PENENTUAN URANIUM DALAM SEDIMEN SUNGAI DI SEMENANJUNG MURIA DENGAN METODE AAN

SEMINAR NASIONAL II SDM TEKNOLOGI NUKLIR

YOGY AKARTA, 21-22 DESEMBER 2006 ISSN 1978-0176

PENENTUAN URANIUM DALAM SEDIMEN SUNGAI

DI SEMENANJUNG MURIA DENGAN METODE AAN

SUHARDI,Isw ANTORO, ROSIDI

Pustek Akselerator

dan Proses Bahan - BATAN

Jl. Babarsari KotakPos

6101lYKBB

Yogyakarta

55281

Telp. (0274) 488435

Abstrak

PENENTUAN URANIUM DALAM SEDIMEN SUNGAI DI SEMENANJUNG MURIA DENGAN METODE AAN. Penentuan uranium telah dilakulwn dengan metode analisis aktivasi netron (AAN). Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui logam uranium alam dalam sedimen sungai di daerah calon tapak PLTN Ujung Lemahabang, yang mengakomodasilwn data lingkungan terkini. Pada metode aktif U ditentulwn berdasarkan reaksi 238U(n,y)239Np.Uranium diidentifilwsi melalui tenaga puncak 228,2 keV dari 239Np. Analisis dilakukan dengan membandinglwn cuplilwn terhadap standar sekunder. Hasil konsentrasi uranium

dalam sedimen sungai(0, 64:tO, 05-1,23:tO,09) mg/kg

Kata-lwta kunci: uranium, Muria, sedimen, analisis aktivsi neutron

Abstract

DETERMINATION OF URANIUM IN RIVER SEDIMENT OF MURIA PENINSULA BY NAA METHODS. The determination of uranium (U) has been done using active method by neutron activation analysis (NAA). The objective of this investigation is to know the concentration of natural uranium in river sediment sample of Ujung Lemahabang candidate location of Nuclear Power Plant (NPP), which accumulates the up date environmental condition. For active method U was determined as 238U(n,y)239Np. Uranium was identifiedfrom peak yenergy 228,2keV of239Np. Quantitative analysis was done by comparing the sample with secondary standard materials. The analysis result of uranium and the concentration river sediment found were(0, 64:tO,05-1,23:tO, 09)mg/kg.

Keywords; uranium, Muria, sediment, neutron activation analyis

PENDAHULUAN

Di dalam kerak bumi terdapat unsur alamiah primordial yaitu jenis radioaktif alam yang sudah terbentuk semenjak terbentuknya planet bumi ini. Unsur-unsur radioaktif yang termasuk jenis ini adalah U-238, Th-232 bersama anak luruhnya (dikenal juga dengan deret uranium dan thorium), dan K-40. Peluruhan deret uranium dan thorium akan menghasilkan berbagai macam anak luruh dengan umur paro dari orde detik sampai ribuan tahun. [1]

Uranium alam adalah campuran U-238 ("'99,3 %), U-235 ("'0,7 %) dan U-234 ("'0,006 %), semua uranium ini dalam bentuk radioaktif.

U-238 adalah permulaan deret uranium dan U-235 adalah awal deret actinium. Isotop uranium alam mempunyai waktu paro sangat panjang yaitu 4,5x109 tahun untuk U-238.[1]

Menurut SUKIRNO dkk analisis Aktifasi Netron (AAN) ialah suatu bahan cuplikan diiradiasi dalam reaktor nuklir menggunakan neutron thermal sehingga unsur-unsur yang terdapat dalam bahan cuplikan akan menjadi aktif dan mengeluarkan sinar gamma. Pembuatan aktivasi radiasi dipakai sebagai teknik untuk identifikasi kualitatif dan analisis kuantitatif. [2]

Prinsip dasar teknik AAN ini adalah apabila suatu bahan cuplikan yang terdiri atas

berbagai

unsur

tetjadi

reaksi

penangkapan

neutron oleh inti unsur-unsur tersebut. Bahan

cuplikan

diiradiasi

dalam

reaktor

nuklir

menggunakan neutron termal sehingga

unsur-unsur yang terdapat dalam bahan cuplikan akan

menjadi

aktif

dan

mengeluarkan

sinar

gamma.

[2,3]

Pembuatan aktivasi radiasi dipakai

sebagai teknik untuk identifikasi kualitatif dan

analisis kuantitatif.

