Penentuan Waktu Paro Sumber Radioaktif Unknown dengan

Metode Grafik Menggunakan Detektor Geiger Muller

A. TUJUAN

Tujuan Umum

Melakukan perhitungan dan menentukan waktu paro suatu radionklida

Tujuan Khusus

1. Mendefinisikan waktu paro suatu radionuklida

2. Mendefinisikan konstanta peluruhan dari suatu radionuklida

3. Memahami hubungan waktu paro dengan konstanta peluruhan dari suatu

radionuklida

4. Menggunakan dan menerapkan rumusan praktis dalam memperkirakan aktivitas

dari suatu radionuklida yang diketahui waktu paronya

5. Melakukan pengukuran dan menentukan waktu paro suatu radionuklida

6. Menggambarkan kurva peluruhan dalam kertas grafik

B. DASAR TEORI

Radioaktivitas didefinisikan sebagai transformasi – transformasi inti (nuklir) secara

spontan yang menyebabkan terbentuknya unsur - unsur baru. Peristiwa radioaktivitas

berkaitan erat dengan kestabilan inti suatu atom. Materi yang mempuntai inti atom tidak

stabil akan memancarkan radiasi agar berubah menjadi inti stabil. Inti atom yang tidak

stabil disebut radionuklida, sedangkan materi yang mengandung radionuklida disebut

zat radioaktif.Setiap unsur radioaktif mempunyai sifat yang menjadi ciri khasnya,yaitu

tidak ada yang sama dalam ketiga hal berikut:

a. Waktu paruh (t1/2) peluruhan

b. Energi radiasi

c. Jenis radiasi

Kalau ada unsur radioaktif yang sama (hampir sama) waktu paruhnya dengan waktu

paruh lainnya, keduanya pasti memilki energi radiasi yang berbeda. Sebaliknya,bila ada

dua unsur radioaktif yang mempunyai energi radiasi yang sama, dapat dipastikan bahwa

keduanya memilki waktu paruh yang berbeda. Di alam ini tidak ada unsur radioaktif

yang memilki waktu paruh dan energi radiasi yang sama dengan waktu paruh dan

energi radiasi milik unsur radioaktif lain (Wisnu Arya Wardhana;2007:64)

Waktu paro (t1/2) suatu radionuklida yaitu waktu yang diperlukan radionuklida untuk

meluruh menjadi setengahnya. Radiasi radionuklida mempunyai sifat yang khas (unik)

untuk masing-masing inti. Peristiwa pemancaran radiasi suatu radionuklida sulit untuk

ditentukan, tetapi untuk sekumpulan inti yang sama, kebolehjadian peluruhannya dapat

diperkirakan. Waktu paro bersifat khas terhadap setiap jenis inti.Laju pancaran radiasi

dalam satuan waktu disebut konstanta peluruhan () dan secara matematik hubungan

antara dan t½ dinyatakan dengan

= 0,693/ t½Kuantitas subyek yang mengalami peluruhan eksponensial biasanya diberi lambang

N. Nilai N pada waktu t ditentukan dengan rumus

dimana

sebagai nilai awal N (pada saat t=0)

λ sebagai konstanta positif (konstanta peluruhan).

Ketika t = 0, eksponensialnya setara dengan 1, sedangkan N(t) setara dengan .

Ketika t mendekati tak terbatas, eksponensialnya mendekati nol.Secara khusus, terdapat

waktu sehingga

Mengganti rumus di atas, akan didapatkan:

Dimana konstanta peluruhan radionuklida

T ½ = waktu paro radionuklida

Karakteristik peluruhan radioisotop lebih mudah dinyatakan dalam satuan waktu

daripada kebalikan waktu, konsep ini dikenal sebagai umur paro, dengan simbol t½.

Umur paro didefinisikan sebagai waktu dimana aktivitas berkurang menjadi tinggal

separo aktivitas awalnya, jadi A0 → A0/2 atau dari A0 /2 → A0/4, dst.nya.

Setiap radionuklida mempunyai waktu paro yang unique dan tetap. Contoh, Co-60

mempunyai waktu paro 5,27 tahun, Ir-192 mempunyai umur paro 74 hari.

Gb.1 Aktivitas radioaktif terhadap umur paro

Karakteristik radioisotop lebih sederhana dinyatakan dalam umur paronya dari pada

tetapan peluruhannya. Contoh : 15P32 lebih mudah dikatakan mempunyai umur paro t½ =

14,5 hari dari pada 15P32 mempunyai tetapan peluruhan λ = 0,0485 hari-1. Konsep umur

paro ini sangat bermanfaat untuk menghitung aktivitas suatu radionuklida. Bila selang

waktunya sama dengan satu kali t½ maka aktivitasnya tinggal ½ nya, sedang kalau dua

kali t½ maka aktivitasnya tinggal ¼ nya, dan seterusnya (Gamb.1). dapat juga

menggunakan hubungan berikut ini :

A = (½)n.A0

atau

At = A0 e-𝜆t.

