ISSN 1978-9858
Prosiding Seminar Pengelolaan Perangkat Nuklir Tahun 2008 PTBN-BATAN, Serpong 29 Juli 2008
UJI HOMOGENITAS SAMPEL UO2 DAN U3O8 UNTUK UJI PROFISIENSI Siti Aidah, Ngatijo, Farida, Erilia Yusnitha Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir – BATAN Kawasan PUSPIPTEK – Tangerang 15314
ABSTRAK UJI HOMOGENITAS SAMPEL UO2 DAN U3O8 UNTUK UJI PROFISIENSI. Telah dilakukan uji homogenitas sampel UO2 dan U3O8. Maksud pengujian ini untuk memberikan jaminan bahwa sampel/contoh uji yang didistribusikan kepada peserta Uji Profisiensi telah homogen. Analisis kadar uranium dilakukan dengan menggunakan metode potensiometri dan mengacu pada ISO 13528:2005 “Statistical methods for use in proficiency testing by interlaboratory comparisons”. Hasil pengujian ini menunjukan bahwa sampel UO2 dinyatakan homogen pada penentuan kriteria pertama dengan Fhitung < Ftabel dan U3O8 dinyatakan homogen pada kriteria ketiga dengan SDsampling < 0,3 SDHorwitz
PENDAHULUAN Uji profisiensi merupakan serangkaian kegiatan pengujian untuk mengidentifikasi unjuk kerja laboratorium melalui cara uji banding antar laboratorium.[1] Tujuan dilakukannya uji profisiensi agar laboratorium dapat menentukan dan memonitor kesinambungan unjuk kerja laboratorium dalam pengujian tertentu, mengidentifikasi masalah dalam laboratorium dan menginisiasi tindakan perbaikan yang diperlukan, menentukan unjuk kerja dari suatu metode pengujian, komparabilitas antar metode, dan menetapkan nilai pada bahan acuan (reference material).[2] Unjuk kerja laboratorium dapat terlihat dari hasil pengujian terhadap sampel uji profisiensi yang dibagikan oleh laboratorium penyelenggara uji profisiensi. Apabila laboratorium tersebut mendapatkan nilai “inlier” maka laboratorium tersebut memiliki unjuk kerja yang baik namun sebaliknya jika “outlier” maka laboratorium harus mengevaluasi kembali terhadap unjuk kerja laboratoriumnya. Tahapan pelaksanaan uji profisiensi UO2 dan U3O8 diawali dengan penyiapan contoh uji/sampel uji, pengemasan, pengiriman, pengujian oleh laboratorium peserta, pengolahan data, dan pembuatan laporan hasil uji profisiensi. Penyiapan sampel uji dilakukan dengan pengambilan sampel/sampling UO2 dan U3O8 kemudian di blending agar kadar uranium tersebar secara merata disetiap bagian. Selanjutnya proses pengemasan, sampel dimasukan kedalam wadah yang sudah ditentukan dilanjutkan dengan pengiriman ke laboratorium peserta uji profisiensi untuk dilakukan pengujian sesuai dengan waktu yang telah ditentukan. Setelah batas waktu pengujian selesai laboratorium peserta mengirimkan data hasil pengujian untuk diolah
29
oleh laboratorium penyelenggara. Permasalahan yang timbul adalah apakah sampel yang sudah dikemas dan siap dikirimkan tersebut adalah homogen kadar uraniumnya. Apabila sampel belum homogen maka sampel tersebut tidak dapat didistribusikan ke laboratorium peserta uji profisiensi. Oleh karena itu laboratorium penyelenggara uji profisiensi dalam hal ini Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir (PTBN) perlu melakukan uji homogenitas sampel sebelum didistribusikan kepada peserta uji profisiensi. Uji homogenitas adalah uji yang dilakukan untuk mengetahui kehomogenan sampel sebelum sampel didistribusikan pada peserta[3]. Uji ini dilakukan terhadap sampel yang akan dibagikan ke masing-masing laboratorium peserta uji profisiensi sebagai data pembuktian bahwa sampel yang dikirim tersebut sudah homogen. Adapun faktor – faktor yang menyebabkan sampel tersebut tidak homogen adalah proses sampling yang salah, blending yang kurang baik, bahan sudah/mudah rusak, bahan yang sulit untuk homogen, atau alat untuk uji homogenitas rusak. Apabila sampel uji tidak homogen maka sampel tidak bisa dikirim ke laboratorium peserta dan perlu dievaluasi kembali mulai dari proses sampling sampai blending bahkan bila memungkinkan harus diulangi sehingga mendapatkan sampel uji yang homogen. Metode uji homogenitas yang dilakukan mengacu pada ISO 13528:2005 ”Statistical methods for use in proficiency
