Dengan mengetahui jarak jangkau, rnaka dapat dira ncang perisai untuk energi alpha 28

  , " Widyanuklida No .

  1 Vo1 . 2 , Agust . 1998 PERHITI J NGAN PENAHAN RADIASI ALPHA, BET A DAN GAMMA Sudi Ariyanto" Abstrak . PERHITUNGAN PENAHAN RADIASI ALPHA, BETA dan GAMMA . Salah satu cara melindungi manusia dari radiasi adalah penggunaan penahan radiasi. Perhitungan penahan radiasi dilakukan dengan memperhatikan jenis dan energi radiasi dan berdasarkan interaksi radiasi dengan materi dapat diketahui bahan perisai yang tepat . Dalam

tulisan ini dibahas perhitungan perisai radiasi untuk alpha , beta , gamma dan sinar-X .

Abstract COMPUTATION OF RADIATION SHIELDING AGAINST ALPHA, BETA and GAMMA . Radiation shielding utilization is one of the methods in radiation protection . Computation of radiation shielding is implemented by considering type and energy of radiation , and it can be defined the most suitable material for certain type of radiation based on the interaction of radiation with matters. In this paper computation of radiation shielding againts alpha , beta , gamm a and x-ray is disscussed . Pendahuluan d a r i sumber , semakin kecil jumlah radiasi y ang diterima . Jumlah radiasi

  Radiasi pada d a sarnya adalah proses pemindahan energi dan salah satu di yang diterima berbanding terbalik antaranya adalah radiasi nuklir bernpa dengan kuadrat jarak . pancaran partikel alpha , beta , sinar gamma 3 . Menggunakan penahan radiasi dan lain-lain . Karena radiasi ini dapat Penahan radiasi merniIiki arti penting memberikan bahaya pada mahluk hidup daIam mengurangi jumlah radiasi yang (manusia) , mak . a perlu diupayakan adanya diterima seseorang . Pengurangan radiasi bergantung kepada jenis dan proteksi . Tujuan utama proteksi radiasi adalah memastikan bahwa radiasi yang energi radiasi , jenis material penahan dan ketebalannya . Pengurangan radiasi diterima setiap individu serendah mungkin atau tidak melebihi nilai maksimum yang uu berbanding terbalik secara diizinkan . Tujuan proteksi radiasi ini dicapai eksponensial dengan sifat fisis penahan dan ketebalannya . dengan satu atau kombinasi beberapa metode berikut :

  Di dalam tulisan ini hanya dibahas 1 . Meminimalkan wak . tu paparan masalah penahan radiasi dari isotop Semakin kecil waktu yang digunakan pemancar radiasi alpha , beta , gamma dan fasilitas sinar-X . Di sini istilah penahan dan dalam berhubungan dengan sumber radiasi , mak . a paparan (dosis) yang perisai digunakan secara berganti-ganti diterima semakin kecil . Dosis radiasi dengan maksud yang sarna .

  Perhitungan penahan atau perisai radiasi yang diterima berbanding lurus dengan jumlah waktu . biasanya dilakukan dengan menggunakan 2 . Memaksimalkan jarak dari sumber persamaan atenuasi radiasi dalam materi . radiasi Persamaan atenuasi dinyatakan dengan

Jarak memiliki fungsi yang cukup relasi eksponensial berikut ini,

signifikan dalam jumlah penerimaan radiasi (dosis) . Semakin besar jaraknya

• StafPusdiklat Batan

  27

  28

  11 MeV , penulis men g usulk a n persamaan empiris berikut dari Gambar 1 ,

  G eiger-N utt al m e nu n jukk a n hubung a n a nt ara ja n g k a u a n r er a t a p a rt i kel a lph a di ud a r a se b agai f un g si e n e r gi s e baga i b e r i ku t ,

  R = .

  31 8 £3 /

  2 (3 ) d i mana R a d a l a h j angkau a n rerata d a lam e m , E a d a l a h e n erg i partike l alpha dalam M e V . Pe r samaa n i n i den ga n baik dapat me n un ju kk an data d a l a m r e nt a n g energ i 4 -

  7 M eV . Jika d i t era pk a n d i lua r rentang energ i uu persamaan ( 1) a kan menunjukkan ni l a i ya ng leb i h kecil s e perti terlih a t pad a Gambar 1 hin g g a

  1 0% u ntuk energ i Iebih besar d a ripad a

  10 MeV . Untuk rentang hingga

  R =

  Iap i s a n bas a l kulit manusi a .

  ° 328 £ , 3 /2 (4)

  Cember [ 2 ] men ya t a kan b a hw a untuk energi d i b awa h 4 MeV , jar a k jangkau d i n y at a k a n sec a r a sederh a n a dengan persamaan (5) ,

  R = , 56£ (5 )

  Persam a an (3) , (4) dan (5) di atas han y a berl a k u unt u k medium udara . U ntuk m e d i um selain ud ara, j ar a k jangkau dap a t dihitu n g d e ngan persamaan berikut [2] ,

  =

  3 2 x l O-4 ~ . R (6) R m e d iu m , ud a n _{Pm edlum :} di man a A dan p adalah nomor massa dan kerapatan materi y ang dilewati, sedangkan jangkauan di udara

  Rudara dapat dihitung dengan persamaan (3) , (4) atau (5) .

