Pemanfaatan Radiasi Nuklir

8/19/2019 Pemanfaatan Radiasi Nuklir

1/7

3/25/2012

1

Pemanfaatan radiasi nuklir

radiasi nuklir dimanfaatkan padaberbagai macam bidang kegiatan,karena radiasi nuklir mempunyai

beberapa sifat yang sangat

menguntungkan.

Radiasi nuklir yang dimanfaatkan

pada umumnya berasal dari

radioisotop yang yang sudah

ditentukan sesuai dengan keperluan.

Beberapa sifat yang menguntungkan padapemanfaatan radioisotop (radiasi nuklir)adalah sebagai berikut :

Radiasi nuklir dapat menembus benda padat,sehingga radiasi nuklir dapat untuk “melihat”keadaan dalam benda padat tersebut. Sifat inibanyak dimanfaatkan pada teknik radiografi danteknik “gauging”.

Radiasi nuklir yang berasal dari radioisotopbersifat selektif, artinya radiasi nuklir sifatnyatidak berubah walaupun telah mengalami proseskimia maupun proses fisika. Sifat selektif inibanyak dimanfaatkan dalam teknik perunut atautracing.

Radiasi nuklir pendeteksiannyasangat peka, walaupun

keberadaannya hanya dalam

beberapa atom radioaktif saja

diantara jutaan atom yang terdapat

dalam benda padat, cair atau gas.

Radiasi nuklir yang dipancarkandari sumber radioisotopmempunyai sifat yang khusus(radiasi Alpha, Beta, Gamma dansinar-X), waktu paronya danenergi radiasi yang dipancarkan.

Radioisotop tertentu tidak akansama waktu paronya dan energiradiasinya dengan radioisotoplainnya. Sifat radioisotop yang

sangat khusus ini dipakai sebagaitanda pengenal unsur radioaktif,

Radiasi nuklir dapat mengubahsifat-sifat bahan yang dikenai

radiasi. Kemampuan mengubah

sifat bahan ini dimanfaatkan untukproses kimia, fisika dan biologi

untuk mendapatkan sifat bahan

yang lebih baik.

Proses kehilangan energi radiasi akibat

berinteraksi dengan suatu bahan.

Sifat dan jenis radiasi nuklir yang

dimanfaatkan.

Akibat interaksi radiasi nuklir dengan suatu

bahan adalah sebagai berikut :Jenis bahan perisai yang digunakan untuk

kepentingan proteksi radiasi.


2/7

3/25/2012

2

PROSES PELURUHAN ZAT

RADIOAKTIF :

Proses peluruhan zat radioaktif sebenarnya

adalah proses alami dari suatu zat radioaktif

atau radioisotop dalam rangka

keseimbangan menuju kepada energi

dasarnya (ground state energy).

Beberapa jenis radiasi mengalami

proses peluruhan :

Radiasi Alpha : Radiasi ini pada umunya terjadi pada

elemen berat, yaitu atom yang nomor

massanya besar (mohon dilihat sistim

periodik / tabel berkala) yang tenaga

ikatnya rendah, yaitu tenaga ikat antara

elektron dan inti atomnya rendah.

Radiasi Alpha umumnya diikuti juga

peluruhan radiasi Gamma. Atom yang

mengalami peluruhan radiasi Alpha, nomor

massanya akan berkurang 4 dan nomor

atomnya berkurang 2

sehingga radiasi Alpha disamakan dengan

pembentukan inti Helium yang bermuatan

listrik 2 dan bermassa 4. Contoh peluruhan

Plutonium menjadi Uranium

94Pu239

2He4 + 92U235

( 2He4 = radiasi Alpha ).

Radiasi Beta Negatif ( b - ) :

Radiasi Beta Negatif disamakan denganpemancaran elektron dari inti atom.Bentuk radiasi ini terjadi pada inti yangkelebihan elektron dan umumnya jugadisertai dengan radiasi Gamma. Padaradiasi Beta Negatif, nomor atom akanbertambah 1, sedangkan nomor massanyatetap. Contoh peluruhan radiasi BetaNegatif adalah :

56Ba140 -1e0 + 57La140 ( -1e0 = elektron negatif )

Radiasi Beta Positif ( b + ) :

Radiasi ini sama dengan pancaranpositron (elektron positif) dari intiatom. Peluruhan ini terjadi pada

inti yang kelebihan proton.Pancaran positron dapat terjadibila perbedaan energi antara inti

semula dengan inti hasilperubahan (reaksi inti) sama

dengan 1,02 MeV.

