KAJIAN ANALISIS KANDUNGAN Hf DI DALAM CUPLIKAN STANDAR DENGAN METODE AANI

ISSN 0216 - 3128

152

Wisjachudin Faisal

KAJIAN ANALISIS KANDUNGAN Hf DI DALAM CUPLIKAN STANDAR DENGAN METODE AANI Wisjachudin Faisal Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan – BATAN, Yogyakarta

ABSTRAK KAJIAN ANALISIS KANDUNGAN Hf DI DALAM CUPLIKAN STANDAR DENGAN METODE AANI. Telah dilakukan kajian tentang analisis kandungan Hf dengan metode AANI. Pada proses pemisahan Zr dan Hf seringkali mengalami kesulitan dalam analisis hasil proses pemisahan terutama analisis Hf. Karena sifat kimia keduanya sangat mirip, maka sangat sulit untuk menentukan kadarnya bila dilakukan dengan analisis kimia biasa. Ternyata ada sifat fisis yang berbeda antara keduanya yaitu tampang serapan neutron, sehingga metode yang relatif memadai adalah metode AANI. Dari hasil kajian menunjukkan bahwa beberapa penelitian yang telah dilakukan ternyata analisis unsur Hf dengan metode k0 AANI menggunakan SRM USGS W2A Diabase cukup memadai dengan meninjau nilai SBR. Sedangkan bila ditinjau penelitian menggunakan SRM 1633b, hasil penelitian dengan metode komparatif maupun metode k0 untuk unsur Hf nilai SBR Hf relatif lebih tinggi dibanding beberapa unsur- unsur yang lain. Sedangkan untuk sebagian besar unsur tertentu berdasarkan nilai SBR, metode relatif masih lebih bagus dibandingkan dengan metode k0. Untuk memperoleh data yang lebih akurat maka perlu dilakukan uji banding dengan analisis yang yang oleh para ahli AAN disarankan menggunakan ICP-MS atau ICP-AES. Kata kunci : analisis aktivasi neutron, standar reference material, hafnium.

ABSTRACT STUDY OF ANALYSIS Hf CONTENT IN THE STANDARD SAMPLE BY USING INAA METHOD. Study of Analysis Hf content by using INAA method has been carried out. In the Zr and Hf separation processes often have difficulty in analyzing the results of the separation process, especially for Hf analysis. Because both are very similar chemical properties, it is very difficult to determine its purity if it is done with an ordinary chemical analysis. Apparently there are different physical properties of both the look of neutron absorption, so the method is relatively adequate INAA method. The review shows that some research had been done, Hf elemental analysis by k0 INAA methods using USGS SRM W2A Diabase adequate by reviewing the value of SBR. Meanwhile, when reviewed research using SRM 1633b, the results of research with the comparative method or methods of k0 INAA for the elements Hf, Hf SBR value is relatively higher than some other elements. While for most of the specific elements based on the value of SBR, the method is relatively better than the method k0. To obtain more accurate data it is necessary to test the appeal with the analysis by NAA experts recommended using ICP-MS or ICP-AES. Key words : neutron activation analysis, standar reference material, hafnium

LATAR BELAKANG

Z

irkonium dan hafnium adalah dua unsur yang mempunyai sifat-sifat kimia yang hampir sama dan di alam selalu berada bersama-sama, tetapi mempunyai sifat fisis yang agak berbeda, salah satunya adalah penampang lintang serapan neutron yang sangat berbeda. Tampang lintang serapan neutron zirkonium adalah 0,18 barn sedangkan hafnium mempunyai tampang lintang serapan neutron 108 barn [1]. Zirkonium mempunyai penampang serapan neutron paling rendah dibandingkan dengan semua logam yang mempunyai sifat mekanik kuat, tahan korosi dan titik leleh yang tinggi, sehingga biasa

digunakan sebagai kelongsong bahan bakar dalam bentuk logam paduan, dan dapat juga sebagai pengganti Si dalam pyrocarbon (SiC) sebagai pelapis uranium (bahan bakar reaktor bentuk kernel).[2,3] Zirkonium yang diperoleh dari hasil pemisahan bila akan digunakan sebagai bahan paduan untuk pembuatan kelongsong bahan bakar nuklir, perlu diteliti apakah sudah memenuhi syarat sebagai bahan struktur reaktor nuklir. Karena bila kandungan hafnium masih cukup tinggi akan dapat mengganggu ekonomi neutron pada kelongsong bahan bakar, yaitu dengan mengabsorpsi neutron hasil reaksi pembelahan. Persyaratan zirkonium

Prosiding PPI - PDIPTN 2010 Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN Yogyakarta, 20 Juli 2010