  Dengan mengetahui jarak jangkau , rnaka dapat dir a ncang perisai untuk energi alpha

  P e nen t u a Ii p e risai r a diasi bisa dil a kukan den g an m e n g gun a kan persamaan (1) atau b i s a j u ga ditentuk a n d a ri pers a maan e mp iris .

  98 berbaha v a dari segi proteksi radiasi eksterna karen a t i dak dapat menembus

• (

  1

  1

  1 Vo l . 2 , Agust .

  Wid yan ukl i d a N o .

  1 - 1 •

  e- ^J11

  1 ) d i mana J d an

  1 a d a l a h inten s i t as r a di a si s etel a h d a n seb elum me nembu s ma t eri, Ji a d a l a h koef i si en serapan d a n t a d a l a h k e tebal a n a t a u j ang k a u a n . K o efi s ie n se r a p an berg a ntun g k e p a d a j en is radias i , e nergi r a di a si , j e ni s int era k si an tar a rad ia s i den ga n m a ter i , d a n je ni s m ate ri y an g ditembu s .

  Sebag ai pengg a nt i persamaan (1) d i a tas , seringkali di g un a kan pers ar naan berikut ,

  9

  t

  ( 2)

• _t

  deng a n hvt a dalah ketebalah yang diperlukan untuk mengurang i intensitas r a diasi hingga setengahnya (half v alu e thi c kn ess), sedangkan t v! adal a h ketebalan y ang diperlukan untuk mengurangi i ntensitas radiasi hingga sepersepuluhn y a (t e nth v alu e thickn e ss) .

  Partikel Alpha Radiasi alph a a d a l a h pemancaran p a rtikel bermu a tan posit i f ya ng s a ma dengan inti atom Helium dengan 2 bu a h proton dan 2 buah neutron . Partikel alpha ini berkurang energinya setiap k a li melakukan tumbuk a n dengan atom materi y ang dilaluin y a dengan proses i o nisa s i dan e ksita si. Ionis a si terjadi saat elektron di su a tu lintasan ditabr a k oleh p a rtikel alph a d a n kelu a r dar i a tom , sedangkan eksitas i terjadi saat elektron y ang ditumbuk pindah ke lintasan dengan tingk a t energi yang lebih tinggi .

  Oleh karena bermassa besar , partikel alpha mempun y ai da y a ionisasi besar , dan kehilangan energi besar setiap kali bertumbukan . Oleh karena itu jarak jangkauannya hanya beberapa centimeter di udara bergantung energinya (antara 4 -11 ,

  

5

em) . Beberapa milimeter bahan seperti karet , kertas atau karton sudah cukup untuk me n ahan partikel ini . Pa r tikel ini tidak

  2 h vt tertentu . Ketebalan per i sai hams lebih besar daripada jar a k j a ngkauan y ang dihitun g dengan pers a maan di atas . P a rtik e l B e t a

  Par tik e l B eta m e mpun yai m assa ya n g s a m a den g an massa elektron . K a r e n a m as s a n ya l e bih k e cil daripad a massa p a rt i kel a lph a, m a k a da ya ionisasin y a leb i h kecil dan a kibatn y a da y a tembusn y a atau jangkau a nnya lebih panj a ng dar i pada partikel alpha .

  P e rt a ma , perlu d i ket a hu i berapa besar ene r g i p a rtikel b e t a ya ng berubah menjadi energi foton a t a u si n a r-X Fr a ksi energi p a rtik e l b et a y an g d a pa t berub a h menj a di foton d a p a t dihitun g d e n g an persamaan berikut i ni [

  I,

  1

  4 V - , ^{m aks} (9) di mana Ji m adalah koefisien serap

  ( cnr ' zg), I-' ad a lah koefisien serapan linier (em " ) , p adalah kerapatan Alumunium (g / cnr ' ) , dan

  Ema ks adalah energi maksimum partikel beta (MeV) .

  S e perti t e lah disebutkan di atas , salah satu f a ktor y an g hams dipertimbangkan dalam perhitun ga n per i s a i partikel beta adalah brehm strahlung . Berikut ini adal a h salah s atu card menentukan tebal perisai tamb a h a n untuk menahan sinar-x yang kelu a r pad a proses brehmstrahlung ini .

  2 ] , f

  Jangkauann y a di ud a ra kir a -kira 1 m untuk energi 0 ,

  = 3, 5 x 10 -

  4 Z E mak ,

  ( 1 0) (7) d i ma n a f a d ala h fra k s i energi bet a y an g b e rub a h menjad i fo ton , Z ad a lah nomor a tom p e r i s a i d a n

  E ma k> ad a l a h energi m a ksimum b e ta d a lam Me V .

  Meskipun energi rerata partikel beta ad a lah sepertiga energi maksimumnya, tetapi untuk proteksi radiasi diasumsikan bahwa yang terserap adalah energi maksimum betanya . Energi maksimum

  29

  (8) dan h t - 004E

  4 m aks

  = £1 ,1

  Ada dua hal yang perIu diperhat i k a n d a lam membuat pen a han untuk p a rtik e l beta ini berdasarkan inter a ksinya dengan mat e ri y ang dilewati . Partikel beta berinter a k s i dengan materi melalui dua cara y aitu i o n is a si dan br e hmstrahlun

  17

  f. . i

  Kedu a pers a maan empiris koefisien se r a p a n mass a d a n h v t untuk materi A lum u n i um d i bawah ini d a pat digunakan b e rs a ma p e rs a maan (1) d a n (2) [6] ,

  = R J p , d e ng a n p adalah kerapatan materi dalam r ug / em ' .