Pemanfaatan radiasii nuklir dalam

bidang industri

Sumber radiasi nuklir dari zat

radioaktif atau radioisotop.Radioisotop diperoleh dari reaktor

nuklir yang khusus memproduksi

radioisotop pada reaktor riset, yangterdapat di reaktor nuklir Bandung,

reaktor nuklir Serpong.


3/7

3/25/2012

3

Sifat-sifat radioisotop yang menguntungkantelah dibahas di muka, antara lain

kemampuannya dapat menembus bahan,

pendeteksiannya yang sangat peka dan

radioisotop bersifat selektif, banyak

digunakan dalam bidang industri.

Pemanfaatan radiasi nuklir dalam bidang

industri antara lain :

– Teknik Radiografi.

– Teknik “gauging”.

. Teknik Radiografi.

Sebagai sumber radiasi padaumumnya adalah :

Sumber radiasi sinar-X.

Sumber radiasi sinar Gamma.

Sumber radiasi neutron.

Teknik Perunut atau “TeknikTracing”.

• Teknik perunut atau “teknik tracing” adalah satu

cara yang paling efektif untuk merunut suatu

proses industri. Sebelum teknik perunut dengan

zat radioaktif dikenal orang, cara merunut

sebenarnya sudah lama dikenal dalam proses

industri, yaitu dengan cara konvensional memakaizat kimia berwarna yang digabungkan dengan

secara paksa pada molekul (senyawa) yang akan

dirunut. Cara konvensional ini pada saat ini sudah

tidak dipakai lagi, karena ada kekurangannya,

antara lain disebabkan :

Senyawa perunut (zat kimia) yang digabungkan

secara paksa pada senyawa yang akan dirunut,

seringkali tidak selalu satu alur atau sukar

bergabung dengan senyawa yang dirunut,

sehingga seringkali menyulitkan dalam

mengikuti dan menganalisisnya.

Senyawa perunut (zat kimia) yang ditambahkan

ke dalam senyawa yang akan dirunut karena

sukar bergabung, maka jumlahnya harus relatif

banyak, sehingga kemungkinan pengaruhnya

terhadap senyawa yang dirunut harusdiperhatikan.

Radioisotop yang digunakan dapat dipilih yangmempunyai waktu paro panjang, sehingga tidakmempengaruhi analisis selama prosesberlangsung.

Radioisotop walaupun dalam jumlah sedikit, tapidapat dideteksi dengan peralatan / detektornuklir yang sangat peka.

Radioisotop yang digunakan bisa dari senyawayang sama dengan senyawa yang akan dirunut,sehingga sepenuhnya bisa menyatu dengansenyawa yang dirunut selama prosesberlangsung

• Radioisotop radiasinya dapat

menembus bahan dan

wadahnya, sehingga dapat diikuti

dari luar selama proses

berlangsung tanpa menghentikan

prosesnya.


4/7

3/25/2012

4

• contoh pemakaian teknik

perunut dalam bidang industri

Penelitian pencampuran

Gerakan komponen dalam

proses laju aliran.

Waktu tinggal (residence time).

Efisiensi dalam produksi

• Pemakaian teknik perunut radioaktif pada

saat ini terus berkembang dengan pesat,

karena banyak manfaat yang diperolehterutama dalam hal penghematan waktu

(karena proses dan hasilnya segera bisa

diketahui), penghematan tenaga kerja yang

berarti menekan biaya produksi.

Teknik perunut dalam industripupuk TSP

• Untuk mengetahui kesempurnaanpencampuran pada industri petrokimia,misalnya industri pupuk TSP (Triple SuperPosphate). Dengan teknik perunut inisangat membantu peningkatan produksipupuk, karena bisa ditentukan berapa jumlah bahan-bahan yang dimasukkan kepengumpan secara tepat agar diperolehproduksi TSP terbaik. Untuk lebih jelasnyadapat diikuti uraian secara garis besar

sebagai berikut :

• Tempat berlangsungnya reaksi kimia atau

pencampuran antara bubuk batuan posfat dan

asam posfat adalah wadah berbentuk contong

atau cone mixer . Dari atas dimasukkan bubuk

batuan fosfat halus dan akan bertemu dengan

asam posfat yang dimasukkan dari samping.

Asam posfat dimasukkan dengan tekanan dan

keluar melalui “nozzle” dengan posisi sudut

tertentu supaya menyembur ke arah bawah

membentuk gerakan berputar yang disebabkan

karena tekanan dan gaya gravitasi.

