HAM BURAN PHOTON UNTUK PENGUKURAN KADAR SILT. OIeh: Prawoto, Wasito, Arjuno. BATAN - PUSAT REAKTOR ATOM BANDUNG. Abstrak:

HAM BURAN PHOTON UNTUK PENGUKURAN KADAR SILT. OIeh:

Prawoto, Wasito, Arjuno.

BATAN - PUSAT REAKTOR ATOM BANDUNG

Abstrak:

HAMBURAN PHOTON UNTUK PENGUKURAN KADAR SILT. Pengukuran kadar lumpur (silt) dalam aliran sungai, sangat dibutuhkan dalam tata sungai negara tropis, terutama dalam pengendalian banjir dan denudasi muara-muara. Hamburan ener-si photon oleh inti atom seeara spesifik dapat digunakan untuk menghitung jum-lah material melayang, seeara sesaat dan teliti. Variasi maeam material sekaligus dapat ditentukan menurut fraksi beratnya. Enersi sekitar 0,600 MeV didapatkan sebagai batas at as yang terbaik dalam hamburan Compton untuk keperluan ini. Sedangkan dibawah ini terbaik untuk hamburan transmisi. Karenanya telah digu-nakan, isotop radioaktip Cs-137 dan Am-24l untuk keperluan diatas.

Pendahuluan:

Material yang melayang dalam air sungai, atau solid suspended atau silt mempu-nyai jumlah 75% atau lebih dari seluruh material yang dibawa sungai.

Untuk kepentingan pengukuran tersebut menu rut apa yang dibuat oleh Florkowski (1970), dibuat suatu alat yang terlihat dalam gambar-l.

Sumber radioaktip dipakai Am-241, 60 KeV, yang diletakkan pada ujungnya. Alat ter-sebut kemudian dimasukkan kedalam sungai, hamburJn photon akan sesuai dengan konsentrasi dari silt. Alat tersebut pada ujung lainnya dihubungkan dengan detektor scintilasi. Jarak antara sumber dengan detektor yang dapat memenuhi persyaratan sen-sitivitas serta total caeahan (count rate) 40 eM.

Kabel penggantung kabel Source Am- 241 X-tal Nal Pb.shield

mempergunakan Na2S0 4' NaCl dilaboratorium. Material-material tersebut. dianggap dapat mewakili silt yang terdapat dalam sungai. Hasil kalibrasi terlihat dalam gam-bar 2.

I

Gam bar 2 : Kalibrasi dengan Na2S0 4 menurut Florkowski. - . 0.9 0.8 1. transmisi Am-241 2. transmisi Cd-l 09 3. scat. Arn-241.

Konsentrasi Na2S~ 4 dalam % -0.7

o 0.5 _1.0 1.5 2.0 2.5

Sampai batas-batas tertentu, 10% kadar besi, dapat dianggap bahwa perhitungan berdasarkan kalibrasi diatas adalah benar. Namun ternyata ada penyimpangan pada akhirnya. Oleh karenanya dilakukan koreksi "material parameter" sebagai berikut:

z.

p = ~ Pi

.2.

A. 1

dimana _{Pi - berat fraksi komponen} Z - nomor atom (atomic

num-ber)

A - berat massa dari kompo-nen (mass number).

0.9

/

{-

lro

/w 0.8 0.7 0.6 nonmorilonite feldspar 0.5 Am-241

-..••...••. 0.4 0.3 kaolinite

Gambar 3 a. (menurut Florkowski)

%Fe 10 Gambar 4 (menurut : 5 Florkowski ) 20 NaG 30 CaCa 3 40 50 CaG2 ________ Material parameter. o

10

20 30 40 50 Material parameter.

Material parameter 8.000 (kaolinit) sampai 33.000 (kalsit). Bilamana besi dalam sedimen mencapai lebih besar dari 10% maka harga tersebut akan melonjak men-jadi 3 kali harga semula.

Gambar 3, 4 menunjukkan hal tersebut diatas.

Dalam keadaan kadar besi yang ek~trim dengan variasi material dari kaolinit sam-pai kalsilt, maka material parameter menjadi 8.000 - 50.000. Metoda scattering Am-24l, lebih baik dipergunakan untuk sungai yang dalam.

Instrumen yang dibuat oleh Group Geofisika dan Hidrologi Nuklir, Pusat Re-aktor Atom Bandung, diubah jarak an tara sumber dan detektor, dari jarak yang di-anjurkan oleh Florkowski.

Kalibrasi dilakukan pad a keadaan tanpa aliran dcngan Na2S04 dan NaCl, ju-ga dalam keadaan air yang menju-galir. Hasil test dicocokan dengan cara penyaringan dan penimbarigna (Gambar 5).

Kalibrasi dengan NaCl sangat berguna terutama untuk pengukuran kadar silt di daj erah muara dan untuk mencari intervensi air laut ke dalam air sungai, yang biasa-nya mencapai jarak lO kM at au lebih dari laut.

Untuk suatu sungai maka pengukuran dilakukan pad a beberapa tempat. Pada suatu tempat dicari variasi vertikalnya (Gambar 6).