  R a d a l a h jangk a uan dalam mg/cn r' d a n E a dalah energi dalam Me V . Ketebalan minimum y ang diperlukan ada J ah x

  1 Vo1 . 2 , A gu s t . 1998 d i s i ni

  f. . im = p

5 MeV dan k i r a -k i ra 10 m untuk energi 3 MeV .

g. Br e hm s trahlung terjadi pada

  S e p e rti yang ditunjukkan dalam G am bar 2 , j a ngkauan partikel beta d a pat ditentuk a n dengan menggunakan rumus Katz

  1 3 . Bah a n y an g dap a t dip a k ai seb a gai pen a han untuk partik e l beta ad a l a h alumunium , plexiglas d a n karet . U ntuk bet a d e ngan energi ting gi kontribusi br e hm s trahlun g s em a kin besar , maka perIu ditamb a hk a n m a teri berkerapatan ting g i seperti timbal .

  Agar p e ngur a ng a n e n e rgi melalui ionisasi l e bih b esar , maka d ig unakan b a h a n d e ng a n kerap a t a n tin g gi . Oleh karena f raks i energi p a rtik e l b e t a y an g d a p at diubah menjadi foton d a lam proses b r e hm s t ra hlun g b e rbandin g lurus d e ng a n nomor a tom mat e ri y an g dil e w a ti , ma k a di g un a k a n b a h a n dengan nomor a tom rend a h , bi a s a n ya dengan Z ~

  saat partikel beta memasuki wilayah di sekitar inti atom dan karena adan y a ga ya Coulomb yang menariknya partikel beta terdefleksi d a ri lintasannya s e mula . Sebagai a kibatn y a , p a rtikel beta meng a lami perlambatan dan prose s perl a mbatan ini menghasilkan foton atau sinar-X dengan spektrum ten a ga kontinu .

  & Penfold [2] sebagai berikut ,

  5Me = 412E , 2 65 - 0,09 41n E E < 2,5MeV W id y anu k lid a No .

  R =53(£-106 E>2 ,

• .. (15)

  dengan subskrip 1 , 2 dan seterusnya menunjukkan perhitungan untuk masing- masing e nergi. Oleh karena persamaan

• • . ;f

2 X C ,

  1

  Jika terdapat satu atau lebih isotop dengan lebih dari satu pancaran energi , maka harus Widyanuklida No.1 Vo1 . 2 , Agust . 1998 dihitung dosis atau intensitas untuk masing- masing energi dan semuanya dipakai untuk menentukan ketebalan perisai . Dalam hal ini , persamaan (13) harus dimodifikasi sebagai berikut ,

  D =

  D, e -I ', t

• D

  2 e - I'2 t

  Sinar Gamma Pengurangan energi Sinar Gamma atau Sinar-X oleh materi yang dilaluinya terjadi terutama melalui proses efek fotolistrik , efek Compton , d a n produksi pasangan .

  (15) di atas lebih kompleks daripada persamaan (13) dan (14), maka ketebalan perisai ditentukan dengan cara perhitungan iterasi at a u trial and error .

  Efek fotolistrik adalah suatu kejadian penumbukan elektron pada lintasannya oleh foton/sinar-Xzsinar gamma sehingga elektron terlepas dari lintasannya. Efek Compton adalah kejadian tumbukan antara sinar-X dengan elektron bebas dan pengurangan energi bergantung kepada sudut hamburannya . Produksi pasangan adalah proses berubalmya foton ketika melewati medan inti menjadi elektron dan positron . Efek Fotolistrik dorninan pada tingkat energi rendah , efek Compton dominan pada energi menengah , sedangkan pada energi tinggi Produksi Pasangan yang dominan .

  Oleh karena kebolehjadian interaksi lebih besar pada materi dengan nomor atom tinggi , maka materi yang cocok sebagai perisai sinar gamma/sinar-X adalah timbal dan besi . Dalam rentang energi menengah (0 , 5 -0 ,

  75 MeV) , kerapatan material perisai lebih penting daripada nomor , atom, sedangkan untuk energi tinggi dan rendah materi dengan nomor atom tinggi lebih efektif .

  Masing-masing interaksi di atas merniliki koefisien serapan masing-masing. Untuk perhitungan perisai radiasi, digunakan

  30

  (14)

  D o

  2 h vt

  =

  yang terserap oleh medium per detik dapat dinyatakan sebagai berikut , E l i

  = A x E mak s (11) di sini A adalah aktivitas dalam disintegrasi per detik ,

  Emaks ad a lah energi maksimum per disintegrasi.

