PENGUKURAN KOEFFISIEN ABSORPSI SINAR GAMMA DALAM BATU BATA Oleh:
Jr. PRIJANA M.Sc. Laboratorium Radiostop Fakultas Ilmu Pasti dan Alam Universitas Gajah Mada Yogyakarta
INTISARI
Koefisien serop sinor gamma dol am batu bota telah diukur, dengon mempergunakon radium (dolam kesetimbangan dengan hasil_hasil peluruhnya) sebagai sumber penyinaran. Sebagai per_ bandingan dengan hasil_hasil karya sebelumnya, telah diukur penyerapan sinor gamma dari radium dalam Timbal (Pb); hasilnya cukup berdekatan. Prasaran ini baru merupakan sebuah laparan pendahuluan, sehingga penyempurnaan dari percobaan ini masih diperlukan. PENGANTAR
Penggunaan radioisotop yang senantiasa bertambah_tambah akhir_okhir ini, misalnya: Ra, Co60 dan Cs 137 dalam ilmu kedokteran, pertanian dan lain_lainnya, menimbulkan berbagai persoalan bagi kita, misalnya: bahan_bahan apakah yang dapat dipergunakan sebagai bahan perisai; berapa tebalkah tembok suatu ruangan harus dibuat jika didalam ruangan tersebut akan dipergunakan suatu sumber penyinaran; don masih ado lagi per_ soalan_persoalan lain yang menyangkut soal perisai, terutama perisai untuk sinor gamma. Untuk ikut serta menyelesaikan persoalan tersebut, telah dikerjakan pereobaan untuk mengukur koefisien serap sinar gamma dol am batu batao Selanjutnya direneanakan pula untuk men3ukur koefisien serap tersebut dalam bahan-bahan bangunan lainnya. PERCOBAAN
YANG DIKERJAKAN
Yang dikerjakan adalah pengukuran kaefisien serap sinar gamma dari radium dalam batu batao Sampai soot ini baru satu maeam batu bata yang dipergunakan sebagai penyerap, sehingga pereobaan ini masih harus dilanjutkan untuk memperoleh data yang dapat dipereaya. Untuk membandingkan hasil pereobaan ini dengan hasil_hasil sebelum_ nya dipergunakan bahan serap Timbal (Pb). A. Sumber sinar gamma Sebagai sumber sinor gamma dipergunakan radium (dalam kesetimbangan dengan hasil_ hasil peluruhannya), yang aktivitasnya kira_kira sebesar 10mCi. Zat tersebut ditempat_ kan dalam sebuah tabung legam yang berukuran dengan garis tengah 0.57 em don 38
panjang 3.0 cm. Karena radium yang dipergunakan ini ado dalam kesetimbangan dengan hasH-hasH peluruhannya, maka cukup banyak sinor gamma yang dipancarkan don tena_ ganyapun bermacam_macam. Untuk mendapatkan sedikit gambaran, dilampirkan gambar spektrum sinor gamma dari zat ini ( gambar 1 ). B. Bahan serap Batu bata yang dipergunakan sebagai bahan serap berasal dari satu "pabrik", ber_ ukuran rata-rata 23.0 X 11.0 x 2.0 cm. Berat jenis rata_rata yang terukur adalah 2.36 gram/cm3 dalam keadaan kering. Pengukuran koefisien serap dikerjakan dengan mem_ pergunakan batu bata dalam keadaan kering don permukaannya dihaluskan. Timbal yang juga dipergunakan sebagai bahan serap dalam percobaan ini berukuran rata_rata 14.4 x 9.1 x 1.40 cm; berat jenisnya terukur 11.58 gram/cm3• Timbal ini belum dianalisa secara kimia, sehingga belum diketahui susunan kimianya. Yang di_ pergunakan oleh Davisson don Evans*) terdiri dari 99.9 _ 90.0% Pb dan 0.1 _ 10.0% sehingga kadar Bi rata-rata adalah 4%. Menurut Bi. Berat jenisnya 11.29 gram/cm3, Davisson dan Evans*), jika timbal yang dipergunakan mengandung 10% Bi, koefisien serap yang terukur tidak akan menyimpang lebih besar dari pada 0.5% dari harga yang diharapkan dari perhitungan teoretik. C. Detektor Detektor yang dipergunakan adalah Nal (TI) detektor sintilasi gamma buatan Nuclear Chicago, type DS5-4, dihubungkan dengan penganalisa radiasi buatan Nuclear Chicago, type 132A, yang dipergunakan sebagai scaler biasa (tidak sebagai pengukuran spektrum sinar gamma). D. Geometri Karena sumber sinar yang tersedia hanya radium dengan aktivitas yang agak terlalu besar, kurang Iebi h 10 mCi untuk mendapatkan kecepatan pencacahan yang cukup ren_ dah, jarak