LAPORAN PRAKTIKUM
LAPORAN PRAKTIKUM
APLIKASI TEKNOLOGI NUKLIR
APLIKASI TEKNOLOGI NUKLIR
MATERI :
MATERI :
MENENTUKAN TEBAL SAMPEL KERTAS HVS, MIKA, DAN PLASTIK
MENENTUKAN TEBAL SAMPEL KERTAS HVS, MIKA, DAN PLASTIK
MENGGUNAKA
MENGGUNAKAN TEKNIK
N TEKNIK BETA THICKNESS GAUGING
BETA THICKNESS GAUGING
Disusun Oleh : Disusun Oleh : Nama
Nama : : Bilqis LatifahBilqis Latifah NIM
NIM : : 011400373011400373 Jurusan
Jurusan : : Teknokimia Teknokimia NuklirNuklir Kelompok
Kelompok : : 88 Rekan
Rekan Kerja Kerja : : 1. 1. Arkadius Arkadius AbanAban 2. Rizky Dian Fitrianto 2. Rizky Dian Fitrianto Dosen Pembimbing :
Dosen Pembimbing : Riko Iman Riko Iman D., S.STD., S.ST
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NUKLIR
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NUKLIR
BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL
BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL
YOGYAKARTA
YOGYAKARTA
2017
2017
A. Tujuan
1. Mengetahui prinsip kerja beta thickness gauging 2. Mengukur ketebalan sampel dengan radiasi beta
B. Dasar Teori
Nuclear gauge adalah sistem peralatan (terdiri atas sumber radiasi dan detektor radiasi) yang memanfaatkan sifat-sifat unik radiasi pengion untuk pengontrolan proses dan kualitas produk. Perlu diketahui bahwa data yang diperoleh dari detektor akan diteruskan ke sistem komputasi yang terkoneksi secara integral den gan sistem kontrol.
Penerapan teknik nuklir dalam proses kontrol mempunyai beberapa kelebihan dibanding dengan teknik lainnya, antara lain :
1. Sumber radioaktif dapat dipilih sesuai dengan sifat bahan yang diukur
2. Tidak merusak, tidak ada kontak, dan tidak meninggalkan bekas pada bahan 3. Pengukuran cepat dan dapat dipercaya
4. Sesuai untuk bahan kimia yang berbahaya atau bahan yang bertemperatur ekstrim. Teknik Gauging adalah teknik pengukuran dengan menggunakan radioisotop dan teknik pengukuran ini ada beberapa macam, yaitu thickness gauging, level gauging, dan density gauging. Cara kerja teknik pengukuran ini berdasarkan :
1. Cara Back Scaterring.
Cara Back Scaterring atau hamburan balik banyak digunakan dalam industry karena dapat di singkat. Cara pakai seara luas di berbagai bidang kegiatan dan hasilnya dapat diperoleh dalam waktu singkat. Cara hamburan balik ini, sering juga disebut dengan uji tak merusak, karena radiasi yang datang tidak bereaksi
dengan bahan yang diamati, tetapi hanya sekedar memanfaatkan pantulan radiasi atau hamburan balik dari radiasi yang mengenai bahan.
Cara hamburan balik yang pada umunya digunakan adalah sesuai dengan sumber radiasi yang digunakan yaitu:
a. Cara hamburan balik radiasi neutron.
b. Cara hamburan balik radiasi fluorescensi sinar-X ( XRF). c. Cara hamburan balik radiasi sinar-X dan radiasi Gamma. d. Cara hamburan balik radiasi Beta.
Analisis bahan dengan cara tak merusak yang banyak dijumpai dalam bidang industry dan hasilnya dapat diperoleh dalam waktu singkat adalah teknik fluorescensi sinar-X( XRF), karena peralatannya mudah dibawa ke lapangan dan hasilnya segera diketahui.
2. Cara Transmisi.
Teknik pengukuran dengan cara transmisi adalah dengan memanfaatkan sifat atenuasi atau peneyerapan zarah radiasi oleh suatu bahan. Perbedaan intensitas radiasi sebelum melewati suatu bahan dan sesudah melewati suatu bahan digunakan untuk “mengukur” bahan tersebut.