Wisjachudin Faisal

ISSN 0216 - 3128

murni nuklir yang akan digunakan untuk bahan struktur reaktor nuklir adalah kandungan hafniumnya tidak boleh lebih dari 100 ppm. Dalam hal ini hafnium hasil pemisahan dapat dilakukan pengambilan kembali (recovery) karena menurut beberapa ahli[4] ternyata hafnium dalam bentuk paduan dapat dimanfaatkan untuk nozel roket pendorong, juga dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan ketahanan korosi. Mengingat zirkonium dan hafnium mempunyai sifat-sifat kimia yang hampir sama maka permasalahannya adalah bagaimana proses pemurniannya agar supaya Hf yang ada bersama Zr dapat dipisahkan sedemikian sehingga Zr dapat diperoleh dalam kondisi murni nuklir. Sudah barang tentu bagaimana cara mengetahui keberhasilan pemurnian, diperlukan dukungan metode analisis yang mampu menentukan kadar kemurnian hasil pemisahan tersebut. Da1am kajian ini akan dipilih suatu metode untuk penentuan kadar hafnium dan zirkonium hasil proses pemisahan. Pemilihan metode analisis ini dilakukan dengan memperhatikan adanya kesamaan sifat-sifat kimia yang dimiliki unsur hafnium dan zirkonium sehingga sulit dibedakan antara kedua unsur tersebut apabila dilakukan metode analisis kimia biasa. Salah satu caranya adalah dengan memanfaatkan perbedaan sifat fisis yang dimiliki unsur hafnium dan zirkonium yaitu tampang lintang serapan neutron yang berbeda, masing-masing sebesar 0,18 barn dan 108 barn, maka metode analisis yang dapat menganalisis unsur-unsur tersebut berdasarkan beda harga tampang lintang serapan neutronnya, yaitu dengan metode AANI (Analisis Aktivasi Neutron Instrumental). Analisis Aktivasi Neutron ini adalah suatu metode untuk menentukan kadar suatu unsur dalam suatu cuplikan yang dengan teknik ini secara khusus dapat digunakan untuk mengidentifikasi unsur dalam jumlah kecil dalam orde ppm bahkan ppb. Metode analisis ini adalah salah satu teknik nuklir yang digunakan untuk mengkuantifikasi unsurunsur kimia yang terkandung dalam suatu materi. Di dalam metode AAN, analisisnya terdiri dari analisis kualitatif dan analisis kuantitatif. Analisis kualitatif adalah analisis unsur-unsur yang terdapat dalam suatu cuplikan bahan, sedangkan analisis kuantitatif adalah analisis kandungan atau penentuan kadar unsur-unsur tersebut. Analisis Kualitatif Nomor salur puncak-puncak spektrum cuplikan dipakai untuk menentukan tenaga sinar γ menggunakan persamaan kalibrasi tenaga. Setelah kalibrasi dilakukan secara berulang-ulang dan

153

didapatkan hasil yang mantap dan mempunyai ketelitian tinggi maka dapat dilakukan pengukuran cuplikan. Puncak-puncak dalam spektrum-γ cuplikan mempunyai tenaga (Y), dengan menggunakan persamaan garis kalibrasi. Y = aX+b X = nomor salur Y = tenaga radionuklida (keV) dan a & b = suatu bilangan nilai slop a, intersep b

(1)

Analisis Kuantitatif. Setelah puncak-puncak dalam spektrum-γ cuplikan selesai diidentifikasikan, barulah analisis kuantitatif dapat dilakukan. Radionuklida yang akan ditentukan dapat mempunyai beberapa puncak dalam spektrum cuplikan yang paling baik untuk dipakai dalam penentuan secara kuantitatif. Penentuan puncak tersebut didasarkan atas 3 kriteria, yaitu: dipilih puncak dengan intensitas mutlak (Y) yang paling besar, atau dipilih puncak yang mempunyai laju cacah paling besar. Hal ini perlu dilakukan untuk memperkecil ralat pengukuran. Dipilih puncak yang mempunyai tenaga sinar-γ paling tinggi. Dipilih puncak yang tidak terkena interferensi puncak nuklida lain yang tidak dapat dipisahkan oleh detektor. Interferensi puncak yang demikian tentu saja akan memberikan hasil analisis yang lebih tinggi daripada yang seharusnya. Selama ini sudah dikenal beberapa metode AAN (Analisis Aktivasi Neutron), yaitu metode AAN relatif (multi komparator), metode komparator tunggal dan metode absolut dan metode k0[5,6]. Metode yang banyak diterapkan di berbagai laboratorium yang menggunakan teknik AAN adalah metode komparatif yang menggunakan unsur standar sebagai pembanding. Dalam prakteknya ada beberapa kelemahan, antara lain preparasi, irradiasi dan penggunaan banyak unsur standar, tidak efisien karena banyak menyita waktu. Permasalahan yang muncul berkaitan dengan unsur standar sebenarnya dapat diatasi dengan penggunaan bahan standar acuan yang secara kuantitatif diketahui komposisi dan konsentrasinya dengan baik, misal Standard Reference Material (SRM). Tetapi metode ini juga terdapat kendala berkaitan dengan harga bahan standar acuan yang cukup mahal. Disamping untuk penggunaan analisis unsur kelumit, komposisi unsur dan konsentrasi dalam bahan standar umumnya tidak komparabel dengan komposisi dan konsentrasi unsur yang akan ditentukan dalam cuplikan. Untuk mengatasi masalah tersebut, penggunaan komparator tunggal menjadi salah satu alternatif pilihan oleh beberapa laboratorium. Tetapi penggunaan komparator tunggal sangat tergantung pada faktor k yang mempunyai ketergantungan