Tujuan

penelitian

ini

adalah

untuk

mengetahui logam uranium alam dalam sedimen

sungai di daerah calon tapak PLTN Ujung

Lemahabang,

yang

mengakomodasikan

data

lingkungan terkini,

Persamaan

yang

digunakan

untuk

menghitung aktivitas dan konsentrasi U dalam

sedimen

adalah

Persamaan

(1),

untuk

mengetahui aktivitas cuplikan menuju waktu

pada saat iradiasi dihentikan (No) untuk metode

AAN.

Persamaan

(2)

untuk

mengetahui

konsentrasi U dalam sedimen dengan metode

komparatif.

[3,4]

No

Vl.,uPlikan

dengan

Nt.eO,693UT

N

<tuplikan.

W

standa1

N

q,tandar (1) (2)

W

=

konsentrasi unsur yang diperhatikan

mglkg

Nt

=

laju cacah pada saat pencacahan (sps)

No

=

laju

cacah

pada

saat

iradiasi

dihentikan (cps)

T

=

waktu paro (detik)

t

=

waktu tunda (detik)

MET ODE PENELITIAN

Bahan

Bahan

yang

digunakan

adalah

U02(N03)4.6H20

(Merck),

River

sediment

Kode SRM 1645, serbuk selulosa, sedimen laut,

dan sungai di sekitar semenanjung

Muria,

temp at sedimen basah dan kering yang berlabel.

AIat

Alat yang digunakan

adalah Reaktor

Nuklir

Kartini,

seperangkat

sepektrometer

gamma dengan detektor Ge(Li), timbangan

Analitik Ohaus-GT 410, ayakan Karl Colb 100

mesh, agat porselin, Vial polietilen, cawan, dan

alat-alat gelas

Sampling

Sampling dilakukan pada bulan Agustus

2004, pada musim kemarau di Semenanjung

Muria, dapat dilihat pada Gambar 1 dan 2,.

Kep Kar,mun Jawa

_n

Ujung Wolu Lemahabang PLTN Tanjung Jaci 8

(pt

TU)

---

-Gambar 1. Lokasi Sampling Semenanjung Muria

n !II •• H m

SEMINAR NASIONAL II SDM TEKNOLOGI NUKLIR

YOGY AKART A, 21-22 DESEMBER 2006 ISSN 1978-0176 If LAUT JAW A. KErEJ1.I\M:;NJ • ,~ Tom,I<:/;So,,~ir>J 1 ~ P. Brlngn 2 - P. le...-.dYJbonQ 3=P. Bayuran

.+ -

L.d:.:ri FUN(Lemohobo,,::;)

05 =L.d<;;sJ Ft.TU(f).JaU B)

Gambar 2. Lokasi Pengambilan Cuplikan Sedimen Sungai

Cara Kerja

Penentuan Uranium dalam Sedimen Sungai

Sedimen sungai Balong, Sum, Kancilan, Ge1is, dan sedimen laut diambil di kawasan rencana lokasi pembangunan PLTN. Sedimen dikeringkan dan dihilangkan dari kotoran kemudian dihaluskan 100 mesh lolos, dihomogenkan dengan alatJtabung homo-genisasi dan ditempatkan dalam wadah yang bebas kontaminasi. Sedimen dalam wadah itu telah siap dianalisis kandungan uraniumnya dengan metode AAN

Untuk cuplikan standar sekunder uranium dibuat dengan mengencerkan U02(NH3)z Merck dalam selulosa dengan konsentrasi 0,5-10 mg/kg. Cuplikan ditimbang masing-masing seberat 0,1 g dalam vial. Cuplikan sedimen, standar sekunder dan primer dimasukan dalam kelongsong iradiasi. Iradiasi cuplikan dilakukan dalam fasilitas Lazy Susan selama 12 jam dengan fluks netron 0,58xl0IJ n

cm-2deri.

Setelah iradiasi dihentikan cuplikan didinginkan selama 5 hari kemudian dilakukan pencacahan radionllklida Np-239 dengan puncak tenaga 228,2 keY. Pencacahan dilakukan menggunakan spektrometer gamma dengan detector Ge(Li) se1ama 600 detik.