  Sebelum menentukan berapa tebal perisai yang diperlukan , maka perlu dihitung terlebih dahulu berapa besar laju dosi s serapn y a pada j a r a k 1m di udara dengan persamaan berikut ini,

  x Ep

  X I' D o

  p x 4nrl di mana Ii adalah koefisien serapan di udara (m ") , p adalah kerapatan udara (1 , 293 kg/m ') dan r , adalah jarak 1 meter dari sumber , sedangkan

  D _--- _t

  Cj adalah faktor konversi satuan (5 , 76xlO-7 ,

  [mSv/jam] / [Mev/kg s]) . Satuan laju dosis di atas adalah mSv/jam . Tebal perisai dapat dihitung menggunakan rumus atenuasi sebagai berikut,

  (12) (13) .

  .

  D =

  D o e : ":' di mana lim adalah koefisien serapan bahan perisai terhadap foton dan t adalah ketebalan perisai . Laju dosis setelah melewati perisai dapat ditetapkan sama dengan dosis maksimum yang diizinkan (maximum permissible dose , MPD) . Penentuan ketebalan dapat dilakukan dengan lebih mudah jika diketahui half - value thi c kness (HVT) atau tenth-valu e thickness (TVT) . Dengan menggun a kan HVT atau TVT , persamaan di atas dapat diubah menjadi persamaan berikut .

10 M

• - ' ---------------- - - - - - ---------------- - - -~

  07 In E) (21) d e ngan E ad a l a h energi d a lam Mev .

  Hubungan antara energi dengan tampang lintang mikroskopis (J . l p !N)untuk Alumunium (Z=13) dan Pb (Z=82) ditunjukkan pada Gambar 3 bersama ketiga persamaan tersebut di atas .

  WidyanuklidaNo .

  1 Vol . 2 , Agust. 1998

  Klein-Nishina mendapatkan persamaan koefisien serapan linier untuk efek Compton pada energi foton jauh di atas O , 511MeV (lebih besar daripada

  3 MeV) sebagai berikut , di sini satuan y ang digunakan adalah 10 -25

  crrr ' , E dalam MeV , m o

  e

  2

  adalah kesetaraan energi . ' untuk massa diam elektron ( 0, 5 11MeV) . Untuk energi yang Iebih keeil , penulis mengusulkan persama a n pendekatan berikut ,

  O "c = ~ = Z(2,23 -1 .

  Gambar 4 menunjukkan prediksi kedua persaman di alas terhadap data [l] .

  Persamaan (19) ini menunjukkan bahwa pengaruh energi tidak sebesar seperti yang diperkirakan ol e h persamaan (16) maupun (18) .

  Persamaan (20) dan (21) menunjukkan bahwa koefisien serapan linier berbanding lurus dengan jumlah atom per

  cnr'

  N dan nomor atom Z atau (21a)

  Harga N ini didapatkan dari perkalian antara Bilangan Avogadro No dan kerapatan rnateri p dibagi dengan nomor massa A , N=No

  x p fA .

  Di sini Bilangan Avogadro No besarnya sama dengan 6 , 02486 x

  10

  23

  atom per gram atom . Jika N ini dimasukkan ke dalam persamaan (21a) akan didapatkan ,

  (21b) Jika masing-masing sisi pada persamaan (21b) ini kita bagi dengan kerapatan p , maka didapatkan koefisien serapan massa untuk hamburan Compton ,

  Seperti ditunjukkan pada persamaan- persamaan di atas, tampang lintang efek fotolistrik berbanding lurus dengan Z5 . Hal ini menunjukkan bahwa penurunan energi melalui efek fotolistrik ini lebih besar pada materi dengan nomor atom besar.

  Y .

  r

  Energi

  koefisien total yang merupakan penjumlahan masing-masing koefisien.

  Menurut Bethe , untuk energi gamma di bawah 0,5Me V , koefisien serapan linier dapat ditentukan sebagai berikut [3],

  f.1 r =

  40NS(Z - , 3) 5 £ - 3.

  5 (16)

  di sini

  1 f t d a lam em" , N adal a h jumlah atom

  per em . S ad a lah tetapan sebagai fungsi energi

  E

  dan nomor atom Z .

  E

  Dengan menggunakan data perhitungan teori yang lebih teliti pada referensi [2] hal 403, penulis mendapatkan persamaan berikut , di mana energi E dalam Me

  d a lam keV . Tetapan S did a patk a n seeara e mpms sebagai berikut ,

  S = -0 , 18+0 ,

  28Iog(E/Z

  2 )

  ( 17)

  di sini perIu diperh a tikan bahwa satuan energi E untuk mnghitung S ad a lah e Y .

  Pers a maan di baw a h adalah persamaan lain

  ya ng seringkali dipakai [1] , f.1 p

  = 1 , 0187 x I0 -33 NZ

  5 £ - 3 . 5 (18)

  Persamaan (18) di atas han y a berlaku untuk fotolistrik yang terjadi pada kulit atom K yang merupakan 80% dari keseluruhan interaksi fotolistrik [1] . E di sini dalam MeV .

  31 Dalam perhitungan perisai sinar gamma, dapat digunakan pendekatan sebagai berikut . Jika Jlt<l, maka nilai B ditentukan sama dengan

• 1 . 022) E?: 1 . 022MeV

  !i2(I+Jlt) . Nilai Bini bisa juga dipakai untuk energi di atas 4 Mev dengan Jlt<lO, sedangkan untuk ut> 10 digunakan B=Jlt . Hal ini sama dengan yang digunakan oleh Tojo [3] .