154

Wisjachudin Faisal

ISSN 0216 - 3128

terhadap posisi irradiasi dan geometri pencacahan. Frans de Corte telah mengusulkan perbaikan melalui teknik k0-AAN menggunakan parameter k0 yang tidak tergantung pada posisi geometri dan posisi kanal irradiasi. Dalam ko-AAN, kuantifikasi unsur unsur dalam suatu cuplikan, dihitung berdasarkan formulasi dari Frans de Corte, yang tidak bergantung pada ketersediaan unsur standar, melainkan pada parameter kanal iradiasi α, f, temperatur, fluks neutron, dan tetapan ko. Beberapa laboratorium analisis bahan, selama ini menggunakan metode AAN relatif (multikomparator), baik untuk keperluan penelitian Semakin maupun pelayanan jasa pengujian[5]. banyaknya cuplikan yang harus dianalisis, pertimbangan efisiensi waktu dan makin mahalnya harga unsur standar, merupakan alasan untuk dikuasai dan dikembangkannya metode AAN berbasis k0. Teknik ini mempunyai berbagai keunggulan, yaitu pengujian yang bersifat tidak merusak, sensitivitas pengukuran yang relatif tinggi sampai nanogram (10-12 g), selektivitas yang tinggi dengan kemampuan identifikasi unsur secara simultan. Dengan demikian evaluasi unsur-unsur yang terdapat dalam materi dapat ditentukan secara serempak dalam jumlah cuplikan yang relatif sedikit (50 - 100 mg). Dalam kajian ini yang akan dibahas hanya tentang metode AAN relatif (multi komparator), dan metode k0[5,6]. Di dalam analisis aktivasi neutron, massa unsur yang akan ditentukan (wa) diperoleh melalui persamaan berikut: [5,6]

(2) wa : masa analit dalam sample,Ma : masa molar (g mol-1), NA : Bilangan Avogadro = 6,0221.1023 mol, θ : (fraksi) kelimpahan isotop, γ : intensitas gamma absolute Np : jumlah cacah yang dikumpulkan pada puncak energi penuh, setelah dikoreksi terhadap pulsa yang hilang, tm : waktu pencacahan (detik), S : faktor saturasi (=1− e−λtirr ); λ = tetapan peluruhan = (ln2)/t½ , t½ adalah waktu paruh radionuklida diamati, dan tirr adalah waktu iradiasi (s), D : faktor peluruhan (= 1- e−λtd ), dengan td adalah waktu peluruhan (dari akhir irradiasi hingga mulai pencacahan),C : faktor pencacahan [= m (1− e−λtm ) / tm), koreksi peluruhan selama pencacahan, Gth : faktor koreksi diri untuk neutron termal, Ge : faktor koreksi diri untuk neutron epitermal, Φs : fluks neutron thermal (ncm2 -1) s , Φe : fluks neutron epithermal (ncm-2s-1), σo : tampang lintang (barn), εp : efisiensi detektor dari

puncak energi penuh =

εg P

, εg adalah efisiensi

T

geometri; P/T= rasio peak to total yang nilainya berbeda antara satu detektor dengan lainnya, α : penyimpangan energi (spektrum) neutron epitermal dari distribusi I/E, I0: resonansi integral (barn). Selanjutnya penentuan wa, dilakukan dengan berbagai metode standardisasi, antara lain dengan metode relatif (multikomparator), komparator tunggal, absolut dan metode k0 . Metode Relatif (Multikomparator) [5,6] Metode ini merupakan metode yang umum digunakan di berbagai laboratorium AAN. Pada metode ini standar dari suatu unsur yang diketahui massanya ws, dari setiap unsur yang akan ditentukan, diiradiasi bersama-sama dengan cuplikan dan selanjutnya keduanya dicacah secara berurutan pada detektor dengan geometri yang sama. Pada metode ini jumlah dan komposisi standar harus sama dengan jumlah dan komposisi unsur yang akan ditentukan. Apabila notasi a menyatakan analit, dan s adalah standar, maka persamaan (2) tersebut dapat ditulis ulang sebagai berikut :

