IDENTIFIKASI DAN PENENTUAN RADIOAKTIVITAS
ALAM DALAM ABU DASAR
(BOTTOM ASH
)
BATUBARA DENGAN SPEKTROMETER
GAMMA DETEKTOR HPGe
SKRIPSI
DANIEL SILALAHI 130802065
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
IDENTIFIKASI DAN PENENTUAN RADIOAKTIVITAS
ALAM DALAM ABU DASAR
(BOTTOM ASH
)
BATUBARA DENGAN SPEKTROMETER
GAMMA DETEKTOR HPGe
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
DANIEL SILALAHI 130802065
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : Identifikasi dan Penentuan Radioaktivitas Alam dalam Abu Dasar (Bottom Ash) Batubara dengan Spektrometer Gamma Detektor HPGe
Kategori : Skripsi
Nama : Daniel Silalahi
NIM : 130802065
Program Studi : Sarjana (S1) Kimia Departemen : Kimia
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Disetujui di, Medan, Juli 2017
Komisi Pembimbing
Dosen Pembimbing 2, Dosen Pembimbing 1,
Prof. Dr. Zul Alfian, M.Sc. Prof. Dr. Harlem Marpaung NIP.195504051983031002 NIP. 194804141974031001
Disetujui Oleh
Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,
PERNYATAAN
IDENTIFIKASI DAN PENENTUAN RADIOAKTIVITAS
ALAM DALAM ABU DASAR
(BOTTOM ASH
)
BATUBARA DENGAN SPEKTROMETER
GAMMA DETEKTOR HPGe
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2017
PENGHARGAAN
Segala puji syukur penulis haturkan kepada Tuhan yang Maha Kuasa atas berkat dan penyertaan yang senantiasa diberikanNya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi ini.
Dengan segala kerendahan hati, penulis mengucapkan terimakasih kepada dosen pembimbing yaitu Prof.Dr.Harlem Marpaung dan Prof.Dr.Zul Alfian, M.Sc. yang selama ini dengan sabar membimbing penulis dalam proses penelitian sampai pada penulisan skrisi ini. Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada ibu Dr.Cut Fatimah Zuhra, M.Si. selaku kepala Departemen Kimia F-MIPA USU dan kepada Dr.Sovia Lenny, M.Si. selaku sekretaris Departemen Kimia-FMIPA USU.
Penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada kedua orang tua penulis, (Alm) S.Silalahi, yang tidak sempat menunggu penulis menyelesaikan studi S-1 ini, dan kepada mama penulis, Esmida Br. Siburian yang berjuang seorang diri untuk memenuhi biaya penelitian dan biaya pendidikan penulis selama 4 tahun ini sekaligus menjadi motivator bagi penulis. Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada adik-adik penulis, Firton, Cahaya, Resdina, Agung, yang senantiasa mendoakan penulis. Untaian terimakasih juga penulis sampai kan kepada orang-orang yang senantiasa memberikan semangat dan doa kepada penulis, diantaranya :
1. Dr.Eko Pudjadi serta seluruh pegawai PTKMR BATAN Jakarta Selatan
2. OMK St. Petrus Bandar Klippa, Hendrikus, Nia, Stevany, Desi, dan Kristanti.
3. Mesdinar Santo Petrus Bandar Klippa
4. Sahabat-sahabat terbaik,Samuel, Ingrid, Yeski, Lois, Gunawan, Ferdinan.
4. Teman-teman seperjuangan saat penelitian, Dewi , davy, dan kak Yessi.
5. Sahabat-sahabat seperjuangan, Indah, May, Lois,Yuni, Santi, Wita, Berlin, serta
seluruh keluarga besar kimia 2013.
6. Seluruh asisten laboratorium kimia analitik F-MIPA USU
7. Adik-adik stambuk 2014, 2015, 2016, yang sudah menjadi keluarga di kampus.
Dan kepada semua orang yang selama ini telah membantu, memotivasi, dan mendoakan penulis dari selama proses pendidikan sampai pada penyusunan skripsi ini. Terimakasih, Tuhan Memberkati.
