DESAIN SISTEM ELEKTRODEPOSISI UNTUK SUMBER RADIOAKTIF
Skripsi Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta
Oleh ADE MAWADAH 103097029830
PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2008 M/ 1429 H
PENGESAHAN UJIAN
Skripsi ini berjudul “ Desain Sistem Elektrodeposisi Untuk Sumber Radioaktif ” yang ditulis oleh Ade Mawadah, NIM 103097029830 telah diuji dan dinyatakan lulus dalam sidang Munaqosyah Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta pada Tanggal 24 Juni 2008. Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana strata satu (S1) program studi Fisika.
Menyetujui;
Penguji 1
Penguji 2
Edi Sanjaya, M.Si
Arif Tjahjono, ST, M. Si
NIP. 150 321 586
NIP.150
Pembimbing 1
Pembimbing 2
Drs. Gatot Wurdiyanto, M.Eng
Ambran Hartono, M.Si
NIP . 330 002 637
NIP. 150 321 588
Mengetahui;
Dekan Fakultas Sains dan Teknologi
Ketua Program Studi Fisika
DR. Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis
Drs. Sutrisno, M.Si
NIP. 150 317 956
NIP. 120 129 109
PERNYATAAN
DENGAN INI SAYA MENYATAKAN BAHWA SKRIPSI INI BENAR HASIL KARYA SENDIRI YANG BELUM PERNAH DIAJUKAN SEBAGAI SKRIPSI ATAU KARYA ILMIAH PADA PERGURUAN TINGGI ATAU LEMBAGA MANAPUN.
Jakarta, Juni 2008
Ade Mawadah 103097029830
i
‘ KATA MUTIARA ’
Raihlah Ilmu,,, dan untuk meraih ilmu belajarlah dengan tenang dan sabar. [Umar bin Khattab}
ABSTRAK
DESAIN SISTEM ELEKTRODEPOSISI UNTUK SUMBER RADIOAKTIF. Telah dibuat desain sistem elektrodeposisi untuk sumber radioaktif. Sistem ini diperlukan untuk membuat sumber standar radioaktif bentuk luasan yang disiapkan dengan metode elektroplating. Prinsip dasar desain ini menggunakan metode elektroplating logam pada suatu material. Sumber radioaktif yang akan dilapis pada suatu penyangga sumber adalah pemancar beta Sr-90 dan pemancar alpha Am-241. Sumber yang dibuat sebanyak 5 buah ( Sr-90 dan Am-241). Pengujian sistem ini dilakukan dengan mengukur hasil proses elektrodeposisi menggunakan detektor XETEX 560 A. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa sistem tersebut yang telah dibuat dengan metode ini dapat berfungsi dengan baik. Dari hasil ini diharapkan dapat memenuhi akan sumber standar dalam negeri.
ii
ABSTRACT
THE DESIGN OF ELECTRODEPOSITION SYSTEM, FOR RADIOACTION SOURCE. The design of electrodeposition has been made for radioctive source the system needed to make source of radioactivity standard angle blocks of form area which prepared with method electroplating . The basic principle of the design applies electroplating metal method at one particular material. The radioactive source will be endued to a particular buffer of beta transitter Sr-90 and alpha transitter Am-241. the source will be made as many as 5 units (Sr-90 and Am-241). The trial of this system is done by measure the result of electrodeposition process using XETEX 560 A detector. The measuring result shows that the system which has been made with this method can function well. From the result expected can fulfill the source of domestic standard.
iii
KATA PENGANTAR
Bismillaahirrahmaanirrahiim Assalamu’alaikum Wr.Wb Alhamdulillah, segala puji serta syukur kehadirat Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan judul “Desain Sistem Elektrodeposisi Untuk Sumber Radioaktif ”. Penyusunan tugas akhir ini merupakan salah satu syarat kelulusan di dalam menyelesaikan program S1 jurusan Fisika Instrumentasi pada Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta, dan skripsi ini merupakan hasil dari apa yang di dapat dari hasil lapangan di Laboratorium standardisasi PTKMR-BATAN Pasar Jumat Jakarta. Menyadari bahwa masih banyak kekurangan dan kesalahan dalam penulisan tugas akhir ini yang disebabkan keterbatasan akan pengetahuan penulis. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Dr. Syopiansyah Jaya Putra, M. Sis selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi 2. Dr. Sutrisno, M.Si selaku Ketua prodi Fisika UIN Jakarta 3. Drs.Gatot Wurdiyanto, M.Eng selaku dosen pembimbing I dan kepala Lab.Standardisasi PTKMR-BATAN
Pasar
Jumat Jakarta yang
telah
mengizinkan penulis melakukan penelitian dan banyak memberikan masukan ilmu dan saran bagi penulis dengan kesabarannya. 4. Bapak Ambran Hartono, M.Si selaku Dosen Pembimbing II di Jurusan Fisika yang telah memberikan sumber ilmu selama kuliah sampai selesainya skripsi ini. 5. Bapak Arif Tjahjono,ST.M.Si dan Pak Edi Sanjaya,M.Si selaku dosen Fisika. 6. Bapak Holnisar, Bpk Wijono, Bpk Hermawan, Mas Agung, dan Ibu Rosdiani yang juga telah membantu dan menemani penulis dalam penelitian dan penyusunan sehingga dapat terselesaikan tugas akhir ini, terima kasih banyak semuanya,,,
iv
7. Yang tak pernah aku lupa adalah kepada Allah SWT, kedua orang tuaku yang telah banyak memberikan dorongan baik moril maupun materil yang tidak terkira juga semangat dan dorongan yang tak henti, skripsi ini adalah bukti janjiku. 8. Kepada sahabat-sahabatkuku angkatan 2003 fisika, nengsih partner TA ku, sari, iin, nia, nanank, dan semua sahabatku yang tak dapat kusebutkan. 9. Terima kasih kepada teteh umi, k’ jamal, wafiq keponakanku, k’ wahyu, nden, juga k’ yusuf atas support dan do’a agar terus semangat…!spirit, confidance and smile… 10. Dan semua pihak yang telah membantu terselesaikannya tugas akhir ini.
Tidak ada sesuatu yang sempurna, begitu juga dengan skripsi ini, oleh karena itu saran dan kritik yang membangun sangat penulis harapkan untuk skripsi yang akan datang, semoga skripsi ini berguna bagi penulis khususnya dan bagi pembaca pada umumnya, sehingga dapat memberikan masukan dan sumber ilmu bagi kita semua.
Semoga Allah SWT melimpahkan rahmat kepada kita semua. Wassalaamu’alaikum Wr.Wb.
Jakarta, 24 Juni 2008
Penulis
v
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN UJIAN LEMBAR PERNYATAAN ABSTRAK
............................................................................. i
........................................................................................................ ii
KATA PENGANTAR ...................................................................................... iv DAFTAR ISI ..................................................................................................... vi DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ viii DAFTAR TABEL ............................................................................................ ix DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... x
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................... 1 1.1. Latar Belakang .......................................................................................... 1 1.2. Perumusan masalah .................................................................................. 3 1.3. Batasan masalah
................................................................................... 3
1.4. Tujuan Penelitian
................................................................................... 3
1.5. Manfaat Penelitian ................................................................................... 3 1.6. Sistematika Penulisan ............................................................................... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................... 5 2.1. Pengertian Elektroplating .......................................................................... 5 2.2. Dasar Elektroplating Perak ....................................................................... 6 2.2.1. Sistem bak ...................................................................................... 7 2.2.2. Hukum faraday ................................................................................. 9 3.1. Karakteristik Baja Stainless ..................................................................... 10 3.2. Radioaktivitas
............................................................................... 11
2.4.1. Aktivitas Zat Radioaktif ................................................................... 12 2.4.2. Radiasi Hasil Peluruhan Inti ............................................................. 13 2.4.3. Karakteristik Sumber Radiasi dari Radioanuklida ........................... 16
vi
BAB III METODE PENELITIAN ................................................................. 20 3.1. Waktu dan Tempat Penelitian ................................................................... 20 3.2. Prosedur Kerja
............................................................................... 20
3.2.1. Peralatan ............................................................................................. 20 3.2.2. Bahan ................................................................................................. 20 3.2.3. Cara kerja ........................................................................................... 21 3.3. Pengujian ................................................................................................... 26 3.4. Pengolahan Data
.............................................................................. 27
3.4.1. Data .................................................................................................... 27 3.4.2. Hasil Perhitungan ............................................................................... 27
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................ 29 4.1. Hasil Desain Sumber Radioaktif Dengan cara elektroplating ................... 29 4.2. Pengukuran Aktivitas ................................................................................ 38 4.3. Hasil Perhitungan dan Pengolahan Data ................................................... 39
BAB V PENUTUP ............................................................................................ 41 5.1. Kesimpulan ............................................................................................... 41 5.2. Saran
..................................................................................................... 41
DAFTAR ACUAN ............................................................................................ 42 LAMPIRAN ...................................................................................................... 43
vii
DAFTAR GAMBAR
1. Gambar 2.1 Bagan peluruhan Strontium-90
..................................... 15
2. Gambar 2.2 Bagan peluruhan Americium-241 ..................................... 15 3. Gambar 3.1 Peralatan penunjang elektroplating zat radioaktif ............... 21 4. Gambar 3.2 Skematik prosedur standar proses elektroplating ................ 25 5. Gambar 3.3 Alat ukur radiasi XETEX 560 A
..................................... 27
6. Gambar 4.1 Desain sistem elektroplating zat radioaktif ........................ 28 7. Gambar 4.2 Bagan sistem elektroplating
..................................... 29
8. Gambar 4.3 Hasil elektroplating sumber radioaktif ............................... 30
viii
DAFTAR TABEL
1. Tabel 4.1 Data hasil pengukuran Sr-90 ................................................. 31 2. Tabel 4.2 Data Background ................................................................. 32 3. Tabel 4.3 Hasil koreksi terhadap Background ...................................... 32 4. Tabel 4.4 Hasil pengukuran aktivitas sampel ........................................ 33 5. Tabel 4.5 Data hasil pengukuran Am-241 ............................................ 33 6. Tabel 4.6 Data Background .................................................................. 34 7. Tabel 4.7 Hasil koreksi terhadap Background ...................................... 34 8. Tabel 4.8 Hasil pengukuran aktivitas sampel ....................................... 35 9. Tabel 4.4.1 Aktivitas sumber standar pada saat pengukuran ................ 39 10. Tabel 4.4.2 hasil pengukuran Aktivitas Sampel .................................... 40
ix
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN 1 ............................................................................................. 43 1. Data cacah Sr-90 (elektrodeposisi) ....................................................... 43 2. Hasil perhitungan Sr-90 ........................................................................ 45 LAMPIRAN 2 ............................................................................................. 48 1. Data cacah Am-241(elektrodeposisi) .................................................... 48 2. Hasil perhitungan Am-241 .................................................................... 49 LAMPIRAN 3 ............................................................................................. 52 1. Gambar Power Supply DC.................................................................... 52
x
BAB I PENDAHULUAN
1. 1.
