Wahyudi, Bunawas, Muji Wiyono dan Hidayati Rizkiyath Putri*) Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi – BATAN
*)
FMIPA Universitas Brawijaya Malang
ABSTRAK
DISTRIBUSI KONSENTRASI 40K, 226Ra, 228Ra DAN 228Th DALAM SAMPEL TENORM DI FASILITAS PENELITIAN TENORM DI PTKMR-BATAN. Telah dilakukan penentuan distribusi konsentrasi 40K, 226Ra, 228Ra dan 228Th dalam sampel TENORM di Fasilitas Penelitian TENORM di PTKMR-BATAN. Sampel TENORM yang digunakan berasal dari limbah padat industri Migas di Pulau Sumatra yang kemudian dibawa ke Fasilitas Penelitian TENORM di PTKMR-BATAN. Fasilitas Penelitian TENORM berupa bak yang terbuat dari tembok dengan diameter dalam 420 cm dan tinggi 60 cm. Sampel TENORM diaduk secara merata menggunakan molen kemudian ditempatkan dalam bak secara merata dengan ketinggian 40 cm selanjutnya didiamkan beberapa hari supaya terjadi pengeringan oleh sinar matahari. Sampling TENORM dilakukan pada sembilan titik dengan titik P, U, T, S dan B pada kedalaman 0-20 cm dan 20-40 cm dan titik TL, TG, BD dan BL pada kedalaman 0 – 20 cm. Di laboratorium, sampel dipanaskan pada suhu 105ºC selama 24 jam kemudian dihaluskan menggunakan mortar porselin selanjutnya diayak menggunakan ayakan 20 mesh ASTM. Setelah itu, sampel ditempatkan dalam Marinelli 1 liter kemudian dilem dan ditunggu sampai terjadi kesetimbangan radioaktif antara induk dengan anak luruhnya. Sampel selanjutnya diukur menggunakan spektrometer gamma yang dilengkapi dengan detektor HPGe. Hasil pengukuran diperoleh konsentrasi berturut-turut 40K, 226Ra, 228Ra, dan 228Th, adalah ( 302 39 ) sampai dengan ( 393 52 ) Bq/kg, ( 3409 220 ) sampai dengan ( 4.362 270 ) Bq/kg, ( 1.672 106 ) sampai dengan ( 2.129 140 ) Bq/kg dan ( 2.424 149 ) sampai dengan ( 2.833 174 ) Bq/kg. Berdasarkan uji homogenitas dengan Chi square test diperoleh hasil bahwa radionuklida 40K, 226Ra 226Ra, dan 228Th dalam sampel TENORM di PTKMR-BATAN terdistribusi secara homogen.
Kata kunci : distribusi konsentrasi, TENORM, radionuklida 40K, 226Ra,dan 232Th.
ABSTRACT
CONCENTRATION DISTRIBUTION OF 40K, 226Ra, 228Ra AND 228Th IN THE TENORM SAMPLES AT TENORM RESEARCH FASILITY OF CRSTM-NNEA. Determination of concentration distribution of 40K, 226Ra, 228Ra and 228Th at the TENORM samples in the TENORM Research Facility of CRSTM-NNEA has been carried out. The TENORM sample was collected from oil and gas industry waste located in Sumatra Island and then transport to TENORM Research Facility. The TENORM Research Facility is the cylindrically basin with 420 cm diameter and 60 cm height made from cement. The TENORM sample was mixed until homogeneous by using molen and then placed to the basin 40 cm height fleetly and let for a few days for drying by the sun. TENORM sampling was carried out at nine points, i.e. five points at PUTS and B with soil depth of 0-20 cm and 20-40 cm, and four points at TL, TG, BD and BL with soil depth only at 0-20 cm. In the laboratory, samples were dried at the oven at 105ºC for 24 hours then grinded using porcelain mortar and sieved with 20 mesh ASTM sieves. After preparation, samples were placed into Marinelli 1 liter, sealed and let to reach the radioactivity equilibrium of thorium and radium with their progenies. After that, the samples were measured using gamma spectrometer with HPGe detector. The result of measurement showed that the concentrations of 40K, 226Ra, 228Ra, and 228Th were in the range ( 302 39 ) to ( 393 52 ) Bq/kg, ( 3,409 220 ) to ( 4,362 270 ) Bq/kg, ( 1,672 106 ) to ( 2,129 140 )Bq/kg and ( 2,424 149 ) to ( 2,833 174 ) Bq/kg respectively. The homogeneous test with Chi square methods
shows that the 40K, 226Ra, 226Ra, and 228Th radionuclides in the TENORM Research Facility of CRSTM-NNEA are homogeneously distributed.