IDENTIFIKASI DAN PENENTUAN RADIOAKTIVITAS
ALAM DALAM ABU DASAR
(BOTTOM ASH
)
BATUBARA DENGAN SPEKTROMETER
GAMMA DETEKTOR HPGe
ABSTRAK
Radioaktivitas adalah kemampuan suatu inti atom yang tidak stabil untuk memancarkan radiasi menjadi inti yang stabil. Materi yang mengandung inti yang tidak stabil disebut dengan radioaktif atau radionuklida. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui radionuklida alam apa saja yang terdapat di dalam sampel abu dasar batubara dan berapa konsentrasi aktivitasnya. Sampel abu dasar batubara yang digunakan didapatkan dari dua tempat penimbunan limbah abu dasar batubara berlokasi di kawasan industri Medan (KIM) yang batubaranya berasal dari dua sumber yang berbeda. Tempat penimbunan limbah yang pertama batubaranya berasal dari Palembang dan di tempat penimbunan limbah yang kedua batubaranya berasal dari Padang. Sampel abu dasar batubara dipreparasi dengan cara dihaluskan sampai ukuran 200 mesh kemudian dipanaskan pada suhu 1050C di dalam oven selama 5 jam kemudian didinginkan. Setelah dingin, abu dasar batubara dimasukkan kedalam beaker marinelli yang telah ditimbang berat kosongnya kemudian ditimbang berat dari abu dasar batubara dalam beaker marinelli. Abu dasar dalam beaker marinelli didiamkan dalam kondisi kedap udara selama 39 hari supaya terjadi kesetimbangan konsentrasi sekular. Setelah 39 hari, dilakukan pengukuran sampel menggunakan spektrometer gamma detektor HPGe selama 17 jam. Hasil dari proses pengukuran akan menunjukan puncak-puncak yang menyatakan beberapa data seperti net area, nomor salur dan energi. Data-data ini akan digunakan pada proses pengolahan data untuk menentukan radioaktivitasnya. Hasil dari pengolahan data menunjukan radionuklida alam yang terdapat dalam sampel abu dasar serta aktivitasnya adalah sebagai berikut : Dalam abu dasar batubara Palembang adalah : Pb-210,3,26±0,67Bq/kg;Th-232, 66,6±1,93Bq/kg;Ra-226,468,95±5,1Bq/kg; U-238, 696±43,44Bq/kg, sedangkan radioaktivitas alam dalam abu dasar batubara Padang adalah sebagai berikut : Pb-210,9,87±1,62Bq/kg; Th-232, 218,67±3,62Bq/kg; Ra-226, 3253,56±33,595Bq/kg, dan U-238, 5540,9±137,23Bq/kg.
Kata kunci : Radioaktivitas Alam, Radionuklida, Spektrometer Gamma
IDENTIFICATION AND DETERMINATION NATURAL
RADIOACTIVITY IN BOTTOM ASH (ABU DASAR)
OF COAL USING GAMMA SPECTROMETER
DETECTOR HPGe
ABSTRACT
Radioactivity is the ability of an unstable nuclide to emit radiation become a stable nuclide. Materi which contain unstable nuclide that emitted radiation called radioactive or radionuclide. This research was conducted to know natural radionuclide in bottom ash and how’s the concentration activity in bottom ash of coal. Bottom ash samples that used were taken from two bottom ash waste disposal which located in Medan Insdustrial area (KIM) which has coal from different source, the first is coal from Palembang and the second one is coal from padang. Sample bottom ash was preparated by smoothing up to 200 mesh then heated at 105oC for 5 hours then let it cold. after cold, bottom ash saved into beaker marinelli which has been weighed the empty weight then weighs the net weight of bottom ash. Bottom ash in beaker marinelli was kept in air tight for ± 39 days to get the secular equilibrium concentration . After 39 days, the sample was counting using gamma spectrometer detector HPGe for 17 hours. The results of the counting proces will show some peak that showed some data like channel number, net area, and energy. These data will use for data processing to determine the radioactivity of Pb-210, Th-232, Ra-226, and U-238 in the sample. The result of the data processing showed the natural radionuclide and its activity such as : Natural radioactivity in bottom ash Palembang is : Pb-210, 3,26 ± 0,67Bq/kg; Th-232, 66,6±1,93Bq/kg; Ra-226, 468,95±5,1Bq/kg and U-238, 696± 43,44Bq/kg, Instead of the natural radioactivity in bottom ash Padang is : Pb-210, 9,87 ± 1,62Bq/kg; Th-232, 218,67 ± 3,62Bq/kg; Ra-226, 3253,56±33,595Bq/kg and U-238, 5540,90 ± 137,23Bq/kg.
