PENGUKURAN ALiRAN SUNGAI DENGAN PENGGUNAAN RADIOISOTOP Oleh: PRAWOTO, A. AMIRUDDIN
dan DJALI
AHIMSA
RINGKASAN
Penggunaan radioisotop dalam pekerjaan geofisik dapat digolongkan pada metode radioaktip, dan meliputi penelitian pen:;jukuran aliran, gerakan air dibawah tanah perpindahan, pengangkutan endapan dalam sungai dan dasar pantai / erosi / pengawasan banjir. Semuanya dapat dilakukan dengan menggunakan radioisotop sebagai perunut. Adapun pen:;jukuran aliran sungai ditujukan untuk menghitung kecepatan aliran dan keadaan alirannya. Tujuan utama dari percobaan ini adalah untuk pengenceran sampah_sampah radioaktip kedalam sungai yang mempunyai waktu paruh yang pendek. Ada 3 macam cara pengukuran ini. 1. peak timing 2. pengenceran konti nu 3. jumlah cacahan Sedang si penulis dalam penggunaan radioisotop ini mempergunakan cara jumlah cacahan. Cara ini mula_mula ditemukan oleh Hull E. dalam judulnya "The total Count Technique" dan "A New Principle in Flow Measurement". Perlu ditambahkan disini pelepasan radioisotop dilakukan kedalam aliran sungai di_ mana terjadi turbulensi dan radioisotop yang memancarkan sinar 3 yang kuat dengan waktu paruh yang pendek. Salah satu cabang dari penggunaan radioisotop dalam ilmu pengetahuan dewasa ini, telah dijumpai dalam cabang geofisika. Manusia dalam mempelajari seluk_beluk dunia ini selalu terbentur kepada kesukaran_kesukaran alamiah yang biasanya sebagai kegaib_ an struktur / tetapi Tuhan telah selalu mengijinkan pencarian jalan lain untuk menelaahnya selama manusia tetap dalam iman mengagungkan kebesaran IIlahi dan tidak mempersekutukannya dengan apapun didunia ini / Maha Agung Tuhan. Dalam perjaangan manusia mencari air didaratan benua_benua kering, selalu disukar_ kan dengan pelaksanaan_pelaksanaan teknis dan interpretasi_interpretasi hasil. Cara_cara *) Penelitian
56
pendahuluan.
yang biasa digunakan misalnya seismic_refraction, tahanan listrik, Induced_Polarization atau el ectro magneti c induction, seri ng tertipu dalQlTl cal careous soilj atau rocks yang biasanya mengandung electrolitic solution sehingga palsulah sifat_sifat ke-elektrikannya. Maka biasanya kesemua cora diatas terpaksa harus dilakukan untuk perbandingan satu soma lain. Misalnya, kalau suatu riverchannel telah dapat diketahui oleh cora_cora diatas (terlokaliser), bagaimanakah menghitung kecepatan aliran don mempelajari alirannya? Jawabnya adal ah cora perunutan. Penggunaan radioisotop dalam pekerjaan geofisik dapat dikatagorikan kepada "radio_ activity method" (Parasnis, Heiland), don meliputi penelitian_penelitian pengukuran aliran, gerakan air dibawah tanah perpindahan, pengangkutan endapan dol am sungai don dasar pantai, erosi, pengawasan banjir. Semuanya dapat ditel iti dengan menggunakan radioisotop sebagai perunut. Disini akan dibawakan hasil-hasil percobaan "river gauging". Adapun river gauging termasuk dalam persoalan pengukuran aliran dimana biasanya ditujukan untuk menghitung kecepatan aliran, keodaan aliran don kecepatannya. Tiga cora yang termasuk didalamnya : 1. "peak timing" 2. pengenceran konti nu 3. cacahan total Ketiganya dapat bekerja sendiri_sendiri atau bersama_sama untuk membondingkan hasil_hasil, atau secara sel ecti dipil ih dengan dasar penyesuaian keadaan alam setempat. Dalam prasoran ini, akan dilaporkan cora total sebagai hasil percobaan pendahuluan penggunaan radioisotop dol am river gauging.
DASAR Cora ini ditemukan oleh Hull (Hull E., "The total Count Technique" don A New Principle in Flow Measurement", Int. J. of Applied Radiation and Isotopes 4, 1-15, 1958). Diketahuinya bahwa dari duo kurva yang dihasilkan dalam "peak timing method", Iuas duo daerah kurva_kurva tersebut adalah tetap, (Iihat gambar 1) , don inilah yang menginspirasikannya pada istilah cacahan total. Dalam cara ini, sejumlah volum larutan radioisotop (V,) dengan konsentrasi C" dilepaskan kedalam aliran/sungai secara cepat (single shot), don akan terjadi penyebar_ an don pengenceran. Suatu konsentrasi C dapot dihitung (dengan instrument) disuatu tempat dihil ir di mana pencampuran yang homogen sudah dianggap terjadi. Maka secara matematika dapat diterangkan sbb.: 1. sekiranya
betul_betul
terjadi ~
kekekalan
!
masa don keoktipan,
dV, C
C,.
