KAJIAN WAKTU PARO 90 Sr MENGGUNAKAN ALAT UKUR STANDAR DOSIMETER FARMER NE 2570/B DAN NE2570/A

KAJIAN WAKTU PARO

90

_{Sr MENGGUNAKAN ALAT UKUR}

STANDAR DOSIMETER FARMER NE 2570/B DAN NE2570/A

Gatot Wurdiyanto, Sri Inang Sunaryati dan Susetyo Trijoko

Puslitbang Keselamatan Radiasi dan Biomedika Nuklir – BATAN

ABSTRAK

KAJIAN WAKTU PARO 90_{Sr MENGGUNAKAN ALAT UKUR STANDAR DOSIMETER FARMER NE}

2570/B DAN NE2570/A Telah dilakukan pengkajian dalam menggunakan waktu paro 90_{Sr menggunakan}

alat ukur standar detektor kamar ionisasi volume 0,6 cc tipe 2571 nomor seri 3154 dengan elektrometer dosimeter Farmer tipe NE 2570/B bernomor seri 1319 dan tipe NE 2570/A nomor seri 531 di Laboratorium Metrologi Radiasi Puslitbang Keselamatan Radiasi dan Biomedika Nuklir BATAN. Hal ini diperlukan guna mendapatkan nilai yang mendekati sebenarnya tentang waktu paro radionuklida 90_Sr

yang akan digunakan untuk melakukan uji stabilitas peralatan standar kerja. Pengukuran dilakukan dalam beberapa periode dan kondisi lingkungan dibuat sedemikian rupa sehingga memperkecil dari gangguan lingkungan. Hasil pengukuran dikoreksi dengan waktu peluruhan menggunakan masing-masing waktu paro 90_{Sr yaitu 28,15 ; 28,7 dan 29,12 tahun kemudian dibandingkan dengan nilai standarnya.}

Nilai deviasi terkecil merupakan waktu paro yang mendekati harga sebenarnya dan diperoleh nilai waktu paro 90_{Sr sementara 29,12 tahun.}

ABSTRACT

PREVIEW OF 90_{Sr HALF-LIFE BY STANDARD FARMER DOSIMETER A NE 2570/B AND}

NE2570/A. The preview of 90_{Sr half life has been carried out by 0.6 cc Ionization chamber standard}

detector of type 2571 serial number of 3154 using Electrometer of Farmer Dosimeter of type NE 2570/B serial number of 1319 and of type NE 2570/A serial number of 531 in Radiation Metrology Laboratory, P3KRBiN-BATAN. This preview is need to get the real value of 90_{Sr half life which used for stability}

checking of working standard dosimeter. The measurement has been carried out in some periods and environmental condition is made as good as possible to eliminate some background. The measurement had been corrected by decay time of 90_{Sr using the half-life of 28.15; 28.7 and 29.12 years, and the result}

were compared with the standard value. The smallest value of deviation is the real value of 90_{Sr half-life,}

and at the moment the half-life is 29.12 years.

PENDAHULUAN

erkembangan teknologi alat ukur radiasi maupun metode pengukuran radiasi menantang para ilmuan/peneliti dalam bidang pengukuran radiasi untuk selalu memperbarui / memperbaiki hasil-hasil yang telah dicapai pada waktu lalu agar diperoleh hasil yang lebih mendekati harga yang sebenarnya. Terbitnya Journal Review tentang data Nuklir [1]_, membuktikan bahwa pembaharuan tentang data nuklir terus berlanjut menggunakan peralatan mutakhir dan metode yang lebih akurat. Berbagai besaran data nuklir yang masih terus diperbaharui seperti : Probabilitas dan energi pancaran sinar gamma, beta maupun alpha ; waktu paro, penampang lintang, skema peluruhan, dan lain-lain.