Prosiding Seminar Pengelolaan Perangkat Nuklir Tahun 2008 PTBN-BATAN, Serpong 29 Juli 2008 testing by interlaboratory comparisons”. Sedangkan alat pengujian untuk mengetahui kehomogenan sampel uji menggunakan Titroprosesor. Hasil uji homogenitas diharapkan mendapatkan hasil yang homogen sehingga sampel uji dapat dikirimkan kepada masing-masing peserta. Selain itu dengan adanya data tersebut laboratorium peserta yang mendapatkan nilai “outlier” tidak dapat mengelak bahwa nilai tersebut dikarenakan sampel uji yang tidak homogen. TEORI Homogenitas adalah keserbasamaan[4], maksudnya sampel yang diberikan kepada seluruh peserta memiliki jumlah dan komposisi yang sama. Ketidakhomogenan sampel dapat mengakibatkan nilai analisa yang bervariasi sehingga sulit dalam pengolahan data serta dapat mengakibatkan laboratorium mendapat nilai ”outlier” dan hal ini bukan karena peralatan yang kurang baik atau personil yang tidak kompeten tapi karena sampel yang dianalisa tidak homogen. Uji homogenitas sampel dilakukan dengan menguji sampel uji dengan metode pengujian yang ditentukan untuk mengetahui kadar zat disetiap bagian. Data hasil pengujian dihitung berdasarkan kriteria homogenitas sehingga dapat diketahui sampel homogen atau tidak homogen. Ada empat kriteria homogenitas untuk uji homogenitas sampel[5]. Apabila sampel uji memenuhi salah satu kriteria tersebut maka sampel uji dinyatakan homogen. Kriteria tersebut adalah sebagai berikut : Kriteria 1 : Jika Fhitung < Ftabel maka sampel dinyatakan homogen Fhitung < Ftabel ( p ; db1 ; db2 ) dengan Fhitung = MSB / MSW Nilai MSB dan MSW didapat dengan rumus: _
∑[(a + b ) - x MSB = i
i
2 (n − 1)
( ai + bi)
]2
_
MSW =
∑ [(a i − b i ) - x ( ai − bi) ] 2 2n
ai dan bi = nilai kadar uranium hasil pengukuran sampel (duplo) n = Jumlah sampel yang dicuplik F tabel didapat dari stastitical table (tabel D F distribution) Apabila pengolahan data pada kriteria satu belum menunjukan homogen dilanjutkan pada kriteria kedua demikian seterusnya sampai kriteria keempat. Kriteria 2 : Jika SDsampling / σ < 0,3 maka sampel adalah homogen dengan SDsampling (Standar Deviasi sampling) SDsampling = ( MSB− MSW ) / 2 σ = 1,1 (nilai target untuk SD, nilai ini
30
ISSN 1978-9858
tidak diturunkan dari data) Kriteria 3 : Jika SDsampling < 0.3 SDprediksi menurut Horwitz maka sampel adalah homogen SDsampling < 0.3 SDprediksi menurut Horwitz SDprediksi menurut horwitz diturunkan dari CVprediksi menurut horwitz
CVprediksi (%) = 2 1 – 0,5 log C , dengan C = fraksi konsentrasi CVprediksi (%) = (SDprediksi / xrata-rata) . 100
Kriteria 4 : Jika SDsampling < SDprediksi menurut Horwitz maka sampel adalah homogen SDprediksi menurut horwitz diturunkan dari CVprediksi menurut horwitz (lihat kriteria 3) Pengolahan data uji homogenitas yang telah mencapai kriteria empat dan belum menunjukkan homogenitas maka sampel dinyatakan tidak homogen dengan demikian tidak boleh didistribusikan kepada peserta uji profisiensi melainkan harus ditentukan penyebab ketidakhomogenan dan dilakukan tindakan perbaikan sampai mendapatkan sampel yang homogen lalu dikirim ke peserta Uji Profisiensi.
