Standardisasi Sumber Radioaktif Bentuk Gas Argon-41 Menggunakan Metode Spektrometri Gamma

STANDARDISASI SUMBER RADIOAKTIF BENTUK GAS ARGON-41 MENGGUNAKAN METODE SPEKTROMETRI GAMMA

Gatot Wurdiyanto, Hermawan Candra & Pujadi
PTKMR - BATAN
ABSTRAK
Telah dilakukan standardisasi sumber radioaktif berbentuk gas argon-41 di Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi � Badan Tenaga Nuklir Nasional. Standardisasi ini perlu dilakukan karena sumber standar Ar-41 sangat diperlukan untuk mengkalibrasi alat ukur radiasi atau monitor gas yang selama ini belum pernah dilakukan. Ar-41 berwujud gas merupakan salah satu jenis radioaktif yang lepas ke udara jika terjadi kecelakaan ataupun peristiwa tak normal pada reaktor. Sumber radioaktif argon-41 yang ditempatkan pada ampul pyrex, didapatkan melalui reaksi aktivasi neutron 40Ar(n, �)41Ar yang dilakukan di Reaktor Serba Guna G.A. �Siwabessy� � Batan - Serpong, dengan fluks neutron thermal ratarata 4,8 � 1013 neutron per cm2 per detik, dan lama waktu aktivasi dua menit. Pengukuran aktivitas serta kandungan kekotoran Ar-41 ditentukan dengan metode spektrometri gamma. Koreksi terhadap wadah ampul dilakukan dengan menentukan koefisien atenuasi bahan pyrex menggunakan perangkat spektrometer gamma. Spektrum argon-41 yang diamati adalah pada energi 1294 keV karena memiliki intensitas pancaran sangat besar (99 %). Koreksi yang dilakukan adalah cacah latar, waktu mati, waktu peluruhan, faktor atenuasi wadah ampul pyrex dan impuritas. Hasil pengukuran aktivitas Ar-41 adalah 76,245 �Ci dengan ketidakpastian 2,88 %. Sedangkan nilai koefisien atenuasi sinar gamma dengan energi 1294 keV pada bahan pirex adalah 0,062 per tebal lapisan pirex yang digunakan. Dengan berhasilnya penelitian ini diharapkan Laboratorium Metrologi Radiasi PTKMR-BATAN, mampu menyiapkan sumber standar dalam bentuk gas Argon-41 yang akan digunakan untuk mengkalibrasi monitor gas mulia pada instalasi nuklir di Indonesia sehingga pemanfaatan teknologi nuklir dapat terlaksana dengan aman dan selamat baik bagi pekerja, masyarakat maupun lingkungannya.
Katakunci : Argon-41, standardisasi, aktivasi neutron, atenuasi, dan spektrometri gamma.

ABSTRACT
Standardization of radioactivity sources of Argon-41 have been carried out in Center for Technology of Radiation Safety and Metrology � National Nuclear Energy Agency. The research has to be carried out because Ar-41 standard sources are very useful for calibrating radiation instruments or air monitor which have never been done untill now. Ar-41 is one kind of radioactive gas which can be released to the atmosphere when the accident or incident in the reactor is occured. Ar-41 radioactive source is prepared and placed in pyrex ampoule. The radioactive source of Ar-41 was obtained by thermal neutron reaction of 40Ar(n, �)41Ar with thermal neutron fluk of 4,8 � 1013 neutrons per cm2 per second in two minutes on Serba Guna G.A. Siwabessy Reactor � BATAN - Serpong. The measurement of radioactivity and impurity of Ar-41 is carried out by using gamma spectrometry method. Correction of the vessel is done by determining the attenuation coefficients of pyrex using the apparatus of gamma spectrometer. The spectrum of Ar-41 observed is in the energy 1294 keV because of the highest intensity (99%). The correction made is to background, dead time, decay, attenuation factors of container pyrex ampoule and impurities. Results of measurement of Ar-41 activity is 76.245 �Ci with 2.88 % . Value of the attenuation coefficients of absorber material from gamma rays with energy 1294 keV is 0.062 per pyrex layer thick. With the success of this research Metrology Radiation Laboratory PTKMR-BATAN, is expected to be able to prepare a standard source in the form of a Ar-41 gas that will be used to calibrate monitor gas on nuclear installations in Indonesia so that the nuclear technology can be done with the secure and safe for workers, communities and environment.
Keywords : Argon-41, standardization, neutron activation, attenuation and gamma spectrometry.