P

Pada penelitian ini akan dikaji nilai waktu paro radionuklida 90_{Sr yang selalu dijadikan} sumber pengecek terhadap alat ukur standar yang dimiliki oleh Puslitbang Keselamatan Radiasi dan Biomedika Nuklir-BATAN. Berdasar pada beberapa Tabel radionuklida, hingga saat ini terdapat 3 macam nilai waktu paro yang cukup signifikan perbedaannya. Tabel radionuklida yang diterbitkan oleh LMRI (Laboratoire de Metrologie

des Rayonments Ioni-sants), Perancis pada tahun

1977 menerbitkan nilai waktu paro 90_{Sr adalah} (28,15 ± 0,1) tahun[2] _{. Laporan Nomor 19 dalam}

Radiation Quantities and Unit , pada tahun 1971[3] serta Supplement to Report No. 19 Dose

Equivalent, pada tahun 1973[4] _{men-cantumkan} bahwa nilai waktu paro 90_{Sr adalah 28,7 tahun.} Selanjutnya dalam buku A Handbook of

Radioactivity Measurements Prosedures, yang

Pro-digunakan untuk koreksi peluruhan, namun dalam kurun waktu panjang sekitar 20 tahun maka nilai koreksi peluruhan berbeda lebih dari 1,6 %.

Dalam mengadopsi nilai waktu paro, Laboratorium Metrologi Radiasi, yang merupakan laboratorium acuan nasional tentu tidak boleh begitu saja menggunakan setiap nilai data nuklir tanpa alasan yang jelas. Dewasa ini , nilai waktu paro 90_{Sr yang digunakan oleh Laboratorium} Metrologi Radi-asi adalah 28,7 tahun. Hal ini disebabkan atas saran dari pihak pembuat peralatan standar Dosimeter Farmer[7]_{. Untuk periode awal} alasan tersebut dapat diterima, namun dimasa mendatang tentu keputusan yang diambil harus melalui kajian yang teliti dan mendalam mengingat kedudukannya sebagai Laboratorium Acuan

2570/B bernomor seri 1319 dan nomor seri 531. Tujuan dari penelitian ini agar diperoleh nilai waktu paro yang mendekati nilai sebenarnya sehingga tidak didapatkan keraguan dalam menggunakan nilai waktu paro tersebut.

TEORI

90_{Sr merupakan radionuklida pemancar} partikel beta berintensitas 100% dengan energi rata-rata 196,1 keV dan energi maksimum 544 keV[8]_{. Radionuklida ini berada dalam keadaan} setimbang dengan 90_{Y dan meluruh menjadi unsur} stabil 90_Zr[5,6]_{. Bagan peluruhan} 90_{Sr ditampilkan} pada Gambar 1, sedangkan spektrum dari 90_Sr ditampil-kan pada Gambar 2.

Gambar 2. Spektrum 90_Sr.

TATA KERJA DAN PERCOBAAN

Percobaan yang dilakukan pada penelitian ini meliputi : penyediaan sumber penguji, peralatan standar, pengukuran sumber dan analisa data. Analisa data dilakukan dengan membandingkan hasil pengukuran secara langsung yang dinormali-sasikan ke keadaan sesuai dengan waktu standar (nol) , dengan menggunakan beberapa nilai waktu paro 90_{Sr yang diteliti.}

1. Penyediaan Sumber Penguji

Sebelum melakukan pengukuran, peralatan standar selalu dilakukan pengujian/pengecekan res-pon deteksi menggunakan sumber standar yang diyakini mempunyai sifat/bentuk secara fisik mau-pun kimia dapat terunut secara teori maumau-pun teknis sehingga besaran yang diperlukan memenuhi criteria sebagai peralatan standar. Sumber standar dimaksud adalah 90_{Sr Nomor seri 6427BA dengan} aktivitas 10 mCi pada tanggal 1 Juli 1985. Sumber

tersebut telah diukur menggunakan peralatan standar yang tertelusur dalam Sistim Internasional (IAEA) dengan bacaan acuan seperti ditampilkan pada Tabel 1.

2. Peralatan

Peralatan yang digunakan untuk melakukan pengkajian waktu paro 90_{Sr adalah alat ukur standar} detektor kamar ionisasi volume 0,6 cc tipe 2571 nomor seri 3154 dengan elektrometer dosimeter Farmer tipe NE 2570/B bernomor seri 1319 dan 531. Detektor ini terdiri dari bahan grafit berdinding tipis dengan kemurnian tinggi dan suatu elektroda dari aluminium berkemurnian tinggi yang dipasang menggunakan stem dari aluminium berdinding tipis. Detektor ini dihubungkan dengan kabel triaxial bernoise sangat rendah dengan panjang 10 meter ke plug TNC triaxial pada electrometer dosimeter Farmer. Susunan peralatan ditampilkan pada diagram balok Gambar 3.

