DESAIN PENAHAN RUANG SINAR­X 

Pusat Pendidikan dan PelatihanBADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL

Desain Penahan Ruang Sinar­X 2

BIODATANama           : BagiyonoTempat /Tgl Lahir     : Purworejo, 8 September 1964

Pendidikan :1. S1 Teknik Nuklir, Universitas Gadjah Mada, Yogya, 19882. S2 Material Science, University of Kentucky, USA, 1999

Training di Bidang Radiasi:1. Application of Radiation in Industry, Kyushu Univ. JAPAN, 1992­932. Petugas Proteksi Radiasi, BATAN, 19943. Radiografi Level I, BATAN, 19944. Radiografi Level II, BATAN, 19955. Radiografi Level III, BATAN, 20006.  Interaction between High Energy Particle and Materials, JAERI, JAPAN, 

2001­2002

Desain Penahan Ruang Sinar­X 33

Setelah mempelajari modul ini peserta diharapkan mampu : mendesain  dinding  penahan  sinar­X  pada instalasi tetap.

Desain Penahan Ruang Sinar­X 44

Setelah mempelajari modul ini peserta diharapkan mampu:

1.  menyebutkan jenis penahan untuk instalasi tetap2.  menyebutkan batasan paparan untuk penahan tipe         diagnostik, terapi dan radiografi3.  menyebutkan minimal 3 faktor yang mempengaruhi      perancangan dinding penahan instalasi sinar­X4.  menyebutkan dua jenis penahan sekunder5.  melakukan perhitungan dinding penahan sinar­X primer6.  melakukan perhitungan dinding penahan sinar­X        sekunder

Desain Penahan Ruang Sinar­X 55

Pokok bahasanPokok bahasan

1. DASAR PERANCANGAN PENAHAN

A.Penahan SumberB.Penahan Struktural

2. CONTOH PERHITUNGANA. Penahan Primer B. Penahan Sekunder

Desain Penahan Ruang Sinar­XDesain Penahan Ruang Sinar­X 66

PENAHAN INSTALASI SINAR­X

RUMAH TABUNG(SOURCE SHIELDING)

BANGUNAN(STRUCTURAL SHIELDING)

PENAHAN RADIASI PRIMER

PENAHAN RADIASISEKUNDER

RADIASI HAMBUR

RADIASI BOCOR

Desain Penahan Ruang Sinar­X 77

PENAHANRADIASI PRIMER

PENAHANRADIASI 

SEKUNDER

PENAHANRADIASI 

SEKUNDER

RADIASI PRIMER

RADIASI HAMBUR RADIASI BOCOR

RUMAH TABUNG(SOURCE SHIELDING)

PENAHAN INSTALASI SINAR-XBerkas Sinar­X Menghadap ke Dinding

PENAHANRADIASI PRIMER

PENAHANRADIASI 

SEKUNDER

PENAHANRADIASI 

SEKUNDER

Desain Penahan Ruang Sinar­X 88

PENAHANRADIASI PRIMER

PENAHANRADIASI 

SEKUNDER

PENAHANRADIASI 

SEKUNDER

RADIASI PRIMER

RADIASI HAMBUR

RADIASI BOCOR

RUMAH TABUNG(SOURCE SHIELDING)

PENAHANRADIASI 

SEKUNDER

Berkas Sinar­X Menghadap ke Lantai

PENAHANRADIASI PRIMER

PENAHANRADIASI 

SEKUNDER

PENAHANRADIASI 

SEKUNDER

PENAHANRADIASI 

SEKUNDER

PENAHAN INSTALASI SINAR-X

Desain Penahan Ruang Sinar­XDesain Penahan Ruang Sinar­X 99

•  penahan radiasi yang melekat pada pesawat sinar X

PENAHAN SUMBER

M E D I S NON MEDIS

DIAGNOSTIK T E R A P I

Penahan sumber

Desain Penahan Ruang Sinar­X 1010

Tipe Radiografi IndustriTipe Radiografi Industri•    laju dosis bocor pada jarak 1 m tidak melebihi 1000 mR/jam       

Tipe Diagnostik laju penyinaran pada jarak 1 m dari fokus tidak melebihi dari     100 mR/jam.

