ANALISIS RADIONUKLIDA ALAM PADA DEBU VULKANIK
DAN LAHAR DINGIN GUNUNG SINABUNG KABUPATEN
KARO DENGAN MENGGUNAKAN METODE ANALISIS
AKTIVASI NEUTRON (AAN)
SKRIPSI
HARPINA ROSA PUTRI G 120802066
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2016
ANALISIS RADIONUKLIDA ALAM PADA DEBU VULKANIK
DAN LAHAR DINGIN GUNUNG SINABUNG KABUPATEN
KARO DENGAN MENGGUNAKAN METODE ANALISIS
AKTIVASI NEUTRON (AAN)
SKRIPSI
Diajukanuntukmelengkapi tugasdanmemenuhisyaratmencapaigelarsarjanasains
HARPINA ROSA PUTRI G 120802066
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2016
PERSETUJUAN
Judul : Analisis Radionuklida Alam Pada Debu Vulkanik dan Lahar Dingin Gunung Sinabung Kabupaten Karo Dengan Menggunakan Metode Analisis Aktivasi Neutron (AAN)
Kategori : Skripsi
Nama : Harpina Rosa Putri G
NIM : 120802066
Program : Sarjana (S1) Kimia
Departemen :Kimia
Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Disetujui di : Medan, Juli 2016
Komisi Pembimbing :
Pembimbing 2 Pembimbing 1
Jamahir Gultom, Ph.D Prof.Dr.Harlem Marpaung
NIP. 195209251977031001 NIP. 194804141974031001
Disetujui oleh
Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,
Dr.Rumondang Bulan Nst, MS NIP. 195408301985032001
PERNYATAAN
ANALISIS RADIONUKLIDA ALAM PADA DEBU VULKANIK DAN LAHAR DINGIN GUNUNG SINABUNG KABUPATEN KARO
DENGAN MENGGUNAKAN METODE ANALISIS AKTIVASI NEUTRON (AAN)
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2016
HARPINA ROSA PUTRI G 120802066
PENGHARGAAN
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas berkat dan penyertaannya setiap saat sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan skrispsi ini dengan baik. Banyak hal sebagai pembelajaran dan pembentukan dalam setiap waktu penulis rasakan sehingga semakin melihat dan merasakan kebaikan dan kebesaran-Nya. Dalam pelaksanaan penelitian hingga penyelesaian skripsi ini, penulis menyadari banyak mendapat bantuan, motivasi dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada :
1. Bapak Prof.Dr.Harlem Marpaung sebagai pembimbing I dan Bapak Jamahir Gultom Ph.D sebagai pembimbing II yang dengan sabar telah memberikan dorongan, bimbingan dan saran sehingga skripsi ini dapat diselesaikan.
2. Ibu Dr.Rumondang Bulan Nst, M.S selaku Ketua Departemen Kimia FMIPA USU dan Bapak Drs.Albert Pasaribu, M.Sc selaku Sekretaris Departemen Kimia FMIPA USU
3. Kepala Laboratorium Kimia Analitik FMIPA USU Medan Bapak Prof.Dr.Harlem Marpaung beserta Dosen dan Staff Laboratorium Kimia Analitik FMIPA USU
4. Ibu Th.Rina Mulyaningsih sebagai pembimbing penulis dalam mengerjakan penelitian ini dengan baik selama di BATAN
5. Seluruh Dosen Departemen Kimia FMIPA USU yang telah memberikan waktunya untuk memberi bimbingan selama penulis mengikuti kuliah di Departemen Kimia FMIPA USU, terkhusus kepada Ibu Sofia Lenny S.si M.si selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan waktunya untuk memberikan pengarahan dalam menyelesaikan studi selama perkuliahan dan penelitian berlangsung
6. Seluruh asisten kimia analitik yang telah membantu penulis dalam mengerjakan penelitian ini dengan baik
7. Kepada semua teman-teman penulis yang tidak disebutkan namanya satu per satu yang telah banyak membantu dan memberi semangat dan motivasi kepada penulis untuk melakukan penelitian ini serta kepada seluruh teman-teman stambuk 2012 dan adik-adik stambuk 2013-2015.
8. Kepada semua pihak yang tidak disebutkan namun telah membantu penulis dalam penyelesaian skripsi ini.
Akhirnya saya mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada orangtua saya (S.Ginting dan R br Sembiring) yang telah memberi seluruh dukungan sarana dan prasarana dan semangat bahkan dengan setia terus membantu penulis dalam doa, serta kedua adik tercinta Herlin Pinera br Ginting dan Graciel Exleciano Ginting atas doa dan dukungannya. Skripsi ini saya persembahkan untuk kita semua. Semoga Tuhan senantiasa memberkati kita.
