Prinsip Pengukuran Kerapatan dan Kelembaban Material Berbasis Nuklir.
Hello everyone...tahukah kamu aplikasi teknologi berbasis nuklir bisa juga digunakan untuk mengukur kerapatan dan kelembaban tanah loh, dan bisa juga untuk mengukur kerapatan beton.
Sebelum lanjut membaca artikel ini, biar lebih gampang memahaminya sebaiknya kamu membaca terlebih dahulu artikel sebelumnya yang berjudul interaksi radiasi dengan materi ya sobat.
TROXLER 3430 PLUS atau TROXLER 3440 PLUS merupakan alat pengukur kelembaban dan kerapatan permukaan tanah dan beton berbasis radiasi. Sumber radiasi yang digunakan dalam TROXLER ini adalah Cs-137 sebagai pemancar radiasi gamma dan Am241:Be sebagai pemancar neutron cepat.
Pengukuran Kerapatan. Pada pengukuran kerapatan terdapat dua metode operasi, yaitu metode transmisi dan metode hamburan balik.
Metode transmisi Cs-137 (Cesium-137) mengacu pada bagaimana radiasi yang dipancarkan oleh Cs-137 ditransmisikan atau disebarkan melalui suatu medium. Cs-137 adalah isotop radioaktif yang biasa digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk pencitraan medis, pengukur industri, dan terapi radiasi. Dalam hal transmisi, Cs-137 terutama memancarkan radiasi gamma, yang merupakan radiasi elektromagnetik berenergi tinggi.
Radiasi gamma dari Cs-137 dapat ditransmisikan melalui material yang berbeda berdasarkan kemampuannya untuk menipiskan atau menyerap radiasi. Karakteristik transmisi tergantung pada faktor-faktor seperti kerapatan dan ketebalan material. Beberapa bahan umum yang digunakan untuk melindungi atau melemahkan radiasi gamma Cs-137 meliputi:
1. Timbal: Timbal adalah bahan pelindung yang padat dan efektif untuk radiasi gamma. Nomor atom dan kepadatannya yang tinggi membuatnya mampu menyerap sejumlah besar radiasi gamma Cs-137.
2. Beton: Beton sering digunakan sebagai bahan pelindung karena ketersediaannya dan hemat biaya. Ketebalan dan komposisi beton menentukan keefektifannya dalam meredam radiasi gamma dari Cs-137.
3. Baja: Baja adalah bahan lain yang digunakan untuk melindungi dari radiasi gamma Cs-137. Ini menawarkan sifat atenuasi yang baik dan umumnya digunakan dalam konstruksi struktur pelindung radiasi.
4. Air: Air digunakan sebagai bahan pelindung untuk Cs-137 dalam beberapa aplikasi. Kandungan hidrogen yang tinggi dalam air membantu menipiskan radiasi gamma.
Pilihan metode transmisi atau bahan pelindung tergantung pada faktor-faktor seperti tingkat redaman radiasi yang diperlukan, aplikasi khusus, dan peraturan keselamatan. Penting untuk merancang sistem pelindung dan menggunakan metode transmisi yang tepat untuk memastikan penanganan dan penggunaan Cs-137 yang aman dan bahan radioaktif lainnya.
Pada pengukuran kerapatan metode transmisi, semakin tinggi kerapatan sampel, maka intensitas radiasi gamma yang diterima detektor akan semakin kecil. Detektor Geiger Muller (GM) yang terletak didasar alat akan mengukur radiasi gamma yang dipancarkan sumber setelah mengalami atenuasi oleh sampel yang diukur.
Menggunakan metode hamburan balik, sumber radiasi dan detektor berada sejajar (horizontal) pada sisi yang sama (didasar alat). Namun detektor harus terlindung dari radiasi primer atau langsung. Hal tersebut dapat diatasi salah satunya dengan meletakkan alat dan sampel secara tepat, disisi lain alat tersebut juga sudah di desain sedemikian rupa agar tidak ada radiasi primer yang masuk secara langsung. Ketika radiasi akan berinteraksi dengan sampel dan terhambur, semakin densitas atau kerapatan sampel, maka instensitas radiasi hambur yang diterima oleh detektor Geiger Muller (GM) akan semakin besar pula.
Pengukuran Kelembaban. Pada pengukuran kelembaban sampel radiasi yang digunakan adalah sumber radiasi neutron yang berasal dari interaksi Am241:Be (neutron cepat). Zat Radioaktif (ZRA) Am241 akan memancarkan partikel Alpha, kemudian berinteraksi dengan Berilium sehingga menghasilkan pancaran radiasi neutron cepat.
Neutron cepat yang dihasilkan oleh Am241:Be akan berinteraksi dengan sampel dan diperlambat oleh inti atom hidrogen yang terdapat dalam sampel, sehingga energi neutron cepat yang sebelumnya berkurang menjadi neutron thermal atau lambat (energi 0,0025 eV) hal ini disebut dengan proses termalisasi atau moderasi
Pada alat (TROXLER) sudah terpasang detektor neutron thermal, artinya yang dapat dideteksi hanya neutron thermal saja yang berasal dari akibat interaksi neutron cepat dengan inti atom hidrogen dalam sampel. Banyaknya intensitas neutron termal yang diterima oleh detektor menunjukkan bahwa banyaknya inti atom hidrogen yang terdapat dalam sampel, sehingga banyaknya intensitas neutron termal sama dengan nilai tingkat kelembaban sampel tersebut.
Karena sifat Zat Radioaktif adalah meluruh setiap saat, maka dalam setiap kali alat akan digunakan harus dikalibrasi terlebih dahulu dengan blok standard referensi polyethylene untuk mengkompensasi meluruhnya Zat Radioaktif sekaligus memeriksa respon fungsi peralatan. Dalam kegiatan kalibrasi tersebut, agar tidak dipengaruhi oleh radiasi dari sumber lain dan radiasi hambur maka peralatan harus ditempatkan pada tempat kering, permukaan rata, minimal 10 meter dari sumber radioaktif lain dan 3 meter dari bangunan besar (sesuai petunjuk penggunaan alat).
Selama penggunaan alat, persyaratan keselamatan radiasi harus dilakukan dan diperhatikan sebagaimana tertuang dalam perka BAPETEN No.6 Tahun 2009 tentang keselamatn radiasi dengan penggunaan sumber Zat Radioaktif ZRA dan sinar-x pada peralatan gauging, meliputi:
- Persyaratan Manajemen (PPR, Personil, Pelatihan Proteksi dan Keselamatan Radiasi)
- Persyaratan Proteksi Radiasi (Justifikasi, Limitasi Dosis, dan Penerapan optimisasi proteksi dan keselamatan radiasi)
- Persyaratan Teknik (Peralatan Gauging (dengan ZRA atau Pesawat Sinar-X), Tempat penyimpanan radioaktif, dan pengolahan limbah radioaktif)
- Verifikasi Keelamatan (Pemantauan paparan radiasi dan uji kebocoran ZRA)
Semoga bermanfaat....
Tetap utamakan keamanan dan keselamatan saat bekerja. Tindakan tidak selamat akan membahayakan diri sendiri, orang lain dan lingkungan...