(3) dengan f adalah rasio fluks termal terhadap epitermal. Dalam hal ini berlaku Sa = Ss , Ma = Ms , γ a = γ s , σ0,a = σ0,s , I0,a = I0,s dan θa = θs. Pada persamaan ini diasumsikan bahwa penurunan (gradient) fluks neutron pada lokasi cuplikan dan standar dalam kontainer iradiasi diabaikan. Untuk menghindari ketergantungan terhadap G, f, Q0 dan ε, maka posisi iradiasi dilakukan pada posisi kanal yang sama antara cuplikan dan standar, demikian juga dengan waktu iradiasi, waktu pencacahan dan geometri pencacahan, sehingga suku ke-2 dan ke-3 pada persamaan (3) didekati dan dianggap sama dengan persamaan (2), sehingga akan diperoleh persamaaan yang umum digunakan sebagai berikut,

(4) Prosiding PPI - PDIPTN 2010 Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN Yogyakarta, 20 Juli 2010

Wisjachudin Faisal

ISSN 0216 - 3128

Metode k0 Metode k0 merupakan peningkatan dari metode komparator tunggal pada posisi iradiasi yang berbeda yang dilakukan oleh Frans de Corte, dengan menerapkan suatu konversi terhadap faktor k. Apabila faktor k-eksperimen pada metode komparator tunggal, dinormalisasi untuk kondisi percobaan (f, α) dan pencacahan (εp), maka dari persamaan (2) dapat diperoleh persamaan matematis berikut [5,6],

(5) faktor k0,s(s) disebut tetapan nuklir komposit, atau lebih dikenal sebagai k0.

155

(ln2)/t½ , t½ adalah waktu paruh radionuklida diamati, dan tirr adalah waktu iradiasi (detik), D : faktor peluruhan = 1- e−λtd, dengan td adalah waktu peluruhan (dari akhir iradiasi hingga mulai pencacahan) C : faktor pencacahan = m (1− e−λtm) /λt , koreksi peluruhan selama pencacahan, Gth dan Ge : faktor koreksi diri untuk neutron termal dan epitermal, W : massa cuplikan yang diiradiasi (g), εp : efisiensi detektor dari puncak energi penuh =

εg

P

, εg adalah adalah efisiensi geometri; P/T=

T

rasio peak to total yang nilainya berbeda antara satu detektor dengan lainnya, F : rasio fluks termal terhadap epitermal, Α : penyimpangan energi (spektrum) neutron epitermal dari distribusi1/E, Q0 : rasio integral resonansi dengan tampang lintang aktivasi termal = I0/σ0

(6) Seperti diketahui bahwa pada metode absolut mempunyai persamaan di bawah ini

(7) Atau persamaan (7), parameter data nuklir, diganti dengan tetapan nuklir komposit, k0,m(α), maka diperoleh persamaan, [5,7,8]

DATA DAN PEMBAHASAN Gambar 1 dan Tabel 1 adalah merupakan hasil analisis kualitatif. Dari kedua data tersebut terlihat bahwa puncak tenaga gamma isotop 95Zr (724,20 dan 756,72 keV) terletak di sebelah kanan isotop 181Hf yang mempunyai tenaga 133,35 dan 481,85 keV. Kedua isotop sangat mudah dibedakan karena jaraknya cukup jauh.

(8) dengan, Pa : konsentrasi analit dalam cuplikan (µg/g), m : fluks monitor yang diiradiasi bersamasama, Np : jumlah cacah yang dikumpulkan pada puncak energi penuh, setelah dikoreksi terhadap pulsa yang hilang, tm : selang waktu pengukuran (detik), S : faktor kejenuhan yang dinyatakan sebagai S = 1−e−λtirr; λ = tetapan peluruhan =

Gambar 1 Spektra gamma dari isotop Hf dan Zr[9]

Tabel 1. Data Nuklir dari Zr dan Hf[10] Nuklida yang diiradiasi 94

Zr

180

Hf

Kelimpahan Isotop (%)

Cross Section, barn

17,40

0,18

95

35,10

108

181

Sensitivitas AAN Sensitivitas AAN untuk beberapa unsur dapat mempunyai kemampuan analisis sampai dengan 10-11 gram,[8] dan tidak semua unsur dapat

Hasil Nuklida

Waktu Paro (hari)

Zr Hf

65 44,6

Tenaga Gamma (keV) 724,20 756,72 133,35 481,85

terdeteksi terutama unsur yang mempunyai nomor atom ringan. Sensitivitas aktivasi neutron didefinisikan sebagai aktivitas per berat unsur dalam cuplikan bahan (A/W), lihat persamaan (9)


ISSN 0216 - 3128

156 A W

=

A φ δ

= = =

tc

=

ti NA f W M

= = = = =

δ φN

A

f (1 − e M

− 0,693

ti/t

c

)

