Muji Wiyono, Bunawas dan Wahyudi
Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi – BATAN Jl. Lebak Bulus Raya No. 49 Po Box 7043 JKSKL Jakarta 12070
ABSTRAK
STUDI AWAL KARAKTERISTIK SUMBER TENORM UNTUK FASILITAS KALIBRASI ALAT UKUR RADIASI LINGKUNGAN. Telah dilakukan studi awal karakteristik sumber standar bentuk luasan dari limbah TENORM untuk kalibrasi alat ukur radiasi lingkungan di Fasilitas Penelitian Technologically Enhanced of Radioactive Materials (TENORM) PTKMR-BATAN. Studi dilakukan dengan menentukan aktivitas konsentrasi radionuklida 40K, 226Ra dan 232Th dalam air lindi TENORM dan sumber standar, masing-masing menggunakan spektrometer HPGe model GMX-25P4 dan spektrometer ATOMTEX serta pengukuran laju paparan radiasi menggunakan surveimeter Ludlum 19. Diperoleh hasil bahwa aktivitas konsentrasi radionuklida rerata dalam air lindi TENORM adalah tidak terdeteksi untuk 40K, (0,45 ± 0,18) Bq/liter untuk 226Ra dan (1,16 ± 0,39) Bq/liter untuk 232
Th, sedangkan aktivitas konsentrasi pada sumber standar TENORM adalah (292 ± 98) Bq/kg untuk 40
K,(749 ± 61) Bq/kg untuk 226Ra dan (1.989 ± 218) Bq/kg untuk 232Th. Dengan demikian fraksi lindi adalah tidak terdeteksi untuk 40K, 0,060 % untuk 226Ra dan 0,058 % untuk 232Th. Sedangkan laju paparan radiasi pada permukaan sumber standar TENORM berkisar dari (225 ± 7) µR/jam sampai dengan (275 ± 7) µR/jam. Sumber standar TENORM di Fasilitas Penelitian TENORM memenuhi syarat sebagai sumber kalibrasi alat ukur radiasi lingkungan.
Kata kunci : sumber standar luasan, radiasi lingkungan, TENORM.
ABSTRACT
PRELIMINARY STUDY ON THE CHARACTERIZATION OF TENORM SOURCE AS CALIBRATION FACILITY OF MEASUREMENT TOOL FOR ENVIRONMENTAL RADIATION. The preliminary study on the characterization of wide-formed standard source for calibration of measurement tool for environmental radiation had been conducted in Research Facility of Technologically Enhanced of Radioactive Materials (TENORM) PTKMR-BATAN. The study was done by determination of the concentration activity of 40K, 226Ra and 232Th radionuclides in leaching water of TENORM and standard source, each with HPGe spectrometer of GMX-25P4 model and ATOMTEX spectrometer, and the measurement of radiation exposure rate by using a Ludlum 19 surveymeter was done as well. The results showed that the mean concentration activity of radionuclides in leaching water of TENORM was undetected for 40K, (0.45 ± 0.18) Bq/liter for 226Ra and (1.16 ± 0.39) Bq/liter for 232Th, whereas concentration activity of standard source of TENORM was (292 ± 98) Bq/kg for 40K,(749 ± 61) Bq/kg for 226Ra and (1, 989 ± 218) Bq/kg for 232Th. It was known that leaching fraction was undetected for 40K, 0,060 % for 226Ra and 0,058 % for 232Th. The rate of radiation exposure on the surface of TENORM standard source was ranged from (225 ± 7) µR/h up to (275 ± 7) µR/h. Standard source in the TENORM Research Facility was fulfilled condition as calibration source of measurement tool for environmental radiation.
Key words : standard source of wide-formed, environment radiation, TENORM.