  32

  (25)

  2 d

  A x=r--

  A Ci tanpa perisai dapat dihitung dengan persamaan berikut ,

  3 . tarik garis tegak lurus sumbu X hingga memotong titik pertemuan itu, 4. tebal t dapat ditentukan dari hasil pembacaan perpotongan garis tegak lurns dengan sumbu X yang dilakukan pada langkah 3 di alas . Laju paparan pada suatu titik berjarak d meter dari sumber dengan aktivitas sebesar

  B seperti yang ditetapkan di atas,

  III o yang ingin dicapai, 2 . tarik garis tegak lurus sumbu Y hingga memotong kurva untuk nilai

  B. Cara penentuan tebal dapat dijelaskan sebagai berikut: I . tentukan nilai

  10 untuk masing-masing nilai

  1 /

  G am bar 6 menunjukkan hubungan antara jarak relaksasi dengan

  Penulis di S1111 mengusulkan penentuan ketebalan perisai dengan cara grafis.

  Persarnaan (24) ini tidak bisa langsung diselesaikan seperti persamaan (1) atau (2) . Cara yang biasa ditempuh untuk menentukan tebal perisai adalah trial and error.

  1 . Untuk energi foton di bawah 4 Mev. B =

2 InE

  JL, =

  (21c) Kecuali hidrogen . harga Z/ A untuk kebanyakan isotop adalah sekitar , 5 , oleh karena itu untuk energi tertentu harga koefisien serapan massa untuk hamburan Compton ini konstan atau tidak bergantung kepada jenis materi .

  Koefisien serapan untuk produksi pasangan diberikan sebagai berikut, Jl p

  = NZ

  2 (E

  = NZ

  E» 1 . 022MeV (22) Jadi koefisien serapan total untuk radiasi ganuua dihitung sebagai berikut,

  JLr + JLc + JL p '

  (24) Harga B bergantung kepada besarnya energi foton dan jarak relaksasi yang mernpakan hasil kali antara koefisien atenuasi linier dengan panjang perisai (atau jarak lintasan).

  (23) G am bar

  5 menunjukkan hubungan antara energi foton dengan koefisien serapan total untuk air , alumunium , besi dan timbal ..

  Dari persamaan penampang lintang untuk efek fotolistrik , Compton dan Produksi Pasangan dapat diketahui kemudian bahwa radiasi gamma terserap lebih banyak oleh materi dengan nomor atom tinggi . Oleh karena itu materi seperti besi dan timbal maupun beton digunakan sebagai penahan radiasi untuk radiasi gamma.

  Di dalam perhitungan penahan radiasi gamma terdapat sebuah faktor yang perlu diperhatikan yaitu build-up factor (B). Faktor ini menunjukkan perbandingan antara jumlah foton langsung tembus dan yang terhambur dengan jumlah foton yang langsung dan dapat dinyatakan sebagai berikut , foton 1 angsung

  B = - - - - ~ ~ ~ - - - - - - - - - - - - foton langsung foton terhambur 1+------ foton langsung Widyanuklida No .

  1 Vo1 . 2 , Agust . 1998 Jika faktor ini dipertimbangkan , maka persamaan (1) hams dimodifikasi menjadi

• foton terhambur

• Wid y anuklid a No .

  1 V o 1 . 2, Agust . 1998

  di mana F adalah faktor gamma menyatakan sekunder ada!ah yang sejajar dengan arah radiasi utama. Untuk memperjelas hal ini besar laju dosis paparan sumber radiasi gamma Gambar 7 diberikan . pada jarak 1 meter dan akti v it a s

  1 Currie

2 P e ri sa i Primer

  dengan satuan R-m / Ci -j am . Jik a laju dosis i ni National C oun c il on Radiological tid a k melebihi nil a i m a ksimum y ang dii zi nk a n .

  Pr o t e ction and Measurement (NCRP) m e mb e rika s se buah metode gratis untuk m a k a peris a i tidak diperlukan. Nil a i b a tas men e ntukan teb a l perisai primer dan untuk pekerja radiasi adalam 2 , 5mRljanl , sekunder .

  Tebal p e risai primer ditentukan dari sedangkan untuk publik adalah O , 25mR1jam . gr a fik berdasarkan nilai K yang merupakan

  Jika diperlukan perisai radiasi , maka jumlah Roentgen per mili-Ampere-menit- minggu pada jarak 1m yang diberikan persamaan (25) pun berubah menjadi dengan persamaan berikut ,

  J

  1 /

  (26) . .

  X - X Be p .

• - (28)
• _

  «;

• ! . _

  K =

  WUT

  di mana X o adalah laju paparan yang dihitung di mana dengan persamaan (25).

  P dosis radiasi yang diizinkan

  =

  Apabila sumber radiasi ganuna memiliki dalam I minggu (0 ,

  1 Rzminggu untuk lebih dari satu energi , maka semua energi harus daerah terkontrol, 0 , Ql Rlminggu diperhatikan dalam perhitungan faktor ganuna untuk d a erah tidak terkontrol) seperti yang telah dijelaskan untuk perhitungan d p. i jarak dari fokus sumber

  =

  brehmstrahlung. Untuk medium ud a ra , W = beban kerja dalam persarnaan berikut ini dapat digunakan [

  3 ] .

  mA-menit i minggu

  = U faktor pemanfaatan .