• Untuk dapat melakukan teknik analisis aktivasineutron dengan baik, diperlukan pengertiandasar tentang analisis spektrum radiasiGamma. Analisis spektrum radiasi Gammapada prinsipnya adalah mendeteksi radiasiGamma yang masuk ke detektor khusus untukspektromeri Gamma, kemudian mencari berapabesar energinya radiasinya serta berapa waktuparonya. Berdasarkan data energi radiasi danwaktu paronya, dapat ditentukan unsurradioaktifnya.

• Untuk mengetahui pencampuran sudah sempurna atau

belum, diteliti dengan teknik perunut. Radioisotop yang

digunakan sebagai perunut adalah La140 dalam bentuk

larutan La140Cl3 yang dimasukkan ke dalam bubuk batuanposfat. Kemudian sampel diambil dari beberapa tempat

(bagian) belt conveyor ( titik A, B, dan C), lalu dilakukan

pendeteksian radiasi yang timbul dari radioisotop yang

terdapat pada sampel-sampel tersebut. Apabila hasil

cacah radiasi relatif sama, maka pencampuran boleh

dikatakan sudah baik. Apabila cacah radiasinya belum

sama, maka perlu ditinjau kembali pengaturan kecepatan

pencampurannya


5/7

3/25/2012

5

• .

hasil TSP

Skema pencampuran T SP dengan cone mixer dan belt

conveyor

Pengambilan sampelA B C

Tampang lintang belt conveyor dan pengambilan

sampel.

slurry plastis solid

Teknik Analisis Aktivasi Neutron.

• Teknik analisis aktivasi neutron termasuk

analisis tak merusak dan hasil analisis dapat

diketahui dengan cepat. Teknik analisis

aktivasi neutron adalah suatu cara analisis

unsur yang didasarkan pada pengukuran

radioaktivitas imbas bila suatu cuplikan (bahan,

sampel) diiradiasi dengan neutron. Hampir

semua unsur dapat menjadi unsur radioaktif

bila bereaksi dengan neutron.

• Radioaktivitas imbas yang terjadi ditentukan

oleh jumlah inti radioisotop tersebut dalam

cuplikan, jumlah neutron per detik (fluks

neutron) yang melewati cuplikan, tampang

lintang aktivasi radioisotop pada distribusi

energi tertentu, umur paro radioisotop dan

waktu irradiasi.

• Jadi, cara kerjanya adalah memanfaatkan

radiasi neutron yang mengubah unsur yang

semula tidak aktif menjadi unsur radioaktif.

Reaksi yang terjadi pada umumnya adalah

reaksi (n, ),

• Sedangkan untuk mengetahui unsur aslinya

(sebelum menjadi radioaktif), nomor massa

unsur radioaktif dikurangi dengan nomor

massa neutron, jadilah nomor massa unsur

yang dicari, sesuai dengan radiasi berikut :

• ZXA + 0n1 0 0 + ZXA+1

unsur radioaktif, nomor ma-

• ssanya dikurangi nomor massa neutron

yang sama dengan satu, akan didapat

nomor massa unsur yang dicari ( ZXA ).

• Untuk dapat melakukan teknik analisis aktivasi

neutron dengan baik, diperlukan pengertian dasar

tentang analisis spektrum radiasi Gamma.

Analisis spektrum radiasi Gamma pada prinsipnya

adalah mendeteksi radiasi Gamma yang masuk ke

detektor khusus untuk spektromeri Gamma,

kemudian mencari berapa besar energinya

radiasinya serta berapa waktu paronya.

Berdasarkan data energi radiasi dan waktu

paronya, dapat ditentukan unsur radioaktifnya.


6/7

3/25/2012

6

• Untuk itu, perlu diperhatikan beberapa hal

yang berkaitan dengan teknik pengaktivanneutron, yaitu : – Bila sampel berupa padatan, maka sampel harus dibuat

sehomogen mungkin dengan cara penggerusan,

pengayakan dan pengeringan. Keadaan sampel dan

standart harus sama.

– Sampel dan standart diusahakan mempunyai wadah,

bentuk senyawa kimia dan letak geometri yang sama.

– Sampel harus dijaga agar tidak sampai menimbulkan

kontaminasi ke lingkungan, detektor dan peralatan

lainnya.

Irradiasi sampel (cuplikan)

• .