Latar Belakang Industri logam di Indonesia saat ini maju dengan sangat pesat, termasuk berbagai alat pendukungnya. Untuk menjaga ketahanan logam terhadap korosi dan karat, demi efisien biaya namun dengan kualitas yang baik dan tetap menarik, sistem elektroplating sangat tepat dikemukakan. Oleh karena itu, harus dilakukan upaya peningkatan kualitas produk tersebut,
misalnya
dengan
penerapan
teknologi
pelapisan
krom
(electroplating) sehingga dapat mencegah terjadinya korosi dan juga dapat memperbaiki penampilan produk. Perangkat peradaban dan kesejahteraan yang semakin canggih telah menghasilkan banyak hal bagi umat manusia. Salah satu industri yang bergerak dalam bidang pengerjaan akhir yang berkaitan untuk meningkatkan penampilan barang produksi dan logam adalah industri elektroplating. Pada dasarnya teknik pelapisan logam, electroplating, bertujuan untuk melapisi logam agar tahan terhadap karat dan juga untuk menambah nilai keindahannya. Pelapisan logam dapat berupa lapis seng atau zink, perak, emas, tembaga, nickel, galfanis, chrome atau krom. Standardisasi pada Pusat Teknologi Keselamatan Radiasi dan Metrologi Radiasi ( PTKMR ) - BATAN Pasar Jumat - Jakarta, mempunyai program mengembangkan pembuatan sumber standar radioaktif dengan metode elektroplating, terutama untuk sumber radioaktif pemancar beta dan
1
alpha. Sumber standar radioaktif jenis lain banyak digunakan dalam bidang industri untuk mengkalibrasi alat ukur radiasi maupun sebagai perangkat Quality Control (kendali mutu). Pengembangan metode ini perlu dilakukan untuk melepaskan diri dari ketergantungan pada produk luar dan pada desain ini yang dibutuhkan adalah sumber standar bentuk luasan yang dipreparasi dengan cara elektroplating. Selain itu sumber standar yang disiapkan dengan metode ini harganya sangat mahal, sehingga akan mempengaruhi perekonomian dalam negeri. Untuk itu perlu mendesain sistem elektroplating sendiri. Bahan penyangga yang dipilih adalah logam platina yang digunakan sebagai anoda tak larut dan tidak mudah korosi. Sebagai bahan pelapis adalah sumber radioaktif Sr-90 dan Am-241. Sr-90 dan Am-241 perlu diproses secara elektroplating agar bahan radioaktif Sr-90 dan Am-241 dapat melekat secara kompak atau solid dan tidak lepas, sehingga penggunaannya lebih efektif dan efisien. Penyiapan sampel radioaktif dengan proses elektroplating memungkinkan zat radioaktif digunakan tanpa pelapisan lagi. Kemampuan untuk membuat sumber standar radioaktif yang dipreparasi dengan cara elektroplating diharapkan dapat memenuhi kebutuhan akan sumber standar dalam negeri. Berdasarkan latar belakang seperti di atas, penulis melakukan penelitian dan dituangkan dalam
skripsi ini dengan judul “ DESAIN
SISTEM ELEKTRODEPOSISI UNTUK SUMBER RADIOAKTIF “. Dari desain ini diharapkan kita mampu membuat sumber standar radioaktif yang disiapkan dengan metode elektrodeposisi.
2
1. 2.
Perumusan Masalah Kita membutuhkan sumber standar bentuk luasan yang dipreparasi dengan cara elektroplating. Sumber standar ini bila beli di luar negeri harganya mahal untuk itu perlu dibuat sendiri dengan mendesain sistem elektroplating.
1. 3.
Batasan Masalah Pada penelitian ini dibatasi bagaimana mendesain dan membuat sistem elektrodeposisi untuk sumber radioaktif, melakukan proses elektroplating dengan sumber standar radioaktif
Sr-90 dan Am-241 dan menguji
menggunakan alat ukur radiasi XETEX 560A.
1. 4.
Tujuan Penelitian 1. Mendesain sistem elektroplating. 2. Mempelajari proses elektroplating dengan sumber standar radioaktif Sr90 dan Am-241 dengan menggunakan alat ukur radiasi XETEX 560A.
1. 5.
Manfaat Penelitian 1. Mampu membuat sumber standar radiasi yang diproses secara elektroplating secara mandiri. 2. Memenuhi kebutuhan akan sumber standar bentuk luasan.
3
1. 6.
Sistematika Penulisan Sistematika penulisan skripsi ini terdiri dari lima bab, yang meliputi : BAB I
: PENDAHULUAN Pada bab ini penulis menerangkan latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB II
: TINJAUAN PUSTAKA Pada bab ini penulis menguraikan tentang pengertian Elektroplating, Dasar Elektroplating Perak, Karakteristik Baja Stainless, Radioaktivitas.
BAB III
: METODE PENELITIAN Pada bab ini dijelaskan mengenai waktu dan tempat penelitian, prosedur kerja, pengujian dan pengolahan data.
BAB IV
: HASIL DAN PEMBAHASAN Pada bab ini dijelaskan mengenai proses pembuatan elektroplating, serta proses elektroplating dengan sumber standar radioaktif Sr-90 dan Am-241.
BAB V
: KESIMPULAN DAN SARAN Pada bab ini dijelaskan mengenai kesimpulan dan saran dari hasil penelitian yang telah dilakukan.
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2. 1.
Pengertian Elektroplating Teknologi elektroplating pertama kali diperkenalkan oleh ahli kimia dari Italia bernama Luigi V. Brugnatelli pada tahun 1805. Beliau memperkenalkannya melalui keberhasilan penemuannya pada pelapisan emas dengan menggunakan arus listrik. Teknologi elektroplating tersebut kemudian dikembangkan dan menghasilkan patent tentang elektroplating perak dengan menggunakan bahan potassium cyanide. Patent tersebut merupakan hasil kolaborasi antara Henry & George Elkington dengan John Wright pada tahun 1840. Elektroplating adalah pelapisan logam dengan menggunakan bantuan arus listrik dan senyawa tertentu guna memindahkan partikel logam pelapis ke logam yang dilapis. Cara pelapisan ini memerlukan arus listrik searah. Bila listrik mengalir antara dua elektroda (anoda & katoda) di dalam larutan konduktor/ larutan elektrolit, maka akan terjadi reaksi kimia pada permukaan elektroda tersebut. Pada sistem demikian, bila diberi tegangan atau beda potensial, ion-ion bergerak menuju elektroda. Kation bergerak menuju katoda dan anion bergerak menuju anoda. Masing-masing mempunyai laju khas (konduktivitas ion individu). Konduktivitas total larutan tertentu merupakan penjumlahan dan konduktivitas ion individu segenap ion yang dikandungnya.