Tabel 1. Bacaan Acuan Sumber pengecek 90_{Sr menggunakan peralatan standar, pada}

tanggal 25 Agustus 2001, waktu cacah 250 detik.

No. No. Sumber 90_{Sr Detektor} Elektrometer

Farmer Dosimeter Bacaan Acuan (nC) 1. 6427BA NE 2571/3154 (0,6 cc) NE 2570/B /1319 8,023 2. 6427BA NE 2571/3154 (0,6 cc) NE 2570/B /531 7,986

Gambar 3. Diagram Balok Susunan Peralatan Standar.

3. Pengukuran

Persiapan yang perlu dilakukan untuk me-lakukan pengukuran keluaran sumber 90_{Sr standar} adalah dengan mempersiapan ruangan yang me-menuhi aturan–aturan standar sesuai dengan panduan mutu yang diterapkan di laboratorium Metrologi Radiasi[9]_{. Persiapan dimulai dengan} melakukan pengaturan kondisi ruangan, instalasi perangkat ukur, pemanasan alat ukur dan setting peralatan[7]_{. Pengaturan kondisi ruangan seperti} temperatur/suhu ruang (sekitar 210_{C), Tekanan} udara dan kelembaban udara. Data kondisi ruangan ini diperlukan sebagai koreksi terhadap bacaan alat ukur standar. Instalasi perangkat alat ukur dilakukan dengan menghubungkan antara sumber standar (dalam hal ini 90_{Sr) dengan detektor} serta perangkat pembacaanya yaitu elektrometer.

Pemanasan peralatan diperlukan agar alat baca termasuk detektor mencapai kesetimbangan elektronik sehingga proses-proses yang terjadi pada detektor maupun alat baca menjadi optimum. Sedangkan setting peralatan diperlukan untuk menyetel satuan-satuan, besaran maupun ukuran yang diperlukan dalam rangka pengambilan data. Bentuk setting yang diperlukan antara lain : waktu pengambilan data (lama penyinaran), setting temperatur ruangan, pencatatan tekanan udara, kelembaban udara, satuan dari besaran penyinaran yang diukur, volume detektor, jenis polaritas, tegangan kerja dan lain-lain. Diagram instalasi peralatan ditampilkan pada Gambar 3.

Setelah diperkirakan pemanasan terhadap peralatan cukup ( 15 menit) dan keluaran cukup

stabil maka dapat dilakukan pengambilan data peng-ukuran. Penyetelan yang dilakukan : lama penyinar-an 250 detik, jenis polaritas negatif, tegangan kerja 238 volt, satuan penyinaran dalam nano coulomb (nC), volume detektor 0,6 cc, tekanan udara 1004 mBar, Suhu 210_{C dan} kelembaban udara 63 %. Nilai tekanan udara, suhu dan kelembaban udara di set langsung pada alat baca (elektrometer) sehingga bacaan yang ditampilkan telah dikoreksi secara langsung terhadap tekanan, suhu dan kelembaban udara. Pengukuran dilakukan 5 kali dalam setiap periode untuk masing-masing pasangan peralatan.

4. Analisa Data

Evaluasi terhadap data pengukuran dilakukan dengan membandingkan terhadap nilai standar setelah dilakukan koreksi terhadap waktu peluruhan. Adapun koreksi peluruhan dilakukan dengan menggunakan persamaan[10] _:

Bc = B e + (0,693/T½) . t ₍₁₎

dengan

Bc = bacaan terkoreksi B = bacaan saat pengukuran

T½ = waktu paruh 90_Sr

t = selang waktu dari bacaan standar sampai saat pengukuran.