V, =
maka
C.dV,
C ialah konsentrasi isotop dalam volume dV dalam aliran. Kalau Q ialah kecepatan
aliran,
maka Q = dV/dt,
f
Persamaon menjadi C,. V, = C.Q.dt 2. sekiranya Q tetap (tak bercabang_cabang),
don maka C,.
Kalau C,.
V, disebut
A, jumlah aktivitas,
atau dV = Q.dt.
V, = Q persamaan
C.dt. menjadi 57
3. A
=
0
J
C. dt, don agar persamaan
ini
J
benar, C.dt harus tetap diseluruh penampang aliran, artinya tetap merata. Kalau R = suatu kecepatan cacahan diatas background yang dibangkitkan oleh sejumlah konsentrasi, C, maka R = F.C, atau C = R/F, dimana F disebut faktor kalibe_ rasi instrument. Maka persamaan menjadi,
I
J
R/F.dt = O/F R.dt, A = 0 don bentuk ini menjelaskan pengertian pencacohan total. Dori bentuk ini, terpikir bahwa sesungguhnya persoalan pengukuran telah berubah C.dt. Hal ini dapat diatasi dengan pen_ menjadi persoalan penilaian J R.dt atau cacahan atau perhitungan konsentrasi secora kontinu atas cuplikan yang diambil disuatu stasiun, pada interval yang tetap, sebanyak volum yang tetap, selama jangka yang di_ hi tung waktunya. Maka suatu kurva waktu kecepatan pencacah atau waktu konsentrasi, dapat dikonstruksikan don di integrasikan secora nur.lerik (numeri call y integrated). Tetapi hal ini dapat Iebih disederhanakan lagi dengan mendefinisikan harga integrasi,
J
A
(atau
(O/F.). dimana Rav. adalah yang diambil selama
kecepatan t2
-
Rav. (t2
pencacahan
-
t1)
rata_rata
yang
atau
O.
diatas
C av. (t2 background
-
t1)
dari cupl ikon
t1•
Pelaksanaan yang mudah dopat dilakukan dengan pengadukan cuplikan dalam suatu wadah don diambil rata-ratanya. Maka cora ini diberi nama khusus: "continuous sample method" • Maka cora ini baik digunakan kalau : 1. A kekal, 2. 0
tetap,
f
3. C.dt tetap diseluruh penampang. Penghitungan F, sangat perlu kalau sekiranya kita akan melakukan cacahan total dengan memasukkan detektor kedalam sungai, maka detektor itu harus dikal iberasi pada geometry yang tak terhi ngga • PERCOBAAN
Berhubung belum dimilikinya "portable rate meter" don pencacahnya, maka jumlah pencacahan terdapat kesukaran_kesukaran, karena cuplikan yang diambil harus dibawa ke laboratorium untuk discanned, don lebih sulit lagi kalau jauh dari lab., don waktu paroan isotop itu pendek sekali. Tetapi hal ini tak apa, karena dalam percobaan ini ditekankan pada teori penel itian bukan effisiensi nya. Wal aupun demikian, cupl ikon yang terus menerus sebagai variasi dari cacahan total mungkin dikerjakan. Cuplikan yang secara teoretis harus diambil secara kontinu dengan pompa, biasanya dengan "peristaltic pump", dapat digantikan dengan tenaga manusia (walaupun banyak) dengan komando satu orang yang memberi aba_aba kapan harus diambil cuplikan.