5
Basis utama kinetika elektroplating adalah Hukum Faraday, yaitu jumlah total perubahan kimia pada elektroda (akibat arus) sebanding dengan jumlah arus yang lewat. Pada proses ini yang perlu diperhatikan adalah jumlah zat radioaktif yang terdeposisi pada katoda atau yang lenyap dari anoda. Namun demikian yang lebih perlu diperhatikan, bukan mencari berat total zat radioaktif yang terdeposisi pada katoda, melainkan tebal dan distribusi endapan pada katoda. Dengan demikian yang terpenting bukan arus total melainkan rapat arus. Dalam praktek, luas permukaan yang nampak dianggap sama dengan luas sebenarnya, kecuali bila katodanya sangat kasar.
2. 2.
Dasar Elektroplating Proses elektroplating dilaksanakan dalam sebuah sistem bak yang terdiri atas komponen/ peralatan utama berupa : bak elektroplating, larutan elektrolit, anoda, katoda dan power supply. Selain itu, dibutuhkan juga peralatan pendukung untuk mengaduk larutan agar tercapai distribusi suhu, dan konsentrasi yang merata, meningkatkan suhu larutan, menyaring kotoran yang ada di dalam larutan, dll. Sebelum proses elektroplating dilakukan, perlu terlebih dahulu Beberapa parameter operasi yang harus ditentukan adalah lamanya proses elektroplating berlangsung dan besarnya arus listrik searah yang harus dialirkan. Secara teoritis, parameter operasi proses elektroplating dapat ditentukan dengan menggunakan hukum Faraday.
6
2. 2. 1. Sistem Bak Susunan sistem elektroplating terdiri atas bak elektroplating, larutan elektrolit, anoda, katoda dan power supply. a. Power supply DC Power supply DC adalah alat yang dibutuhkan untuk menghasilkan arus dan tegangan searah (Direct Current/ DC). Besarnya arus DC yang dialirkan dapat diukur dengan menggunakan amperemeter sedangkan untuk mengukur besarnya tegangan DC digunakan voltmeter. Besarnya arus dan tegangan DC yang dialirkan harus disesuaikan dengan kondisi operasi yang dibutuhkan agar reaksi pelapisan dapat berlangsung dengan baik. Jenis power supply DC yang dapat digunakan adalah baterai, aki, motor generator atau rectifier. Dari beberapa jenis power supply DC tersebut, rectifier merupakan jenis power supply DC yang paling banyak digunakan dalam aplikasi elektroplating. Syarat sebuah rectifier agar dapat digunakan sebagai power supply DC pada proses elektroplating adalah mempunyai ripple arus keluaran kurang dari 5%. Parameter lain yang juga perlu menjadi bahan pertimbangan dalam memilih rectifier adalah besarnya input dan output, efisiensi, tingkat kemudahan dalam mengoperasikannya, ketahanan alat tersebut dari lingkungan elektroplating yang cenderung korosif serta harga yang ditawarkan. b. Larutan elektrolit Larutan elektrolit adalah media penghantar listrik antara anoda dan katoda yang didalamnya terkandung ion logam yang akan dilapiskan.
7
Seperti halnya pada larutan elektrolit untuk elektroplating perak harus mengandung ion logam perak, bahan pembentuk senyawa serta bahan senyawa kompleks. c. Anoda Anoda adalah elektroda yang akan dihubungkan pada kutub positif pada power supply DC. Reaksi kimia yang terjadi pada anoda adalah reaksi reduksi. Pada praktek penelitian ini bahan baku anoda untuk elektroplating yang dipilih adalah anoda tak larut. Anoda tak larut ( insoluble anode). Anoda tak larut adalah jenis anoda yang tidak akan larut jika digunakan di dalam larutan elektrolit selama proses elektroplating berlangsung. Jenis logam yang dapat digunakan sebagai anoda tak larut adalah baja anti karat (stainless steel) atau platina. Misalnya pada praktek elektroplating perak digunakan anoda tak larut maka konsentrasi ion perak pada larutan elektrolit akan semakin berkurang seiring dengan berlangsungnya proses elektroplating perak, maka perlu dilakukan penambahan potassium silver cyanide. d. Katoda Katoda adalah elektroda yang akan dihubungkan pada kutub negatif pada power supply DC. Yang menempati posisi sebagai katoda adalah benda yang akan dilapis. e. Bak elektroplating Bak elektroplating merupakan tempat larutan elektrolit, anoda dan katoda berada. Bahan baku bak elektroplating harus tahan terhadap bahan
8
kimia yang mengandung cyanide. Contohnya pada bahan baku bak elektroplating perak yang dapat digunakan adalah PVC, polythene, polypropylene, baja yang dilapisi hard rubber atau baja yang dilapisi timbal. Desain konstruksi bak elektroplating harus mempertimbangkan volume larutan, jarak ideal antara anoda dan katoda serta peralatan pendukungnya yang akan ditampung. 2. 2. 2. Hukum Faraday Hukum Faraday merupakan salah satu hukum yang berhubungan dengan proses elektroplating yang menyatakan bahwa dengan adanya arus yang mengalir dalam larutan elektrolit maka terjadilah gerakan ion dan penetralan ion. Hubungan antara jumlah arus listrik yang mengalir dengan jumlah logam yang dibebaskan ke dalam larutan tersebut dinyatakan oleh Michael Faraday ( 1791-1867 ) dalam hukumnya yang berbunyi: 1.
Jumlah logam yang terbentuk pada elektroda suatu sel, sebanding dengan arus yang mengalir.
2.
Jumlah logam yang diuraikan atau dihasilkan oleh arus listrik yang sama di dalam sel yang berbeda sebanding dengan berat ekuivalen logam tersebut.
3.
Bila efisiensi arus 100% maka berat logam yang diendapkan adalah berbanding lurus dengan arus yang mengalir melalui larutan dan sebanding dengan berat ekuivalen logam dan waktu elektroplating.
9
Secara matematis, hukum faraday dinyatakan dengan persamaan : IxtxA W = Dimana :
2. 3.
zxF
W
= berat lapisan (gram)
I
= arus DC ( Ampere)
t
= waktu pelapisan (detik)
A
= berat atom dari logam yang akan dilapiskan (gram/ mol)
z
= valensi dari logam yang akan dilapiskan
F
= bilangan faraday sebesar 96500 coulomb.
Karakteristik Baja Stainless Baja stainless merupakan baja paduan yang mengandung minimal 10,5% Cr. Sedikit baja stainless mengandung lebih dari 30% Cr atau kurang dari 50% Fe. Karakteristik khusus baja stainless adalah pembentukan lapisan film kromium oksida (Cr 2O3). Lapisan ini berkarakter kuat,tidak mudah pecah dan tidak terlihat secara kasat mata. Lapisan kromium oksida dapat membentuk kembali jika lapisan rusak dengan kehadiran oksigen. Pemilihan baja stainless didasarkan dengan sifat-sifat materialnya antara lain ketahanan korosi, fabrikasi, mekanik, dan biaya produk.
10
2. 4.
Radioaktivitas Radioaktivitas adalah peluruhan spontan isotop tak stabil menjadi isotop lain disertai pemancaran radiasi. Bahan yang dapat menunjukkan gejala radioaktivitas disebut bahan radioaktif atau radionuklida. Jadi yang disebut bahan radioaktif adalah bahan yang dapat memancarkan radiasi secara spontan. Radioaktif adalah mampu memancarkan secara spontan dan terusmenerus radiasi partikel atau elektromagnetik. Bahan radioaktif pertama kali ditemukan secara tidak sengaja oleh Henry Becquerel pada tahun 1896. Pada saat itu, Becquerel sedang mempelajari sifat-sifat fasforisensi dan fluoresensi bahan-bahan. Fluoresensi adalah sifat dari bahan yang berpendar ketika disinari, sedangkan fosforisensi adalah sifat dari bahan yang dapat berpendar terus, meskipun tidak disinari. Radiasi-radiasi radioaktif yang
dipancarkan oleh
elemen-elemen itu
mengandung partikel-partikel sebagai berikut : 1. Partikel α 2. Partikel β 3. Partikel γ Partikel α adalah atom helium yang terionisasi rangkap yaitu atomatom helium tanpa kedua elektron. Jadi suatu partikel α bermuatan dua kali muatan inti atom hidrogen ( muatan proton) dan mempunyai massa empat kali massa dari inti atom hidrogen dan diberi simbol
2
4
He.
Sinar-sinar β terdiri dari elektron-elektron biasa dengan massa sama dengan 1/1836 dari massa suatu proton. Partikel β tersebut membawa satu satuan muatan negatif dan massanya dapat diabaikan dapat diberi simbol e.