Waktu paruh 90_{Sr yang digunakan untuk} koreksi peluruhan adalah 28,15 tahun, 28,7 tahun dan 29,12 tahun. Hasil koreksi dari ketiga jenis

waktu paro ini dibandingkan terhadap bacaan standar acuan pada tanggal 25 Agustus 2001.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada Tabel 2 ditampilkan bacaan standar untuk setiap pasangan detektor dan elektrometernya dalam besaran muatan dengan satuan nano Coulomb (nC) dan bukan menggunakan besaran aktivitas ataupun dosis radiasi sebagaimana lazimnya sumber radioaktif. Hal ini disebabkan untuk mendapatkan nilai yang lebih teliti dengan cara mengukur langsung terhadap proses yang sedang terjadi saat partikel radioaktif mengionisasi udara. Dengan metode seperti ini maka ada beberapa tahapan yang dilewati seperti rangkaian pengubah menjadi arus, pengubah menjadi aktivitas maupun dosis radiasi. Dengan semakin pendek lintasan yang dilewati maka faktor kesalahan semakin kecil sehingga hasil pengukuran semakin baik.

Pada Tabel 2 terlihat bahwa kedapat-ulangan hasil pengukuran 90_{Sr pada tiap-tiap} periode cukup baik dengan deviasi di bawah 0,1%. Jika hasil pengukuran dibandingkan pada tiap-tiap periode bulanan, terlihat bahwa ada beberapa periode yang hasil pengukurannya lebih besar dibanding dengan periode sebelumnya. Hal ini disebabkan karena nilai fluktuasi peralatan standar yang lebih besar dari pada nilai penurunan aktivitas akibat peluruhannya (seperti diketahui waktu paro 90_{Sr sekitar 28 tahun lebih). Namun demikian,} untuk periode tahunan terlihat nilai pengukuran mengalami penurunan yang cukup signifikan sesuai

dengan orde waktu peluruhannya. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa hasil pengukuran tersebut cukup valid dan dapat dijadikan acuan dalam mengkaji lebih jauh tentang waktu paro 90_Sr selanjutnya.

Setelah dilakukan koreksi terhadap waktu peluruhan (menggunakan persamaan 1) dengan menggunakan ketiga nilai waktu paro yaitu : 28,15 tahun, 28,7 tahun dan 29,12 tahun kemudian dibandingkan terhadap nilai standarnya maka didapatkan perbedaan antara hasil bacaan yang terkoreksi oleh waktu paro terhadap nilai standarnya. Tabel 3 dan Tabel 4 menampilkan nilai pengukuran yang telah dinormalisir ke saat acuan (25 Agustus 2001). Nilai deviasi merupakan perbedaan antara hasil pengukuran terhadap nilai standar acuan dalam satuan persen (%). Pada periode awal (Februari 2004 s./d April 2004) menunjukkan bahwa deviasi bernilai negatif untuk alat ukur detector tipe 2571 nomor seri 3154 dengan elektrometer dosimeter Farmer tipe NE 2570/B bernomor seri 1319. Hal ini disebabkan saat itu merupakan baru awal dilakukannya kajian ini sehingga kondisi alat ukur standar belum mencapai kondisi optimum. Begitu juga pada periode Maret 2004 untuk alat ukur standar detektor tipe 2571 nomor seri 3154 dengan elektrometer dosimeter Farmer tipe NE 2570/B bernomor seri 531. Meskipun demikian nilai deviasi masih menunjukkan angka di bawah 1 %. Pada periode berikutnya deviasi bernilai positif dengan fluktuasi yang masih dalam batas toleransi. Untuk lebih jelas, dibuat kurva prosentase deviasi pada tiap-tiap periode pengukuran untuk masing-masing waktu paro 90_Sr.

Tabel 2. Data Pengukuran 90_Sr.

Periode Bacaan Det 2571/3154 & Elek.2570B/1319 (nC)

Bacaan Det 2571/3154 & Elek.2570A/531 (nC) 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 Feb’04 7,549 7,554 7,549 7,549 7,549 7,563 7,563 7,548 7,548 7,546 Mar’04 7,526 7,526 7,526 7,521 7,521 7,498 7,492 7,492 7,492 7,492 Apr’04 7,519 7,524 7,524 7,524 7,524 7,528 7,498 7,503 7,503 7,503 Mei’04 7,521 7,521 7,521 7,515 7,515 7,47 7,485 7,485 7,48 7,48 Jun’04 7,521 7,521 7,521 7,515 7,515 7,47 7,485 7,485 7,48 7,48 Jul’04 7,518 7,518 7,518 7,518 7,518 7,498 7,492 7,482 7,492 7,492 Sep’04 7,517 7,517 7,512 7,512 7,512 7,481 7,486 7,486 7,486 7,481 Okt’04 7,479 7,474 7,469 7,469 7,463 7,452 7,457 7,457 7,457 7,457 Nov’04 7,48 7,48 7,48 7,48 7,48 7,459 7,459 7,459 7,459 7,459 Des’04 7,457 7,462 7,462 7,462 7,457 7,42 7,426 7,426 7,426 7,426