ANALISIS RADIONUKLIDA ALAM PADA DEBU VULKANIK DAN LAHAR DINGIN GUNUNG SINABUNG KABUPATEN KARO
DENGAN MENGGUNAKAN METODE ANALISIS AKTIVASI NEUTRON (AAN)
ABSTRAK
Telah dilakukan analisis radionuklida alam pada debu vulkanik dan lahar dingin Gunung Sinabung Kabupaten Karo dengan menggunakan metode Analisis Aktivasi Neutron (AAN). Sampel debu vulkanik diambil secara acak dari beberapa desa di arah selatan Gunung Sinabung yang mewakili debu vulkanik yaitu Gurukinayan, Gamber, dan Singgarang-garang dan untuk sampel lahar dingin diambil dari beberapa desa yang sering dialiri lahar dingin Gunung Sinabung. Sampel diaktivasi selama 6 jam dengan fluks neutron thermal 3,5.1013n.cm-2.s-1 pada fasilitas iradiasi Gedung Reakor Serba Guna G.A Siwabessy Serpong. Pencacahan dilakukan menggunakan detektor Spektrometer-γ HPGe selama 3.600-10.000 detik. Hasil analisis kualitatif menunjukkan bahwa unsur radionuklida alam yang terdapat pada debu vulkanik dan lahar dingin yaitu Uranium (U) berdasarkan reaksi U-238 (n,γ) Np-239 dan Thorium (Th) berdasarkan reaksi Th-232 (n,γ) Pa-233. Uranium diidentifikasi melalui tenaga puncak 228,2 keV dari 239Np dan Thorium melalui tenaga puncak 312 keV dari
233
Pa. Hasil konsentrasi U dan Th dalam debu vulkanik (1,06±0,19) mg/kg ; (10,48±0,16) mg/kg dan lahar dingin (<0,67) ; (9,76±0,80) mg/kg
Kata Kunci: Debu Vulkanik, Lahar Dingin, Radionuklida Alam, Analisis Aktivasi Neutron (AAN), Spektrometri Gamma
NATURAL RADIONUCLIDE ANALYSIS IN VOLCANIC ASH AND COLD LAVA FROM MOUNT SINABUNG DISTIRICT KARO
USING NEUTRON ACTIVATION ANALYSIS (AAN)
ABSTRACT
Natural radionuclides analysis has been conducted in volcanic ash and cold lava from Mount Sinabung at Karo District using Neutron Activation Analysis (NAA) method. Volcanic ash was taken randomly in several villages south of the mount Sinabung which represents the volcanic ash at Gurukinayan, Gamber, Singgarang-garang villages and cold lava samples taken from several villages were often flown by cold lava of Mount Sinabung. Samples were activated for 6 hours by thermal neutron flux 3.5.1013n.cm-2.s-1 at the irradiation facility G.A Siwabessy Multipurpose Reactor Building Serpong. The counting is done using HPGe coaxial γ-spectrometry detector for 172.800 seconds. The result of qualitative analysis showed that natural radionuclides elements in volcanic ash and cold lava contents were Uranium (U) based on reaction U-238 (n,γ) Np-239 and Thorium based on reaction Th-232 (n,γ) Pa-233. Uranium was identified from peak energy 228.2 keV of 239Np and Thorium from the peak energy 312 keV of 233Pa. The concentration of U and Th were found in volcanic ash and cold lava (1.06±0.19) mg/kg ; (10.48±0.16) mg/kg and (<0.67) ; (9.76±0.80) mg/kg, respectively
Keywords : Volcanic Ash, Cold Lava, Natural Radionuclide, Neutron Activation Analysis (NAA), Gamma Spectrometry
DAFTAR ISI Halaman Persetujuan i Pernyataan ii Penghargaan iii Abstrak iv Abstract v Daftar Isi vi
Daftar Tabel viii
Daftar Gambar ix Daftar Lampiran x Bab 1 Pendahuluan 1.1.Latar Belakang 1 1.2. Permasalahan 4 1.3. Pembatasan Masalah 4 1.4. Tujuan Penelitian 4 1.5. Manfaat Penelitian 5 1.6. Lokasi Penelitian 5 1.7. Metodologi Penelitian 5
Bab 2 Tinjauan Pustaka
2.1. Gunung Sinabung 7
2.2. Debu Vulkanik 7
2.3. Lahar Dingin 8
2.4. Dampak Negatif dan Dampak Positif dari Aktifitas
Gunung Api 9
2.5. Radionuklida 10
2.5.1 Uranium 11