(9)

aktivitas radionuklida (dps) fluks neutron tampang lintang serapan neutron (barn = 10-24 cm2) waktu tunda (detik), pada saat iradiasi dihentikan sampai pencacahan waktu iradiasi (detik) 6,02.1023 kelimpahan isotopik (%) berat unsur dari isotop berat atom isotop

Faktor–faktor yang mempengaruhi sensitivitas : Tampang lintang Dalam suatu cuplikan yang diiradiasi, nuklida yang satu dengan yang lain mempunyai kemampuan yang berbeda-beda dalam hal menangkap neutron. Untuk kemampuan menangkap neutron ini dinyatakan dalam suatu besaran yang disebut tampang lintang serapan Nuklida yang mempunyai tenaga neutron.[8,9] neutron yang berbeda akan mempunyai tampang lintang yang berbeda pula. Satuan tampang lintang adalah barn (10-24 cm2) Fluks neutron Fluks neutron atau jumlah neutron per unit luas (cm2) tiap detik yang diterima nuklida selama iradiasi. Semakin tinggi fluks neutron maka radionuklida dalam cuplikan mempunyai sensitivitas yang besar. Umur paro Radionuklida imbas dan waktu iradiasi akan mempengaruhi sensitivitas, umur paro pendek dan lamanya waktu iradiasi memperbesar faktor kejenuhan. Kelimpahan (probabilitas) isotopik Merupakan kelimpahan (%) total unsur stabil di alam. Jika unsur mempunyai lebih dari satu isotop stabil dan diiradiasi, hasil dari reaksi neutron pada isotop stabil kelimpahan rendah. Berat atomik (massa molar) unsur Pada persamaan (9) sensitivitas akan dapat bertambah apabila berat atomik dari unsur dalam cuplikan makin rendah (massa molar, g/mol). Tabel 2 di bawah mencantumkan kepekaan perkiraan untuk penentuan unsur-unsur dengan asumsi spektrumnya tidak ada interferensi. Dari data Tabel 3 di bawah terlihat bahwa batas deteksi unsur Hf . adalah 0,01 ppm untuk

Wisjachudin Faisal

cuplikan tanaman, dalam cuplikan tanah (soil) adalah 0,1 ppm. Kontrol mutu hasil analisis Sebagai suatu metode analisis yang bukan merupakan metode standar, perlu ditentukan kualitas hasil dari analisis melalui kontrol mutu internal (IQC=internal Quality Control). Untuk keperluan ini, telah digunakan sejumlah material rujukan standar (SRM) yang dikeluarkan oleh National Instistitue of Technology and Standardization (NIST) dan U.S.Geological Survey (USGS). Sejumlah bahan rujukan standar yang meliputi berbagai matrik, baik organik maupun anorganik, telah digunakan sebagai kontrol pada analisis ini. Tabel 4 di bawah menyajikan hasil penentuan kuantitatif untuk 17 unsurunsur Na, K, Sc, Fe, Co, Cl, Zn, As, Br, Rb, Sb, Se, La, Eu, Hf dan Th, yang terdapat pada berbagai bahan rujukan standar. Hasil yang disajikan merupakan hasil rerata pembobotan dengan nilai ketidakpastian pada tingkat kepercayaan 95% dengan factor cakupan k=2. Nilai ketidakpastian, juga telah memperhitungkan seluruh faktor dominan yang mempunyai kontribusi pada ketidakpastian pengukuran, antara lain: ketidakpastian pada penimbangan, hasil pencacahan dan standar Al yang digunakan. Pada analisis ini digunakan kriteria Simpangan Baku Relatif (SBR, dalam %) untuk menunjukkan berapa besar hasil rata-rata yang didapat, dibandingkan dengan hasil yang tertera pada sertifikat. Secara umum dapat dilihat bahwa hasil yang diperoleh mempunyai nilai yang relatif dekat dengan nilai pada sertifikat dengan SBR dengan simpangan kurang dari 10 %, kecuali untuk K (12,5%) dan Se (14%). Dari percobaan yang telah dilakukan oleh para ahli AAN, material rujukan standar (standard reference material, SRM)[13,14] yang sering digunakan untuk analisis Zr dan Hf adalah USGS Standard Rock, BCR-1, NIST SRM 1570a, NIST 1633b, serta. USGS W2A Diabase. Pencacahan Cuplikan Setelah Iradiasi Pada kajian ini ditinjau cuplikan setelah iradiasi diluruhkan sebelum dicacah. Pencacahan cuplikan dilakukan dengan menggunakan detektor Germanium kemurnian tinggi HPGe (ε =15 %, FWHM=1,89 keV pada 1,33 MeV), yang digabungkan dengan penganalisis puncak multi saluran. Jarak cuplikan dan monitor fluks terhadap permukaan detektor 42 mm. Perhitungan kuantitatif hasil pengujian dilakukan dengan metode AAN-multikomparatif (menggunakan program Microsoft Excell) dan dengan metode k0-AAN (menggunakan perangkat lunak k0-IAEA).


