Sabtu, 09 Juli 2011

Radioisotop dalam Hidrologi

Salah satu aplikasi penggunaan radioisotop adalah sebagai perunut dalam studi hidrologi. Teknik perunut merupakan salah satu teknik yang digunakan untuk mendapatkan informasi perilaku suatu sistem dengan cara menandai sistem dengan bahan tertentu, seperti misalnya radioisotop. Dengan menggunakan perunut radioisotop, berbagai masalah dalam bidang hidrologi akan dapat dipecahkan dengan cara langsung yang jauh lebih cepat dari cara konvensional. Dalam bidang hidrologi, teknik perunutan dilakukan dengan cara memantau radiasi yang dipancarkan oleh perunut radioisotop, atau yang lebih dikenal sebagai radiotracer. Dalam studi hidrologi, radiotracer yang digunakan dilepaskan langsung ke lingkungan. Untuk dapat digunakan sebagai tracer, radioisotop harus memenuhi persyaratan :


1.Tidak berbahaya bagi manusia dan makhluk hidup di sekelilingnya.

2.Jumlah radioisotop yang dilepaskan ke lingkungan harus benar-benar diperhitungkan sehingga tidak terjadi pelepasan zat radioaktif yang berlebihan ke lingkungan.

3.Radioisotop yang digunakan harus larut dalam air.

4.Radioisotop tidak akan diserap oleh tanah, tanaman maupun organisme hidup lainnya.


Tidak dapat dipungkiri, sudah banyak manfaat yang diperoleh karena menggunakan radiotracer sebagai perunut dalam huidrologi. Selain itu radiotracer juga dapat dipakai sebagai pendukung metode non-nuklir lainnya yang telah ada. Meski tidak semua persoalan hidrologi dapat diselesaikan dengan teknik nuklir ini, namun penggunaan radiotracer seringkali merupakan satu-satunya metode yang dapat menyelesaikan persoalan. Berikut adalah contoh pengaplikasian radioisotop dalam bidang hidrologi.


a. Pengukuran Debit Air Sungai


Metode dasar dalam pengukuran debit air sungai adalah pengenceran radiotracer. Radiotracer dalam jumlah tertentu yang tidak membahayakan lingkungan dilepas dibagian hulu sungai dan kemudian diukur konsentrasinya di bagian hilir. Besarnya perubahan kadar perunut karena pengenceran oleh aliran (debit) air sungai dapat diketahui dengan cara mencacah langsung intensitas radiasi dalam air sungai tersebut. Penggunaan radiotracer untuk mengukur debit air sungai terbukti lebih sederhana dibandingkan metode dilakukan lebih cepat dan dapat dilakukan pada saat banjir sekalipun. Pengukuran debit air sungai antara 300-600 m3 per detik hanya membutuhkan waktu kurang lebih satu jam, hal ini membuktikan bahwa penggunaan radiotracer jauh lebih efektif, efisien dan ekonomis. Semakin turbulen arus air sungai, semakin cepat dan baik hasil pengukurannya.


b. Penentuan Arah Gerak Air Tanah


Data gerakan air tanah pada suatu wilayah merupakan data yang sangat penting untuk berbagai keperluan, antara lain dalam kaitannya dengan pembangunan suatu bendungan, penentuan tempat penyimpanan limbah berbahaya dan sebagainya. Pergerakan air tanah selalu sesuai dengan kondisi geologinya. Sehingga untuk mengetahui pergerakan air tanah ini salah satu metode yang dapat digunakan adalah metode sumur banyak. Pada metode ini radiotracer diinjeksikan ke dalam sumur yang berada di tengah-tengah, dengan demikian radiotracer tersebut akan larut dan kemudian bercampur dengan air tanah. Radiotracer yang terlarut selanjutnya akan terbawa ke manapun air tanah mengalir.