Pada arus dan tegangan maksimum

Tipe TerapiTipe Terapi• laju penyinaran pada jarak 1 m dari fokus tidak lebih dari      1000 mR/jam dan• tidak lebih dari 30.000 mR/jam pada jarak 5 cm dari permukaan 

tabung

Laju bocor

Desain Penahan Ruang Sinar­X 1111

Pertimbangan:Pertimbangan:Energi RadiasiEnergi RadiasiEkonomiEkonomi

Penahan StrukturalPenahan Struktural

Jenis Beton Lembaran Pb Bata berplaster Kaca Pb dll

Material

Desain Penahan Ruang Sinar­X 1212

Perhitungan Perhitungan Ketebalan Dinding Ketebalan Dinding

• Kemampuan tabung (Kv Kemampuan tabung (Kv maxmax dan I  dan I maxmax))

• Jarak sumber radiasi terhadap titik pengamatanJarak sumber radiasi terhadap titik pengamatan

• Jarak  sumber  radiasi  terhadap  bidang Jarak  sumber  radiasi  terhadap  bidang penghamburpenghambur

Faktor perancangan :

d.   daerah terkontrol atau tidak terkontrol

e.   Faktor Guna (Use factor, U)f.    Faktor penghunian (Occupancy Factor, T)g.   Beban Kerja Mingguan (Weekly Workload, W)

Desain Penahan Ruang Sinar­X 1313

Daerah terkontrol Daerah terkontrol    penghuninya hanya personil yang penghuninya hanya personil yang 

karena pekerjaannya terkena radiasi, karena pekerjaannya terkena radiasi,    P = 0,1   R/minggu  (R=100 P = 0,1   R/minggu  (R=100 mR/minggu),mR/minggu),

Daerah tidak terkontrol Daerah tidak terkontrol penghuninya bisa siapa saja. penghuninya bisa siapa saja. P= 0,01R/minggu (R= 10 mR/minggu)P= 0,01R/minggu (R= 10 mR/minggu)

Daerah terkontrol atau tidak terkontrolDaerah terkontrol atau tidak terkontrol

Desain Penahan Ruang Sinar­X 1414

prosentase suatu dinding terkena berkas prosentase suatu dinding terkena berkas radiasi selama pemanfaatan pesawat sinar­radiasi selama pemanfaatan pesawat sinar­X. X. 

U = 1 U = 1  direncanakan diarahkan terus direncanakan diarahkan terus menerus ke suatu dinding menerus ke suatu dinding 

U = ¼ U = ¼  arahnya direncanakan arahnya direncanakan  berubah berubah secara periodik untuk semua dinding secara periodik untuk semua dinding 

Apabila tidak ada informasi, dinding nilainya Apabila tidak ada informasi, dinding nilainya ¼ dan lantai nilainya 1. ¼ dan lantai nilainya 1. 

Faktor Guna (Faktor Guna (Use Factor, UUse Factor, U))

Desain Penahan Ruang Sinar­X 1515

ditentukan  oleh  seberapa  sering  seseorang ditentukan  oleh  seberapa  sering  seseorang berada dibalik  dinding  ruang  pesawat  sinar­berada dibalik  dinding  ruang  pesawat  sinar­X. X. 

berdasarkan  informasi  atau  pengamatan berdasarkan  informasi  atau  pengamatan langsung  dari  keberadaan  orang  di  balik langsung  dari  keberadaan  orang  di  balik dindingdinding

Untuk pekerja radiasi T=1Untuk pekerja radiasi T=1

Faktor Penghunian (Faktor Penghunian (Occupancy Factor, TOccupancy Factor, T))

Untuk bukan pekerja radiasi T = 1  menerus berada di balik dinding,  T = ¼  tidak terus menerus, tetapi relatif sering,  T =1/16 hanya sesekali berada di balik dinding.