11
Sinar
γ
adalah
gelombang-gelombang
elektromagnetik
yang
mempunyai frekuensi lebih tinggi dari sinar x dan tidak bermuatan. Partikel α yang dipancarkan dari inti suatu atom yang radioaktif dengan suatu kecepatan yang bervariasi dari 0,1 s/d 0,01 kecepatan cahaya. Sedangkan partikel-partikel β lebih cepat dari partikel α dengan kecepatan sama dengan 99 % kecepatan cahaya. •
Sifat-sifat umum dari radiasi zat radioaktif 1. Radiasi ini mempunyai daya tembus yang tinggi, dapat mempengaruhi plat-plat fotografik, menyebabkan sintilasi pada layar-layar fluoresen, menimbulkan panas dan menghasilkan perubahan-perubahan kimia. 2. Bila radiasi dipancarkan habis maka terbentuklah elemen-elemen baru yang biasanya juga bersifat radioaktif. 3. Pemancaran dari radiasi ini bersifat spontan. 4. Pemancaran tidaklah segera tetapi dapat meliputi suatu periode waktu.
2. 4.1. Aktivitas Zat Radioaktif Aktivitas suatu
radionuklida bukanlah besaran yang langsung
dapat diukur, tetapi dapat dihitung dengan perumusan tertentu. Aktivitas suatu radionuklida pada saat t adalah cacah disintegrasi persatuan waktu yang terjadi pada saat t. Aktivitas t biasanya dilambangkan dengan At. Dengan menentukan aktivitas didapatkan persamaan : At = Ao. e-0,693 t/T1/2
12
Dengan : At
= aktivitas zat radioaktif setelah waktu t
Ao
= Aktivitas zat radioaktif mula-mula
t T1/2
= waktu peluruhan = waktu paro
Untuk menyatakan aktivitas zat radioaktif digunakan satuan Becquerel, yang disingkat Bq. 1 Bq
= 1 disintegrasi per detik (disingkat dps )
2. 4.2. Radiasi Hasil Peluruhan Inti Dalam terminologi fisika, radiasi secara umum diartikan sebagai pancaran. Dalam kehidupan sehari-hari sebetulnya kita selalu berhubungan dengan radiasi ini. Matahari dikatakan sebagai sumber radiasi karena dapat memancarkan radiasi dalam bentuk cahaya. Mengingat cahaya dari permukaan matahari dapat mencapai bumi tanpa memerlukan medium atau penghantar, maka radiasi cahaya pada prinsipnya adalah perpindahan cahaya tanpa diperlukannya medium penghantar. Suatu bahan bersifat radioaktif pada prinsipnya karena inti atom bahan tersebut tidak stabil. Oleh karena tidak stabil, maka inti atom terusmenerus meluruh disertai pemancaran radiasi hingga dicapai suatu keadaan inti baru yang stabil, artinya inti tersebut tidak radioaktif dan tidak mampu memancarkan radiasi lagi.
13
Pemancaran radiasi secara terus-menerus sepanjang waktu dari inti radioaktif akan mengakibatkan berkurangnya jumlah inti
atom secara
radioaktif. Peristiwa penyusutan jumlah inti atom ini disebut peluruhan. Setiap zat radioaktif juga mempunyai waktu paro (T1/2), yaitu waktu, yang diperlukan dimana jumlah dari elemen/ zat-zat itu berkurang menjadi setengah dari jumlah semulanya. Sehingga, semakin panjang waktu paronya, semakin lama pula umur zat radioaktif tersebut karena zat radioaktif meluruh dengan laju yang lambat. Radiasi hasil peluruhan inti
adalah radiasi pengion yang
dipancarkan oleh inti-inti atom bahan radioaktif. Inti-inti atom radioaktif selalu melakukan peluruhan disertai pemancaran radiasi untuk mencapai keadaan inti yang stabil.
90 38
Sr (29,12 y)
0+
0,0
2-
0,0
β90
Y
(64,0h)
39
Gambar 2. 1. Bagan peluruhan Srontium-90
14
241
Am (432,2 y) 95 5/2 -
0,0
0,1585
9/2 -
γ 13 7/2 -
α 24
0,1030
γ 22 5/2 -
γ9
α 26
0,0595
γ 14
γ2
7/2 +
0,0332
5/2 +
0,0
α 28
α 29
α 30 237 93
Np (2,14E6y)
Gambar 2. 2. Bagan peluruhan Americium-241
•
Hukum-hukum seluruh zat radioaktif - Atom-atom dari elemen-elemen radioaktif yang melakukan peluruhan secara spontan akan menghasilkan hasil-hasil baru (zat-
15
zat baru) yang radioaktif dengan memancarkan sinar-sinar α, β, dan γ. - Perbandingan
dari
peluruhan radioaktif (rate of radioaktive
disintegration) yaitu jumlah peluruhan perdetik, tidak dipengaruhi faktor-faktor
lingkungannya,
seperti
temperatur,
tekanan,
kombinasi kimianya dan lain-lain, tapi hanya bergantung jumlah atom-atom dari jenis
semulanya yang ada pada sembarang
waktu.
2. 4.3. Karakteristik sumber radiasi dari radionuklida Berikut ini akan dibahas karakteristik beberapa radionuklida hasil fisi yang dapat berperan sebagai radionuklida kritis bagi manusia, yaitu : 1. Iodium-131 (131I), radionuklida ini mempunyai T1/2 8 hari dan merupakan unsur paling dominan beberapa Karena sifat dari
131
saat setelah proses fisi berlangsung.
I yang mudah menguap, maka radionuklida ini mudah
tersebar mengikuti arah pergerakan angin. Radionuklida ini dapat masuk ke dalam tubuh melalui jalur pernapasan tetapi jumlahnya sangat kecil dan sering kali diabaikan. Satu-satunya jalur kritis yang memungkinkan masuknya radionuklida ini ke dalam tubuh manusia adalah melalui susu beserta produk-produk makanan yang dihasilkan darinya. Di dalam tubuh manusia,
131
I akan terikat oleh organ thyroid (kelenjar gondok).
Namun karena T1/2 dari
131
I cukup pendek, maka potensinya sebagai
16
sumber internal untuk jangka panjang kurang diperhitungkan.
131
I yang
sampai di tanah akan habis meluruh sebelum terserap oleh akar tanaman. 2. Stronsium-89 (
89
Sr ) dan Stronsium-90 (
90
Sr ), kedua radionuklida ini
mempunyai T1/2 masing-masing 51 hari dan 28 tahun. Perhatian khusus selalu diarahkan pada
90
Sr
karena dari semua radionuklida hasil fisi,
radionuklida itu memberikan bahaya potensial dalam jangka waktu sangat lama dengan persentase terbesar. maupun
Dalam
tubuh manusia,
baik
89
Sr
90
Sr bergerak bersama-sama Calsium (Ca) dan diikutsertakan
dalam pembentukan tulang sebagai organ kritiknya.
90
Sr sampai kepada
manusia terutama melalui susu sapi dan makanan yang berupa sayuran. Kontaminasi radioaktif dapat terjadi pada permukaan maupun dalam tanah. Jumlah percobaan senjata nuklir mempengaruhi jumlah pencemaran dalam tanah. Misal pada beberapa daerah di Amerika Serikat pada tahun 1958 hampir 80% kandungan
90
Sr dalam makanan
berasal dari
kontaminasi permukaan. Pada saat percobaan senjata nuklir dihentikan, maka tingkat jatuhan radioaktif juga menurun,
sehingga kontaminasi
dalam tanah menjadi sumber pencemar bahan makanan yang lebih dominan. 3. Cesium-137 (137 Cs),
radionuklida ini mempunyai T1/2 30 tahun dan
dilingkungan bertingkah laku seperti unsur kalium (K).
137
Cs dalam
atmosfer dapat masuk ke dalam ke dalam tanah yang selanjutnya dapat juga sampai ke tanaman. langsung
karena
137
Cs dapat masuk ke
mengkonsumsi
makanan
dalam tubuh secara dari
tanaman
yang
17
terkontaminasi maupun dari hewan ternak melalui produk susu dan dagingnya.