Dengan persamaan At = A0 e-𝜆t tersebut dapat diuraikan sebagai berikut,

At / A0 = e-𝜆t

ln (At /A0) = -𝜆t

ln At – ln A0 = -𝜆t

Sehingga,

ln At = ln A0 - 𝜆t

sehingga dalam persamaan tersebut, ln At berperan sebagai sumbu y, sedangkan t

sebagai sumbu x, - 𝜆 sebagai slope dan ln A0 sebagai intersept. Dengan persamaan

tersebut, hasil cacah / laju cacah suatu radioaktif yang telah di’ln’ kan dapat

dihubungkan dengan selang wakru pencacahan untuk menentukan waktu paro.

C. ALAT DAN BAHAN

Alat:

1. Detektor GM

Bahan:

1. Sumber Radioaktif Unknown (berlabel A)

D. CARA KERJA

1. Detektor GM dihidupkan dengan menghubungkan ke listrik AC.

2. Tegangan diatur pada 820 Volt dan waktu pencacahan 100 detik.

3. Cacah background diukur tanpa sumber radionuklida sebanyak 3 kali.

4. Sampel A diletakkan pada jarak 5 cm dari detektor dan dicacah sebanyak 10 kali.

5. Hasil pencacahan dan data pendukung dicatat.

6. Langkah 1 s/d 5 diulangi dalam jangka waktu tertentu.

E. DATA PERCOBAAN

HV = 820 V

Time = 100 s

R = 5 cm

a. Pencacahan tanggal 16 Mei 2013 pukul 14.17 WIB

Pencacahanke

-

Hasil

cacahan

Cacah

background

1 739 94

93

802 694

3 697

4 755

5 714

6 720

7 709

8 719

9 720

10 716

b. Pencacahan tanggal 17 Mei 2013 pukul 13.58 WIB

Pencacahanke

-

Hasil

cacahan

Cacah

background

1 680

96

113

87

2 728

3 682

4 664

5 686

6 724

7 685

8 691

9 713

10 686

c. Pencacahan tanggal 18 Mei 2013 pukul 09.45 WIB

Pencacahanke

-

Hasil

cacahan

Cacah

background

1 619 97

93

932 592

3 637

4 749

5 620

6 667

7 707

8 630

9 597

10 634

d. Pencacahan tanggal 21 Mei 2013 pukul 12.37 WIB

Pencacahanke

-

Hasil

cacahan

Cacah

background

1 539

108

100

102

2 543

3 527

4 563

5 551

6 593

7 572

8 527

9 546

10 524

e. Pencacahan tanggal 24 Mei 2013 pukul 13.11 WIB

Pencacahanke

-

Hasil

cacahan

Cacah

background

1 479 82

972 448

113

3 461

4 459

5 467

6 438

7 442

8 432

9 434

10 424

F. PERHITUNGAN

Cacah ke-1

Cacah latar rata-rata = 89 cacah = 0,89 cps

Cacah Sumber rata-rata = 718,3 cacah = 7,183 cps

Cacah Sumber sebenarnya = 7,183 cps - 0,89 cps = 6,293 cps

Cacah ke-2

Cacah latar rata-rata = 98,667 cacah = 0,98667 cps

Cacah Sumber rata-rata = 693,9 cacah = 6,939 cps

Cacah Sumber sebenarnya = 6,939 cps - 0,98667 cps = 5,95233 cps

Cacah ke-3

Cacah latar rata-rata = 94,333 cacah = 0,94333 cps

Cacah Sumber rata-rata = 645,2 cacah = 6,452 cps

Cacah Sumber sebenarnya = 6,452 cps - 0,94333 cps = 5,50867 cps

Cacah ke-4

Cacah latar rata-rata = 103,333 cacah = 1,03333 cps

Cacah Sumber rata-rata = 548,5 cacah = 5,485 cps

Cacah Sumber sebenarnya = 5,485 cps - 1,03333 cps = 4,45167 cps

Cacah ke-5

Cacah latar rata-rata = 97,333 cacah = 0,97333 cps

Cacah Sumber rata-rata = 448,4 cacah = 4,484 cps

Cacah Sumber sebenarnya = 4,484 cps - 0,97333 cps = 3,51067 cps

Menghitung Waktu Paro

1. Cara Grafik

Waktu ( detik )

akumulasi

Sumbu x

Laju cacah (

cps )