Desain Penahan Ruang Sinar­X 1616

Pemakaian penuhT=1

Ruang kontrol, bangsal, ruang kerja, ruang gelap, koridor yang cukup luas, ruang tunggu, ruang istirahat yang digunakan oleh personil yang karena pekerjaannya terkena paparan, ruang bermain anak­anak, tempat tinggal

Pemakaian sebagian

T=1/4

Koridor sempit, ruang serba guna, ruang istirahat yang tidak secara rutin digunakan oleh personil yang karena pekerjaannya terkena paparan,elevator yang menggunakan operator, dan tempat parkir.

Pemakaian kadangkala

T=1/16

Tangga, elevator, daerah luar yang hanya digunakan oleh pejalan kakiatau lalu lintas kendaraan, kamar yang sempit, toilet yang tidak digunakan rutin oleh personil yang karena pekerjaanya terkena penyinaran

TABEL FAKTOR PENGHUNIAN T

Untuk bukan pekerja radiasi dan  Untuk bukan pekerja radiasi dan  tidak ada informasitidak ada informasi

Desain Penahan Ruang Sinar­X 1717

Tingkat pemakaian pesawat sinar­X dalam 1 Tingkat pemakaian pesawat sinar­X dalam 1 minggu minggu 

dinyatakan dalam mA menit/minggu.dinyatakan dalam mA menit/minggu. Tergantung dari :Tergantung dari :

waktu pengoperasian pesawat sinar­X waktu pengoperasian pesawat sinar­X dalam 1 minggu (menit/minggu),dalam 1 minggu (menit/minggu),

arus tabung pada saat pesawat sinar­X arus tabung pada saat pesawat sinar­X dioperasikan (mA)dioperasikan (mA)

Beban Kerja Mingguan (Beban Kerja Mingguan (Weekly Load, WWeekly Load, W))

Desain Penahan Ruang Sinar­X 1818

Asumsi perhitungan Hanya ada satu pesawat yang beroperasi pada 

suatu waktu Hasil perhitungan dalam ketebalan beton Dapat dikonversikan ke material lain

b

b

a

aHVL

xHVL

x =

∑ = ba xx ).().( ρρ

Untuk sembarang materialUntuk sembarang material

Material dengan unsur Material dengan unsur penyusun mempunyai penyusun mempunyai nomor atom samanomor atom sama

Desain Penahan Ruang Sinar­X 1919

11.703.6011.93.6050010.903.308.302.504010.403.104.801.473009.402.802.900.882508.402.501.700.522007.402.240.990.301506.602.000.930.281255.301.600.880.271002.800.840.520.17701.500.430.170.0650TVTHVTTVTHVT

Beton (cm)Timbal (mm)Bahan PenahanTegangan 

Maksimum(kV)

Nilai HVL dan TVL untuk Timbal dan Beton

Desain Penahan Ruang Sinar­X 2020

DDeennssiittiieess  ooff  CCoommmmeerrcciiaall  BBuuiillddiinngg  MMaatteerriiaallss

MMAATTEERRIIAALL DDEENNSSIITTYY  RRAANNGGEE((gg//CCmm33))

DDEENNSSIITTYY  OOFF  AAVVEERRAAGGEESSAAMMPPLLEE  ((gg//CCmm33))

BBrriicckk 11,,6600  ––  22,,5500 11,,9900GGrraanniittee 22,,6600  ––  22,,7700 22,,6633LLiimmeessttoonnee 11,,8877  ––  22,,6699 22,,3300MMaarrbbllee 22,,4477  ––  22,,8866 22,,7700SSaanndd  PPllaasstteerr ­­ 11,,5544SSaannddssttoonnee 11,,9900  ––  22,,6699 22,,2200SSiilliicceeoouuss  CCoonnccrreettee 22,,2255  ––  22,,4400 22,,3355TTiillee 11,,6600  ––  22,,5500 11,,9900GGllaassss ­­ 11,,5500CCoonnccrreettee ­­ 22,,3355

Desain Penahan Ruang Sinar­X 2121

Perhitungan Perhitungan Penahan PrimerPenahan Primer

menit­ /mAm­R       22

TUWdP

WUDK prii ==

K : jumlah Roentgen per mili Ampere­menit pada jarak 1 m P : dosis radiasi yang diizinkan dalam 1 minggu (NBDM) dpri : jarak dari fokus sumber ke dinding primer (m), W   : beban kerja dalam mA­menit/minggu,U   : faktor pemanfaatan, T    : faktor penghunian 

Desain Penahan Ruang Sinar­X 2222

• Radiasi Hambur (Xh)

menitmAmRfFTWa

ddscaPK −−= /....