Perbandingan intensitas pancaran yang datang dan intensitas yang masih diteruskan, tergantung pada tebal bahan, Jenis bahan dan energi radiasi gamma. Secara matematis hubungan tersebut dinyatakan dengan
x e I I
0 denganI 0 = Intensitas paparan radiasi yang datang (mR/jam)
I = Intensitas paparan radiasi yang diteruskan (mR/jam)
= Koefisienn serap linier bahan pada energi tertentu (mm-1)
x = Tebal bahan (mm)
Bila intensitas pancaran radiasi gamma tersebut digambarkan terhadap tebal bahan, maka akan sesuai dengan gambar 1
Tebal paro (HVT) merupakan tebal bahan yang dapat menyerap sebagian intensitas paparan radiasi yang datang sehingga intensitas paparan radiasi yang diteruskan tinggal setengah intensitas mula-mula.
2
1
0
HVT e I I HVT
2 1 ln 693 , 0
HVTNilai HVT dapat ditentukan secara matematis dengan persamaan 3 di atas atau dapat juga ditentukan secara eksperimen dengan melakukan beberapa pengukuran dan menggambarkan kurva peluruhan intensitas paparan radiasi sebagaiman gambar 1. Nilai HVT sangat bermanfaat untuk keperluan praktis di lapangan, yaitu untuk menentukan tebal suatu bahan yang diperlukan sebagai penahan radiasi n I I
2 1 0 dengann = banyaknya HVT penyusun tebal penahan radiasi = x/HVT
Beta Thickness Gauging
Beta thickness gauging terdiri dari dua komponen dasar yaitu sumber radiasi dan detektor radiasi. Web yang akan diukur ditempatkan antara sumber dan detektor. Selain itu, beberapa jenis komputer yang digunakan untuk memproses informasi dari detektor, dan mengubahnya menjadi pengukuran.
Gambar 2. Beta thickness gauging
Partikel beta tidak lebih electron yang bergerak cepat, yang dipancarkan dari isotop radioaktif tertentu, yang disebut sumber. Elektron ini dipancarkan ketika atom mengalami peluruhan.
Ketika mereka menumbuk materi, beberapa partikel akan melewati, sementara yang lain akan berhenti. Semakin tebal (atau lebih padat) materi, semakin banyak partikel akan dihentikan. Dengan mengukur rasio jumlah partikel yang melewati materi ke nomor tanpa bahan, ketebalan (atau berat) bahan
dapat ditentukan.
Untuk membuat pengukuran yang akurat, penting bahwa materi tidak begitu berat sehingga menghentikan semua (atau terlalu banyak) dari partikel beta. Hal ini juga penting bahwa menghentikan sejumlah partikel beta . Jika terlalu ringan, sehingga sedikit dari partikel beta akan dihentikan sehingga akan sulit untuk mengukur jumlah yang berhenti. Dengan kata lain, hanya sejumlah kecil partikel beta akan dihentikan.
Kesempatan bahwa partikel beta akan membuatnya melalui materi tergantung pada seberapa berat bahan tersebut, dan pada kecepatan partikel beta. Sebuah partikel bergerak lebih cepat memiliki kesempatan yang lebih baik
melalui materi. Sumber yang berbeda menghasilkan partikel beta dengan kecepatan yang berbeda. Jadi, dengan memilih sumber yang menghasilkan partikel beta dari kecepatan yang benar, kita bisa mencocokkan kecepatan yang
dengan berat bahan kami mencoba untuk mengukur. Ada tiga sumber beta yang umum digunakan: 1. Promethium (Pm147)
Ini adalah sumber energi beta termurah umum digunakan, sangat cocok untuk pengukuran hingga sekitar 275 g / m2.
2. Krypton (Kr85)
Ini adalah sumber energi beat media. Sangat cocok untuk pengukuran di kisaran 150 sampai 1500 gram / m2
3. Strontium (SR90)
Ini adalah sumber beta energi tertinggi yang umum digunakan. Sangat cocok untuk pengukuran di kisaran 1.000-8.000 g / m2.