antara detektor dan sumber sinar ditentukan sebesar 5 meter. Antdra detek_ tor dan sumber sinor ditempatkan 5 buah kolimator. Diagram dari geometri yang dipergunakan tertera pada ( gambar 2 ) Kolimator_kolimator tersebut dimaksud untuk memperoleh berkas sinar yang diarahkan don sekaligus supaya sinar yang dihamburkan oleh barang-barang disekitar alat_alat sedikit mungkin dicacah oleh detektor*). Untuk maksud yang sama, detektor dan sumber sinar diselubungi dengan timbal. Untuk meng-check geometri dari percobaan ini dikerjakan pengukuran serap dengan menempatkan bahan serap diberbagai kedudukan. Ternyata bahwa Ietak bahan serap yang berbeda menghasilkan kurva serap yang soma ( gambar 3 ). E. Prosedur percobaan Sebelum dan sesudah percobaan selalu diadakan pengukuran dari background, sedang rangkaian pencacahan selalu di_check dengan mempergunakan sebuah standar sumber radium. Pengukuran serap sinar gamma dalam batu bata don timbal dikerjakan dengan mempergunakan 9 buah batu bata dan 9 buah lempeng timbal yang tebalnya sudah ditentu_ kan. Dari hasH pengukuran ini dibuat kurva kecepatan pencacahan vs tebal serap atau transmisi vs tebal serap. Transmisi didefinisikan sebagai perbandingan antara kecepatan pencacahan dengan mempergunakan bahan serap dengan kecepatan pencacahan tanpa serap. Dari kurva-kurva tersebut dihitung koefisien serap sinar gamma dalam batu bata dan dalam timbal. PERBANDINGAN DENGAN HASIL-HASIL
KARYA SEBELUMNYA
Sudah disebutkan diatas bahwa untuk membandingkan percobaan ini dengan hasil_ hasil karya sebelumnya dikerjakan pengukuran serapan sinor gamma radium dalam timbal.
39
dari
Kurva transmisi vs tebal bahan serap dari pengukuran ini dibandingkan dengan kurva Davisson dan Evans*) ( gambar 4 ) ternyota bahwa kesamaannya cukup baik. Hanya
pada bahan serap yang cukup tebal, lereng dari kurva hasil percobaan ini ternyata lebih kecil. Hal ini disebabkan oleh sinar hambur gamma yang ternyata masih dapat terukur oleh rangkaian pencacahan. Koefisi en serap yang terukur sebagai fungsi dari tebal bahan serap dibandi ngkan dengan hasil pengukuran Davisson dan Evans*) dan hasil pengukuran Roberts**), juga dengan perhitungan teoretik dari Davisson dan Evans*) ( gambar 5 ) tidak begitu menyimpang. HASIL-HASIL
PERCOBAAN
Hasil_hasil percobaan ini dapat diikhtisarkan sebagai berikut : Dengan mempergunakan batu bata yang dihaluskan permukaannya sebagai bahan serap diperoleh kurva serap seperti terlihat pada gambar 6. Koefisien serap yon:;! terukur adalah 0.146 cm-1• Dengan mempergunakan batu bata yang tidak dihal uskan permukaannya diperoleh kurva serap yang lebih kecil lereng-nya (gambar 6). Koefisien serap yong terukur juga lebih kecil, yoitu : 0.118 cm·-1• Hal ini disebabkan oleh adanya udara diantara batu bata, yang tentu saja adalah lebih banyak jika batu bata yang dipergunakan tidak dihaluskan permukaannyo. KESIMPULAN Berdasarkan atas hasil_hasil percobaan tersebut diatas dapat ditarik beberapa kesi m_ pulan: 1. Percobaan ini memberikan hasil_hasil yang cukup dapat dipercaya. 2. Perl u diadakan pengukuran dengan mempergunakan batu bata yang bermacammacam (berasal dari beberapa "pabrik") untuk mengetahui berapa harga koefisien serap untuk batu bata yang bermacam_macam itu. 3. Untuk lebih mendekati keadaan dalam pemakaian perlu diadakan percobaan dengan mempergunakan batu bata yang dilapisi dengan campuran semen sebagai bahan serap. 4. Kalau diperlukan data dari koefisien serap sinar gamma dalam berbagai bahan bangunan, percobaan ini dapat dilanjutkan dengan mempergunakan beton, kayu dan lain_lainnya sebagai bahan serap. 5. Untuk mengetahui ketergantungan enersi_enersi dari koefisien serap, diperlukan pengukuran dengan mempergunakan sumber..sumber sinar gamma yang monochromatis.