Dengan mencacah intensitas radiasi pada air tanah di sumur-sumur lain yang ada di sekelilingnya, maka arah gerakan air tanah di tempat tersebut dapat dengan mudah ditentukan, yakni dengan cara mengetahui ada atau tidaknya radiotracer yang terlarut dalam air. Dalam hal ini, radiotracer hanya akan ditemukan pada air tanah di sumur-sumur tertentu saja, ini artinya arah aliran air tanah akan menuju sumur yang air tanahnya mengandung radiotracer yang sebelumnya diinjeksikan. Selain mengetahui gerakan air tanah, teknik perunut ini juga dapat digunakan untuk mengetahui kecepatan aliran air tanah dan permeabilitasnya.

c. Pengukuran Kadar Air Tanah


Banyak alat-alat konvensional yang dirancang khusus untuk mengukur kadar air, namun jarang ada alat yang dapat melakukan pengukuran dengan teliti dan cepat, dapat dilakukan di tempat, tidak merusak dan alatnya dapat dibawa-bawa (portable). Salah satu metode yang dapat memenuhi berbagai kriteria tersebut adalah dengan menggunakan neutron.


Sketsa Pengukuran Kadar Air Tanah


Penggunaan neutron telah banyak dimanfaatkan oleh para ahli di bidang teknik sipil, agronomi dan hidrologi untuk pengukuran kadar air dalam tanah serta kepadatan tanah, aspal dan beton. Data-data hasil pengukuran tersebut kemudian akan digunakan untuk merancang pondasi bangunan, jalan raya, pembuatan tanggul dan lain sebagainya. Sedang dalam bidang industri dan laboratorium, neutron dapat digunakan untuk pengukuran berbagai hasil akhir dan penelitian. Teknik pengukuran kadar air tanah dengan teknik hamburan neutron (sumber : BATAN). Karena sederhana, alat pengukur kadar air dengan neutron ini diminati oleh berbagai pihak. Di dalam alat ini terdapat suatu sumber neutron cepat. Proses kerja alat ini adalah dengan memanfaatkan hasil tumbukan antara neutron cepat dengan atom hidrogen yang terdapat di dalam molekul air. Peristiwa tumbukan ini akan menghasilkan neutron-neutron termik. Jumlah neutron termik yang terbentuk akan ditangkap oleh pemantau neutron. Dimana hasil cacahan neutron yang terbaca akan sebanding dengan jumlah air yang terkandung di dalam bahan.


d. Penenentuan Gerakan Sedimentasi


Proses pendangkalan pelabuhan merupakan proses alamiah yang tidak dapat dicegah. Jika pelabuhan dangkal, kapal-kapal besar tidak akan dapat merapat ke dermaga, sehingga proses bongkar muat barang dapat terganggu. Sedangkan proses pengerukan endapan memerlukan biaya yang sangat besar. Oleh sebab itu, pendangkalan pada suatu pelabuhan dan alur pelayaran merupakan masalah yang sangat serius karena menyangkut kelangsungan pelayanan perhubungan laut.

Proses penentuan gerak sedimen pantai


Salah satu cara yang dapat ditempuh untuk memperkecil kecepatan pendangkalan pelabuhan maupun alur pelayaran oleh sedimen adalah dengan mengetahui perilaku sedimen, yaitu menentukan dari mana asal dan kemana arah gerakan sedimen tersebut. Data mengenai arah pergerakan sedimen dapat digunakan untuk perencanaan penentuan posisi dan arah alur pelayaran serta menentukan tempat untuk pembuangan endapan hasil pengerukan agar tidak kembali ke tempat semula. Semua usaha ini akan dapat mengurangi laju pendangkalan sehingga frekwensi pengerukan bisa dikurangi dan biaya untuk pengerukan bisa dihemat.


Teknik pelaksanaan penentuan arah gerakan sedimen dilakukan dengan menandai sedimen yang diambil di pelabuhan dengan radioisotop seperti 51Cr, 198Au dan 46Sc atau membuat endapan tiruan yang bersifat radioaktif seperti pelapisan lumpur dengan zat radioaktif atau pasir tiruan yang diaktifkan (pasir ini dibuat dari gelas yang mengandung radioisotop 192Ir dan 46Sc). Sedimen radioaktif tersebut selanjutnya dilepaskan ke dasar laut di daerah yang diselidiki. Endapan radioaktif ini nantinya akan mengikuti gerak endapan asli. Metode ini dapat digunakan untuk mempelajari arah, kecepatan dan penyebaran lumpur ataupun pasir yang berperan dalam proses pendangkalan pelabuhan. Pengamatan tersebut dapat dilakukan menggunakan pemantau radiasi dari permukaan laut atau di atas kapal. Selain itu, studi ini juga dapat dipakai untuk mengetahui efisiensi transpot sedimen dan erosi. Mempelajari arah gerak sedimen dengan perunut radioisotop (sumber : IAEA)


e. Penentuan Kebocoran Bendungan


Teknik perunut radioisotop juga dapat digunakan untuk menentukan letak kebocoran atau rembesan suatu bendungan atau dam. Teknik penentuan dilakukan dengan cara melepaskan radioisotop pada tempat tertentu di ireservoir (air dam) yang dicurigai sebagai lokasi kebocoran/rembesan.