C. Alat dan Bahan
1. Sumber Beta Sr-90
2. Sampel : Plastik, kertas, mika (dengan ketebala tertentu) 3. Gunting
4. Jangka sorong 5. Detektor GM 6. Bahan standar
D. Langkah Kerja
1. Detektor GM dihidupkan dan dipasang pada tegangan kerja 760 V dan waktu cacahan 100 detik
2. Pencacahan background dilakukan
3. Pencacahan dengan sumber standar Sr-90 dilakukan tanpa shielding dan dicatat sebagai data Io
4. Pencacahan dengan sumber standar Sr-90 dilakukan dengan shielding tipe A dan dicatat sebagai data I.
5. Langkah ke- 4 diulangi dengan variasi shielding tipe B, C, D dan E 6. Dibuat plot grafik antara ln I/Io vs ketebalan shielding un tuk didapatkan
koefisien atenuasi
7. Sampel kertas mika diukur setebal 0.8 mm dengan jangka sorong
8. Sampel mika diletakkan di kolom detektor GM dan dilakukan pencacahan dengan Sr-90
9. Nilai ketebalan sampel kertas mika dihitung dengan data ln I/Io dan koefisien atenuasi
10. Langkah 7-9 diulangi dengan variasi sampel kertas HVS dan plastik fotocopy E. Data Percobaan Detektor GM HV = 760 V Waktu = 100 detik Sumber standar = Sr-90 5.1 Cacah Background Cacah ke Hasil cacahan 1 53 2 63 3 64
5.2 Cacah Standar Tanpa Shielding
Cacah ke Hasil cacahan 1 12110 2 12272 3 12195
Shielding Standar
Densitas
(mg/cm3) Tebal (inch) Tebal (mm) Cacahan
A 4.5 0.0007 0.01778 11812 11870 11782 B 6.5 0.001 0.0254 11585 11555 11384 C 9.6 0.004 0.1016 11572 11657 11642 D 19.2 0.008 0.2032 11226 11095 11217 E 59.1 0.03 0.762 8832 8850 8855 5.4 Cacah Sampel
Sampel Tebal (mm) Cacah
Kertas 0.8 6922 7103 6942 Kertas HVS 0.8 8871 8911 8981 Plastik Fotocopy 0.8 8497 8662 8386
F. Perhitungan
6.1 Penentuan Grafik ln I/Io vs Ketebalan
Io adalah cacahan standar tanpa menggunakan shieldhing, maka
Penentuan ln I/Io
Dari data pencacahan standar dengan shielding tipe A diketahui bahwa : - Rata-rata cacahan = 11821.33 - Cps net = 118.21 cps - Ketebalan = 0.01778 mm
Dengan langkah dan cara yang sama didapatkan data sebagai berikut:
Plot grafik antara Tebal Shield vs ln (I/I0) adalah sebagai berikut : Tipe Tebal
(mm) cps nett I/I0 ln I/I0
A 0,01778 117,6133 0,96942 -0,0311 B 0,0254 114,48 0,94359 -0,0581 C 0,1016 115,6367 0,95313 -0,0480 D 0,2032 111,1933 0,91650 -0,0872 E 0,762 87,8567 0,72415 -0,3228
Oleh Karena regresi hanya 0.7927 maka dilakukan seleksi kurva dengan memotong data shield E, shingga didapatkan grafik sebagai berikut :
Dari plot grafik tersebut diketahui bahwa: - Slope = 1.285 - Intercept = -4.0136 I = I o. e –μx -slope = - = -1.285/mm
6.2 Menentukan Ketebalan Sampel
y = 4,404x - 3,3486 R² = 0,7927 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 l n ( I / I 0 ) Tebal Shield (mm)
Kurva Standar Tebal Shielding vs ln
(I/I0)
Series1 Linear (Series1) y = 1,285x - 4,0136 R² = 0,9307 -5 -4 -3 -2 -1 0 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 l n ( I / I 0 ) Tebal Shield (mm)Kurva Standar Tebal Shielding vs ln
(I/I0)
Series1
Cacah Sumber dengan sampel Kertas Mika 0,8 mm Kertas HVS 0,8 mm Plastik FC 0,8 mm 6922 8871 8497 7103 8911 8662 6942 8981 8386 rerata 6989 8921 8515 cps 69,89 89,21 85,15 cps nett 69,29 88,61 84,55
Setelah nilai didapatkan, maka dapat digunakan untuk menghitung tebal bahan dengan
rumus
(
)
Dari data sampel kertas mika 0.8 mm diketahui bahwa : - Cps net = 69.29
- Ketebalan = 0.8 mm
Maka, nilai ketebalan yang dihitung menggunakan teknik gauging ini adalah
(
)
|
|
Dengan langkah dan cara yang sama didapatkan data sebagai berikut:
Sampel
Tebal pengukuran
Manual (mm)
cps nett (I/I0) ln (I/I0)
Tebal dengan gauging (mm) Error (%) Kertas Mika 0,8 69,29 0,57112 -0,56015 0,435 45,50
kertas
HVS 0,8 88,61 0,73036 -0,31421 0,244 69,43 Plastik
FC 0,8 84,55 0,69690 -0,36111 0,281 64,87
G. Pembahasan
Beta Thickness gauging adalah teknik pengukuran ketebalan bahan dengan memanfaatkan radiasi beta. Sampel bahan yang digunakan pada praktikum ini adalah kertas HVS, mika, dan plastik fotocopyan. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan radiasi beta yang berasal dari Stronsium-90.