I.PENDAHULUAN
Pemanfaatan sumber daya alam dalam industri non nuklir seperti pertambangan, batu bara, timah, minyak dan gas, dan lain-lain
cukup besar, juga akan selalu dihasilkan produk samping yang tidak dikehendaki berupa limbah TENORM (Technologically Enhanced Naturally Occurring Radioactive
manusia atau proses teknologi sehingga terjadi peningkatan konsentrasi jika dibandingkan dengan keadaan awal.1 TENORM ini berbahaya karena dapat meningkatkan paparan radiasi ke lingkungan. Oleh karena itu setiap industri yang melakukan penambangan bahan galian non nuklir yang dapat menghasilkan limbah radioaktif sebagai hasil samping penambangan wajib melakukan analisis keselamatan radiasi.2
Analisis keselamatan radiasi dapat dilakukan antara lain dengan cara mengukur kandungan radionuklida TENORM pada berbagai industri non nuklir dengan mengambil sampel TENORM, kemudian dimasukkan dalam beker marinelli yang kedap dan ditunda selama 30 hari, setelah itu dilakukan pengukuran di laboratorium.3,4 Metode ini tidak praktis dan lambat untuk jumlah sampel yang banyak. Oleh karena itu perlu dilakukan pengukuran dengan secara langsung (in-situ) yang lebih cepat menggunakan alat ukur spektrometer gamma
in-situ atau spektrometer gamma ATOMTEX. Dalam pengukuran secara langsung, alat ukur spektrometer gamma in-situ harus dikalibrasi dengan mengacu metode Helfer dan Miller menggunakan sumber standar bentuk titik.5 Akan tetapi hasil pengukuran secara langsung yang telah dilakukan terhadap radionuklida alam yang dibandingkan dengan pengukuran di laboratorium masih terdapat perbedaan cukup besar yaitu 56,2% 6, sehingga perlu dilakukan perbaikan metode
kalibrasi bentuk luasan yang mendekati dengan kondisi nyata di lapangan.
Sesuai dengan tugas pokok dan fungsi Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi - Badan Tenaga Nuklir Nasional (PTKMR-BATAN) sebagai pusat litbang dalam bidang keselamatan radiasi tingkat nasional, telah dibuat fasilitas penelitian TENORM pada tahun 2003. Dalam mengembangkan fasilitas tersebut telah dibuat sumber standar bentuk luasan menggunakan limbah TENORM sebagai bahan standar kalibrasi. Sumber standar tersebut akan digunakan untuk mengkalibrasi berbagai macam alat ukur radiasi lingkungan seperti spektrometer gamma in-situ, spektrometer gamma ATOMTEX, surveimeter Mini Instrument, pengukur dosis bilik pengion Reuter Stokes, dan lain-lain.
Sebelum digunakan sebagai sumber standar kalibrasi, maka sumber standar TENORM bentuk luasan tersebut harus diketahui karakteristik kandungan radionuklidanya sebagai salah satu persyaratan sebagai sumber standar. Dalam upaya pemanfaatan sumber standar sebagai kalibrasi alat ukur radiasi lingkungan tersebut, telah dilakukan studi awal karakteristik sumber standar kalibrasi buatan PTKMR-BATAN meliputi pengukuran aktivitas konsentrasi radionuklida 40K, 26Ra dan 232Th pada air lindi TENORM, pengukuran aktivitas konsentrasi radionuklida 40K, 26Ra dan 232Th secara langsung di atas sumber standar menggunakan
bahwa sumber standar kalibrasi dari limbah TENORM yang dibuat sudah memenuhi persyaratan sebagai sumber standar kalibrasi, sehingga dapat digunakan untuk mengkalibrasi alat ukur radiasi lingkungan milik PTKMR- BATAN.
Dalam makalah ini disajikan cara pengukuran aktivitas konsentrasi radionuklida 40
K, 26Ra dan 232Th pada air lindi TENORM menggunakan spektrometer gamma HPGe model GMX-25P4, aktivitas konsentrasi pada sumber standar TENORM bentuk luasan menggunakan spektrometer ATOMTEX dan pengukuran paparan radiasi menggunakan surveimeter ludlum 19, serta pembahasan hasil yang diperoleh.
