SEMINAR NASIONAL

SDM TEKNOLOGI NUKLIR VII

YOGYAKARTA, 16 NOVEMBER 2011ISSN 1978-0176

METODA PENENTUAN DAY A SERAP PERISAI RADIASI UNTUKGONAD DARI KOMPOSIT LATEKS CAIR TIMBAL OKSIDA

Kristiyanti, Tri Harjanto, Abdul Jalil

Pusat Rekayasa Perangkat Nuklir - BATAN

Kawasan Puspiptek Gd 71 It 2 Serpong -1531 O.email : kristiyantiwst@yahoo.com

A BSTRAK

METODA PENENTUAN DAYA SERAP PER/SA/ RAD/AS/ UNTUK GONAD DAR/ KOMPOS/T

LATEKS CA/R TIMBAL OKS/DA. Telah dilakukan penentuan Daya Serap (DS) perisai radiasi gonadterhadap radiasi sinar-X energi 100 keV. Bahan perisai terbuat dari komposit lateks cair timbal oksidakomposisi 200 pphr, tebal 2mm yang diproses dengan teknologi ultrasonik dan suhu super kritis. Pengujian

DS dilakukan menggunakan detektor Geiger Muller (GM) dan sumber isotop gamma (y) 10dium-I25 1-125)dan Barium-I33 (Ba-133) dengan energi masing-masing 25 keV dan 356 keV. Karena energi untukpenggunaan dan penglljian berbula, maka dalam perhitungan hasil pengukuran perlu dikonversi ke energisesuai dengan penggunaan sinar-X Konversi dilakukan dengan menggunakan prinsip ekuivalensi DS pelattimbal (Pb) yaitu dengan perhitungan secara teoritis DS timbal terhadap radiasi sinar-X pada energi 100keV untuk tebal 0,10 mm, 0,25 mm, 0,35 mm dan 0,50 mm sesuai dengan standar proteksi radiasi. Hasilpengujian DS menunjukkan bahwa untllk perisai radiasi komposit latek cair timbal oksida mempunyai DSekuivalen dengan pelat Pb tebal 0,35 mm dan mempunyai DS sebesar 89%. Dari hasil uji dapat disimpulkanbahwa metode penentuan daya serap ini layak digunakan.

Kata kunci : Metode penentuan, Daya Serap, komposit, perisai radiasi gonad.

ABSTRACT

A Determination method of shielding for gonad using latex composite liquid lead oxide.It has been determined an absorption factor of radiation shielding for gonad against 1OOkeV of X-rayradiation The material of the shielding is made of latex composite liquid lead oxide with composition200pphr and 2mm thick which are processed using ultrasonic technology and supercritical temperature.Absorption test have been performed using Geiger Muller (GM) detecttor on the source of isotopic gamma

(r)Iodium-I25 (1-125) and Barium-I33 (ba-I33) with suspect energy 25keV and 356keV. Because the energyfor testing and its utilizing is different, the calculation using the measurement results need to be convertedinto energy according to the X-ray in use. Conversation is done using the participle of equivalenceabsorption tested of lead plate (Pb) which is theritic and calculation of absorption factor of lead against x­ray radiation the thickness of O,JOmm, 0,25mm, 0,35mm, and 0,5mm in accordance with radiation protectstandards. The test result of the abserption factor. Show that theradiation shield of latex composite liquidlead oxide has absorption factor equivalence to 0,35mm thick Pb plate and having absorption of 89%. Fromthe test results can be conc/used that the methode isfit to be use.

Key words: Determination Methode, Absorption, composites, gonadal radiation shield.

Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BA TAN 382 Kristiyanti dkk

Dengan :DS = Daya Serap/l = koefisien serap linier bahan pada energi tertentu

-IemX=tebal bahan, em.

Dengan :10 - intensitas paparan radiasi sebelum

melewati perisai, cps.I = intensitas paparan radiasi sesudah

melewati perisai, eps./l=koefisien serapan linier bahan pada

tertentu (mm-I).X=tebal bahan (mm).

