Penentuan Konsentrasi Radionuklida Alam pada Abu Terbang (fly ash) Batubara dengan Metode Analisis Aktivasi Neutron (AAN)

PENENTUAN KONSENTRASI RADIONUKLIDA ALAM
PADA ABU TERBANG (fly ash) BATUBARA DENGAN
METODE ANALISIS AKTIVASI NEUTRON (AAN)

SKRIPSI

RANYCO TONDANG
120802058

DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016

Universitas Sumatera Utara

PENENTUAN KONSENTRASI RADIONUKLIDA ALAM
PADA ABU TERBANG (fly ash) BATUBARA DENGAN
METODE ANALISIS AKTIVASI NEUTRON (AAN)


SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

RANYCO TONDANG
120802058

DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016

Universitas Sumatera Utara

PERSETUJUAN

Judul

Kategori

Nama
NIM
Program Studi
Departemen
Fakultas

: Penentuan Konsentrasi Radionuklida Alam pada
Abu Terbang (fly ash) Batubara dengan Metode
Analisis Aktivasi Neutron (AAN)
: Skripsi
: Ranyco Tondang
: 120802058
: Sarjana (S1) Kimia
: Kimia
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara

Disetujui di,
Medan, Mei 2016
Komisi Pembimbing


:

Dosen Pembimbing 2,

Dosen Pembimbing 1,

Prof. Dr. Zul Alfian, M.Sc.
NIP.195504051983031002

Prof. Dr. Harlem Marpaung
NIP. 194804141974031001

Disetujui Oleh
Departemen Kimia FMIPA USU
Ketua,

Dr. Rumondang Bulan,MS
NIP 195408301985032001


Universitas Sumatera Utara

PERNYATAAN

PENENTUAN KONSENTRASI RADIONUKLIDA ALAM
PADA ABU TERBANG (fly ash) BATUBARA DENGAN
METODE ANALISIS AKTIVASI NEUTRON (AAN)

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing – masing disebutkan sumbernya.

Medan,

Mei 2016

RANYCO TONDANG
120802058


Universitas Sumatera Utara

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan
rahmatNya setiap saat, sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan
penyusunan skripsi ini tepat pada waktuNya.

Ucapan terimakasih yang tak terhingga kepada orangtua saya M.Silalahi
yang telah memberikan kasih sayang, dukungan doa dan banyak pelajaran yang
diberikan kepada penulis, dan kepada Ayah yang saya rindukan Alm.
R.Tondang,S.Pd beserta keluarga Putra Tondang (pak Junphio), keluarga Ade
Santoso Tondang (pak Jovita) dan juga kepada adikku tercantik Ona Lestary
Tondang yang selalu memberikan motivasi. Dan tidak lupa saya ucapkan
terimakasih banyak kepada Mak Tua, dan Pak Tua Benny yang telah mendidik
dan mengajari saya selama 10 tahun lebih.

Dengan segala kerendahan hati penulis menyampaikan ucapan terimakasih
yang sebesar-besarnya kepada bapak Prof. Dr. Harlem Marpaung selaku
pembimbing 1 sekaligus kepala laboratorium Kimia Analitik FMIPA USU dan

bapak Prof. Dr. Zul Alfian, M.Sc selaku pembimbing 2 yang telah memberikan
waktu dan bimbingan serta saran-saran yang sangat berharga kepada penulis
selama melakukan penelitian dan penyusunan skripsi ini. Ucapan terimakasih juga
ditujukan kepada Ketua dan Sekretaris Departemen Kimia FMIPA USU, Dr.
Rumondang Bulan Nst, MS dan Drs. Albert Pasaribu, M.Sc, dan juga kepada ibu
Sofia Lenny, S.Si, M.Si selaku dosen Penasehat Akademik yang telah
memberikan saran dan bimbingan selama kuliah kepada penulis, kakak-abang
stambuk 2009 yang telah mengajari dan memberikan masukan terkhusus kepada
bang Pravil Mistryanto Tambunan yang telah membantu dan memberikan saran
kepada penulis dan juga kepada teman-teman satu perjuangan mahasiswa kimia
FMIPA USU stambuk 2012.

Penulis

Universitas Sumatera Utara

PENENTUAN KONSENTRASI RADIONUKLIDA ALAM
PADA ABU TERBANG (fly ash) BATUBARA DENGAN
METODE ANALISIS AKTIVASI NEUTRON (AAN)


ABSTRAK

Telah dilakukan penentuan konsentrasi radionuklida alam dengan menggunakan
metode analisis aktivasi neutron (AAN) pada abu terbang (fly ash) batubara.
Sampel diiradiasi selama 4 jam menggunakan neutron thermal dengan fluks
neutron 3,5 x 1013 n cm-2 s-1 fasilitas Iradiasi Pusat Reaktor Serbaguna G.A
Siwabessy Pusat Sains dan Teknologi Bahan Maju (PSTBM), Badan Tenaga
Nuklir Nasional (BATAN). Radionuklida alam yang terdapat dalam sampel yaitu
uranium dan thorium, kemudian analisa kualitatif ditentukan berdasarkan reaksi
U238(n, )Np239 dan Th232(n, )Pa233. Uranium diidentifikasi melalui energi puncak
277,60 keV dari Np239 dan Th melalui energi puncak 312,2 keV dari Pa233. Hasil
konsentrasi U dan Th dalam abu terbang (fly ash) batubara masing-masing adalah
2405,00 ± 72,15 mg/Kg dan 19,48 ± 1,32 mg/Kg.
Kata kunci : Batubara, Abu terbang Batubara, Analisa Aktivasi Neutron (AAN),
Spektrometri Gamma, Radionuklida alam.