II.TATA KERJA
Pembuatan Sumber Standar Bentuk Luasan dan Pengambilan Sampel Air Lindi TENORM
Tanah mengandung TENORM pada bak A berukuran (1,07 x 1,05 x 0,75) m (Gambar 1) dimasukkan dalam 4 ember masing-masing bervolume 5 liter, kemudian dimasukkan dalam tong mesin pengaduk (molen). Selanjutnya tanah mengandung TENORM yang lain pada bak : B, C, D, E, F, G, H, I dan J diambil dan dimasukkan dalam tong mesin molen dengan cara yang sama. Tanah TENORM yang tercampur dalam tong mesin pengaduk ditambah 3 ember air masing- masing 5 liter.
Limbah TENORM dan air dicampur hingga homogen. Campuran dipindahkan dalam wadah sumber standar berupa sumur
4,45 m dengan tinggi 0,75 m. Selanjutnya dilakukan pengadukan kedua dan seterusnya pada tanah TENORM pada masing-masing bak A, B, C, D, E, F, G, H, I dan J dengan cara seperti tersebut di atas sampai seluruh bahan tercampur dalam sumur.
Lumpur TENORM dalam sumur didiamkan selama 16 jam sampai mengendap dan diperoleh air lindi TENORM berwarna jernih. Air lindi pada permukaan sumur TENORM pada titik 2, 4, 6 dan 8 masing- masing disampling sebanyak 2 liter.
Kalibrasi Spektrometer Gamma HPGe model GMX-25P4
Spektrometer Gamma HPGe buatan Ortec model GMX-25P4 dihidupkan dan disetting pada tegangan kerja, coarsa gain, fine gain dan amplifier sesuai buku manual. Sumber standar volume 1 liter dalam wadah marinelli dengan densitas 1,00 gr/cm3 berisi multi isotop : 54Mn, 60Co, 65Zn, 109Cd, 133Ba, 134
Cs, 137Cs, 210Pb dan 241Am dengan aktivitas masing-masing : (152,87 ± 0,94; 225,06 ± 2,21; 400,49 ± 4,19; 346,51 ± 2,76; 174 ± 1,28; 51,67 ± 0,52; 62,77 ± 0,42; 405,15 ± 2,54 dan 294,47 ± 2,00) Bq buatan PTKMR- BATAN pada tanggal 1 Oktober 2004 yang tertelusur ke Laboratorium IAEA diletakkan di atas detektor. Life time Spektrometer Gamma HPGe buatan Ortec model GMX-25P4 diatur dalam selang waktu 3600 detik, kemudian dilakukan pencacahan. Setelah 3600 detik proses pencacahan spektrometer gamma akan berhenti secara otomatis.
Gambar 1. Fasilitas Penelitian TENORM PTKMR – BATAN
Energi puncak yang dihasilkan dari pencacahan sumber standar multi isotop : 54
Mn, 60Co, 65Zn, 109Cd, 133Ba, 134Cs, 137Cs, 210
Pb dan 241Am digunakan untuk mengganti nomor salur pada spektrometer gamma. Sebagai contoh adalah nomor salur spektrometer gamma pada puncak energi 54Mn diganti (diaquisi) dengan energi puncak 54Mn dan seterusnya untuk energi puncak yang lain sehingga diperoleh rentang energi paling rendah yaitu energi 81,00 keV untuk 133Ba sampai dengan energi paling tinggi yaitu energi 1332,50 keV untuk 60Co dan diperoleh kalibrasi energi.
Dari hasil pencacahan sumber standar
pencacahan pada masing-masing puncak
(peak) dengan persamaan berikut : 7, 8
100 .P x At N
(1)dengan N: laju cacah sumber standar (cps) At : aktivitas sumber standar saat pengukuran (Bq).
P : kelimpahan energi gamma (%) Aktivitas sumber standar pada saat pengukuran dihitung dengan persamaan : 7, 8
t e A At o T . 693 , 0 2 / 1 . (2)