Wisjachudin Faisal

ISSN 0216 - 3128

157

Tabel 2. Sensifitas Berbagai Unsur Dalam AAN[9] Sensitifitas (picograms) 1 1–10 10–100 100–1E3 1E3–1E4 1E4–1E5 1E5–1E6 1E7

Unsur Dy, Eu In, Lu, Mn Au, Ho, Ir, Re, Sm, W Ag, Ar, As, Br, Cl, Co, Cs, Cu, Er, Ga, Hf, I, La, Sb, Sc, Se, Ta, Tb, Th, Tm, U, V, Yb Al, Ba, Cd, Ce, Cr, Hg, Kr, Gd, Ge, Mo, Na, Nd, Ni, Os, Pd, Rb, Rh, Ru, Sr, Te, Zn, Zr Bi, Ca, K, Mg, P, Pt, Si, Sn, Ti, Tl, Xe, Y F, Fe, Nb, Ne Pb, S

Tabel 3. Batas deteksi (mg.kg-1 ) untuk pengamatan cuplikan tanaman dan tanah soil)[11] No.

Unsur

Tanaman

Soil

Unsur

Tanaman

Soil

Na Ca Cr Co Zn As Br Sr Mo Cd Sb Cs La Nd Eu Yb Hf W Os Au Th

2 700 1 0.02 0.4 0.2 0.3 5 4 3 0.02 0.02 0.1 0.7 0.006 0.03 0.01 0.3 0.1 0.003 0.01

10 4000 1 0.3 6 0.8 0.8 60 10 8 0.2 0.3 0.3 8 0.05 0.2 0.1 1 0.6 0.01 0.1

K Sc Fe Ni Ga Se Rb Zr Ag Sn Te Ba Ce Sm Tb Lu Ta Re Ir Hg U

200 0.001 8 2 2 0.1 0.4 5 0.2 10 0.3 10 0.2 0.01 0.008 0.004 0.01 0.08 0.0006 0.05 0.2

1500 0.02 100 30 10 1 6 80 2 20 3 40 1 0.03 0.1 0.02 0.2 0.2 0.004 0.4 2

Tabel 4. Hasil analisis AAN beberapa unsur dalam bahan rujukan standar (SRM) [12]. Unsur

Hasil [mg/kg]

Sertifikat [mg/kg]

%SBR*

Na K(%) Sc Fe Co Cl(%) Zn As Br Rb Sb Se La Ce Eu Hf Th

0, 62 ± 0,08 2,1 ± 0,08 6,3 ± 0,7 228 ± 10 28,3 ± 2,4 0,50 ± 0, 02 478 ± 38 7,8 ± 1,2 11,88± 0,7 20,0 ± 1,4 5,7 ± 0,3 1,8 ± 0,3 38,8 ± 1,1 434 ± 34 2,2 ±0,1 2,4± 0,2 6,4 ± 0,6

0,68± 0,02 2,4 ± 0,03 6,5 ± 0,8 206 ± 7 27,8 ± 0,6 0, 51± 0, 01 485 ± 41 7,7 ± 0,7 11,0 7 21,0 ± 1,1 5,6 ± 0,2 2,1 ± 0,2 38,0 ± 1,0 410 ± 29 2,3 ± 0,1 2,6 ± 0,1 6,1 ± 0,6

6,0 12,5 3,2 10 1,8 2,0 1,4 1,3 07 4,8 1,7 14,0 11 5,8 6 7,7 4,9

SRM/CRM NIST 2702a, Estuarine Sediment NIST 1547 Peach Leaves USGS GSP2 Granodiorite Silver Plume NIST1566b Oyster Tissue NIST 2702a Estuarine Sediment NIST1566b Oyster Tissue NIST 2702a Estuarine Sediment NIST1566b Oyster Tissue NIST 1547 Peach Leaves USGS W2A Diabase NIST 2702a Estuarine Sediment NIST1566b Oyster Tissue GSP2 Granodiorite Silver Plume NIST 1547 Peach Leaves USGS GSP2 Granodiorite Silver Plum USGS W2A Diabase USGS AGV2 And