Intensitas radiasi yang terserap atau daya serap (DS)

DS = 7o-Tx 100 % (2)

dua bagian utama yaitu detektor dan peralatanpenunjang. Detektor merupakan suatu bahan yangpeka terhadap radiasi, yang bila dikenai radiasi akanmenghasilkan suatu tanggapan (respon) tertentuyang lebih mudah diamati. Sedangkan peralatanpenunjang biasanya merupakan peralatan elektronik,yang berfungsi untuk mengubah tanggapan detektortersebut menjadi suatu informasi yang dapat diamatioleh panea indera manusia.

Sistem peneaeah radiasi terdiri atasdetektor dan peralatan penunjang. Kuantitas radiasimerupakan jumlah radiasi yang memasuki detektor,jumlah ini hanya sebagian kecil dari jumlah radiasiyang dipanearkan oleh sumber ke segal a arah. Nilaikuantitas dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaituaktifitas sumber, jenis dan energi radiasi, serta jarakdan jenis penahan diantara sumber dan detektor.Energi radiasi merupakan kekuatan dari setiapradiasi yang dipanearkan oleh sumber. Tingkatenergi radiasi bergantung pada jenis nuklidanya.Jenis nuklida yang berbeda akan memanearkanradiasi dengan energi yang berbeda[3]. Detektor yangdigunakan dalam pengujian ini adalah detektorGeiger Muller (GM). Detektor GM ini termasukkelompok detektor nuklir dengan isian gas, yangprinsip kerjanya memanfaatkan media gas isiansebagai penghasil pulsa yang dapat diukur. Sumberradiasi yang digunakan adalah pemancar sinargamma (1-125 dan Br-133). Radiasi y merupakanjenis radiasi yang mempunyai daya tembus sangatbesar dan tidak dapat dihentikan sepenuhnya. Setiappanearan radiasi y yang mengenai suatu bahan akanberinteraksi dengan bahan tersebut sehinggasebagian dari intensitasnya akan terserap dansebagian lagi diteruskan. Perbandingan intensitaspanearan yang datang dan intensitas yang masihditeruskan tergantung pada tebal bahan, jenis bahandan energi radiasi y. Persamaan berikut inimenunjukkan hubungan tersebut [I]

I = 10. ex-I'd (1)

SEMINAR NASIONALSDM TEKNOLOGI NUKLIR VIIYOGYAKARTA, 16 NOVEMBER 2011ISSN 1978-0176

1. PENDAHULUAN

Seiring dengan perkembangan teknologinuklir di berbagai bidang, khususnya di bidangkedokteran, perisai radiasi merupakan peralatanyang sangan penting. Penggunaan perisai radiasimerupakan salah satu eara untuk melindungiseseorang terhadap penerimaan dosis yangberlebihan. Prinsip perisai radiasi ialah mengurangifluks radiasi dibalik perisai. Pengurangan ini dapatterjadi karena terjadinya interaksi antara radiasidengan bahan perisai.

Perisai radiasi yang terbuat dari kompositdengan komposisi karet eair timbal oksida akanlebih nyaman digunakan bila digunakan, karena sifatfisik yang lentur ringan tetapi masih memenuhikriteria dari proteksi radiasi. Untuk memenuhipersyaratan tersebut diatas maka perlu ditentukantebal komposit yang akan digunakan. Telah dibuatkomposit dengan komposisi 300phr dari lateks eairtimbal oksida menggunakan teknologi ultrasonikdan super kritis dan tebal 2 mm[IJ. Komposittersebut akan digunakan sebagai perisai radiasigonad pada pemeriksaan abdomen yangmenggunakan sinar-X dengan energi 100 keY.Pengujian Daya Serap (DS) komposit terhadapradiasi menggunakan pengukur radiasi yaitudetektor Geiger Muller (GM) dengan sumber radiasigamma (y) Iodium-125 (1-125) energi 25 keV,Barium-133 (Ba-133) energi 356 keY.

Karena pengujian dan penggunaankomposit mempunyai energi yang berbeda, makadalam perhitungan DS perlu dikonversi dengan pelatPb untuk tebal 0,10 mm, 0,25 mm, 0,35 mm dan0,50 mm sebagai aeuan sesuai dengan standarproteksi radiasi [2].