58
RADIOISOTOP
Pemilihan radioisotop, adalah sangat penting di Indonesia mengingat banwa sungai_ sungai disini hampir semua digunakan penduduk untuk keperluan hidupnya. Kecuali itu, bel um adanya peraturan khusus tentang pemakaian radioisotop untuk penel itian-penel itian seperti ini (yang berhubungan dengan penduduk secara langsung), maka peraturan IAEA_ lah yang dipakai, don yang terpenting konsultasi dengan ahli fisiko kesehatan setempat. Sesungguhnya 1 -131 sangat ideal untuk dipilih tetapi oleh karena beberapa soot produksi terhalang, maka telah dipilih Na_24 mengingat sederhananya p13nyinaran don tingginya keaktipan jenis yang terjadi don juga tak perlu diolah. Untuk pelepasan isotop itu sebagai penembakan tunggal, telah dibuat satu alat pe_ mecah gelas (gl ass breaker) yang berkapasitet 20 ml vial, yang dikerjakan oleh lab. Mesin ITB, don memberikan hasil yang cukup baik. PROSEDUR
Dipilih sungai kecil clan dekat dengan reaktor, yakni Cikapayang yang kebetulan akan digunakan sebagai arus pengencer. Kecepatan aliran dari sungai ini tak tertentu karena tergantung pada pintu air. Dipilih 2 station masing_masing pada jarak 24 m don 72 m dari tempat pelepasan isotop, dimana dilakukan cuplikan oleh 3 orang (Sdr. Hakim, Dachlan, R«chmat) yang telah dilatih. Sinkronisasi cuplikan dengan pelepasan dilakukan dengan tembakan senapan. Cuplikan diambil pada interval ±. 10 sekon selama 15 I'rn/nit (dianggop bahwa isotop telah liwat semua) mengingat kecepatan or us kira_kira 0,575 m/sec. (untuk ini dilaku_ kan color test). 20 vials untuk "peak timing", don masing-masing 3 kaleng untuk total count. 65 = 50 57, 44 70 54 66 666 2±.kl.5 69 52 63 75 47 68 56 64 45 52 73 62 63 57 54 "62 65 851 63 67 66 55 62 56 55 50 53 65 60 64 61 75 72 45 550 46 58 69 62 65 0365 76 67 52 57 HASIL·HASIL (26.9 2.95) cpm. 57 61 60KI,9 kl.9 kl.2 kl.7 kl.l kl.3 10 vials 64 51. 51 kl.6 kl.8 59, 55, 0 0, 54, 52, 68,51 KI.l= 28.65 KI.7 == 29 30.7 ± ± 0, 50,
-
B:Jckground KI.5 ketelitian = 31.6 ± 0,dalam vial. an Dachlan, ml stadimasukkan I. N ± 3 CT Standard CO dengal'! 3 aktip, 32% sebanyak 11.4: mCi/4.8
Hakjm, c /2 m sta II.
Deviasi. 59
Percobaan 22/6/66 jam 14.00, gagal karena vial tak pecah, maka isi dipindahkan ke_ dalam vial lain yans tipis. Aktivitas yang tertinggal dalam vial lama dihitung dengan pengukur kecepatan pencacah yang dikal iberasikan dengan sumber standar. 2.4 0.05
mR/hr pada 20 cm jam 9.00,23/6/66 mR/hr pada 20 cm jam 9.00, 23/6/66
thd. thd.
•••••••••• ••••••••••
vial lama. sumber sinor 0.04
uCi.
Jodi tertinggal = 2.4/0.050 x 0.04 uCi = 1.92 uCi K = A/A = 2.8 faktor pelunak (Radiological Handbook), :. Aktivitas 0.06 0.05
tertinggal
2.8 x 1.92
uCi = 5.37
uCi.
dalam glass breaker,
mR/hr pada 20 cm jam 9.00, mR/hr pada 20 cm jam 9.00,
thd. glass breaker sumber si nor 0.04 uCi.
23/6/66 23/6/66
K = 2.8, :.
2.8 x 0.06/0.05
x 0.04
Total kehilangan = (5.37 + 0.14) uCi don ini sangat kecil dibandingkan dengan Koreksi ParaIisis
= 5.51 uCi jumlah aktivitas.
No/N
=
(1/mx.
(1
x = 1.09 mg/cm2, relatip hanya 0.97 berbeda. kalau
langsung
uCi
(1 - Nt)0 , N = No / tak perl u karena ternyata N t sangat kecil, t dari perhitungan = 100 u~c.
KoreksiSelfabsoropsi
Jodi,
uCi = 0.14
diambil
perhitun3an
Q = A/(C A = 11.4 uCi C avo = (4.7/19520 x 0.04) t2 t1 '" 850 detik. :.
uCi /1.7
X
_ e-mx),
memberikan harga kecepatan pencacahan (Rod. Hand. pg.3 138), maka hampir tak
konsentrasi, (t2
-
t,)
ml = 0.882
x 10-5 uCi/ml.
Q = 1.47 m3/detik.
Dari color test didal?at kecepatan aliran di stasi un pang rata_rata 2 m2, maka Q = A. V •
0.575
m/detik
sedang
penam_
Q = hampir 1.2 m3/detik
PENELAAHAN
Kelebihan 1. 2. 3. 4.
kira_kira
200 1/detik
ini disebabkan
mungkin oleh :
adanya yang tumpah ketika dilakukan pemindahan; kehilangan pemecah gelas don vial terdahulu; floculasi don serap oleh mikro organisme don tanah dalam sungai; tersumbatnya pintu air oleh kotoran_kotoran (sampah_sampah) ketika dilakukan color test; 5. kurang telitinya para petugas karena kerja malam (ngantuk), atau pengukur kecepat_ an pencacahan yang digunakan waktu itu tak teliti. 6. Pengukuran spkectrum dilakukan atas cuplikan untuk melihat adanya Na_24. 60
Gambar
R.dt
(KULIAH
A. S. N. T.)
c/m
Mev. SPECTRUM
ENERGI
1 KV
Na_24, DENGAN
1.37
MEV.
ANAL YSER
DARI
SAMjfLE
MODEL
S}/34
KL.
S
DAN
LAIN_LAIN
RIDL
61