158

ISSN 0216 - 3128

Gambar 2. Grafik perbandingan konsentrasi unsur dalam cuplikan NIST 1633b[5] Perlakuan dalam analisis AANI seperti yang telah dijelaskan di muka dan diterapkan terhadap cuplikan NIST 1633b diperoleh hasil perbandingan nilai percobaan dan nilai sertifikat seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Dari gambar ini dapat dilihat bahwa hasil kuantitatif dengan metode k0AAN dan komparatif untuk masing-masing unsur tidak sama, ada yang lebih tinggi dan ada pula yang lebih rendah bila dibandingkan dengan nilai sertifikat. Demikian juga hasil analisis yang didapat dengan kedua metode tersebut untuk tiap unsur memiliki kecenderungan yang berbeda. Hasil analisis cuplikan SRM 1633b, nilai sertifikat dan nilai simpangan relatifnya ditunjukkan pada Tabel 5. Dari tabel ini dapat diketahui bahwa simpangan relatif (SR) atau SBR adalah nilai hasil analisis terhadap nilai sertifikat yang dilakukan dengan metode komparatif untuk unsur- unsur yang terkuantifikasi memiliki kisaran nilai antara -8,95– 4,55 %, kecuali untuk unsur Hf 47,06 %. Hasil analisis dengan metode k0-AAN memberikan nilai simpangan relatif untuk unsur As, Cs, Eu, Fe, K, La, Na, Rb, Sc, Sb,Th dan Zn dengan kisaran antara 8,40 – 6,35 %. Untuk unsur Ce, Co, Cr, Hf, Se, Yb dan Ta memiliki nilai SR yang cukup tinggi,

Wisjachudin Faisal

melebihi 10 %. Nilai simpangan relatif ini digunakan untuk estimasi akurasi pengukuran. Tentunya semakin kecil nilai SR,berarti suatu hasil pengukuran memiliki tingkat akurasi yang semakin bagus. Jadi berdasarkan nilai SR nya ternyata akurasi pengujian dengan metode AAN relatif, masih lebih bagus dibandingkan dengan metode k0AAN. Akurasi metode AAN sangat bergantung pada sejumlah parameter ukur yang saling berkaitan. Akurasi ini dapat diperkirakan dengan memperhitungkan seluruh ketidakpastian yang terlibat dalam tahapan pengerjaan dan parameter yang berpengaruh pada pengujian. Untuk itu perlu dilakukan uji banding dengan analisis yang yang oleh para disarankan menggunakan ICP-MS atau ICP-AES[15]. Kelebihan dari AANI [16] Beberapa unsur dapat ditentukan secara serentak. AANI sangat sensitif terhadap beberapa unsur kelumit antara lain :.Sb, Cs, La, Sm, Eu, Tb, Lu, Ta, Au, dan Ir, dan dapat ditentukan pada tingkat ppm dengan presisi 10%, atau bahkan dapat mencapai tingkat presisi yang lebih baik. Akurasi dan presisi tinggi dengan tingkat presisi 1 % (satu deviasi standar) terutama untuk Na, Sc, Fe, Co, La, Sm, dan Eu, dan lebih kecil dari 3% untuk Ce, Yb, dan Hf. Ada beberapa pengecualian: untuk unsur tertentu dengan konsentrasi tinggi misalnya B, Cd, karena isotop tersebut menyerap neutron. Kekurangan AANI Beberapa unsur kelumit tidak dapat ditentukan atau dapat ditentukan tetapi tingkat akurasinya rendah. antara lain P dan Pb. Karena AANI bergantung pada peluruhan radioaktif dari waktu paro unsur atau isotop tertentu bahkan ada yang sampai 13 tahun sehingga metode ini dianggap relatif lambat untuk unsur-unsur tertentu.

Tabel 5. Hasil analisis SRM 1633b dengan metode AAN-komparatif dan metode k0-AAN[5]


Wisjachudin Faisal

ISSN 0216 - 3128

DSM Research,Geleen(NL), (1994).

KESIMPULAN Dari hasil kajian beberapa penelitian para peneliti yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa analisis dengan metode AANI unsur Hf menggunakan SRM USGS W2A Diabase cukup memadai dengan meninjau nilai SBR. Sedangkan bila ditinjau penelitian menggunakan SRM 1633b nilai Simpangan Relatif (SR) atau Simpangan Baku Relatif (SBR) metode komparatif maupun metode k0,untuk unsur Hf nilainya relatif lebih tinggi dibanding beberapa unsur- unsur yang lain. Sedangkan beberapa unsur tertentu berdasarkan nilai SR (atau SBR), metode relatif masih lebih bagus dibandingkan dengan metode k0. Untuk memperoleh data yang lebih akurat maka perlu dilakukan uji banding dengan analisis yang oleh para ahli AAN disarankan menggunakan ICP-MS atau ICP-AES.

DAFTAR PUSTAKA 1.

BENEDICT, M.; PIGFORD, T. H.; LEVI, H. W., “Nuclear Chemical Engineering”, McGraw-Hill Book Company, New York (1981)

2.

DAVID PETTI and JOHN MAKI, “The Challenges Associated with High Burnup and High Temperature for UO2 TRISO-Coated Particle Fuel”, MIT NGNP Symposium Page 1, U.S Departement of Energy National Laboratory (2005).

3.