400.sec)(.)(. 222

K : jumlah Roentgen per mili Ampere­menit pada jarak 1 m akibat Radiasi HamburP : dosis radiasi yang diizinkan dalam 1 minggu (NBDM) dsca : jarak dari fokus sumber ke bidang penghambur (m), dsec : jarak dari bidang penghambur ke dinding sekunder (m), a     : fraksi radiasi terhamburW   : beban kerja dalam mA­menit/minggu,T    : faktor penghunian F    : Luas Bidang penghambur (cm2)f     : faktor kompensasi tegangan

Perhitungan Perhitungan Penahan sekunderPenahan sekunder

Desain Penahan Ruang Sinar­X 2323

r = dsca.tg 20o

F = π  r2

   = π  (dsca.tg 20o)2

Luas Bidang Hambur

d sca

β

 r

Desain Penahan Ruang Sinar­X 2424

Table II.3. Fraksi Radiasi Terhambur (a)

0.002800.002600.001900.002000.002200.00260300

0.002800.002700.001900.001900.002100.00250250

0.002800.002700.001900.001900.002000.00240200

0.002600.002400.001600.001600.001600.00200150

0.002500.002300.001500.001500.001500.00180125

0.002200.002000.001300.001200.001200.00150100

0.001300.001000.000500.000350.000350.0006570

0.001000.000800.000350.000250.000200.0005050

13512090604530

Sudut Hamburan (dari pusat berkas)Tegangan Sumber

Desain Penahan Ruang Sinar­X 2525

Faktor kompensasi tegangan

Desain Penahan Ruang Sinar­X 2626

Atenuasi sinar X pada Beton

Desain Penahan Ruang Sinar­X 2727

• Radiasi Bocor (Xb)

HVTxn         21

b=

=

n

lxB

TWIdPBlx .

60.. 2 ⋅= untuk terapi & radiografi

untuk diagnostikTW

IdPBlx ..600.. 2

=

P : dosis radiasi yang diizinkan dalam 1 minggu (NBDM)d : jarak dari fokus sumber ke titik yang diinginkan (m), I   : Intensitas Sinar X (mA)W   : beban kerja dalam mA­menit/minggu,T    : faktor penghunian xb    : tebal penahan radiasi bocor yang dibutuhkan, HVT : tebal paruh penahan

Desain Penahan Ruang Sinar­X 2828

Penentuan tebal dinding sekunder

Bila |Xh­Xb| < 1 TVLBila |Xh­Xb| < 1 TVLt = nilai terbesar (Xs atau Xb) + 1 HVLt = nilai terbesar (Xs atau Xb) + 1 HVL

Bila |Xh­Xb| Bila |Xh­Xb| ≥≥  1 TVL 1 TVLt = nilai terbesar antara Xs atau Xb t = nilai terbesar antara Xs atau Xb 

Xh = tebal penahan radiasi hamburXb = tebal penahan radiasi bocor

Desain Penahan Ruang Sinar­X 2929

2

22,5

11 m

2,5 m 2,5 m

2 m

2 m

Contoh PerhitunganContoh Perhitungan

(D) Bunker

(C) T

empa

t Par

kir

(B) Lab Proteksi Radiasi

(A) K

amar

 Gel

ap

200 kV, 5 mA

10 cm Bata + 6 cm Plaster

Desain Penahan Ruang Sinar­X 3030

• Beban kerja (W)

minggumenit­mA 2000     

mA 5minggu

hari 5shootmenit 5

orangshoot 2

hariorang 8

=

××××=W

Asumsi :•  dalam 1 hari 8 orang mengoperasikan pesawat sinar­X,•  tiap orang 2 kali shoot, •  tiap shoot 5 menit, •  1 minggu 5 hari kerja, •  tiap shoot arusnya 5 mA

Desain Penahan Ruang Sinar­X 3131

•  Penahan primerPenahan primer

menitmARm

TUWdP

K pri−

=22

...