Universitas Sumatera Utara

DETERMINATION OF NATURAL RADIONUCLIDE
CONCENTRATION IN THE FLY ASH COAL USING

NEUTRON ACTIVATION ANALYSIS (NAA)
ABSTRACT

The determination of natural radionuclide concentrations has been made using
neutron activation analysis ( NAA ) in the fly ash coal. Samples were irradiated
for 4 hours using the thermal neutron flux neutron 3.5 x 1013 n cm- 2 s-1 Reactor
Center Multipurpose Irradiation facilities G.A Siwabessy Pusat Sains dan
Teknologi Bahan Maju ( PSTBM ), Badan Tenaga Nuklir Nasional (BATAN).
Natural radionuclides inside sample are uranium and thorium, qualitative analysis
was determined based on the reaction U238 ( n , ) Np239 and Th232 ( n , ) Pa233.
Uranium was identified through energy 277.60 keV ; peak of Np239 and Th
through peaks 312.2 keV; energy of Pa233. The Results of U and Th
concentrations in fly ash coal each was 2405.00 ± 72.15 mg/Kg and 19.48 ± 1.32
mg/Kg .

Keywords : Coal , Coal fly ash , Neutron Activation Analysis ( NAA ) , Gamma
Spectrometry , Natural Radionuclides

Universitas Sumatera Utara


DAFTAR ISI

Halaman
Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstract
Daftar Isi
Daftar Tabel
Daftar Gambar
Daftar Lampiran
Bab 1

Bab 2

ii
iii
iv
v

vi
vii
ix
x
xi

PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
1.2. Permasalahan
1.3. Pembatasan Masalah
1.4. Tujuan Penelitian
1.5. Manfaat Penelitian
1.6. Lokasi Penelitian
1.7. Metodologi Penelitian

1
3
3
3
4

4
4

TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Batubara
2.1.2. Sejarah Pertambangan Batubara di Indonesia
2.1.3. Peranan Batubara di Indonesia
2.1.4. Cara Terbentuknya Batubara
2.1.5. Reaksi Terbentuknya Batubara
2.1.6. Sifat Umum Batubara
2.1.7. Komposisi Kimia Batubara
2.2. Abu Batubara
2.2.1. Abu Terbang (Fly Ash)
2.2.2. Jenis-Jenis Abu Terbang (Fly Ash)
2.2.3. Komposisi Abu terbang (Fly Ash)
2.2.4. Pengolahan Limbah B-3
2.3. Radionuklida
2.3.1. Radionuklida Alam
2.3.2. Radionuklida Buatan
2.4. Analisa Radionuklida
2.4.1. Analisa Kualitatif
2.4.2. Analisa Kuantitatif

6
7
7
8
10
11
11
13
13
14
15
16
17
18
18
18
19
19

Universitas Sumatera Utara

2.5.
2.6.
2.7.

Bab 3

Bab 4

Bab 5

Neutron
2.5.1. Interaksi Neutron dengan Materi
Prinsip Dasar Metode AAN
Spektrometer Gamma
2.7.1. Detektor HPGe
2.7.2. Penguat Awal (Pre-amplifier)
2.7.3. Penguat (Amplifier)
2.7.4. Penganalisis Saluran Ganda (MCA)

21
21
23
24
25
25
26
26

METODE PENELITIAN
3.1. Alat
3.2. Bahan
3.3. Prosedur Penelitian
3.3.1. Pengambilan Sampel
3.3.2. Preparasi Sampel
3.3.3. Preparasi Cuplikan Standar
3.3.4. Iradiasi
3.3.5. Pencacahan
3.4. Bagan Penelitian
3.4.1. Preparasi Sampel
3.4.2. Iradiasi
3.4.2. Pencacahan Pada Iradiasi Panjang

28
28
29
29
29
30
30
30
31
31
32
32

HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil dan Pengolahan Data
4.1.1. Analisa Kualitatif
4.1.2. Penurunan Persamaan Garis Regresi
4.1.3. Analisa Kuantitatif
4.1.4. Penentuan Konsentasi Thorium dalam Sampel
4.2. Pembahasan

33
33
35
38
39
40

KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
5.2. Saran

42
43

DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

44
46

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Nomor
Tabel
2.1
2.2
2.3
4.1
4.2
4.3
4.4

Judul

Halaman

Komposisi energi dibeberapa negara
Komposisi Kimia Batubara
Hasil Analisis Unsur Trace Dengan X-Ray
Fluoresence Portable
Proses (n, ) dengan memperhatikan hasil nuklida dari
hasil AAN
Data kalibrasi Energi Co-60, Cs-137 dan Ba-133
Hasil Pencacahan Abu Terbang Batubara
Hasil pengukuran kadar Uranium dan thorium dalam
abu terbang (flys ash) batubara

8
12
15
34
35

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Nomor
Gambar
2.1
2.2
4.1
4.2
4.3

Judul

Halaman

Prinsip dasar Analisa Aktivasi Neutron (AAN)
Rangkaian Alat Pencacah Spektrometer Gamma
Kurva Kalibrasi Energi dengan C0-60, Cs-137, Ba-133
Spektrum Gamma NIST SRM 2708-2P Hard Rock
Spektrum Gamma abu terbang (fly ash) batubara

23
25
36
37
38

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor
Lampiran
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Judul

Halaman

Abu terbang (fly ash) batubara
Abu terbang (Fly ash) batubara ukuran 200 Mesh
Amplifier dan MCA
Detektor HPGe
Sampel dalam kapsul LDPE
Pembacaan energi pada komputer menggunakan
Software Gennie-200
Hasil pencacahan Abu Terbang
Sertifikat Hasil Uji Kualitatif dan Kuantitatif
Hasil Analisis Abu Terbang Batubara

46
46
46
46
47
47
48
49
50

Universitas Sumatera Utara