MINATO, K. , OGAWA, T., FUKUDA, K. , NABIELEK, H. SEKINO, H. , NOZAWA, Y. AND TAKAHASHI, I. “Fission product release from ZrC-coated fuel particles during postirradiation heating at 1600°C “, Journal of Nuclear Materials, Volume 224, Issue 1, (1995)

4.

5.

VOITOVICH, R. F.; GOLOVKO, É. I.. "Oxidation of hafnium alloys with nickel". Metal Science and Heat Treatment 17 (3):, 207–209(1975). TH.RINA M. dan SUMARDJO, “Perbandingan Akurasi Metode AanKomparatif Dan k0-AAN Dalam Analisis Abu Terbang Batu Bara”,J. Tek. Reaktor. Nukl.,Vol. 10 No. 1, 46-56, (2008)

6.

DE. CORTE, F.” The k0-Standardization Method, a Move to the Optimization of Neutron Activation Analysis”, (1987).

7.

DE CORTE, F., SIMONIT, A.” Vade Mecum for k0 –users, Addendum to the kayzero/solcoi software package (version 3.0), Published by

159 R94/11492,

8.

KOLOTOV1, V. P. AND DE CORTE, F. “Compilation Of k0 And Related Data For Neutron-Activation Analysis (Naa) In The Form Of An Electronic Database” Pure Appl. Chem., Vol. 76, No. 10, pp. 1921–1925, (2004).

9.

MICHAEL D. GLASCOCK, “ Overview of Neutron Activation Analysis”, University of Missouri Research Reactor, http://archeometry.missouri.edu/naa_ overview.html, (2009).

10. GERHARD ERDTMANN, ”Neutron Activation Tables,” Kernchemie in Einzeldarstellungen Vol.6, Weinheim Verlag Chemie, New York, (1976). 11. KUČERA, J. “ Selected Environmental Applications Of Neutron Activation Analysis” Annex Ii Papers Presented At The Advisory Group Meeting, Report of an Advisory Group meeting, Use of research reactors for neutron activation analysis IAEA-TECDOC-1215, (1998). 12. SUTISNA, GUNANDJAR, SUMARDJO, RINA SURYANI, ISTANTO” Pemantauan Pencemaran Pesisir: Distribusi Logam Berat Di Teluk Jakarta, Seminar Nasional AAN 2009, 20-21 Oktober 2009, Yogyakarta, (2009) 13. NI BANGFA, WANG PINGSHENG, TIAN WEIZH,” SRM, FOR 40 ELEMENTS” China Institute of Atomic Energy, P.O. Box 275-50, Beijing, 102413 14. EHMANN, W.D. et.al.,” Some Elemental Abundances in the Allende Meteorite Reference Sample Determined by Neutron Activation Analysis “ 15. MITSURU EBIHARA, H, ARUKA MINOWA, H, IROMICHI NAKAHARAA, N D CHUSHIR0 YONEZAWA, “ Evaluation of Zr and Hf Data Standard Rock Samples for Some Geological”, Analytical Sciences, VOL. 10 43 (1994). 16. RANDY L. KOROTEV,”Advantages and Disadvantages, INAA Services at Washington University , http://epsc.wustl.edu/~rlk/inaa/inaaservices.htm (2007)


160

Wisjachudin Faisal

ISSN 0216 - 3128

Wisjachudin Faisal

TANYA JAWAB

• Kelebihan/keuntungan : 1. Beberapa unsur dapat ditentukan secara serentak, sedangkan dengan cara kimia biasa hanya satu persatu.

A. Purwanto − Kenapa yang dianalisis Hf, apa arti pentingnya ? Wisjachudin Faisal • Hf bila dianalisis dengan cara analisis kimia biasa akan terganggu adanya Zr (Zirkonium) karena keduanya mempunyai sifat kimia yang sangat mirip. caranya sehingga Hf dapat dianalisis tanpa terganggu oleh adanya Zirkonium. Arti penting Hf adalah : digunakan sebagai logam paduan untuk nozel roket. Pujadi − Apa keuntungan-keuntungan/kerugian metode ini dibandingkan dengan metode kimia biasa ?

2. Sangat sensitif terhadap beberapa unsur kelumit dan dapat ditentukan pada tingkat ppm dengan presisi 10% atau bahkan dapat lebih baik bahkan untuk Hf dapat lebih kecil dari 3 %. • Kerugian : 1. Unsur B dan Cd karena menyerap neutron pada konsentrasi tinggi sulit di analisis. 2. Beberapa unsur kelumit tidak dapat ditentukan atau dapat ditentukan tetapi tingkat akurasinya rendah misal P dan Pb. 3. Untuk isotop yang mempunyai umur paro sangat panjang, metode ini dianggap lambat.


KAJIAN ANALISIS KANDUNGAN Hf DI DALAM CUPLIKAN STANDAR DENGAN METODE AANI

Recommend Documents