TATA KERJA 1. Bahan: - H3PO4 85% - Serbuk UO2 - Serbuk U3O8 NH4)6Mo7O24.4H2O - K2Cr2O7 - NH2HSO3 - FeSO4 96% - VOSO4.5H2O - HNO3 65% - Air suling 2. Peralatan: - Gelas piala ukur - Pipet volume ukur - Pengaduk magnet Pemanas - Titroprosesor micro
-
Labu
-
Gelas
-
Pipet
3. Cara Kerja - Dilakukan dengan mengambil cuplikan UO2/ U3O8 di dalam UO2/ U3O8 yang sudah diblending sebanyak 10 titik (sesuai dengan ISO 13528:2005 bahwa nilai minimum pengambilan cuplikan jika belum pernah melakukan uji homogenitas). Apabila laboratorium sudah pernah melakukan uji homogenitas dengan jenis yang sama maka boleh diambil kurang dari sepuluh
ISSN 1978-9858
Prosiding Seminar Pengelolaan Perangkat Nuklir Tahun 2008 PTBN-BATAN, Serpong 29 Juli 2008
titik). Masing-masing cuplikan di bagi dua kemudian dilakukan analisis pengujian kadar uranium dengan alat titroprosesor. - Serbuk UO2/ U3O8 hasil cuplikan diambil sebanyak 0,1 gram dilarutkan dengan HNO3 pekat 5 ml diencerkan dengan aquades sampai 100 ml. Kemudian dianalisis kadar uraniumnya dengan metoda potensiometri menggunakan alat Titroprosesor (IK/5.4/01/01/U Titro)[6] . HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Pengujian kadar uranium dalam sampel uji UO2 dan U3O8 diperlihatkan pada tabel 1, masingmasing dengan 10 cuplikan dan pengujian kadar uranium secara duplo yaitu ai dan bi. (Pengolahan data ada pada lampiran 1 dan lampiran 2) Hasil perhitungan kriteria pertama homogenitas UO2 (lampiran 1 bagian 3) menunjukan bahwa sampel UO2 mendapatkan nilai Fhitung < Ftabel. Hal ini menunjukan UO2 masuk dalam kriteria pertama homogenitas, dengan demikian UO2 dinyatakan homogen sesuai dengan kriteria pertama homogenitas. Tabel 1. Hasil uji kadar uranium dalam sampel UO2 dan U3O8 Kadar UO2 (duplo)
Kadar U3O8 (duplo)
contoh ai
bi
ai
bi
1
86.5900
85.6860
82.4250
82.3610
2
86.6470
84.4170
83.2430
84.3930
3
85.0530
84.1980
83.4300
82.5490
4
85.1960
84.7990
83.8220
83.3390
5
84.4860
84.1900
83.8320
83.1440
6
85.2510
85.6770
82.1900
82.8660
7
85.5800
84.0190
81.6620
83.0640
8
84.5490
84.8930
83.6700
84.1300
9
85.1970
84.4290
81.9850
82.5000
10
86.1150
86.4570
84.6860
83.8070
menunjukan SDsampling < 0.3 SDhorwitz, dengan demikian sampel uji U3O8 memenuhi kriteria homogenitas ketiga dan Sampel uji U3O8 dinyatakan Homogen. Hasil yang homogen dikarenakan proses blending yang baik, bahan yang masih baik (tidak rusak), dan alat pengujian yang terpelihara dengan selalu dilakukannya perawatan dan kalibrasi internal rutin setiap satu tahun sekali (jadwal kalibrasi internal dan data hasil kalibrasi selalu diverifikasi oleh auditor internal dan eksternal). Selain itu alat telah masuk dalam ruang lingkup akreditasi sehingga selalu di audit kemampuannya oleh auditor internal maupun eksternal. Sedangkan perbedaan kriteria homogenitas pada hasil uji homogenitas tersebut diatas antara UO2 dan U3O8 dikarenakan U3O8 memiliki jari-jari yang lebih besar dibandingkan dengan UO2. jarijari yang besar memungkinkan zat tersebut lebih bersifat higroskopis (kurang stabil dibandingkan dengan UO2). Hal inilah yang mungkin menyebabkan U3O8 mendapatkan nilai homogen pada kriteria ketiga. Atau dapat pula disebabkan karena proses blending U3O8 kurang baik sehingga mendapatkan nilai pada kriteria ketiga. Hasil uji homogenitas UO2 dan U3O8 menjadi dasar bahwa sampel dipastikan telah homogen dan siap dikirim ke masing-masing laboratorium peserta uji profisiensi untuk melanjutkan tahapan proses uji profisiensi. KESIMPULAN Hasil pengujian didapatkan hasil sampel UO2 dinyatakan homogen pada penentuan kriteria pertama dengan Fhitung < Ftabel dan U3O8 dinyatakan homogen pada kriteria ketiga dengan SDsampling < 0,3 SDHorwitz. DAFTAR PUSTAKA 1.