Ln A

Sumbu y

85260 6,293 1,83944

156480 5,95233 1,78378

426000 5,50867 1,70632

687240 3,51067 1,25581

0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000 8000000.00000

0.20000

0.40000

0.60000

0.80000

1.00000

1.20000

1.40000

1.60000

1.80000

2.00000

f(x) = − 9.04321647135883E-07 x + 1.95267193635904R² = 0.872687898590751

Grafik Waktu (s) vs ln Laju Cacah (cps)

waktu (s)

ln La

ju C

acah

(cps

)

Persamaan garis y = -0,0000009x + 1,952

R² = 0,872

Slope = -λ

= - (-0,0000009)

= 0,0000009 sekon-1

t½ = 0,693 / λ

= 0,693 / 0,0000009 sekon-1

= 770000 sekon

= 213,8889 jam

= 8,912 hari

Jadi umur paro dari unknown sumber tersebut yaitu 8,912 hari.

G. Pembahasan

Praktium ini bertujuan untuk melakukan perhitungan dan menentukan waktu paro

suatu radionuklida, mendefinisikan waktu paro suatu radionuklida, mendefinisikan

konstanta peluruhan dari suatu radionuklida, memahami hubungan waktu paro dengan

konstanta peluruhan dari suatu radionuklida, menggunakan dan menerapkan rumusan

praktis dalam memperkirakan aktivitas dari suatu radionuklida yang diketahui waktu

paronya, melakukan pengukuran dan menentukan waktu paro suatu radionuklida,

menggambarkan kurva peluruhan.

Waktu paro (t1/2) suatu radionuklida yaitu waktu yang diperlukan radionuklida

untuk meluruh menjadi setengahnya. Waktu yang diperlukan bagi suatu radioisotop

untuk meluruh menjadi setengah dari kuantitas awal merupakan suatu ukuran

laju,dimana isotop tersebut mengalami transformasi radioaktif . Waktu paro ini bersifat

khas terhadap setiap inti,atau dengan kata lain setiap radionuklida memiliki waktu paro

yang berbeda satu sama lain. Dalam praktikum ini, radionuklida yang digunakan yaitu

sumber unknown. Radionuklida dicacah selama 100 detik sebanyak 10 kali per harinya

dan pencacahan dilakukan sebanyak lima hari. Semakin banyak dilakukan pencacahan

akan didapatkan data yang semakin banyak dan hasil yang juga akan semakin akurat.

Pada praktek kali ini hanya dilakukan sebanyak lima hari karena keterbatasan waktu

yang ada.

Untuk menentukan waktu paro suatu radionuklida yaitu dengan membuat cara

grafik hubungan ln laju cacah dalam cps vs waktu dalam sekon. Dari grafik tersebut

dapat diperoleh persamaan garis dimana slope pada persamaan garis tersebut

merupakan minus konstanta peluruhan (λ). Hasil ini diperoleh dari penurunan rumus

seperti pada dasar teori.

Konstanta peluruhan yaitu laju pancaran radiasi dalam satuan waktu. Namun

karakteristik radioisotop lebih sederhana dinyatakan dalam umur paronya dari pada

tetapan peluruhannya. Dari hasil pembuatan grafik, diperoleh waktu paro 8,912 hari.

Menurut sumber pustaka yang ada, waktu paro tersebut memang tidak ada dalam daftar

waktu paro. Namun hasil tersebut dekat pada I-131 yang menurut pustaka waktu

paronya 8,0197 ± 0,0022 hari. Hasil yang berbeda ini dikarenakan berbagai faktor

seperti:

1. Pengkondisian detektor Geiger Muller

Pencacahan yang terlalu cepat tanpa menunggu detektor GM menyesuaikan diri

dengan high volt nya sangat mempengaruhi. Karena detektor GM bekerja baik

pada HV yang tepat dan untuk medapatkan HV yang tepat harus secara

perlahan.

2. Sifat pancaran radiasi itu sendiri yang bersifat random sehingga menghasilkan

cacahan yang selalu berbeda-beda.

H. Kesimpulan

1. Waktu paro sumber unknown radionuklida label A adalah 8,912 hari.

2. Sumber unknown radionuklida tersebut diperkirakan adalah I-131.

I. Daftar Pustaka

Suryo,Ranjono.dkk.2010.”Petunjuk Praktikum Proteksi

Radiasi”.Yogyakarta:STTN_BATAN

https://id.wikipedia.org/wiki/Waktu_paruh

Ridwan, Mohammad, dkk. 1978.”Pengantar Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir”.

Jakarta:Badan Tenaga Atom Nasional

Wardhana, Wisnu Arya. 2007. Teknologi Nuklir Proteksi Radiasi dan Aplikasinya.

Yogyakarta : Andi Offset

http://www.nist.gov/pml/data/halflife-html.cfm (daftar waktu paro radionuklida)

Yogyakarta, 28 Mei 2013 Asisten, Praktikan,

Sugili Putra, M.Sc Tino Umbar