Key words : concentration distribution, TENORM, 40K, 226Ra,and 232Th radionuclides.
I. PENDAHULUAN
TENORM (Technologically Enhanced Naturally Occurring Radioactive Material)
adalah bahan radioaktif alam yang terkonsentrasi atau meningkat konsentrasinya akibat kegiatan industri non nuklir yang melakukan pengolahan bahan baku dari alam1. Dalam kegiatan industri, TENORM dapat mencemari lingkungan apabila tidak dikelola dengan baik. Untuk itu pengelolaan TENORM pada industri non nuklir menjadi tanggung jawab bagi pemilik industri untuk melindungi pekerja dan masyarakat sekitarnya dari cemaran zat radioaktif atau paparan radiasi berlebih dengan keberadaan TENORM di lokasi industri miliknya2-3.
Di Indonesia banyak kegiatan industri yang menghasilkan TENORM antara lain tambang minyak dan gas bumi, tambang timah, pabrik pembuatan papan gypsum, pabrik pengolahan fosfat dan lain-lain. TENORM yang dihasilkan dari kegiatan tersebut semakin lama semakin banyak dan kemungkinan akan tersebar ke lingkungan seiring dengan berjalannya waktu. Untuk mengurangi dampak dari adanya TENORM terhapat pekerja maupun masyarakat di sekitar lokasi kegiatan tersebut maka TENORM yang dihasilkan perlu dilakukan pengelolaan secara baik supaya dampak yang ditimbulkan sekecil mungkin dan TENORM yang dihasilkan tidak menyebar ke lingkungan.
Untuk dapat melakukan pengakajian terhadap analisis keselamatan radiasi yang diakibatkan oleh radiasi dan radioaktivitas TENORM dengan cepat dan cermat, maka PTKMR – BATAN membangun Fasilitas Penelitian TENORM. Sebagai awal kegiatan, Fasilitas Penelitian TENORM di PTKMR- BATAN menggunakan limbah padat TENORM dari industri migas yang di dalamnya terdapat radionuklida adalah 40K (kalium-40), 226Ra (radium-226), 228Ra (radium-228), dan 228Th (thorium-228).
Untuk mengetahui distribusi konsentrasi radionuklida 40K, 226Ra, 228Ra dan 228
Th dalam sampel TENORM di Fasilitas Penelitian TENORM di PTKMR-BATAN dilakukan sampling pada sembilan lokasi yaitu lima lokasi pada kedalaman 0-20 cm dan 20- 40 cm dan empat lokasi pada kedalaman 0-20 cm. Sample TENORM dari beberapa titik ini kemudian ditentukan konsentrasi radionuklida 40
K, 226Ra, 228Ra dan 228Th menggunakan spektrometer gamma yang selanjutnya dievaluasi dan dilihat homogensitas dari tiap- tiap radionuklida.
Tujuan dari pengukuran ini adalah untuk mengetahui distribusi radionuklida 40K, 226
Ra, 228Ra dan 228Th dalam sampel TENORM yang berada di Fasilitas Penelitian TENORM di PTKMR-BATAN serta mengetahui tingkat homogenitasnya.