Key words : Natural Radioactivity, ,Radionuclide, Gamma Spectrometer
DAFTAR ISI
1.3 Pembatasan Permasalahan 4
1.4 Tujuan Penelitian 4
1.5 Manfaat Penelitian 5
1.6 Lokasi Penelitian 5
1.7 Metode Penelitian 6
Bab 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Batubara 7
2.1.1. Produksi dan pemanfaatan batubara 8
2.1.2. Klasifikasi Batubara 9
2.1.3. Reaksi Pembentukan Batubara 10
2.2. Abu Batubara 11
2.6.1. Kalibrasi Energi 28
3.2.1. Pengambilan Sampel 31
3.2.2. Preparasi Sampel 31
3.2.3. Kalibrasi Spektrometer Gamma 32
3.2.3.1. Peluruhan Sumber Standar 32
3.2.3.1. Kalibrasi Energi 32
3.2.3.2. Kalibrasi Efisiensi 32
3.2.4. Pencacahan Background 32
3.2.5. Pencacahan Sampel dengan Spektrometer Gamma 33
3.3. Bagan Penelitian 34
3.3.1. Persiapan Sampel 34
3.3.2. Preparasi Sampel 34
3.3.3. Peluruhan Sumber Standar 35
3.3.4. Pencacahan Background 35
3.3.5. Pencacahan Sampel dengan Spektrometer Gamma 36
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Data Penelitian 37
4.1.1. Peluruhan Sumber Standar 37
4.1.2. Kalibrasi Energi 38
4.1.3. Kalibrasi Efisiensi 40
4.1.4. Pencacahan Latar (Background) 42
4.1.5. Pencacahan Sampel 42
4.1.6. Penentuan Radioaktivitas Rata-rata Radionuklida 42
Dalam sampel
4.1.7. Penentuan Nilai Ketidakpastian (Uncertainty) 43
4.1.8. Penentuan Radioaktivitas Radionuklida dalam 45
Sampel
4.1.9. Penentuan Konsentrasi Minimum Terdeteksi 46
4.2. Pembahasan
4.2.1. Radioaktivitas Radionuklida dalam Sampel 47
4.2.2. Ketidakpastian Pengukuran (Uncertainty) 48
4.2.3. Minimum Detectable Concentration (MDC) 48
4.2.4. Resiko Paparan Radiasi 49
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan 52
5.2. Saran 53
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
Tabel
2.1. Isotop-isotop Uranium yang Berasal Secara Alami 19
4.1.1 Peluruhan Sumber Standar 37
4.1.2. Nuklida Sumber Standar 38
4.1.3. Kalibrasi Energi 39
4.1.4. Efisiensi Radionuklida 40
4.1.5. Penentuan Radioaktivitas Radionuklida Alam 42
Berdasarkan Anak Luruhnya 4.1.6. Hasil Pencacahan Latar 43
4.1.7. Hasil Pencacahan Sampel Abua Dasar Batubara Palembang 45 4.1.8. Hasil Pencacahan Sampel Abu Dasar Batubara Padang 45
4.1.9. Radioaktivitas Alam Rata-Rata dalam Sampel 4.1.10. Ketidakpastian Pengukuran Radioaktivitas Alam 46
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul
Halaman
Gambar
4.1. Kurva Kalibrasi Energi Spektrometer Gamma Detektor 40
HPGe Gem 60-05
4.2. Kurva Kalibrasi Efisiensi Spektrometer Gamma Detektor Gem 42