Prosiding Seminar Nasional ke-15 Teknologi dan Keselamatan PLTN Serta Fasilitas Nuklir ISSN : 0854 - 2910
Surakarta, 17 Oktober 2009

1. PENDAHULUAN
Sejak berdirinya reaktor nuklir di Indonesia hingga kini, Laboratorium Metrologi Radiasi pada Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi - BATAN belum mampu mengkalibrasi alat ukur radiasi untuk mendeteksi gas mulia, seperti Ar-41, Kr-85 dan Xe-133. Hal ini perlu mendapatkan perhatian serius, karena keluarnya gas mulia merupakan indikator pertama jika terjadi kecelakaan reaktor nuklir. Untuk itu, Laboratorium Metrologi Radiasi yang merupakan Laboratorium acuan dan mempunyai tugas serta fungsi untuk melakukan kalibrasi alat ukur radiasi dan menyiapkan sumber standar radioaktif perlu segera berupaya agar meningkatkan kemampuannya dalam mengkalibrasi alat ukur radiasi yang digunakan untuk mendeteksi gas mulia.

Salah satu upaya yang dilakukan adalah mengembangkan metode standardisasi radionuklida jenis gas, dalam hal ini gas mulia yang pada akhirnya dapat dimanfaatkan sebagai sumber standar untuk mengkalibrasi monitor gas.

Pada tahun sebelumnya telah dilakukan penelitian dan pengembangan metode standardisasi untuk radioaktif bentuk gas Kr-85 menggunakan metode spektrometri gamma. Hasilnya cukup baik dengan tingkat ketelitian di bawah 3% [1]. Pada penelitian kali ini dilakukan pengembangan metode standardisasi gas mulia, Ar-41, menggunakan metode yang sama. Dengan berhasilnya penelitian ini diharapkan Laboratorium Metrologi Radiasi PTKMRBATAN, mampu menyiapkan sumber standar dalam bentuk gas Ar-41 sehingga monitor gas mulia pada instalasi nuklir di Indonesia dapat dikalibrasi secara teliti dan berkala.

Penelitian ini sangat penting dan harus dilakukan mengingat dampak dan resiko yang akan diterima jika terjadi kecelakaan ataupun kebocoran reaktor nuklir. Selain itu karena BATAN merupakan garda terdepan dalam pemanfaatan teknologi nuklir dalam segala bidang maka harus memberi contoh yang baik terhadap pengguna maupun stake horder lainnya.

Dari hasil penelitian ini diharapkan kalibrasi monitor gas yang merupakan salah satu persyaratan penting bagi instalasi nuklir dapat dilakukan di dalam negeri dengan memanfaatkan fasilitas yang ada, sehingga dapat menghemat keuangan negara.

Seperti diketahui bahwa dampak radiasi akibat kecelakaan nuklir bukan hanya masalah keselamatan manusia maupun lingkungannya. Tetapi dampak psychologis pun akan timbul yang terkadang melebihi dampak dari paparan radiasi itu sendiri. Dan lebih fatal lagi akan berakibat pada penolakan masyarakat terhadap pemanfaatan teknologi nuklir. Pada sisi lain jika instalasi nuklir tidak dikelola secara baik maka akan muncul dampak psychologis yang berkepanjangan. Oleh karena itu, upaya menstandarkan Ar-41 dalam rangka untuk mengkalibrasi monitor gas pada instalasi nuklir sangat beralasan agar dapat mengurangi resiko bahaya radiasi dan juga dapat mengurangi anggapan masyarakat yang negatif terhadap pemanfaatan teknologi nuklir. Ar-41, merupakan sumber radionuklida dalam wujud gas dengan waktu paro sangat pendek, 1,827 jam[2] meluruh dengan melepaskan partikel beta dengan energi rata-rata 459 keV serta memancarkan photon gamma pada energi 1294 KeV dengan intensitas 99,2 % dan 1667 keV dengan intensitas 0,0052 % menjadi unsur stabil K-41[2&3]. Bagan peluruhan Ar-41 ditampilkan pada Gambar 1. Sumber Ar-41 ini memerlukan perhatian khusus karena berwujud gas yang sangat mudah mengkontaminasi lingkungan apabila terjadi kebocoran pada wadahnya. Selain itu sumber ini mempunyai waktu paro sangat pendek sehingga pada proses standardisasi membutuhkan koreksi tambahan karena terjadi perubahan nilai aktivitas saat proses pengukuran.

Metode standardisasi yang digunakan pada penelitian ini adalah spektrometri gamma. Metode ini sangat fleksibel digunakan untuk berbagai radionuklida yang memancarkan photon gamma. Meskipun demikian untuk Ar-41 membutuhkan penanganan khusus karena umur paro yang sangat pendek sehingga mempunyai perbedaan yang cukup signifikan antara saat awal dan akhir pengukuran. Pengukuran aktivitas difokuskan pada energi 1294 keV karena memiliki probabilitas pancaran sinar gamma mendekati 100%. Hal ini tentu akan mempengaruhi akurasi pengukuran akibat serapan ampul yang digunakan sebagai tempat/wadah sumber itu. Untuk itu koreksi terhadap wadah ampul yang digunakan perlu dilakukan guna mendapatkan hasil pengukuran yang akurat.

Tujuan dari penelitian ini adalah mendapatkan metode standardisasi sumber berbentuk gas Ar-41 yang pada akhirnya dapat digunakan untuk mengkalibrasi monitor gas.