Penentuan letak kebocoran bendungan

contoh penggunaan radioisotop bidang hidrologi


Radioisotop akan larut dan bercampur dengan ait sehingga apabila terjadi kebocoran pada bendungan, air yang telah bercampur dengan radioisotop akan masuk dan bergerak mengikuti arah perembesan. Dengan melakukan pengukuran tingkat radioaktivitas air yang keluar melalui mata air maupun sumur-sumur pengamatan di daerah rembesan, maka adanya rembesan beserta arahnya dapat diketahui.


f. Penentuan laju Erosi


Peristiwa erosi dapat disebabkan baik oleh angin maupun air. Namun sebagian besar kasus erosi tanah umumnya disebabkan oleh air hujan. Dengan menandai tanah yang dipelajari dengan radioisotop, maka laju erosi tanah oleh air hujan dapat dipelajari dengan teliti. Setelah terkena air hujan, aktivitas radioisotop dalam tanah akan berkurang. Dengan cara membandingkan aktivitas radioisotop dalam tanah antara sebelum dan setelah terkena air hujan, maka laju erosi tanah dapat diketahui.


g. Deteksi Kebocoran dan Sumbatan Pipa Bawah Tanah


Mencari kebocoran dan sumbatan pipa di bawah tanah merupakan pekerjaan besar dan tidak sederhana. Dengan teknik perunut radioisotop, pekerjaan yang membutuhkan tenaga besar tersebut ternyata dapat disederhanakan. Pemeriksaan kebocoran pipa di bawah tanah dengan perunut radioisotop dapat dilakukan langsung dari permukaan tanah di atas pipa, tanpa perlu dilakukan penggalian. Metode pemeriksaan yang dilakukan adalah dengan menginjeksikan perunut radioisotop ke dalam aliran. Pergerakan radioisotop tersebut di dalam pipa dapat diikuti dari atas tanah menggunakan pemantau radiasi. Tempat yang memberikan hasil cacahan radiasi yang tinggi mengindikasikan telah terjadi kebocoran di tempat tersebut.


Untuk menenukan letak sumbatan dalam pipa, sebuah polipig berisi radioisotop dimasukkan ke dalam pipa. Arah pergerakan polipig tersebut dapat diikuti dengan pemantau radiasi dari luar pipa. Polipig akan berhenti di tempat terjadinya sumbatan.


h. Mengetahui Karakterisktik Aliran Cairan di Sumur Minyak


Perunut radioisotop dapat juga digunakan untuk studi hubungan antar sumur-sumur minyak untuk mengetahui karakterisktik aliran cairan di sekitar sumur minyak tersebut. Evaluasi yang akurat tentang karakteristik reservoir minyak pada proyek Enchanced Oil Recovery, dengan metoda penekanan air menggunakan perunut radioisotop yang injeksikan ke dalam lubang sumur, kemudian dipantau di setiap sumur-sumur minyak yang ada. Hasil lain yang diperoleh berupa data gerakan cairan minyak dan waktu transit antara sumur injeksi dengan sumur produksi.


i. Melakukan Studi Geothermal


Studi Geothermal


Pemanfaatan sumber panas bumi untuk keperluan tenaga listrik di negara kita sudah mulai dikembangkan, contoh Pembangkit Listrik Geothermal Kamojang. Pemanfaatan teknologi nuklir khususnya teknik perunut radioisotop telah membantu menentukan suhu sumber panas dan jumlah cadangan panas dengan jalan menentukan komposisi isotop alam yang dikandung oleh sumber panas tersebut(Anonim1, 2007)

0 komentar:

Posting Komentar

You can replace this text by going to "Layout" and then "Page Elements" section. Edit " About "

3D Cube


Powered By Blogger