Hasil perhitungan kriteria pertama homogenitas U3O8 (lampiran 2 bagian 3) menunjukan bahwa Fhitung > Ftabel, dengan demikian U3O8 dinyatakan tidak homogen pada kriteria pertama homogenitas (yang seharusnya Fhitung < Ftabel ). Hal ini bukan berarti sampel dinyatakan tidak homogen karena masih ada kriteria selanjutnya sampai dengan kriteria keempat sehingga perhitungan dilanjutkan pada kriteria kedua. Hasil perhitungan kriteria kedua homogenitas menunjukan SDsampling/σ > 0.3, berarti U3O8 pun tidak homogen pada kriteria kedua (yang seharusnya SDsampling/σ < 0.3). Hal ini pun bukan berarti sampel tidak homogen karena masih ada kriteria selanjutnya. Pada perhitungan kriteria ketiga homogenitas
31
2.
3.
4.
ISO Guide 2:1996, “ General terms and their definitions concerning standardization, certification and testing laboratory accreditation”. Pedoman 124-1999, “ Pedoman Pengembangan dan Pelaksanaan Uji Profisiensi Laboratorium” SITI AIDAH, A.Md dan ERILIA YUSNITHA, ST., Prosedur Verifikasi Homogenitas dan Stabilitas Sampel untuk Uji Profisiensi PTBN BATAN, 2007 JOHN M. ECHOLS, HASSAN SHADILY, Kamus Inggris – Indonesia, 1996
Prosiding Seminar Pengelolaan Perangkat Nuklir Tahun 2008 PTBN-BATAN, Serpong 29 Juli 2008 5. 6.
7.
8.
PURWADI KASINO PUTRO,Drs, MT, Pelatihan Petugas Pengambil Sampel, 2005 ANONIM, ” Instruksi Kerja Penentuan Unsur Uranium menggunakan alat Titroprosesor”, LUBPTBN, 2006 ISO 13528:2005, “Statistical methods for use in proficiency testing by interlaboratory comparisons” TIM UJI PROFISIENSI KAN, Program Uji Profisiensi KAN IX, 2006.
TANYA JAWAB 1. Abdul Latief • Dalam keberterimaan hasil uji homogenisasi ada kriteria 1, 2, 3 dan 4. Apakah kriteria 1-4 itu dapat dikuantitatifkan, misal penyimpangannya sekian persen ? (untuk masing-masing kriteria) mohon dijelaskan
32
ISSN 1978-9858
Siti Aidah • Tidak dapat dikuantitatifkan untuk tiap kriteria. Penggunaan kriteria tersebut apabila dengan kriteria 1 belum homogen dilanjutkan ke kriteria selanjutnya s.d. kriteria 4 dan apabila dengan kriteria 4 belum homogen, maka sampel dinyatakan tidak homogen 2. Boybul • Berapa sampel yang dicuplik untuk uji ini • Masing-masing sampel dianalisis berapakali ? Siti Aidah • Ada 10 sampel yang dicuplik • Duplo
ISSN 1978-9858
Prosiding Seminar Pengelolaan Perangkat Nuklir Tahun 2008 PTBN-BATAN, Serpong 29 Juli 2008
LAMPIRAN 1 1. Data pengolahan untuk mencari MSB UO2 Kadar
contoh
a+b
(a + b ) − x(a + b )
[(a + b) − x(a + b)]
2
a
b
1
86.5900
85.6860
172.2760
1.9331
3.7369
2
86.6470
84.4170
171.0640
0.7211
0.5200
3
85.0530
84.1980
169.2510
-1.0919
1.1922
4
85.1960
84.7990
169.9950
-0.3479
0.1210
5
84.4860
84.1900
168.6760
-1.6669
2.7786
6
85.2510
85.6770
170.9280
0.5851
0.3423
7
85.5800
84.0190
169.5990
-0.7439
0.5534
8
84.5490
84.8930
169.4420
-0.9009
0.8116
9
85.1970
84.4290
169.6260
-0.7169
0.5139
10
86.1150 Jumlah
86.4570
172.5720
2.2291
4.9689