  T = faktor penghunian (lihat Tabel 3) (27)

  r = 0,52LJ;E ;

  Setelah nilai K diperoleh , maka teba! di mana j ; adalah jumlah foton tiap peluruhan perisai primer dapat ditentukan dengan foton atau fraksi peluruhan , sedangkan E; menggunakan Gambar 8-12 . adalah energi foton . Di d a lam Tabel 1 dan Tabel 2 diberikan harga konstanta gamma , f

  Perisai Sekunder untuk Radiasi Bocor dan E untuk beberapa isotop .

  Perisai sekunder ditentukan berdasarkan Instalasi sinar-X nilai faktor transmisi B yang dapat dihitung

  Berkaitan dengan perisai radiasi instalasi denganpersarnaan berikut , sinar-X ini dikenal adanya perisai primer dan sekunder . Perisai primer adalah materi yang

  2 P» d

  I .60.

  digunakan untuk mengurangi radiasi pada _{s ec} (29)

  

B

=

  arah yang langsung berhadapan dengan

  WT sumberl pemancar sinar-X, sedangkan perisai

  33 Wid y anuklidaNo.1 Vol . 2 , Agust . 1998 di sini I dalam mili-Ampere , sedangkan notasi persamaan atenuasi atau rumus empiris l a in seperti pada persamaan (28) . seperti yang dijelaskan di atas ; Setelah nilai B diketahui , teb a l perisai dapat

  2 . untuk inenentukan ketebalan peris a i dihitung persam a an b e r i kut , perlu diperhatikan jenis dan energi radiasi , tipe interaksi radiasi dengan mater i perisai danjenis perisai ; 3 . karena alpha merupakan partikel yang

  (30) berat , maka j a ngkauannya di udara n t s e c /hvt

  = cukup pendek dan karena itu partikel Nilai untuk beberapa materi diberikan ini tidak begitu berbahaya dari segi hvt proteksi radiasi ekstema ; pada Tabel 4 . 4 . massa partikel beta lebih kecil daripada alpha dan karena itu jangkauannya

  Perisai Sekunder untuk Radiasi Terhambur Persamaan yang dapat digunakan untuk lebih jauh daripada partikel alpha .

  Untuk menentukan ketebalan perisai menghitung perisai ini adalah sebagai radiasi gamma perlu juga diperhatikan berikut , efek brehmstrahlung, selain atenuasi

  2 radiasi dalam materi. Oleh karena faksi

• • s ec s e a

  P d d ? . 400 •

  K = (31) energi radiasi beta yang dapat diubah a · W · T · F · j menjadi radiasi sinar-X melalui proses di sini d s c a adal a h jarak antara sumber dengan brehmstrahlung ini berbanding lurus dengan nomor atom materi perisai , penghambur , a adalah fraksi radiasi (2) mak a untuk perisai radiasi beta ini terhambur (Tabel 5) , F adalah luas digunakan materi dengan kecil penghambur , adalah suatu konstanta Z f berdasarkan tegangan maksimum pesawat (biasanya Z S 13) ; (TabeI6). 5 . radiasi gamma atau sinar-X merupakan radiasi elektromagnetis , maka Penutup jangkauann y a lebihjauh daripada alpha Di atas telah dibahas perhitungan perisai maupun beta . Pengurangan radiasi untuk radiasi alph a , beta , gamma dan sinar-X . gamma m a upun sinar-X terjadi melalui Dan dar i pemb a hasan dapat diringkasian inter a ksi utamanya dengan materi : efek beberapa hal sebagai berikut : fotolistrik , hamburan Compton dan

  1 . perhitung a n perisai untuk radiasi alpha , produksi pasangan . Karen a tarnpang beta , ganuna maupun sinar-X dapat lintang fotolistrik berbanding lurus dilakuk a n dengan menggunakan Z 5 , dengan produksi pasangan

  34 .. .•

  

, . --------------- --------------------------------------- ----------------- - • • • • • • • •- r

e arga onstan a gamma untu e era Isotop r R-m

  1

  7

30 , 07 th 661,657 0851

Co-60 5 , 2714 th 11 73, 228 99857

  1

  

33

2 , 49 ,99 983 Au-198 2 , 69517 hr 411 , 80205

  , 956 1-125 59408 hr 35 , 5 ,

  6

  58 Hg-20

  3 46 ,6 21 hr 279 ,

  9 4 . 8148 Na-22 2 ,6

  Ei, keY fi Cs-1

  01 9 th 1274 ,

  5

  3 7 . 999

  3

  5 Na-24

14 , 959 jam 1368 , 625 . 999936

  2

  7

54 ,

07 . 99855

  3

  5] abel 2 Energi dan fraksi gamma untuk beberapa isotop Isotop Waktu-paro

  2 /Ci-iam Cs-137 033

  65 ,

  Cr-51 0,016 Co - 60 132

  Au-198 0,23 1-125 , 07 1-131 022

  Ir-192 ,

  48 Hg-203 0,13 K-42 ,

  14 Ra-226 , 825 Na-22 1 ,

  20 Na-24 1 ,

  84 Zn -

  27 sebanding dengan Z 2, sedangkan Compton tidak bergantung kepada nilai Z , mak a materi dengan Z besar lebih cocok digun a kan sebagai perisai gamma atau sinar-X ;

  6. RD . Evans , "The Atomic Nucleus", McGraw-Hill Book , Co . , Inc ., 1955 k b b pa isotop [1]

  6 . perisai radiasi untuk instalasi sinar-X bergantung kepada beban kerja , faktor pemanfaatan , faktor penghunian , jarak dari fokus , sudut hamburan , dan tegangan maksimum pesawat sinar-X . Referensi

  1 . Irving Kaplan , " Nuclear Ph y sics ",

  2 nd ed ., Addison-Wesley Publs . Co . , 1979 Tab

  II H k T Widyanuklida N o.