2. TEORI

Seeara garis besar, penggunaan alat ukurradiasi dapat dibedakan menjadi dua kelompok yaituuntuk kegiatan proteksi radiasi dan untuk kegiatanaplikasi/penelitian radiasi nuklir itu sendiri. Alatukur radiasi yang digunakan untuk kegiatan proteksiradiasi harus menunjukkan nilai intensitas atau dosisradiasi yang mengenai alat tersebut, sehinggaseorang pekerja radiasi dapat langsung mengambiltindakan tertentu setelah membaea alat ukur yangdigunakannya. Sedangkan alat yang digunakan dibidang aplikasi radiasi dan penelitian biasanyaditekankan untuk dapat menampilkan nilai kuantitasradiasi atau spektrum energi yang memasukinya.Aplikasi teknik nuklir yang dapat dimanfaatkandengan menggunakan sistem pengukur radiasi iniseperti NDT (Non Destructive Test) teknik perunut,pengukur ketebalan, densitas, identifikasi materialdan sebagainya. Setiap alat ukur radiasi baik yangdigunakan untuk mengukur kuantitas, energi,intensitas maupun dosis radiasi selalu terdiri atas

DS = (1- e-~t)xl00% (3)

Kristiyanti dkk 383 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN

SEMINAR NASIONALSDM TEKNOLOGI NUKLIR YII

YOGYAKARTA, 16 NOYEMBER 2011ISSN 1978-0176

Dalam perhitungan DS dibutuhkan daftar koefisien

serapan masa bahan terhadap radiasi y. untuk energi100 keY seperti disajikan dalam Tabel I. Karenasifat radiasi y ini sarna dengan radiasi sinar-X, makatabel ini dapat dipergunakan pula untuk radiasisinar-X. Penyerapan bahan pelindung (perisai)tergantung pada koefisien serapan linier /l, masajenis p bahan. Komposit yang merupakan lateks eairatau karet alam mempunyai rumus kimia Cg HI6 dantimbal pembuatan komposit sebagai bahan perisai radiasiyaitu H, 0, C dan Pb.

Koefisien serapan masa senyawa bisa dihitung denganpersamaan (I ) :

0,25mm, 0,35mm, 0,5mm3. Isotop 1-125 dan Br-133

Peralatan yang digunakanI. Satu unit peneaeah radiasi beserta detektor

GM

2. Meter untuk mengukur jarak antaradetektor dan perisai radiasi

Pelaksanaan pengujian dilakukan seperti padaGambar I.

~ ~ C]~ ~ .

(/lIp) 'enyawa = (N AlA) x L Wj(/l/p) (4)

Dengan :NA = bilangan Avogadro 6,024 x 1024A = berat molekul senyawa (ama)Wi = fraksi berat unsur dalam senyawa (%)p = masajenis senyawa (gr/em3)

fl = koefisien serapan linier (em-I)

1 2 3

Gambar I. Tata letak pengujian

Keterangan :1. Sumber Radiasi2. Perisai radiasi3. Detektor.

V=.Qp

Komposit sebagai bahan perisai mempunyai unsuryang dominan yaitu H, 0, C dan Pb.

dengan :V = Yolume (Cm3)

G = berat (gr)p = masajenis senyawa (gr/cm3)

Komposisi komposit dinyatakan dalam satuan pphryang merupakan perbandingan antara berat timbaloksida pada setiap 1OOgrlateks kering/padat. Untukmenentukan daya serap (DS) setiap komposit, makamassa jenis (p) koefisien serapan masa fl/ p perlidihitung.Persamaan untuk menghitung volume komposit digunakanpersamaan (2)

DS = 56 - 30 x 100% = 87%30

Perhitungan pengukuran daya serap dan hasil UJI

menggunakan sumber radiasi 1-125Contoh perhitungan daya serap untuk komposit

1. Diukur eaeah latar terbaea BG = 21

2. Dipasang sumber radiasi pad a posisinyakemudian diukur eaeahnya (10), terbaea =77

3. Dipasang sumber radiasi dan perisai, diukureaeahnya (I) = 51

4. Perhitungan DS menggunakan Persamaan 2harga 10 dan I dikurangi BG

Untuk pengujian dengan sumber radiasi Ba-133 :Alat yang digunakan : Detektor GMTegangan : 400 keYSumber radiasi : Ba-133Jarak detektor ke sumber : 20 emWaktu eaeah : 30 detik.