137
Cs cenderung diikat oleh tanah sehingga sedikit sekali yang
dapat terserap oleh akar tanaman. Pencemaran langsung pada tanaman merupakan jalur yang penting untuk masuknya manusia. Efek biologis dari ditimbulkan oleh
90
137
Sr, karena
137
Cs ke dalam tubuh
Cs kecil dibandingkan dengan efek yang
137
Cs dapat dikeluarkan dari tubuh lebih
cepat. Untuk mengeluarkan sekitar 50% 137Cs dari dalam tubuh diperlukan waktu antara 70-140 hari. Data untuk tahun 1964 menunjukkan bahwa sekitar 35% 137Cs dalam makanan yang dikonsumsi penduduk di Amerika Serikat berasal dari susu, 25% dari daging, 20% dari tepung dan padipadian, 10% dari sayuran dan 10% dari buah-buahan. Apabila masuk ke dalam tubuh,
137
Cs dapat mengendap pada hampir semua jaringan lunak
tubuh manusia. 4. Americium-241, radionuklida ini mempunyai T1/2 432 tahun, peluruhan dengan radiasi α, memiliki energi 4,06 Mev, kegunaan dengan mengetahui konsentrasi tingkat pencemaran jenis radionuklida pada jenis sampel tersebut dan kontribusinya terhadap paparan pada manusia. Pemanfaatan iptek nuklir (bahan radioaktif) dalam bidang kedokteran digunakan untuk diagnosa dan terapi, disamping radiasi dari sinar X yang bersumber dari berkas elektron, linear accelerator (linac), dan brachyterapi konvensional. Bahan radioaktif tersebut antara lain Am-241, Gd-153, I-125 (untuk "Bone Densitometry"); Cs-137, Ra-226, Co-60, Sr-90, Pd-103, I-125, Ir-192, Cf252 (untuk "Brachytherapy"). Pemanfaatan bahan-bahan radioaktif ini
18
akan menimbulkan limbah radioaktif sehingga perlu dikelola sesuai dengan standard keselamatan, mulai dari sumber limbah sampai dengan penyimpanan lestari ( yang dikelola P2PLR ( Pusat Penelitian dan Pengembangan Limbah radioaktif ) - BATAN termasuk kategori aktivitas rendah dan sedang dalam bentuk cair, pasta dan padat yang berasal dari kegiatan riset, industri dan rumah sakit).
19
BAB III METODE PENELITIAN
3. 1.
Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilakukan mulai bulan Desember 2007 sampai bulan Mei 2008, di Laboratorium Standardisasi PTKMR-BATAN Pasar Jumat Jakarta.
3. 2.
Prosedur Kerja 3.2.1.
Peralatan Peralatan yang berhubungan dengan penelitian ini adalah :
1.
Alat ukur radiasi XETEX 560A
2.
Tempat larutan elektrolit
3.
Timbangan semi mikro dari metler
4.
Tabung erlemeyer
5.
Pengaduk larutan
3.2.2.
Bahan
1.
Zat radioaktif 100% Am-241
2.
Zat radioaktif 100% Sr-90
3.
SrCl2 6H2O sebanyak 0,07 gr
4.
EuCl3 0,001 gr
5.
Carborundum (silicon carbide) 600 grit
6.
Alumina micropolish 1,0 mikron
7.
Alumina micropolish 0,05 mikron
20
8.
Alkohol ethanol 95%
9.
HCL pekat 83 ml
10.
Penyangga sumber ukuran stainless steel dengan ukuran diameter sebanyak 10 buah.
Gambar 3.1. Peralatan penunjang elektroplating zat radioaktif
3.2.3.
Cara Kerja Prosedur standar proses
elektroplating melibatkan tahapan
pretreatment, elektroplating zat radioaktif (Sr-90 dan Am-241). Secara skematis, prosedur standar proses elektroplating dapat dilihat pada Gambar 3.2 1.
Persiapan proses elektroplating Sebelum dilakukan pretreatment, tahap
pertama yang
dilakukan adalah menghaluskan bagian permukaan logam stainless dengan cara mengamplas menggunakan bahan carborundum secara merata agar tidak menjadi keruh. Tahap kedua menghaluskan
21
permukaan logam menggunakan bahan alumina micropolish 1,0 mikron agar dihasilkan permukaan yang lebih halus. Tahap selanjutnya untuk mendapatkan permukaan logam yang mengkilap digosok menggunakan larutan alumina micropolish 0,05 mikron. Setelah itu dimulai proses pretreatment dengan pembersihan menggunakan alkohol ethanol 95%. Tujuan dilakukan proses pretreatment
adalah agar permukaan logam dasar bersih dari
kotoran, lemak, oli dan oksida logam selanjutnya penyangga sumber stainless steel siap untuk dilapisi zat radioaktif (Sr-90 dan Am-241). Secara visual, indikator yang dapat digunakan untuk menunjukkan bahwa permukaan logam dasar telah lolos dari tahap pretreatment adalah terbentuknya permukaan yang diselimuti air secara merata di seluruh permukaan logam. Pengujian permukaan stainless steel bersih dari kotoran dilakukan dengan cara mencelupkan ke dalam air. Jika permukaan logam dasar belum bersih maka akan tampak gelembung-gelembung air. Tahap pretreatment merupakan tahap yang paling penting dan mempengaruhi keberhasilan proses elektroplating zat radioaktif (Sr-90 dan Am-241). Oleh karena itu, tahap pretreatment harus dilaksanakan dengan baik agar tidak timbul kegagalan. Beberapa kegagalan yang diakibatkan karena tidak melakukan tahap pretreatment dengan baik adalah lapisan yang dihasilkan tidak akan menempel dengan baik pada permukaan logam dasar. Kondisi
22
ini ditunjukkan dengan adanya blistering. Hal lain yang juga akan ditemui jika penerapan tahap pretreatment tidak dilakukan dengan benar dan konsisten adalah dihasilkannya lapisan yang kasar sebagai akibat adanya partikel-partikel pengotor yang menempel di permukaan logam dasar dan ikut terlapisi. 2.
Persiapan membuat larutan elektrolit a. Pembersihan substrat Substrat yang digunakan adalah kaca preparat kemudian dilakukan penimbangan. Penimbangan dilakukan sebelum dan sesudah deposisi. Substrat yang
sudah
disiapkan sebelum
digunakan untuk deposisi lapisan tipis terlebih dahulu dibersihkan dengan
ultrasonic
cleaner.
Hal
ini
dimaksudkan
untuk
menghilangkan atau membersihkan kotoran atau kerak yang menempel pada kaca, di samping itu juga untuk menghindari kontaminasi dengan bahan lain. Selain itu pembersihan ini berguna untuk mendapatkan daya rekat yang bagus pada waktu deposisi. b. Membuat larutan HCL 1 M HCL pekat 83 ml diencerkan di dalam air sampai 1 liter c. Cara membuat larutan elektrolit - Untuk zat radioaktif Sr-90 0,07 gr SrCl2 6H2O yang sudah ditimbang dimasukkan ke dalam larutan HCl 1 M, kemudian larutan radioaktif Sr-90 + wadahnya
23
ditimbang lalu dimasukkan ke dalam larutan elektrolit HCl 1 M yang sudah dilarutkan dengan SrCl2 6H2O. -
Untuk zat radioaktif Am-241
0,001 gr EuCl3 yang sudah ditimbang
dimasukkan ke dalam
larutan HCl 1 M, kemudian larutan radioaktif Am-241 + wadahnya ditimbang lalu dimasukkan ke dalam larutan elektrolit HCl 1 M yang sudah dilarutkan dengan EuCl3. 3.
Elektroplating Sr-90 dan Am-241 Setelah melalui tahap pretreatment, benda kerja siap untuk di elektroplating dengan zat radioaktif (Sr-90 dan Am-241). Namun, sebelum melakukan tahap elektroplating, perlu terlebih dahulu memperhatikan kondisi operasinya seperti konsentrasi larutan,
suhu larutan, arus yang akan dialirkan dan waktu
prosesnya. Daya kilap yang tinggi pada lapisan logam stainless dapat diperoleh dengan menggunakan bahan pengkilap (brightener). Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam memilih brightener adalah kemudahan dalam penggunaannya, mempunyai stabilitas yang tinggi dalam larutan serta memiliki prosedur yang berhubungan dengan kontrol
terhadap konsentrasi brightener
dalam larutan.
24
Mulai
Pretreatment
Elektroplating Sr-90 dan Am-241
Hasil gagal ?
Ya
Stripping
Tidak Dipijarkan
gagal
Diuji dengan alat ukur radiasi XETEX 560A
selesai
Gambar 3.2. Skematik prosedur standar proses elektroplating
Penyusunan sistem bak elektroplating diawali dengan menyiapkan bak elektroplating yang terbuat dari teflon, anoda, power supply DC dan kabel. Ukuran bak teflon yang digunakan berdiameter luar 4 cm dan diameter dalam 2,5 cm dengan tinggi 10 cm. Langkah berikutnya adalah membuat larutan elektrolit sesuai komposisi. Larutan yang sudah dibuat dapat dimasukkan ke
25
dalam bak elektroplating yang kemudian dilanjutkan dengan memasukkan katoda ke dalam larutan elektrolit lalu dihubungkan ke kutub negatif pada power supply DC dengan memasukkan kabel, dan siap diplating dengan tegangan 10 Volt dan didapatkan arusnya 200 mA selama 1 jam. Begitu juga dengan sumber radioaktif Am-241.
3. 3.
Pengujian Setelah proses elektroplating dengan zat radioaktif selesai lalu sampel zat radioaktif dipijarkan. Kemudian sampel diukur menggunakan alat ukur radiasi XETEX 560 A. Alat ukur ini dapat digunakan untuk mengukur radioaktivitas suatu bahan radioaktif yang memancarkan partikel alpha maupun beta. Alat ini menggunakan detektor sintilasi yang bekerja pada tegangan 700 volt. Detektor ini memiliki efisiensi deteksi untuk partikel alpha 39,22 % dan untuk partikel beta 30,20 %.