1.1.2000)2(.1,0 2

=K

menit­mARm 100.2

24−⋅=K

Pesawat menghadap dinding DPesawat menghadap dinding D

Desain Penahan Ruang Sinar­X 3232

2.0 10­4

12 inchi

Desain Penahan Ruang Sinar­X 3333

Tebal dinding yang ada setara dengan tebal beton:ρplaster Xplaster + ρbata Xbata = ρbeton Xbeton 

(1,54  x 6)plester + (1,9 x 10)bata =  (2,35 x X)beton

Xbeton =  12,02  Cm

Apabila diganti Pb, tebal beton  = 18,46 cm setara dengan Pb:

mm 3,84cm 46,18cm 2,5mm 52,0      ≅⋅=

⋅= BtBt

PbPb x

HVLHVLx

Jadi tebal penahan primer   plester (6 Cm) + bata (10 Cm) ditambah  beton  = 18,46 Cm atau Pb = 3,84 mm

Tebal beton yang dibutuhkan = 12 inchi =  30,48 Cm

Perlu penambahan beton:30,48 cm – 12,02 cm = 18,46 Cm

Desain Penahan Ruang Sinar­X 3434

r = dsca.tg 20o

F = π   r2    = π    100  tg 20o

    = 4162,84 Cm2Luas Bidang Hambur

d sca

β

 r

Penahan sekunderPenahan sekunder

Desain Penahan Ruang Sinar­X 3535

1.4162.1.2000.0019,0400.)5,2(.)1(.1,0 22

=K

  = 1,6 .10­2 Rm2/mA­menit

  →  tebal beton (Xh) = 6 inchi = 15,24 Cm

Dinding A (Kamar Gelap)Dinding A (Kamar Gelap)  

Tebal Penahan Radiasi Hambur (XTebal Penahan Radiasi Hambur (Xhh))

menitmARFTWa

ddPK sca −= /...

400.)(.)(. 2sec

2

Desain Penahan Ruang Sinar­X 3636

TWIdPBlx sca

..60.. 2

=

1.20005.60.)5,2(.1,0 2

=Blx

→   tebal beton penahan radisi bocor (xb) = 8,53 Cm

Blx = 0,09375Blx = (½)xbt/HVL Log Blx = (Xbt/HVL) log (½)Xbt = HVL (log Blx/ log (½)) = 2,5 cm (3,41) = 8,53 cm

Tebal Penahan Radiasi Bocor (XTebal Penahan Radiasi Bocor (Xbb))

Desain Penahan Ruang Sinar­X 3737

Penentuan tebal penahan radiasi sekunder|Xh­Xb|  = |15,24 ­ 8,53| = 6,71 cmTVL beton pada 200 kV = 8,4 cm

 |Xh­Xb| < 1 TVL Pilih nilai terbesar + I HVL

HVL beton pada 200 kV = 2,5 CmX (beton) = (xs + HVL) = 15,24 Cm + 2,5 Cm = 17,74 Cm

Jadi tebal beton penahan sekunder = 17,74 Cm 

Desain Penahan Ruang Sinar­X 3838

Tebal dinding yang ada setara dengan tebal beton:

ρplaster Xplaster + ρbata Xbata = ρbeton Xbeton 

(1,54  x 6)plester + (1,9 x 10)bata =  (2,35 x X)beton

Xbeton =  12,02  Cm

Apabila diganti Pb, tebal beton  = 5,72 cm setara dengan Pb:

mm 1,19cm 72,5cm 2,5mm 52,0      ≅⋅=

⋅= BtBt

PbPb x

HVLHVLx

Perlu penambahan beton:17,74 cm – 12,02 cm = 5,72 Cm

Desain Penahan Ruang Sinar­X 3939

­ Laju kebocoran • tabung diagnostik pada  jarak 1 m dari  fokus <100 

mR/jam pada arus dan tegangan maksimum• tabung  terapi  pada  jarak  1  m  dari  fokus  <1000 

mR/jam  dan  pada  jarak  5  cm  dari  permukaan tabung  <30.000  mR/jam  pada  arus  dan  tegangan maksimum