Dibawah ini dicantumkan hasil pengukuran dari sungai di daerah Jakarta se· bagai berikut' :

Kadar silt &Xanorganik 103 ppm

Sungai aliran normal

air tinggi kadar absolut max. Sunter 0,4 1,852,40 Ciliwung 0,2 0,701,30

Untuk sungai Cimanuk dengan anak-anak sungainya maka dicari gradient da-ri kenaikan kadar silt dibagi pertambahan debit.

Kadar siltppm/M3 / det.

Sungai daerah air rendah

daerah air sedang daerah air tinggi Cilitung 13,60 27,5042,00 Cipeles 14,50 60,10131,40 Cikeruh 72,70 90,9097,40 Cimanuk _Limbangan 9,00 11,709,70

CimanukCimanuk _{PamayahanMonjot} 4,704,80 33,007,404,506,20

Kelihatan bahwa sungai Cipeles mempunyai gradient kenaikan terbesar;

sedang harga absolutnya terbesar dicapai oleh sungai Cilutung: 10.000 - l5.000 ppm.

9 CPM DO

1

1

0

J

0

19.103

₀

0

₀

0

0

0

0

0

0

0

DO

0

00

0

0

o 0

0

18.103

0

_{o 0 0 0}

0

~

0

0

0

o

DO

0

0

0

0

0

17.103

~~

0

0

0.5

Gambar 5. Kalibrasi (statis) NaCl dan Na2SO 4 Probe : Am-241 Scattering.

Dilakukan: September 1972. CPM

21103

0

8

tJ Cb

0

0

00

0

Q nO

0

20.103

0

0

0

0

0

0

0

d

q

8

LO

o

o

0

cone. NaG

(%) o = discriminator 00 o ::: discriminator 20%.

o

o

o

o

0

19.103

Gambar 5 : Keterangan lihat di~tas. 0.5

(eM) 300 ' 200 100 '

//

/

/

//

/."

...

-

..

-

--

•...•...

r- ....- ~

,

_,

,

,,

,

,

\

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

1

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

A'B

3 4 5 is 7 is 9 104 2 CPM A ---B Gambat 6 pinggiran sungai A'=" A - 16.500 cpm tengah-tengah sungai B' =" B - 16.500 epm

Variasi kadar silt terhadap kedalaman, dengan probe Scattering. Am-241, sungai Cimanuk (Indramay"u) pada 5 - 8 - 1972.

D I SKU S I: J.SOEGIJO:

Mengingat dalam pengukuran silt terdapat faktor-faktor yang mempengaruhi maka sampai berapa % ketelitian hasil tersebut.

WASITO

Ketelitian 5% WIJONO HADIKUSUMO:

Apakah methoda yang dibicarakan ini telah pernah dibandingkan dengan me-thoda atau metlioda-meme-thoda lain yang lebih konvensionil dalam arti apakah ada diskrepansi antara kedua methoda yang berlainan tersebut? Kalau ada apakah kira-nya penyebabkira-nya?

WASITO:

Pernah, dengan penyimpangan yang dapat ditolerir ±. 5% diskrepansi. SOEROTO R.:

Atas dasar apa anggapan (asumpsi) bahwa Na')SO 4 dapat mewakili zat-zat la-in mengla-ingat Na2S0 4 adalah larut dalam air dan tlaak merupakan silt.

WASITO:

Interaksi gamma dengan inti yang mempengaruhi dalam hamburan Compton, jadi itu tidak tergantung bentuk visuil (larutan, silt). Dapat dilihat pada Gbr.3

bah-wa Na2 S04 mebah-wakili material silt. JAZIB HOSEN:

1) Berhubung dengan adanyakorelasi antara sifat aliran air sungai, debiet air de-ngan sedimentasi silt, apakah pada tehnik penelitian dilakukan pemeriksaan sungai utama up dan down stream pada daerah-daerah muara anak sungainya (saran-saran hal ini sebaiknya/seharusnya dilakukan).

2) Apakah soal musim (hujan/kemarau) dalam pemeriksaan tersebut diperhatikan? WASITO:

1) Ya, penelitian dilakukan pada sungai utama, anak sungai baik up maupun down stream.

2) Ya, soal musim diperhatikan. Adapun jarak 1. dan 12 kirakira antara 4 km

-6 km.

SUTARYO SUPADI

Menanggapi design Florkowski, yaitu jarak antara detektor dan sumber radio-aktip sejauh 40 cm, saya ingin memberi komentar bahwa jarak-jarak tersebut pasti ada hubungannya dengan scattering mean free path dari natrium sulfat pada enersi tertentu (tergantung dari sumber yang digunakan) ..

Selain metoda scatering Am-24 1, dipergunakan pula dalam pengukuran ter-sebut probe Am-241 transmisi dan probe Cs-137 scattering.

Jumlah konsentrasi minimum yang dapat dideteksi oleh probe Scattering Am-241 630 ppm sedangkan transmisi Am-241 1140 ppm.

Daftar bacaan:

1. T.FLORKOWSKI, 1970, Portable radioisotopes gauges for suspended sediments. Proc. Symp.IAEA, Vienna, 9-13 March

1970.

2. Laporan NGH-PRAB, BATAN; 1 Juni 1972

Isotopic methods in tropical soil hydrology. 3. Laporan NGH-PRAB, BATAN; 20 Oktober 1972

Nuclear applications in flood control research over Jacarta capital territory.

4. Laporan NGH-PRAB, BATAN ; November 1972

Progress report to the second year research contract RB-953 IAEA.