  1 Vo1 . 2 , Agust . 1998 2 . Herman Cember,"lntroduction to Health Phyisics" ,

  2 nd ed ., McGraw-Hill , Inc ., 1992

  3 . Takao Tojo , " Fisika Radiasi " (dalam bahasa Jepang) , JAERI , 1990 . 4 . NCRP Report #49 , "Structural Shielding Design and Evaluation for

  Medical Use of X Rays and Gamma Ra y s of Energies up to lOMe V 5. lAEA TECDOC 691 , 1991

  35

  3

  2 2 , 7 9 ,

  3 10000 16 ,

  1 10 ,

  8 3 ,

  4 37 ,

  56 11 ,

  9

  4 34 ,5 3 , 9 ,9 8000 16 ,

  1 6000 16,9 56 10 ,

  8 29 ,

  55 11 ,

  53 8 ,

  16

  5 4000

  4 24 ,

  7 ,

  1 4,5 48,5

  21 3000

  4

  6

  9 39 ,

  5

  1 6 ,

  2 7 ,

  4 2 ,

  9 23 ,

  55 6 ,

  6

  6 ,

  1

  9 Radi um

  6 2 ,

  6 3 ,

  2 40 6,2 20 ,

  1

  60

  6 5,3 Co -

  8 15 , 7 1 ,

  6 4 ,

  5 Cs - 127 6,5 21 ,

  2 10 ,

  42 6 ,

  7 2000 12 ,

  6 Pemak a ian

  1 Vo 1 . 2 , Ag u st . 1 998

  HVT TVT HVT TVT HVT TVT kV 50 0,06 0,17 ,

  Maksimum,

  Timba l , mm Beton , em Besi , em

  Tegangan

  4 Ni l ai hv t untuk beberapa mate r i [2] , [ 4] Bahan Perisai

  3 Fakt o r P eng hun ian T [ 2 ] , [ 4 ] Tabe l

  1

  Tebe

  Widy a nuklida No .

  7 0,17 0,52 ,

  I l6 ru t in oleh personil yang karenapeke rj aa n n y a terkena penyinara n .

  kadangkala lalu lintas kendaraan , kamar yang sempit , toilet y a ng ti d ak digunakan T= l

  T an gg a , el eva tor , daerah lu a r ya ng h a n ya digunak a n oleh pejalan kaki atau

  Pem a k a i an

  T = 1 / 4 e l e v ato r y ang m e nggunak a n op e rator , dan tempat parkir .

  Koridor sempit , ruang serbaguna , ruang isti r ahat yang tidak secara r utin seb a gian di g unakan oleh personil y a ng karen a p e ke r jaann ya terkena paparan ,

  T=l peker i aannva terkena pap a r a n , ruanz bermain anak-anak , tem p at t ingga l . Pemakaian

  Ru a ng kontrol , bangsal. r u ang kerja , r uang ge l ap , koridor yang c u kup luas , penuh ruang tun g gu , r u ang istirah a t y ang digunakan o l eh perso n i l yang ka r ena

  43 1,5

  84 2 ,

  26 4 , 4 14 ,

  4 300 1 ,

  9

  1000 7 ,

  6 11,9 3 , 6 11,7

  5 8,3 3,3 10,9 500 3 ,

  4 400 2 ,

  1 10 ,

  8 3 ,

  47 4 ,

  9 2 , 8 9,

  8 100 0,27 0,88 1 ,

  4 250 , 88 2 ,

  5 8 ,

  4 200 , 52 1,7 2 ,

  24 7 ,

  6 150 , 30 0,99 2 ,

  28 0,93 2 , 6 ,

  ,

  3 125

  6 5 ,

  4 Wid y anuklida No .

  1 Vol . 2, Agust . 1998 Tabel 5 Fraksi radiasi terham bur a [2] , [4]

  2 3 0,0

  7 ,

  00

  2

  8 300 kV , 0026 , 0022 , 0020 , 0019 , 0026 0,002

  8

  6 M V , 007 ,

  00

  1

  8 ,

  00 11 , 0006 , 004

  Sinar Gam ma Cs-137 , 0065 ,005 0, 041 0,0028 , 019

  Co -

  6O , 0060 , 0036 ,

  00

  09 0,0006 Tabel6 Nilai f [2] , [4]

  00

  2

  14 Energi,M ev Gam bar 1 Hubungan antara energi partikel alpha dengan jangkauan di udara 3 7

  12

  10

  8

  6

  4

  2 R=0 . 318E Cb

  Tegangan m aksim um , kV f

  1

  3

  2 R=0 . 328E

  3 /

  1 1 0 0 0 2 0 2 0 0 0 3 0 0 3 0 0 0 7 0 0

  < 500

  1 9 , 0019 , 002

  , 002 1 ,

  Sud ut Hamburan ( da r i pusat sinar)