2.5.2 Thorium 12
2.6. Metode Analisis Aktivasi Neutron (AAN) 13 2.6.1. Prinsip Dasar Analisis Aktivasi Neutron 14
2.6.2. Neutron 15
2.6.3. Interaksi Neutron Dengan Materi 16
2.6.4. Reaksi Aktivasi Neutron 16
2.6.5. Analisis Kualitatif 17 2.6.6. Analisis Kuantitatif 17 2.6.6.1 Analisis Kuantitatif Dengan
Menggunakan Software MCA (Genie 2000) 17 2.6.6.2 Analisis Kuantitatif Dengan
Menggunkan Software k0 18
2.7. Penaksiran (Assesment) Nilai Ketidakpastian Perhitungan
2.8. Interaksi Sinar-γ dengan Materi 21
2.8.1 Efek Fotolistrik 21
2.8.2 Efek Compton 22
2.8.3 Produksi Pasangan 22
2.9. Spektrometer Gamma (γ) 22 2.9.1 Detektor Semikonduktor HPGe 23
2.9.2 Penguat Awal (Pre Amplifier) 23
2.9.3 Penguat (Amplifier) 23
2.9.4 Penganalisis Saluran Ganda (MCA) 25
2.10. Kalibrasi Spektrometer-γ 26 2.10.1 Kalibrasi Tenaga 26 2.10.2 Kalibrasi Efisiensi 27 Bab 3 Metode Penelitian 3.1 Alat – Alat Penelitian 28 3.2 Bahan – Bahan Penelitian 29 3.3 Prosedur Penelitian 29 3.3.1Pengambilan Sampel 29 3.3.2 Preparasi Sampel 30 3.3.3 Persiapan Aktivasi Sampel 30
3.3.4 Iradiasi Cuplikan dan Standar 30
3.3.5 Kalibrasi Spektrometer-γ 31 3.3.5.1 Kalibrasi Tenaga 31 3.3.5.2 Kalibrasi Efisiensi 31 3.3.6 Pencacahan Cuplikan 31 3.3.7 Analisis Data 32 3.3.7.1 Analisis Kualitatif 32 3.3.7.2 Analisis Kuantitatif 32 3.4. Bagan Penelitian 33 3.4.1 Persiapan Sampel 33 3.4.1.1 Pengambilan Sampel 33 3.4.1.2 Preparasi Sampel 33 3.4.1.3 Persiapan Aktivasi 34 3.4.2. Aktivasi Sampel 35 3.4.3 Kalibrasi Spektrometeri-γ 35 3.4.3.1 Kalibrasi Energi 35 3.4.4 Pencacahan 36
Bab 4Hasil dan Pembahasan 4.1.1 Kalibrasi Energi 37 4.1.1.1 Pengolahan Data Kalibrasi Energi 38
4.1.1.2 Penentuan Koefisien Korelasi 39
4.1.3 Analisis Kuantitatif 40
4.1.3.1 Kadar Thorium Yang Terdapat Di Dalam Debu Vulkanik Gunung Sinabung 40
4.1.3.2 Kadar Thorium Yang Terdapat Di Dalam Lahar Dingin Gunung Sinabung 42
4.1.4 Penaksiran (Assesment) Nilai Ketidakpastian Perhitungan Pada Hasil Analisis Thorium yang Terkandung di Dalam SRM 2780 Montana Soil 44
4.2. Pembahasan 47
Bab 5 Kesimpulan dan Saran 5.1. Kesimpulan 52
5.2 Saran 52
Daftar Pustaka 53
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
Gambar
2.1 Skematis Perangkat Spektrometer Gamma 23
2.2 Rangkaian Alat Pencacah Spektrometer Gamma 27
4.1 Kurva Kalibrasi Energi 39
4.2 Spektrum Gamma Debu Vulkanik Gunung Sinabung 41
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Judul Halaman
Lampiran
1 Sampel 56
2 Preparasi Sampel 56
3 Tahap Pengkapsulan Sampel 57
4 Perangkat Spektrometer Gamma 58
5 Kadar Unsur dari SRM (Standar Reference Material) 2780
Hard Rock Mine Waste 59
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
Tabel
4.1 Data Kalibrasi Energi dengan Menggunakan Sumber
Standar Ba-133, Co-60, dan Cs-137 37
4.2 Data dan Perhitungan Kalibrasi Energi dengan Sumber
Standar Ba-133, Co-60 dan Cs-137 38
4.3 Proses (n,γ) dengan memperhatikan hasil nuklida Np-239 dan
Pa-233 dengan metode AAN 40
4.4 Data Kuantitatif Unsur Radionuklida Alam yang Terdapat
di dalam Debu Vulkanik Gunung Sinabung 44
4.5 Data Kuantitatif Unsur Radionuklida Alam yang Terdapat
di dalam Lahar Dingin Gunung Sinabung 44
4.6 Taksiran (assesment) nilai ketidakpastian perhitungan pada analisis Thorium (Th) pada debu vulkanik yang terkandung di dalam
SRM 2780 Montana Soil 45
4.7 Taksiran (assesment) nilai ketidakpastian perhitungan pada analisis Thorium (Th) pada lahar dingin yang terkadung di