II. DASAR TEORI
Kegiatan industri yang menghasilkan TENORM di Indonesia antara lain tambang minyak dan gas bumi, tambang timah, pabrik pembuatan papan gypsum, pabrik pengolahan fosfat dan lain-lain. TENORM yang dihasilkan dari kegiatan tersebut semakin lama semakin banyak dan kemungkinan akan tersebar ke lingkungan seiring dengan berjalannya waktu. Untuk mengurangi dampak dari adanya TENORM terhapat pekerja maupun masyarakat di sekitar lokasi kegiatan tersebut maka TENORM yang dihasilkan perlu dilakukan pengkajian untuk mengetahui dampak yang ditimbulkan dari adanya TENORM di sekitar industri tersebut. Untuk mengetahui tingkat radiaktivitas TENORM perlu dilakukan pengukuran baik secara langsung mapun dengan teknik sampling.
Untuk menganalisis cemaran radiasi pada sampel TENORM di lingkungan bentuk padat yang memancarkan radiasi gamma digunakan sistem spektrometer gamma dengan detektor HPGe (germanium kemurnian tinggi). Untuk mendapatkan hasil pengujian yang akurat maka diperlukan prosedur yang baku, lingkungan yang terkendali, peralatan yang stabil dan terkalibrasi, serta didukung oleh sumbar daya manusia yang terampil. Kalibrasi efisiensi spektrometer gamma dilakukan dengan membandingkan respon sistem terhadap sumber standar yang telah diketahui aktivitasnya. Untuk melakukan kalibrasi efisiensi digunakan persamaan berikut 4-6 :
p A t N t N t BG BG S S / / ) ( (1) dengan : : efisiensi pencacahan
Ns : cacah standar (cacah) NBG : cacah latar (cacah)
ts : waktu cacah standar (detik) tBG : waktu cacah latar (detik) At : aktivitas sumber standar pada saat pencacahan (Bq)
p : kelimpahan energi gamma
Sampel padatan yang dianalisis mempunyai kerapatan yang berbeda dengan kerapatan sumber yang digunakan, oleh sebeb itu untuk kerapatan sampel yang lebih besar dari kerapatan sumber standar perlu ada koreksi faktor serapan diri. Untuk menentukan koreksi faktor serapan diri digunakan persamaan sebagai berikut 4-6:
F
t
e
k t1
(2) m (3) 435 , 0287
,
1
E
m (4) dengan:Fk : faktor koreksi serapan diri : koefisien serapan linier (cm- 1
)
t : tebal sampel (cm)
m : koefisien serapan massa pada energi gamma (cm2/g)
: kerapatan sampel (g/cm3) E : energi gamma (keV)
Radionuklida 40K ditentukan secara langsung pada puncak energi 1460,75 keV
ditentukan dari anak luruhnya yang memancarkan radiasi gamma, yaitu 214Bi pada puncak energi 609,31 keV dengan p = 0,446 atau 212Pb pada puncak energi 351,92 keV dengan p = 0,351. Radionuklida 228Ra ditentukan dari anak luruhnya yang memancarkan radiasi gamma, yaitu 228Ac pada puncak energi 911,07 keV dengan p = 0,27. Sedangkan radionuklida 228Th ditentukan dari anak luruhnya yang memancarkan radiasi gamma, yaitu 212Pb pada puncak energi 238,63 keV dengan p = 0,435 atau 208Tl pada puncak energi 583,19 keV dan 2614 keV dengan p = 0,307 dan 0,356 5-6. Untuk menghitung konsentrasi radionuklida yang terkandung dalam sampel TENORM (CSp) digunakan persamaan berikut 5 : T avg Sp
C
U
C
(5) dengan :CSp adalah konsentrasi zat radioaktif dalam sampel (Bq/kg)
Cavg adalah konsentrasi rata-rata zat radioaktif dalam sampel (Bq/kg)
UT adalah ketidakpastian pengukuran (Bq/kg) Sp BG Sp avg
W
p
N
N
C
(6) dengan :NSp adalah laju cacah sampel (cps) NBG adalah laju cacah latar (cps) adalah efisiensi pada energi
gamma
p adalah kelimpahan energi gamma
WSp adalah berat sampel (kg)
2 2 2 2 w p B N avg T C x u u u u u U (7) dengan : N
u adalah ketidakpastian pencacahan
sampel
B