• Untuk dapat melakukan radiasi terhadap sampel (cuplikan)dengan baik, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan, yaitu :• Fasilitas irradiasi :

• Sumber radiasi neutron untuk meradiasi sampel (cuplikan)dapat dipilih berdasarkan keadaan dimana analisis dilakukan,maksudnya apabila pekerjaan analisis berada dekat denganreaktor nuklir, maka dipilih sumber radiasi langsung dari reaktornuklir. Apabila letak analisis jauh dari fasilitas reaktor nuklir,maka radiasi dapat menggunakan sumber neutron isotropik.Sumber radiasi neutron dapat juga menggunakan akselerator.

• Wadah irradiasi :

• Wadah untuk sampel sedapat mungkin terbuat dari bahankuarsa atau bahan polietilen, agar tidak terpengaruh olehradiasi neutron. Usahakan agar wadah benar-benar bersih,sehingga tidak terjadi kontaminasi terhadap sampel (cuplikan).

• Waktu irradiasi :

• Lama (waktu) irradiasi ikut menentukan hasilradioaktivitas imbas, oleh karena itu perlu diperhatikanlama peradiasian dan besar fluks neutron yangdigunakan. Apabila fluks neutron stabil, waktuirradiasi relatif tidak terlalu berpengaruh.Radioaktivitas imbas tidak berubah walaupun waktuirradiasi ditambah, karena radioaktivitas sudahmencapai titik jenuh.

• Selain dari pada itu, perlu juga diperhatikan apabilaradioaktivitas imbas mempunyai waktu paro pendek.Bila waktu paronya pendek, maka kecepatan

pengeluaran dari irradiator ikut mempengaruhi hasilpencacahan.

Spektrometri Gamma :

• Setelah sampel (cuplikan) selesai diiradiasi,

selanjutnya siap dilakukan pencacahan dengan

peralatan spektrometri Gamma. Untuk melakukan

pencacahan dengan spektrometri, perlu diingat

bahwa peral`atan-peralatan : detektor (detektor

sintilasi / semikonduktor), preamplifier, counter,

multi channel analyzer / single channel analyzer

dan printer sudah terangkai sesuai prosedur untukspektrometri Gamma. Selain dari pada masalah

peralatan deteksi tersebut, juga perlu

memperhatikan hal-hal berikut ini :

Penentuan efisiensi detektor

• Efisiensi detektor perlu ditentukan terlebih

dahulu karena radiasi yang dipancarkan oleh

sumber radiasi bersifat seperti halnya cahaya.

Radiasi Gamma bila diukur pada jarak tertentu,

hanya sebagian saja yang tertangkap olehdetektor, sedangkan zarah radiasi yang lainnya

hanya lewat begitu saja, sehingga dalam

pencacahan zarah radiasi dikenal pengertian laju

cacah dan aktivitas. Laju cacah dalam hal ini

tidak menggambarkan aktivitas sesungguhnya

Efisiensi detektor

• Atas dasar ini dikenal pengertian efisiensidetektor yang ditunjukkan oleh persamaan :

•

• dimana : E = efisiensi detektor.• cps = cacah per sekon.

• dps = diintegrasi per sekon.

• Y(E) = harga intensitas mutlak sebagaifungsi energi.

)1(.... 0693

0T

t

A e B

LW N A

%100.

)( E

E dps

cps


7/7

3/25/2012

7

Penentuan radioaktivitas imbas

)1(.... 0693

T

t

A e B

LW N

dimana : A0 = aktivitas imbas pada saat irradiasi

dihentikan, Bq

B = berat atom induk, g.mol-1.

NA = bilangan Avogadro, 6,02.1023 mol-1.

L = kelimpahan isotop induk, dalam fraksi

pecahan.

W = berat unsur induk, g.

= fluks neutron, cm-2.sekon-1.

= tampang lintang serapan neutron, cm-2.

t = waktu irradiasi, sekon.

T = waktu paro nuklida hasil aktivasi, sekon.

. Penentuan radioaktivitas imbas

relatif :

•

• dimana :Wc = berat unsur dalam cuplikan, g.

• Cc = laju cacah cuplikan,cacah.sekon-1

• Ws = berat unsur dalam standart,g.

• Cs = laju cacah standart, cacah.sekon-1.

S S C C C W C W /).(

S S C C C W C W /).(

Perlu keahlian,ketelitian

• Teknik analisis aktivasi neutron dapat untuk

menganalisis unsur dalam cuplikan secara

serempak yang hasil analisisnyamempunyai ketelitian yang tinggi.

Documents

Pemanfaatan Radiasi Nuklir