Periode Bacaan Rerata Bacaan Ternormalisir Pada Tanggal Acuan (nC)

28,15 th Dev (%) 28,7 th Dev (%) 29,12 th Dev (%)

Feb’04 7,550±0,001 8,019 -0,053 8,009 -0,169 8,003 -0,254 Mar’04 7,524±0,001 8,008 -0,182 7,999 -0,302 7,992 -0,390 Apr’04 7,523±0,001 8,021 -0,027 8,011 -0,150 8,004 -0,240 Mei’04 7,519±0,001 8,046 0,286 8,035 0,155 8,028 0,059 Jun’04 7,519±0,001 8,059 0,455 8,049 0,321 8,041 0,223 Jul’04 7,518±0,000 8,076 0,657 8,065 0,519 8,056 0,417 Sep’04 7,514±0,001 8,096 0,916 8,085 0,722 8,076 0,665 Okt’04 7,471±0,003 8,077 0,668 8,065 0,518 8,056 0,407 Nov’04 7,480±0,000 8,092 0,860 8,080 0,708 8,071 0,596 Des’04 7,460±0,001 8,095 0,896 8,082 0,738 8,073 0,622 Jan’05 7,455±0,002 8,101 0,969 8,088 0,808 8,078 0,690 Feb’05 7,420±0,001 8,079 0,701 8,066 0,537 8,056 0,416 Mar’05 7,422±0,000 8,093 0,871 8,079 0,704 8,070 0,580

Tabel 4. Hasil Pengukuran Dengan Detektor 2575/135 dan Dosimeter Farmer 2570A/531 Ternormalisir Pada Keadaan Tanggal Acuan.

Periode Bacaan Rerata Bacaan Ternormalisir Pada Tanggal Acuan (nC)

28,15 th Dev (%) 28,7 th Dev (%) 29,12 th Dev (%)

Feb’04 7,554±0,004 8,023 0,457 8,013 0,342 8,006 0,256 Mar’04 7,493±0,001 7,976 -0,130 7,966 -0,250 7,959 -0,338 Apr’04 7,507±0,005 8,004 0,222 7,994 0,099 7,987 0,009 Mei’04 7,480±0,003 8,005 0,233 7,994 0,103 7,987 0,007 Jun’04 7,480±0,003 8,018 0,402 8,007 0,269 8,000 0,170 Jul’04 7,491±0,003 8,047 0,763 8,036 0,625 8,028 0,523 Sep’04 7,484±0,001 8,064 0,979 8,053 0,834 8,044 0,728 Okt’04 7,456±0,001 8,061 0,934 8,049 0,734 8,040 0,672 Nov’04 7,459±0,000 8,069 1,042 8,057 0,891 8,048 0,778 Des’04 7,425±0,001 8,057 0,885 8,044 0,728 8,035 0,611 Jan’05 7,398±0,002 8,039 0,661 8,026 0,501 8,017 0,383 Feb’05 7,376±0,005 8,031 0,562 8,018 0,398 8,008 0,277 Mar’05 7,393±0,004 8,061 0,942 8,048 0,775 8,038 0,652

Gambar 4 menampilkan kurva prosentase deviasi untuk detektor 2571/3154 dengan elektro-meter 2570B/1319. Pada kurva ini terlihat bahwa penggunaan ketiga waktu paro 90_{Sr prosentase} deviasi masih dalam batas toleransi (di bawah 1 %).

Namun demikian, terlihat bahwa untuk waktu paro 29,12 tahun mempunyai nilai deviasi yang lebih baik dari waktu paro lainnya.

