapatkan hasil-hasil comparison yang tidakjauh berbeda.

SURATMAN:

Belum, karena pemrasaran tidak menghadiri rapat yang diadakan dikantorPusat yang antara lain membicarakan standardisasi metoda + perala tan.

Ny. S. SOMBU P. :Didalam sample-sample tersebut apakah ada kemungkinan terdapat radiasi-radiasilain.

SURATMAN:9 _14 _131

Kebanyakan ~, mis. Sr 0, G , I , Ce, dsb. yang terpenting yang terdapat. didalam fall-out, kebanyakan memancarkan aktivitas ~.

233

Ke Daftar IsiPENGUKURAN RADIOAKTIVITAS BETA FALL-OUT.ABSTRAKPENDAHULUAN.PROSEDURPERCOBAANKESIMPULANDAFTAR PUSTAKADISKUSI;