Pada saat pengukuran
sampel zat radioaktif tercacah dengan keluaran cacahan alpha dan beta, maka data tersebut dihitung dengan nilai statistik dan dicari harga aktivitasnya.
Rumus aktivitas sampel : Cps x – cps bg Aktivitas sampel =
x Aktivitas standar Cps standar
26
Gambar 3.3. Alat ukur radiasi XETEX 560A
3. 4.
Pengolahan data
3.4.1.
Data Data cacah Sr-90 dan Am-241 (Elektrodeposisi) diukur menggunakan alat ukur radiasi XETEX 560 A. Data cacah ini bisa dilihat
pada
lampiran.
3.4.2.
Hasil perhitungan Hasil akhir dari perhitungan ini adalah mencari nilai aktivitas masing – masing sampel.
27
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Proses elektroplating dilaksanakan dalam sebuah sistem bak yang terdiri atas komponen/ peralatan utama berupa : bak elektroplating, larutan elektrolit, anoda,
katoda, power
supply DC
dan peralatan-peralatan
penunjangnya. Peralatan ini berfungsi agar pada pelapisan logam stainless yang dilapisi zat radioaktif dapat memenuhi sesuai keinginan yang diharapkan, dan dapat diamati langsung oleh pengguna maupun diolah lebih lanjut, misalnya pada laboratorium standardisasi diuji dengan menggunakan alat ukur radiasi XETEX 560A.
Gambar 4.1. Desain sistem elektroplating zat radioaktif
28
Voltmeter
DC
v
+ -
Power supply DC
A
Amperemeter Bak elektroplating
Larutan elektrolit
Katoda
Anoda
Gambar 4.2. Bagan sistem bak elektroplating
4. 1.
Hasil Desain Sumber Radioaktif Dengan Cara Elektroplating Proses elektroplating Sr-90 dan Am-241 berlangsung di dalam larutan yang mengandung zat radioaktif Sr-90 dan Am-241, bahan pembentuk senyawa kompleks serta bahan peningkat konduktivitas listrik dengan menggunakan power supply DC sebagai sumber arus listrik searah. Sebagai anoda digunakan logam platina sedangkan katodanya adalah logam stainless steel dan substratnya adalah larutan elektrolit.
Zat radioaktif Sr-90 dan Am-241 perlu diproses secara elektroplating agar permukaan pada logam yang akan dilapisi zat radioaktif dapat melekat secara solid dan dapat menghasilkan lapisan dengan sifat yang lebih baik,
29
tampilannya lebih menarik, mempunyai konduktivitas listrik maupun panas yang lebih baik dan dapat memancarkan radiasi α dan β dengan baik.
Gambar 4.3. Hasil elektroplating sumber radioaktif
Kegunaan radionuklida Sr-90 merupakan salah satu dari ratusan radionuklida hasil fisi yang sering juga disebut radionuklida jatuhan, radionuklida tersebut mempunyai waktu paro cukup panjang yaitu 28,7 tahun, radiotoksitasnya cukup tinggi, dan persentase terbentuknya pada proses fisi cukup tinggi. Begitu juga dengan mengetahui konsentrasi radionuklida Am-241 pada sampel lingkungan dapat diperkirakan tingkat pencemaran jenis
radionuklida
pada
jenis
sampel
tersebut dan
kontribusinya terhadap paparan pada manusia.
30
1. Perhitungan data Perhitungan data dihitung dengan menggunakan microsoft excel Rumus standar deviasi : n √ Σ ( - xi )2
σn-1 =
i =1
n ( n-1 )
Dimana : σn-1 = simpangan baku n
= jumlah data
= jumlah rata-rata xi = nilai data individual
a. Data pengukuran Sr-90 Tahapan untuk mencari nilai aktivitas sampel tertulis dalam tabel di bawah ini: Tabel. 4.1 Data Pengukuran Sr-90 Nama Sampel
Cps (cacah persekon)
Sampel A
5,2015 ± 0,83044
Sampel B
90,7442 ± 2,868869
Sampel C
338,462 ± 6,553716
Background
0,35556 ± 0,513476
Standar Sr-90
413,593 ± 5,7001182
31
Dari data pengukuran Sr-90 pada tabel di atas sampel A adalah tahap pencelupan awal proses elektroplating. Hasil perhitungan tersebut merupakan nilai rata-rata dari 30 kali pengukuran. Backgroundnya adalah cacahan tanpa sampel, sedangkan standar Sr-90 adalah sumber radioaktif standar yang digunakan untuk mengkalibrasi alat ukur.
Tabel. 4.2 Data Background Nama Sampel
Cps
Sampel A
0,01171668 ± 2,6301E-05
Sampel B
0,218544824 ± 0,00011374
Sampel C
0,817484757 ± 0,00026328
Standar
0,999140272 ± 0,00022877
Tabel. 4.3 Hasil koreksi terhadap Background Nama Sampel
Cps
Sampel A
4,84594 ± 0,01087777
Sampel B
90,38867 ± 0,04704239
Sampel C
338,1062 ± 0,10889283
Standar Sr-90
413,2377 ± 0,09461573
Hasil pengukuran menggunakan Sr-90 hasil dari pengukuran sampel dikurangi background.
32
Tabel. 4.4 Hasil Pengukuran Aktivitas Sampel Nama Sampel
Bq
Sampel A
22,67494 ± 0,050898849
Sampel B
422,9432 ± 0,220118969
Sampel C
1582,054 ± 0,509527206
Bahwa data dalam tabel (koreksi hasil) didapat berdasarkan rumus aktivitas sampel yang dikalikan dengan aktivitas standar Sr-90.
b. Data pengukuran Am-241 Tabel 4.5 Data Pengukuran Am-241 Nama Sampel
Cps
Sampel A
54,436 ± 0
Sampel B
33,044 ± 4,6636
Sampel C
118,61 ± 4,0864
Sampel D
1,798 ± 0,803
Sampel E
44,497 ± 5,8837
Background
0,043 ± 0,107
Standar Am-241
48,106 ± 3,97
Dari data pengukuran Am-241 pada tabel di atas sampel A adalah tahap pencelupan awal proses elektroplating. Hasil perhitungan tersebut merupakan
nilai rata-rata dari 30 kali pengukuran.
33
Backgroundnya adalah cacahan tanpa sampel, sedangkan standar Am241 adalah sumber radioaktif standar yang digunakan untuk mengkalibrasi alat ukur.
Tabel. 4.6 Data Background Nama Sampel
Cps
Sampel A
1,130 ± 3,724
Sampel B
0,685 ± 0,0016
Sampel C
2,465 ± 0,0014
Sampel D
0,036 ± 0,00027
Sampel E
0,924 ± 0,002
Standar Am-241
0,999 ± 0,0013
Tabel. 4.7 Hasil Koreksi Terhadap Background Nama Sampel
Cps
Sampel A
54,393 ± 0,00179
Sampel B
33,001 ± 0,0777
Sampel C
118,568 ± 0,068
Sampel D
1,755 ± 0,013
Sampel E
44,454 ± 0,098
Standar Am-241
48,063 ± 0,066
Background
0
± 0
34
Hasil pengukuran menggunakan Am-241 hasil dari pengukuran sampel dikurangi background.
Tabel. 4.8 Hasil Pengukuran Aktivitas Sampel Nama Sampel
cps
Sampel A
186,528 ± 0,006
Sampel B
113,168 ± 0,266
Sampel C
406,604 ± 0,2334
Sampel D
6,018 ± 0,045
Sampel E
152,44 ± 0,336
Bahwa data dalam tabel (koreksi hasil) didapat berdasarkan rumus aktivitas sampel yang dikalikan dengan aktivitas standar Am-241.
c.
Hasil pengukuran Sr-90 Tanggal : 11 Januari 1980 Aktivitas standar : 3,818 Bq Standar Sr-90 : ± 1 % t : 28,14 th T1/2 : 28,7 th Rumus Aktivitas : At
= Ao. e-0.693 t/ T1/2
35
Pada tanggal 11 januari 1980 didapatkan aktivitas standar Sr-90 3,818 Bq. Pada penelitian ini dilakukan pengukuran pada tanggal 3 Maret 2008 terjadi peluruhan berkurangnya harga aktivitas Sr-90 menjadi 1935,27 Bq.
Cps x – Cps Bg x Aktivitas standar
Aktivitas sampel = Cps standar Dalam waktu 60 menit (cpm)
Hasil akhir dari perhitungan aktivitas sampel dan standar deviasi adalah : 1)
Aktivitas sampel A
: 22,67494 ± 0,050898849
2)
Aktivitas sampel B
: 422,9432 ± 0,220118969
3)
Aktivitas sampel C
: 1582,054 ± 0,509527206
Dari hasil akhir ini terjadi peluruhan terhadap aktivitas sampel Sr-90 pada sampel pertama, kedua dan ketiga, dengan harga aktivitas sampel yang bervariasi.
d.