Gambar 5 menampilkan kurva prosentase deviasi untuk detektor 2571/3154 dengan elektro-meter 2570A/531. Pada kurva ini terlihat bahwa penggunaan ketiga waktu paro 90_{Sr memiliki} prosentase deviasi masih dalam batas toleransi (di bawah 1 %), kecuali untuk waktu paro 28,15 tahun pada periode November 2004 . Dari ketiga waktu

paro tersebut terlihat bahwa untuk waktu paro 29,12 tahun mempunyai nilai deviasi yang lebih baik dari waktu paro lainnya. Dari kedua kurva pada Gambar 4 dan 5 tersebut dapat disimpulkan sementara bahwa waktu paro yang lebih mendekati nilai sebenarnya adalah 29,12 tahun.

Gambar 4. Kurva Pengukuran Luaran Sr-90 Menggunakan Detektor Ionization Chamber 0,6 cc tipe 2571 Sn 3154 dan Elektrometer Farmer tipe 2570B Sn 1319.

Gambar 5. Kurva Pengukuran Luaran Sr-90 Menggunakan Detektor Ionization Chamber 0,6 cc tipe 2571 Sn 3154 dan Elektrometer Farmer tipe 2570A Sn 531.

Bila dibandingkan dengan data terbaru yang dimuat dalam Safety Series No.115, tahun 1996 [11] maka hasil pengkajian ini cukup baik dan sesuai, dimana dalam buku tersebut tertulis waktu paro 90_Sr adalah 29,1 tahun.

 Alat ukur standar yang dimiliki oleh Labo-ratorium Metrologi Radiasi, Pusat Penelitian dan Pengembangan Keselamatan Radiasi dan Biomedika Nuklir – Batan , masih sangat bagus dan memadai sebagai Laboratorium sekunder di tingkat internasional dan Laboratorium Acuan di tingkat nasional.

 Adanya hasil pengukuran yang lebih tinggi dibandingkan dengan hasil pengukuran periode sebelumnya disebabkan kurangnya optimasi kesetimbangan elektronik saat akan melakukan pengukuran serta adanya fluktuasi alat ukur standar yang mungkin lebih besar dibandingkan dengan nilai pengurangan sebagai akibat peluruhan dalam suatu poeriode pengukuran.  Untuk sementara hasil kajian waktu paro 90_Sr

yang paling baik adalah 29,12 tahun.

 Sebagai saran agar kajian seperti ini perlu dilanjutkan agar diperoleh hasil yang benar-benar teliti tentang waktu paro 90_{Sr. Hal ini} disebabkan perbedaan ketiga waktu paro tersebut terlihat setelah orde diatas 20 tahun dengan perbedaan di atas 1,6 %.

DAFTAR PUSTAKA

1. Journal Review Nuclear Data, ICRU, 1985. 2. Table de Radionucleides, Laboratoire de

Metrologie des Rayonments Ionisants, Perancis, 1977.

3. Report No. 19 Radiation and Units, 1971. 4. Supplement to Report No. 19, Dose Equivalent,

1973.

Dosemeter, Nuclear Enterprises Limited, 1985.

8. J. MANTEL, The Beta Ray Spectrum and the

Average Beta Energy of Several Isotopes of Interest in Medicine and Biology, Internasional

Journal of Applied Radiation and Isotopes, 1972, Vol. 23, pp. 407-413, 1972.

9. PANDUAN MUTU, Laboratorium Metrologi Radiasi, Pusat Keselamatan Radiasi dan Biomedika Nuklir – BATAN, Revisi 0 Tahun 2000.

10. HERMAN CEMBER, Introduction to Health

Physics, Second Edition, Northwest University,

Pergamon Press, 1987.

11. IAEA, International Basic Safety Standards

for Protection Against Ionising Radiation and for the Safety of Radiation Sources, Safety

Standards, Safety Series No 115, IAEA, Vienna, (1996).

TANYA JAWAB

Damunir

 Pengukuran alat ukur standar dosimeter acuan.... apakah alat hanya dapat digunakan untuk Sr-90. Apakah tidak bisa digunakan untuk zat radioisotop yang lain Co, Cs dan lain-lain.

Gatot Wurdiyanto

 Alat tersebut dapat juga digunakan untuk

sumber radiasi yang lain seperti Co-60, Cs-137, dan lain-lain.