Referensi:
40
*)C.M. Davisson don R.B. Evans, Physical Review, **)J.E. Roberts, Proc. Roy. Soc. 183A, 338 (1945).
81, 404 (1951).
DISKUSI
HARTOMO 1. Sifat_sifat dari tanah yang dipakai untuk membuat batu bata (misal nyc: tanah apa, bagaimana susunan komponen_komponen tanah, berapa ukuran minimum dari masing_masing batu bata?). 2. Berapa tebal minimum dari dinding yang terbuat dari batu bata yang masih dapat dipertanggung_jawabkan daya proteksi terhadap irradiasi, terutama dinding sumur kedal am mana waste disposal ok an dibuang? Ir. PRIJONO
M.Sc.
1. Maksud penel itian ini hanya untuk menentukan koeffisien absorpsi sinor gamma dalam batu bata yang terdapat dipasaran. Jodi belum dimaksudkan untuk mencari komposisi batu bata yang koeffisien absorpsinya tinggi. 2. Pertanyaan ini lebih baik dijawab oleh Bagian H.S.S. dari BATAN.
41
CPM
Gambar 1.
SPEKTRUM DARI
L~
SI NAR
GAMMA
RADIUM.
10000
5000
o
300
600
900
1200
----.>-
TENAGA
1500 SINAR
GAMMA
(KEV)
& JENDELA
TEMBOK
~
DETEKTOR
-2,S2 em --
- 3,70 Cm-
rangkaian pencacah
1 m
1,5 m
-1,42 Cm·
1,5
1 m
m
Sm
Gambar
o "-.)(X
)(
/', Koeffisien X dalam CM_l Absorpsi
/', )(
\
~
J'....
SUSUNAN
ALAT_ALAT
YANG
DIPERGUNAKAN
/',
/',
'\
1.0
2.
h
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0.
o
2
4
6
8
-----'~_ Gambar
S.
KOEFISIEN
SERAP
10 Tebal
SEBAGAI
FUNGSI
Titik-titik Silang Garis
Hasi! percobaan Hasi! percobaan Kurv8 Teoretik
Roberts •• ) Davisson & Evans
Segitiga
Hasi!
Prijana
percobaan
12 bahan DARI
serap TEBAL
14 timbol BAHAN
(CM) SERAP
*J
43
CPM
-40000
_ 20000
_ 10000
3.50
10
5 ____
Gambar 3.
44
>_ TEBAL
KURVA
SERAP
UNTUK
BERMACAM_MACAM
SINAR
GAMMA
15
BAHAN
SERAP
DALAM LETAK
BATU
BAHAN
(CM)
BATA SERAP.
in V')
~
z V')
~ I-
0.1
0.01
0.001
2
3
----_.>. Gambar 4.
PERBANDINGAN DARI DAVISSON
4
5
6
TEBAL BAHAN SERAP TlMBAL (INCH)
DENGAN HASIL PERCOBAAN DAN EVANS'
45
~ 0-
U
o o ...J
i 4.5
BATA
KASAR
4.0
BATA
HALUS
3.5
o
10
20
30
~ TEBAL
Gambar 6.
46
KURVA
SERAP
SI NAR
UNTUK
BATA
KASAR
GAMMA DAN
DALAM
HALUS.
BAHAN
BA TU BA TA;
SERAP
(CM)