Thickness gauging kali ini menggunakan sumber radiasi beta. Penggunaan radiasi alpha akan mengakibatkan radiasi akan menembus aluminium foil sangat kecil. Sedangkan jika menggunakan radiasi gamma, sampel akan sangat transparan terhadap radiasi gamma karena daya tembus radiasi yang sangat tinggi.
Dalam pengukuran ketebalan suatu sampel, dilakukan dengan membuat grafik ln I/Io vs Ketebalan. I/I0 merupakan cacah sumber menggunakan shielding standar dibagi
dengan cacah sumber standar tanpa shielding menggunakan detektor GM. Shielding yang digunakan untuk penentuan grafik ini merupakan standar yang telah diketahui tebalnya.
Dari persamaan yang diperoleh dari grafik, maka HVL dapat dihitung dengan menggunakan persamaan y = 1,285x - 4,0136 dengan regresi liniear (R²) 0,9307. Mengingat persamaan I
I 0
e x ; maka slope sama dengan – µ. µ adalah koefisienatenuasi, dengan nilai sebesar – 1,285/mm.
Setelah itu, dilakukan penentuan ketebalan sampel. Tebal bahan dihitung menggunakan rumus
(
)
. Koefisien atenuasi dan perbandingan intensitas radiasiatau cacahan yang diperoleh tanpa menggunakan bahan (Io) dan cacahn setelah menggunakan bahan(I) telah diketahui, maka tebal dapat dihitung. Tebal bahan ketika diukur dengan jangka sorong yaitu 0,8 mm; sedangkan tebal bahan yang dihitung menggunakan teknik gauging adalah
Sampel Tebal dg jangka sorong (mm)
Tebal dengan
Kertas Mika 0,8 0,435 45,50
kertas HVS 0,8 0,244 69,43
Plastik FC 0,8 0,281 64,87
Berdasarkan hasil perhitungan, diketahui bahwa perbedaan perhitungan ketebalan manual dan perhitungan ketebalan dengan teknik gauging terdapat perbedaan yang signifikan, sehingga cara menghitung tebal bahan menggunakan thickness gauging dengan radiasi beta pada praktikum ini hasil belum dapat di validasi.
H. Kesimpulan
1. Thickness gauging adalah teknik pengukuran dengan menggunakan radioisotop untuk mengukur ketebalan menggunakan sifat tranmisi radiasi beta.
2. Berdasarkan hasil perhitungan, diketahui bahwa perbedaan perhitungan ketebalan manual dan perhitungan ketebalan dengan teknik gauging terdapat perbedaan yang signifikan, sehingga cara menghitung tebal bahan menggunakan thickness gauging dengan radiasi beta pada praktikum ini hasil belum dapat di validasi.
I. Daftar Pustaka
Decamarta, R. I. (2017). Petunjuk Praktikum Aplikasi Teknik Nuklir: Thickness Gauging. Yogyakarta: STTN-BATAN.
Wardhana, W. A. (2007). Teknologi Nuklir Proteksi Radiasi dan Aplikasinya. Yogyakarta: Andi Press.
Yogyakarta, 28 Juni 2017
Pembimbing, Praktikan,