  125 kV ,

  S u mb er

  30

  4

  5

  60

  90 120

  13

  5 S ina r-X 50 kV 0,0005 , 0002

  , 00025 , 00035 , 0008 ,0

  01 70 kV , 00065 , 00035 , 00035 , 0005 ,

  00 1 ,

  00

  1

  3 100 kV , 0015 , 0012 0,0012 , 0013 , 0020 , 0022

  00

  8 250 kV , 0025

  00

  02

  7 ,0

  1 9 , 0019 , 002

  00

  6 200 kV , 0024 , 0020 ,

  2

  6 , 002 4 0,

  1 8 ,

  1

  00

  5 150 kV , 0020 , 0016 , 0016 ,

  02

  1 5 , 0015 , 0015 0, 0023 ,0

  00

4 MV , 0027

  Wid y anuklida N o .

  1 V o1 . 2 , Agust .

  19

  9

  8 1 0(

  1 Ka t z & . P enf o l d : R ~

  5 J OE -I

06 ;

I l lh K E > 2 .

  5 R=4

  1 2 E " .

  I F I . 265-0 • • .

  09

41 n E; IU

  II < E < 2 .

  5 0.050 . 1 .5

  I

  5

  10 Energi , MeV ( data : Katz and Penfold : R e v s .Modem Ph ys . 24 , 28 (1 9 52» Gambar 2 Hubungan antara energi partikel beta dengan jangkauan ₂ cm

  1O 2o. -~~...,..,.,....,...,.-;:-~~ .• ..•~..-~~ .......• ~ - - " Persm( - 6) - -- --

  21

  10

• _ .- . -_ . -. Per s m(l8 )

• - -

  22 P e r s m ( l 9)

  10 -- -

  27 10-

  28 10- . J ._ ~ ": :"" ".... L ... I ... . ... . ... . ... J I0-29L .. ~ _ ' _. . .. L • ... . .. L . . . • _ ~~ .. . . • L . .. l . . .. .. • . .

  . 01 . 050 .

  1 .

  5

  5

  10 Energi , MeV Gambar 3 Tampang lintang fotolistrik P e r s m(20)

  Energi , MeV Gambar 4 Tampang lintan g efek Compton

  38

  9

  1 Energi foton , Me V Gambar 5 Koefisien atenuasi linier untuk beberapa materi

  3

  Gambar 7 Konsepsi peris a i primer dan sekunder

  I

  ~~S

  2 Gambar 6 Hubungan antara fraksi atenuasi , jarak relaksasi dan faktor build-up _{S u n lb e r )~ p e' _ ; ~' p _ ,; me'} 1 --- 1 1 --- l - - d .. . --- ---- f

  10 -

  1 lIIo = B exp( i . I . t )

  S 10-

  10° ~ - '-T"T""""'ffF=::-TTTnnr--'-TTTTTTTI---' o

  10

  Wid y anuklid aN o .

  1 10°

  2 10-

  1 O-" , - ~ ... J - l .- L -. L .l . LU - -- , __ ' _""_ ' _ u .. .u . ' ---- ' --" _ __' _ . L . .I .. .. L.Jcu .._-- , 10-

  A ir ~

  1 Be s i ~ ~ A lumun i um ~

  10 2 ~'-"TTITIr--""TITrr--'''nTrrrr~ • .. . ] 10

  8 e m -I

  9

  19

  1 V o 1 . 2 , A gust .

• I ~ -

  Wid y anuklid a No.

  1 Vo l . 2 , A gust .

  19

  9

  8 Timbal , mm Gambar 8 Nilai K untuk Timbal dengan tegangan m a ksimum ::: ; 200kV

  I ~ · 10 0' ~\ E \ \

  ~ ' \ ₁

  10 - ~ _{" \ \} f ! ~ \\ a . \ \ ₂

  10 ' :, '\\ - ~

• · E :

  3 10- t ~ \\ ''\\ ,

  ! "

• -,

₄ \ "" , - ~q , ' z 10- ^{' -} - • . .

  "

  8 ~ , 'fz _ ',

• '
• 1 0 *5 . l - _ l _ ll .. !_ - _ -. _ ! " _ . . ,.. J

  I t ~ ~

• 5

  \ v . :

  1

  10

  15

  20

  25

  30

  35 o

  Tim bal , m m Gambar

9 Nilai K untuk Timbal dengan tegang a n maksimum 250 kV - 400kV

  40

• ₁₀
₂ Widyanuklida No.1 Vo1 . 2 , Agust . 1998 _{>< E 10} 10' . a

  .• ₁ ~ _tn ^{Q _}

  10 - "'" 1 0 -2 E "

  . ( _{E 1 0 -3} cr >i . _{- 1 0 4 1 O -~· .}

_{'--~------~-----2~0~0----~~~0}

'OOO~OOOkV _{rn rn}

  Gambar 10 Nilai K untuk Timbal dengan tegangan maksimum 500 kY - 2MY E

  Gambar 11 Nilai K untuk beton dengan tegangan maksimum . : s;400kY E

  Gambar 12 Nilai K untuk beton dengan tegangan maksimum 500 kY-3 MY

  41