Hasil pengukuran Am-241 Tanggal : 25 September 1990 Aktivitas standar : 169,8 Bq t : 18 th T1/2 : 432 th
36
Rumus Aktivitas : At
= Ao. e-0.693 t/ T1/2
Pada tanggal 25 Februari 2008 didapatkan aktivitas standar Am-241 169,8 Bq. Pada penelitian ini dilakukan pengukuran pada tanggal 25 Februari 2008 terjadi peluruhan berkurangnya harga aktivitas Am-241 menjadi 164,97 Bq.
Dalam waktu 60 menit (cpm) cpm sampel A
:0
cps : 0
cpm sampel B
: 1982,64
cps : 33,044
cpm sampel C
: 3708,47
cps : 118,61
cpm sampel D
: 107,9
cps : 1,798
cpm sampel E
: 2669,84
cps : 44,497
cpm background
: 2,6
cps : 0,043
cpm standard
: 2886,37
cps : 48,106
Cps x – Cps Bg x Aktivitas standar
Aktivitas sampel = Cps standar
Hasil akhir dari aktivitas sampel dan standar deviasi adalah : 1. Aktivitas sampel A : 186,528 ± 0,006 2. Aktivitas sampel B : 113,168 ± 0,266 3. Aktivitas sampel C : 406,604 ± 0,2334
37
4. Aktivitas sampel D : 6,018 ± 0,0455 5. Aktivitas sampel E : 152,445 ± 0,336 Dari hasil akhir ini terjadi peluruhan terhadap aktivitas sampel Am-241 pada sampel pertama, kedua,ketiga,ke empat dan kelima dengan harga aktivitas sampel yang bervariasi.
4.3.
Pengukuran Aktivitas Aktivitas standar pada saat pengukuran t dinyatakan dengan persamaan : At
Dimana :
= Ao. e-0.693 t/ T1/2
At adalah aktivitas pada saat t Ao adalah aktivitas awal t adalah waktu peluruhan T1/2 adalah waktu paro
Untuk menentukan aktivitas suatu radionuklida pada saat t dapat ditentukan dengan :
cps x x Ao
Ax =
cps std
Dimana :
Ax adalah aktivitas sampel yang akan diukur Cps x adalah cacah perdetik dari sampel Cps std adalah cacah perdetik dari sumber standar
38
Ao adalah aktivitas sumber standar pada saat pengukuran Rumus ini digunakan untuk mencari nilai aktivitas sampel.
4.4.
Hasil Perhitungan dan Pengolahan Data Pengukuran aktivitas Sr-90 dan Am-241 yang diperoleh dari hasil pencacahan dan perhitungan pada alat ukur radiasi XETEX 560A diperoleh sebagai berikut :
Tabel 4.4.1. Aktivitas sumber standar pada saat pengukuran Tanggal Radionuklida
Tanggal acuan
Ao
At
T1/2 pengukuran
- Sr-90
11-01- 1980
3,818
28,7
3 - 03- 2008
1935,27
- Am-241
25 - 09- 1990
169,8
432
25- 02 - 2008
164,97
Untuk aktivitas Sr-90 dan Am-241 ditentukan dengan rumus :
Cps sampel – Cps standar Aktivitas sampel =
x Aktivitas standar Cps standar
39
Untuk standar deviasi ditentukan : n σn-1 =
√ Σ ( - xi )2 i =1
n ( n-1 ) Tabel 4.4.2. Hasil Pengukuran Aktivitas Sampel Cps
Cps
Sampel
Standar
No Radionuklida
1.
2.
Sr-90
Am-241
Aktivitas
- 5,2015
413,5933
1935,27
Rata-rata ± σn-1
- 22,675
± 0,051
- 90,7442
- 422,943 ± 0,220
- 338,4617
- 1582,054 ± 0,51
- 54,436
48,1062
164,97
- 186,528 ± 0,006
- 33,044
- 113,168 ± 0,266
- 118,6115
- 406,605 ± 0,233
- 1,798333
- 6,018
- 44,49733
- 152,445 ± 0,336
± 0,045
40
BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan Dari hasil penelitian dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Berdasarkan hasil pengujian dengan menggunakan alat ukur radiasi XETEX 560A, bahwa desain sistem elektroplating dapat berfungsi dengan baik. 2. Sumber radioaktif yang disiapkan dengan metode elektroplating dapat digunakan untuk mengkalibrasi alat ukur radiasi. 3. Dari hasil pengukuran didapatkan nilai rata-rata dan standar deviasi aktivitas sampel untuk sumber radioaktif Sr-90 dan Am-241 adalah (1582,054 ± 0,51) Bq dan sumber radioaktif Am-241 adalah (406,605 ± 0,233) Bq.
5.2. Saran Perlu dibuat sumber standar radiasi yang lain yang diproses secara elektroplating secara mandiri, sehingga dapat memenuhi kebutuhan akan sumber standar bentuk luasan.
41
DAFTAR ACUAN
1. www. Asosiasi politeknik. Com. Jumat. 25 januari 2008. pukul 10.20 WIB. 2. Pujadi, supriyono, Holnisar. Karakteristik Detektor Proporsional 4π dari bahan aluminium, Seminar Teknologi Keselamatan Radiasi dan Biomedika Nuklir, 2001. 3. Soleh Wahyudi. Ir.MT, Elektroplating Perak, Seri Pelapisan Logam, Bandung: Technic, 2006 4. Mukhlis Akhadi, Drs, Pengantar Teknologi Nuklir, Jakarta : Rineka Cipta, 1997 5. Indrawan Satoto Pamungkas, Menjadi Pengusaha Elektroplating Chrome, Yogyakarta : Andi, 2007. 6. www. Elektroplating. com. Sabtu. 15 Maret 2008. pukul 11.00 WIB. 7. Pelatihan Keahlian, DETEKTOR, Pengukuran Radiasi dan Spektroskopi Nuklir, Pusdiklat BATAN 8. Mukhlis Akhadi, Drs, Dasar-dasar Proteksi Radiasi, Jakarta : Rineka Cipta, 2000. 9. F.D.Sowby, Dr. Radionuclide Transformations, Energy and Intensity of Emissions, Pergamon Press : Newyork, 1985
42
LAMPIRAN 1 1. Data DATA CACAH Sr-90 ( Elektrodeposisi) dengan XETEX 560 A Sampel A NO. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 JUMLAH
Sampel B
BETA ( β ) cpm 345,3 283,3 342 318,5 317,3 302 326,7 328,9 339,6 306,3 310,3 309,5 283,6 344,1 342,8 290,7 294,9 300 303,3 386,2 312,4 291,9 314,3 286,7 265 320,3 302 304 309,4 281,4 9362,7 312,09
NO. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 JUMLAH
Sampel C
BETA ( β ) cpm 5445,8 5244,9 5413,7 5351 5469,2 5436,7 5257 5378,7 5464,1 5427,1 5359,4 5508,9 5374,2 5539 5488,8 5401,5 5383,7 5409,4 5497,3 5437,5 5615,2 5514 5423,1 5405,4 5518,5 5588,6 5497,5 5474,9 5424,2 5590,3 163339,6 5444,653333
NO. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 JUMLAH
BETA ( β ) cpm 20412,8 20184,6 20479 20651,3 20589,9 20785 20488,8 20452,8 20397,3 20304,8 20311,5 20530,8 20347,1 20304,2 20207,4 20016,6 20218 20358,6 20108,4 20116,3 20229,7 20097,7 20208,6 20125,4 20403,5 20320 19848,7 20346,6 20236,6 20149,2 609231,2 20307,70667
43
Standard Sr-90 BETA ( β ) NO. cpm 1 24905,6 2 24968 3 24615,6 4 24980,9 5 24879,7 6 24629,9 7 24998,6 8 24393,7 9 24646,5 10 24860,5 11 25011,7 12 24615,5 13 24444,3 14 25014,2 15 24746,8 16 24773,7 17 24813,9 18 24675,9 19 24743,7 20 24842,8 21 24932,2 22 24993,8 23 24631,1 24 24833,8 25 24998,8 26 24972,8 27 24995,7 28 24885,1 29 24780,6 30 24882,5 JUMLAH 744467,9 24815,59667
Background NO. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 JUMLAH
BETA ( β ) cpm 71 24,5 15,4 10,3 2,6 17,2 16,7 27,6 27,5 22,5 0 17,5 14,3 0,8 14,2 17,6 8,1 15,4 0 19,3 19,4 40 24,8 13 40 16,1 24,2 49,1 43,1 27,8 640 21,33333333
44
LAMPIRAN 2 1. Data DATA CACAH Am-241 ( Elektrodeposisi) dengan XETEX 560 A Background NO. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 JUMLAH
