Karakterisasi dan Analisis Kemampuan Serat Ijuk dengan Filler Boron Karbida/ Boraks/ Gadolinium Oksida Sebagai Kandidat Perisai Radiasi Neutron Thermal

Abstract

The application of nuclear radiation has been widely used in industrial activities, and it has been one of technological advancements in current days. However, it cannot be denied that nuclear emission harms nearby environment as well as human safety. Thus, radiation shields become very important that is needed to be research and developed. This study aims to determine the chemical composition, the crystallinity degree of Ijuk fibres and trace elements, and to increase the usage of traditional ijuk fibres as new material in innovative ways by utilizing these fibres as neutron thermal adsorption; to investigate the effects of additional compositions of boron carbide, borax and gadolinium oxide in Iju matrix for its properties in the adsorption neutron thermal radiation. In this study, the neutron thermal radiation was started by refining the Ijuk fibres throughout High Energy Milling with 1000 rpm for one hour, and it is followed by fabricated the material in a mould with variation of parameters of Ijuk and filler masses. The analysis method of neutron activation was performed to investigate the ability of shield in the adsorption of neutron thermal radiation. Based on the analysis of fibres characterizations, cellulose, hemicellulose, and lignin were obtained with 70% of composition, forming functional groups of C-H, C=C, C-O, and C-O-C, while the trace elements were Ti, Mg, Mn, V, Cl, Ca, Na, Ce, Cr, Sr, Sb, Sc, Rb, Fe, Zn and Co. The analysis of neutron thermal flux that were obtained accounted for 0.9526 cm-1 for the average attenuation of Ijuk fibres, while the combination of these fibres and every fillers with 5% and 10% of mass showed the increasing numbers. They are respectively boron carbides accounted for 1.3998 cm-1 and 1.4412 cm-1; borax accounted for 1.0082 cm-1 and 1.121 cm-1; gadolinium oxide accounted for 0.7831 cm-1 and 0.7893 cm-1. It can be concluded that the addition of Ijuk fibres has the ability as an alternative for neutron thermal radiation shielding material while the best filler is boron carbide.

Pemanfaatan radiasi nuklir telah meluas keberbagai bidang industris dan telah menjadi salah satu bentuk teknologi maju saat ini. Namun tidak dapat dipungkiri dampak yang ditimbulkannya dapat membahayakan lingkungan sekitar dan keselamatan manusia, sehingga proteksi radiasi menjadi sangat penting untuk terus diteliti dan dikembangkan. Tujuan penelitian untuk mengetahui kandungan kimia, derajat kristalinitas serat ijuk dan unsur kelumit, meningkatkan aplikasi pemakaian serat ijuk dari yang bersifat tradisional menjadi suatu material baru yang inovatif dengan cara menjadikan serat ijuk sebagai kandidat penyerap radiasi neutron thermal dan melihat pengaruh penambahan filler boron karbida, boraks dan gadolinium oksida pada matriks serat ijuk terhadap kempampuan perisai radiasi menyerap radiasi neutron thermal. Dalam penelitian ini, perisai radiasi neutron thermal dibuat dengan cara menghaluskan serat ijuk menggunakan High Energy Milling dengan putaran 1000 rpm selama satu jam lalu dicetak dengan parameter seperti variasi massa serat ijuk dan massa filler. Metode analisis aktivasi neutron digunakan untuk menginvestigasi kemampuan perisai radiasi menyerap radiasi neutron thermal. Berdasarkan hasil analisis karakterisasi serat ijuk diperoleh kandungan kimia berupa selulosa, hemiselulosa dan lignin sebesar 49,44; 15,71 dan 35,51%, derajat kristalinitas 35,46%, kandungan unsur karbon sekitar 70%, yang membentuk ikatan gugus fungsi C-H , C=C, C-O dan C-O-C serta mengandung unsur kelumit Ti, Mg, Mn, V, Cl, Ca, Na, Ce, Cr, Sr, Sb, Sc, Rb, Fe, Zn dan Co. Berdasarkan analisis fluks neutron termal diperoleh koefisien attenuasi rata–rata serat ijuk 0,9526cm-1, serat ijuk yang dikombinasi dengan variasi massa filler 5 dan 10 % yaitu: filler boron karbida 1,3998cm-1 dan 1,4412cm-1, filler boraks 1,0082cm-1 dan 1,121cm-1 dan filler gadolinium oksida 0,7831cm-1 dan 0,7893cm-1. Dapat disimpulkan bahwa serat ijuk memiliki kemampuan sebagai kandidat penyerap radiasi neutron termal dengan filler terbaik adalah boron karbida.