Rata - Rata
1,703.4290 85.1715
15.5389
170.3429
MSB
0.8633
2. Data pengolahan untuk mencari MSW UO2 Kadar contoh a-b a b
(a − b ) − x(a − b )
[(a − b) − x(a − b)]
1
86.5900
85.6860
0.9040
0.3141
0.0987
2
86.6470
84.4170
2.2300
1.6401
2.6899
3
85.0530
84.1980
0.8550
0.2651
0.0703
4
85.1960
84.7990
0.3970
-0.1929
0.0372
5
84.4860
84.1900
0.2960
-0.2939
0.0864
6
85.2510
85.6770
-0.4260
-1.0159
1.0321
7
85.5800
84.0190
1.5610
0.9711
0.9430
8
84.5490
84.8930
-0.3440
-0.9339
0.8722
9
85.1970
84.4290
0.7680
0.1781
0.0317
10
86.1150 Jumlah
86.4570
-0.3420
-0.9319
Rata - Rata
0.5899
MSW
0.3365
3. Perhitungan kriteria homogenitas UO2 MSB =
0.8633
MSW =
0.3365
Fhitung= MSB/MSW Ftabel (p=0.05; v1=9; v2=10)
0.8684 6.7299
5.8990
2.565492194 3.02 Fhitung < Ftabel Contoh homogen
33
(lihat pada tabel F)
2
Prosiding Seminar Pengelolaan Perangkat Nuklir Tahun 2008 PTBN-BATAN, Serpong 29 Juli 2008
ISSN 1978-9858
LAMPIRAN 2 1. Data pengolahan untuk mencari MSB U3O8
a+b
(a + b ) − x(a + b )
[(a + b) − x(a + b)]
Kadar contoh a
b
1
82.4250
82.3610
164.7860
-1.5238
2.3220
2
83.2430
84.3930
167.6360
1.3262
1.7588
3
83.4300
82.5490
165.9790
-0.3308
0.1094
4
83.8220
83.3390
167.1610
0.8512
0.7245
5
83.8320
83.1440
166.9760
0.6662
0.4438
6
82.1900
82.8660
165.0560
-1.2538
1.5720
7
81.6620
83.0640
164.7260
-1.5838
2.5084
8
83.6700
84.1300
167.8000
1.4902
2.2207
9
81.9850
82.5000
164.4850
-1.8248
3.3299
10
84.6860
83.8070
168.4930
2.1832
4.7664
Jumlah
1,663.0980
Rata - Rata
83.1549
19.7560
166.3098
MSB
1.0976
2. Data pengolahan untuk mencari MSW U3O8 a-b
(a − b ) − x(a − b )
[(a − b) − x(a − b)]
82.3610
0.0640
0.1848
0.0342
83.2430
84.3930
-1.1500
-1.0292
1.0593
3
83.4300
82.5490
0.8810
1.0018
1.0036
4
83.8220
83.3390
0.4830
0.6038
0.3646
5
83.8320
83.1440
0.6880
0.8088
0.6542
6
82.1900
82.8660
-0.6760
-0.5552
0.3082
7
81.6620
83.0640
-1.4020
-1.2812
1.6415
8
83.6700
84.1300
-0.4600
-0.3392
0.1151
9
81.9850
82.5000
-0.5150
-0.3942
0.1554
10
84.6860
83.8070
0.8790
0.9998
0.9996
Kadar
contoh
a
b
1
82.4250
2
Jumlah
-1.2080
Rata - Rata
-0.1208
MSW
6.3355 0.3168
34
2
ISSN 1978-9858
Prosiding Seminar Pengelolaan Perangkat Nuklir Tahun 2008 PTBN-BATAN, Serpong 29 Juli 2008
3. Perhitungan kriteria homogenitas U3O8 MSB =
1.0976
MSW =
0.3168
Fhitung= MSB/MSW Ftabel (p=0.05; v1=9; v2=10)
3.464766556 3.02 Fhitung > F tabel Contoh tidak homogen
Kriteria 2: SD sampling/ σ < 0.3 MSB = MSW + variansi sampling Variansi sampling = MSB - MSW = Bagi 2 (duplo) SD sampling = akar variansi sampling Sd sampling/ σ SD sampling/ σ > 0.3
0.7808 0.390388804 0.624811015 0.568010014 Contoh tidak homogen
Kriteria 3: SD sampling CVHorwitz = 2^(1 - 0,5logC)
0.624811015
C (fraksi konsentrasi)
83.1549
log C
1.919887846
0.5 log C
0.959943923
1 - 0.5logC
0.040056077
2^(1-0.5logC)
1.02815379
SD horwitz 0.3 SD horwitz
3.670208 1.1010624
SD sampling < 0.3 SD horwitz Kesimpulan : Contoh Homogen
35