Sampel A Alpha ( α ) cpm 2 2 3 3 1 2 3 2 3 5 26 2,6
Sampel C NO. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 JUMLAH
NO. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 JUMLAH
Sampel B Alpha ( α ) cpm 3212,6 3268,6 3287,1 3246,5 3294 3293,2 3227,4 3236,3 3297,6 3298,3 32661,6 3266,16
Sampel D Alpha ( α ) cpm 3828,5 3733 3669,2 3663,3 3725,6 3700,5 3766,5 3665 37737,3 3678 71166,9 7116,69
NO. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 JUMLAH
NO. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 JUMLAH
Alpha ( α ) cpm 2027,3 2031,4 1962,8 1948,2 1949,1 1938,2 2059,4 2020,3 1931,5 1958,2 19826,4 1982,64
Standard Am-241 Alpha ( α ) NO. cpm 1 2943,6 2 2885,7 3 2896,3 4 2925,2 5 2822,7 6 2881,7 7 2855,9 8 2872,2 9 2935,5 10 2844,9 JUMLAH 28863,7 2886,37
Sampel E Alpha ( α ) cpm 104,7 119 108,1 118,6 95,4 109,8 99,3 101,5 115,5 107,1 1079 107,9
NO. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 JUMLAH
Alpha ( α ) cpm 2692,4 2614,8 2672,8 2586,4 2740,9 2709,9 2611,8 2617,2 2698,5 2753,7 26698,4 2669,84
45
2. Hasil Perhitungan Sampel A
Sampel B
Sampel C
No
Data
x-
( x - )2
No
Data
1
345,3
345,3
119232,09
1
5445,8
1,146666667
1,31484444
1
20412,8
105,0933
11044,6087
2
283,3
283,3
80258,89
2
5244,9
-199,7533333
39901,3942
2
20184,6
-123,1067
15155,2514
3
342
29,91
894,6081
3
5413,7
-30,95333333
958,108844
3
20479
171,2933
29341,406
No
Data
x-
( x - )2
x-
( x - )2
4
318,5
6,41
41,0881
4
5351
-93,65333333
8770,94684
4
20651,3
343,5933
118056,379
5
317,3
5,21
27,1441
5
5469,2
24,54666667
602,538844
5
20589,9
282,1933
79633,0774
6
302
-10,09
101,8081
6
5436,7
-7,953333333
63,2555111
6
20785
477,2933
227808,926
7
326,7
14,61
213,4521
7
5257
-187,6533333
35213,7735
7
20488,8
181,0933
32794,7954
8
328,9
16,81
282,5761
8
5378,7
-65,95333333
4349,84218
8
20452,8
145,0933
21052,0754
9
339,6
27,51
756,8001
9
5464,1
19,44666667
378,172844
9
20397,3
89,59333
8026,96538
10
306,3
-5,79
33,5241
10
5427,1
-17,55333333
308,119511
10
20304,8
-2,906667
8,44871111
11
310,3
-1,79
3,2041
11
5359,4
-85,25333333
7268,13084
11
20311,5
3,793333
14,3893778
12
309,5
-2,59
6,7081
12
5508,9
64,24666667
4127,63418
12
20530,8
223,0933
49770,6354
13
283,6
-28,49
811,6801
13
5374,2
-70,45333333
4963,67218
13
20347,1
39,39333
1551,83471
14
344,1
32,01
1024,6401
14
5539
94,34666667
8901,29351
14
20304,2
-3,506667
12,2967111
15
342,8
30,71
943,1041
15
5488,8
44,14666667
1948,92818
15
20207,4
-100,3067
10061,4274
16
290,7
-21,39
457,5321
16
5401,5
-43,15333333
1862,21018
16
20016,6
-291,1067
84743,0914
17
294,9
-17,19
295,4961
17
5383,7
-60,95333333
3715,30884
17
20218
-89,70667
8047,28604
18
300
-12,09
146,1681
18
5409,4
-35,25333333
1242,79751
18
20358,6
50,89333
2590,13138
19
303,3
-8,79
77,2641
19
5497,3
52,64666667
2771,67151
19
20108,4
-199,3067
39723,1474
20
386,2
74,11
5492,2921
20
5437,5
-7,153333333
51,1701778
20
20116,3
-191,4067
36636,512
21
312,4
0,31
0,0961
21
5615,2
170,5466667
29086,1655
21
20229,7
-78,00667
6085,04004
22
291,9
-20,19
407,6361
22
5514
69,34666667
4808,96018
22
20097,7
-210,0067
44102,8
23
314,3
2,21
4,8841
23
5423,1
-21,55333333
464,546178
23
20208,6
-99,10667
9822,13138
24
286,7
-25,39
644,6521
24
5405,4
-39,25333333
1540,82418
24
20125,4
-182,3067
33235,7207
25
265
-47,09
2217,4681
25
5518,5
73,84666667
5453,33018
25
20403,5
95,79333
9176,36271
26
320,3
8,21
67,4041
26
5588,6
143,9466667
20720,6428
26
20320
12,29333
151,126044
27
302
-10,09
101,8081
27
5497,5
52,84666667
2792,77018
27
19848,7
-459,0067
210687,12
28
304
-8,09
65,4481
28
5474,9
30,24666667
914,860844
28
20346,6
38,89333
1512,69138
29
309,4
-2,69
7,2361
29
5424,2
-20,45333333
418,338844
29
20236,6
-71,10667
5056,15804
30
281,4
-30,69
941,8761
30
5590,3
145,6466667
21212,9515
30
20149,2
-158,5067
25124,3634
Σ
9362,7
624,18
215558,5788
Σ
163339,6
1,63709E-11
214813,675
Σ
609231,2
1,49E-10
1121026,2
312,09
7185,28596
5444,653
7160,45582
20307,71
2,873838788
0
37367,54 6,55371615
46
Standard Sr-90 No Data 1 24905,6 2 24968 3 24615,6 4 24980,9 5 24879,7 6 24629,9 7 24998,6 8 24393,7 9 24646,5 10 24860,5 11 25011,7 12 24615,5 13 24444,3 14 25014,2 15 24746,8 16 24773,7 17 24813,9 18 24675,9 19 24743,7 20 24842,8 21 24932,2 22 24993,8 23 24631,1 24 24833,8 25 24998,8 26 24972,8 27 24995,7 28 24885,1 29 24780,6 30 24882,5 744467,9 Σ 24815,597
x- 90,00333333 152,4033333 -199,9966667 165,3033333 64,10333333 -185,6966667 183,0033333 -421,8966667 -169,0966667 44,90333333 196,1033333 -200,0966667 -371,2966667 198,6033333 -68,79666667 -41,89666667 -1,696666667 -139,6966667 -71,89666667 27,20333333 116,6033333 178,2033333 -184,4966667 18,20333333 183,2033333 157,2033333 180,1033333 69,50333333 -34,99666667 66,90333333 -1,56433E-10
( x - )2 No 8100,600011 1 23226,77601 2 39998,66668 3 27325,19201 4 4109,237344 5 34483,25201 6 33490,22001 7 177996,7973 8 28593,68268 9 2016,309344 10 38456,51734 11 40038,67601 12 137861,2147 13 39443,28401 14 4732,981344 15 1755,330678 16 2,878677778 17 19515,15868 18 5169,130678 19 740,0213444 20 13596,33734 21 31756,42801 22 34039,02001 23 331,3613444 24 33563,46134 25 24712,88801 26 32437,21068 27 4830,713344 28 1224,766678 29 4476,056011 30 848024,1697 Σ 28267,47232 5,7001182
Background Data 71 24,5 15,4 10,3 2,6 17,2 16,7 27,6 27,5 22,5 0 17,5 14,3 0,8 14,2 17,6 8,1 15,4 0 19,3 19,4 40 24,8 13 40 16,1 24,2 49,1 43,1 27,8 640 21,33333
x- 49,66666667 3,166666667 -5,933333333 -11,03333333 -18,73333333 -4,133333333 -4,633333333 6,266666667 6,166666667 1,166666667 -21,33333333 -3,833333333 -7,033333333 -20,53333333 -7,133333333 -3,733333333 -13,23333333 -5,933333333 -21,33333333 -2,033333333 -1,933333333 18,66666667 3,466666667 -8,333333333 18,66666667 -5,233333333 2,866666667 27,76666667 21,76666667 6,466666667 5,68434E-14
( x - )2 2466,77778 10,0277778 35,2044444 121,734444 350,937778 17,0844444 21,4677778 39,2711111 38,0277778 1,36111111 455,111111 14,6944444 49,4677778 421,617778 50,8844444 13,9377778 175,121111 35,2044444 455,111111 4,13444444 3,73777778 348,444444 12,0177778 69,4444444 348,444444 27,3877778 8,21777778 770,987778 473,787778 41,8177778 6881,46667 229,382222 0,51347612
4 7