• pesawat  radiografi  jarak  1  m  dari  fokus <100 mR/jam pada arus dan tegangan maksimum 

RANGKUMANRANGKUMAN­ Penahan radiasi untuk sinar­X : penahan  sumber dan 

penahan bangunan

Desain Penahan Ruang Sinar­X 4040

­  Rancangan  dinding  penahan  instalasi  sinar­X bergantung kepada: 

• Tegangan tabung maksimum pesawat sinar­X (kV)• Arus tabung maksimum (mA).• Beban pesawat (W) (mA­menit/minggu).• Faktor  manfaat  (U)  yang  merupakan  fraksi  beban 

kerja ke arah mana sinar guna ditujukan.• Faktor penghunian ruang (T) 

RANGKUMAN RANGKUMAN (lanjutan)(lanjutan)

­ Dinding penahan sinar­X : penahan primer dan   penahan sekunder

­ Penahan primer untuk menahan radiasi primer­ Penahan sekunder dihitung berdasarkan radiasi 

hambur dan akibat radiasi bocor.

Desain Penahan Ruang Sinar­X 4141

1. Pengukuran laju kebocoran pesawat sinar­X dilakukan 1. Pengukuran laju kebocoran pesawat sinar­X dilakukan a. pada permukaan dinding ruangn sebelah luar a. pada permukaan dinding ruangn sebelah luar b. pada jarak 1 meter dari fokusb. pada jarak 1 meter dari fokusc. pada permukaan tabungc. pada permukaan tabungd. pada permukaan dinding ruangan sebelah dalam d. pada permukaan dinding ruangan sebelah dalam 

LATIHAN SOAL

2. Diantara pernyataan di bawah ini pernyataan yang benar mengenai material dinding ruangan pesawat sinar­x tegangan rendah yang benar adalah

a. Dinding harus terbuat dari betonb. Dinding harus terbuat dari timbalc. Dinding harus terbuat dari campuran beton dan timbald. Dinding boleh terbuat dari material apa saja asal mempunyai daya 

atenuasi yang memenuhi persyaratan

3. Faktor­faktor  yang tidak mempengaruhi perancangan dinding  ruang pesawat sinar­X

a. Arus dan tegangan operasi minimumb. Jarak sumber radiasi terhadap bidang penghamburc. Jarak sumber radiasi terhadap titik pengamatand. Jawaban diatas benar semua

Desain Penahan Ruang Sinar­X 4242

Desain Penahan Ruang Sinar­X 4343

K   : jumlah Roentgen per mili­Ampere­menit­minggu pada jarak 1 m P   : dosis radiasi yang diizinkan dalam 1 minggu (NBDM)  (0.1  R/minggu untuk daerah terkontrol) 

(0,01 R/minggu untuk daerah tidak terkontrol)dpri : jarak dari fokus sumber (m), W   : beban kerja dalam mA/menit/minggu,U    : faktor pemanfaatan,         (untuk dinding adalah ¼ dan untuk lantai adalah 1). T    : faktor penghunian 

T = 1      pemakaian PenuhT = 1/4   pemakaian sebagianT = 1/16 pemakaian kadangkala

I      : Intensitas Sinar X (mA)Kux : jumlah Roentgen per mili­Ampere­menit­minggu pada jarak 1 m akibat Radiasi HamburP : dosis radiasi yang diizinkan dalam 1 minggu (NBDM)  (0.1  R/minggu untuk daerah terkontrol) 

(0,01 R/minggu untuk daerah tidak terkontrol)dsca : jarak dari fokus sumber ke bidang penghambur (m), dsec : jarak dari bidang penghambur ke titik yang diinginkan (m), a     : fraksi radiasi terhamburF    : Luas Bidang penghambur (cm2)f     : faktor kompensasi tegangan

NOTASI Perhitungan