Penentuan Akurasi dan Presisi :

Untuk menghitung akurasi dan preSlSl dengan Persamaan (3 dan 4) sbb.[5]

Akurasi = [1-1 Ks - KT I ]x 100% (3)

Ks

Presisi = [1

-I ~

_Kr

I ]

x100 % (4) Ks

=

konsentrasi unsur dalam sertifikat, KT

=

konsentrasi unsur terukur hasil

percobaan (mg/kg), Kr

=

konsentrasi rerata, Sc

=

simpangan baku cuplikan. HASIL DAN PEMBAHASAN

Penentuan Secara Kualitatif

Penentuan unsur secara kualitatif dilakukan dengan menentukan tenaga dari puncak-puncak spektrum kemudian mencocokkan dengan tabe1 isotop. Pada Tabel 1 merupakan hasil identifikasi radionuklida secara kualitatif untuk mengetahui uranium dengan metode aktif yaitu secara analisis aktivasi netron (AAN)

Hasil metode aktif melalui reaksi aktivasi neutron, seperti di bawah ini:

Tabel 1: Radionuklida Yang Diperhatikan Dan Aktivasi Netron Untuk Uranium

Setelah

dipilih

radionuklida

Np-239

untuk

metode

AAN,

yang

mempunyai

probabilitas

terbesar secara kualitatif, maka

selanjutnya adalah penentuan secara kuantitatif.

Analisis kuantitatif ini dilakukan dengan cara

komparatif,

radionuklida

Np-239

dalam

u238(n,y) U239 ,.y.23.,m) Np239-L1~ Pu239

Pada reaksi aktivasi tersebut U-238

ditentukan

dari

radionuklida

Np-238.

Radionuklida ini merupakan anak luruh dari

U-238. Radionuklida Np-239 memancarkan sinar

gamma

pada

tenaga

228,2

keV

dengan

probabilitas 14,10

%

dengan umur paro 2,35

hari. Menurut ERDTMANN (4) yang telah

membuat tabel bahwa radionuklida

Np239,

mempunyai

lebih

dari

satu

tenaga

atau

mempunyai multi tenaga gamma.[4]

Penentuan

Secara

Kuantitatif

Metode MN U (mg/Kg.) 0,97±0,06 0,75±0,07 0,64±0,05 0,91±0,07 1,23±0,09 0,77±0,07 0,94±0,07 Suru Balong M. Balong Gelis M. Gelis Kancilan Wareng Nama Sungai

cuplikan dengan radionuklida Np-239 yang ada

dalam

standar,

dengan

menggunakan

Persamaan (2).

Tabe] 2. Data Ana]isis Uranium Dengan Metode AAN

Hasil analisis kuantitatif dengan metode

AAN

uranium

alam

yang

terdapat

dalam

sedimen

sungai,

digambarkan

sebagai

histogram Gambar 3 atau penyajian pada Tabel

2 terlihat bahwa konsentrasi yang teranalisis

untuk konsentrasi uraniunl dalam sedimen di

seluruh lokasi pengambilan cuplikan terlihat

ada

perbedaan

walaupun

tidak

begitu

mencolok,

yang

berarti

Laut

Jawa

di

Semenanjung Muria belum tercemar limbah

Uranium buatan, karena beberapa sungai lokasi

pengambilan cuplikan berasal dari Laut Jawa

tersebut.

14,10 4,11 1,59 2,03 Probabilitas (%) Radionukli da diperhatika n Np-339 Np-339 Np-339 Np-339 U-238 228,2 226,7 315,88 334,4 Radionuklid Tenaga a (keV) 1,5

0)

1,2

~

-

-

_W

_~

0,9

0,6

•..

_••

_c

(I) U)

0,3

c::

0

:.::: SUFU

0

63loog MBafong Gefis Kancilan Wareng M Ge1is

Lokasi

Sampling

Gambar 3. Perbandingan Histogram Hasi] Ana]isis Uranium Da]am Sedimen Sungai Dengan Metode Aktif

Gambar 3 adalah histogram konsentrasi

U berbagai lokasi sampling yang dilakukan.

Pada

histogram

tersebut

terlihat

bahwa

konsentrasi

uranium

pada umumnya

setiap

lokasi

berbeda

walaupun

tidak

mencolok.

Analisis dengan menggunakan metode AAN

menunjukkan konsentrasi yang terdeteksi dalam

cuplikan sedimen pada konsentrasi tertinggi

SEMINAR NASIONAL II SDM TEKNOLOGI 1\TUKLIR

YOGY AKARTA, 21-22 DESEMBER 2006 ISSN 1978-0176

KESIMPULAN

1. Standar sekunder dipakai sebagai pembanding (menghitung) kadar dalam cuplikan. Rumus :

4. BENEDICT. M and PIGFORD, T.H., 1981, Nuclear chemical engineering. Ed 2nd,

McGraw-Hill Book Company. New York. 5. SUKlRNO.,DJATI.P, 2005, "Kajian kandungan

U

&

Th dalam sedimen sungai di

semenanjung Muria dengan metode aktif dan pasif', PPI. P3TM BATAN, Yogyakarta.

Dengan menggunakan metode aktif yaitu metode AAN, uranium dianalisis melalui anak luruh U239 yaitu Np239 Konsentrasi yang

teridentifikasi untuk uranium dalam cuplikan

sedimen sungai di Semenanjung Muria berkisar antara (0,64-1,23) mglkg.

Dari perhitungan akurasi didapat nilai akurasi 91,00% hal ini menunjukkan alat yang digunakan kondisinya sangat baik.

sebagai standar DAFT AR PUST AKA

1. SUKlRNO., SUDARMADJI., 1999, "Aplikasi APN Untuk Menentukan Multiunsur dalam sedimen., Prosiding PPI, P3TM BATAN, Yogyakarta.

2. KRUGER. P., 1971, Principles of activation Analysis., Wiley-Interscience. New York. 3. ERDTMANN, G., 1976, Neutron activation

tables., New York.

TANYAJAWAB

Pertanyaan :

1. Kenapa yang digunakan pembanding cuplikan adalah sekunder ?

Jawaban :

adalah: 1,23±0,09 mg/kg yang terdapat dilokasi Muara Gelis, sedangkan kadar terendah terdapat di sungai Balong bagian muara dengan konsentrasi : 0,64±0,05 mg/kg.

Penentuan akurasi metode analisis

Akurasi sangat perlu dilakukan untuk menguji kualitas hasil analisis dari suatu perhitungan pencacahan cuplikan dengan menggunakan teknik pencacahan spektrometri gamma. Hasil akurasi dari perhitungan dengan menggunakan Persamaan (3) disajikan pada Tabel 3. Pengaruh semua parameter terhadap keberhasilan hasil analisis dapat dievaluasi dengan melihat besaran presisi, akurasi (ketelitian) pengukuran.

Keseksamaan hasil analisis dipengaruhi oleh deviasi standar atau simpangan baku dari pengukuran yang dilakukan berulang-ulang, menunjukkan kesesuaian antara beberapa hasil pengukuran yang diukur dengan cara yang sama.

Ketelitian hasil analisis dapat dilihat dari seberapa dekat konsentrasi unsur hasil analisis yang diperhatikan dengan konsentrasi unsur yang tercantum dalam sertifikat, menunjukkan kesesuaian antara hasil dan nilai sebenamya. Semakin dekat konsentrasi unsur yang diperhatikan dengan konsentrasi yang tercantum dalam sertifikat berarti penggunaan metode AAN untuk analisis logam berat semakin baik. Hal ini menunjukkan hasil akurasi yang dihitung pada penyajian Tabel 3 lebih besar 90% maka hasil analisis cukup baik dan dapat dipertanggungjawabkan untuk analisis lingkungan, terutama cuplikan padatan pada unsur kelumit maupun minor. Menurut SUKIRNO [5], untuk analisis dengan metode

AAN akurasi yang diperbolehkan minimal adalah lebih besar dari : 85%. Perhitungan akurasi memakai Persamaan (3):

K - K

Akurasi =

[1-1

S T I ]x100%

Ks

Tabel 3. Akurasi Metode AAN Dengan Menggunakan NBS Kode SRM 1645 River

Sediment

CpSCUplx KadarStd Kadarcup1

=

CpSStd

Unsur Pengukuran Data sertifikat U 1,24±O,131 1,11 Akurasi

~

91 Presisi

~

89,43

LAMPlRAN

Contoh perhitungan U dalam sedimen Sungai Muara Gelis

Reaksi yang terjadi :

U-238(n,y)U-239

--->

Np-239

Waktu pencacahan (t,,)

=

10 menit

=

600 detik Umur poro (t1/2)Np-239

=

2,35 hari

Waktu tunda yaitu (t)

=

2,0 hari Net cacah

=

42

CpSt

=

cps pada saat pencacahan cpso

=

cps pada saat reaktor dimatikan CpSt

=

Net/t"

=

42/600

=

0,07 Menggunakan Persamaan

(I)

cpSo

=

CpSt.eO,693.tItI/2

=

0,07 .eO,693.2/2,25

=

0,129 cps

Dengan cara sepeti di atas didapatkan cpso untuk standar

cpSo standar

=

0,038 cps

Konsentrasi U dalam standar sekunder

=

1 mg/kg

Dengan menggunakan Persamaan (1) akan didapat konsentrasi U dalam sedimen

-

0,129 xl

=

1,35 mg/ kg

-

0,038

WC(I)

Wc(2)

Wcfl..l W rerata

=

1,35 mg/kg 1,15 mg/kg, 1.19 mg/kg. 1,23±0,09 mg/kg.

Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - SATAN 224 Suhardidkk