Untuk pengujian dengan sumber 1-125Alat yang digunakan : detektor GMTegangan : 370 keYSumber radiasi : 1-125Jarak detektor ke sumber : 15 emWaktu eaeah : 10 detik.

p gram/emJ

0,000089880,001429

2,2511,34

HoCPb

Tabel I. Koefisien serapan massa /lIp dan massajenis p unsur pembentuk komposit untuk energi 100

key[4]--.,-,---

Nama Unsur /lIp em-/gram

0,2940,1520,1495,62

3. TATA KERJA

Bahan yang digunakan dalam pengukuran1. Komposit digunakan untuk perisai radiasi2. Pelat timbal dengan ketebalan O,lmm,

Begitu seterusnya perhitungan DS untuk pelat Pbdanjuga pengukuran DS dengan sumber radiasi Ba­133

Menghitung DS komposit dengan komposisi tebal2mm untuk energi 100key[51

Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN 384 Kristiyanti dkk

Tabel3. Perhitungan teoritis OS timbal terhadapradiasi sinar-X pada energi 100 keY.

Oari hasil perhitungan teoritis OS dengan energi 100keY didapat hasil seperti disajikan pada Tabel3.

Tabel3. Hasil uji OS komposit denganmenggunakan detektor GM dan sumber radiasi Ba­

133.Cacah

1. 10 III2.

Komposit 43613.

Pb 0,10 mm 60464.

Pb 0,25 mm 4956

5.Pb 0,35 mm 4361

6.Pb 0,50 mm 3172

Oaya Serap%

Oaya Serap %9147617279

858992949596

979899

99

Jenis sampelKompositPb 0,10 mmPb 0,15 mmPb 0,20 mmPb 0,25 mmPb 0,30 mmPb 0,35 mmPb 0,40 mmPb 0,45 mmPb 0,50 mmPb 0,55 mmPb 0,60 mmPb 0,65 mmPb 0,70 mmPb 0,75 mm

Jenis sampel

No1.2.3.4.5.6.7.

8.9.10.II.12.13.14.15.

No

Pengujian dengan menggunakan sumber radiasi 1­125 komposit mempunyai OS 87% yaitu ekivalendengan pelat Pb tebal 0,35mm, sedangkan pengujiandengan menggunakan sumber Ba-133 kompositmempunyai OS 61% yaitu ekivalen dengan pelat Pbtebal 0,35mm.Perhitungan teoritis OS komposit terhadap radiasisinar-X pada energi 100keV sebesar 91%sedangkanOS untuk pelat Pb 0,35mm sebesar 89% Perbedaanmetoda penentuan OS antara pengukuran danperhitungan yang hanya 2% tersebut disebabkankarena pengukuran komposisi kurang tepat karenapencampuran komposit merupakan campuran cairandan padatan.

SEMINAR NASIONALSOM TEKNOLOGI NUKLIR VII

YOGY AKARTA, 16 NOVEMBER 2011ISSN 1978-0176

Karet alam mempunyai rumus kimia CSHI6 denganp = 0,95 gr/cm3Timbal oksida mempunyai rumus kimia Pb304denganp = 0,95 gr/cm3

Berat komposit = H.ka + GPb304 = 100+ 200 = 300grVolume komposit = Volka + vol Pb P4

= 10010,95 + 200/9,3 = 105,26+21,5= 126,76

Menghitung OS pelat Pb dengan energi 100keVuntuk tebal pelat Pb O,lmm (O,Olcm)Jika (/lIp) Pb=5,62 cm2/gram dan massajenis (p)=ll,34maka koefisien serapan linier (/l)

=(5,62)(11,34)cm·1=63,75cm·1

Perhitungan secara teoritis OS untuk pelat dengantebal O,lmm (O,OOlcm) dengan energi 100keVOS = (I - e' Jlt)

= (1 - e,(63,73)(O,OI»x100%=47%

Begitu seterusnya OS pelat Pb bisa dihitung untukteballainnya.

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

Oari hasil eksperimen didapat hasil uji OS komposituntuk sumber radiasi 1-125 seperti disajikan padaTabel2 dan untuk sumber radiasi Ba-133 pada Tabel3.

Tabel2. Hasil uji OS komposit denganmenggunakan detektor GM dan sumber radiasi 1­

125.

Dengan menggunakan rumus (2) di dapat harga massajenis kompositp komposit = 300/126,76 = 2,37 gr/cm3

perhitungan koefisien kimia (11) pada energi 1OOkeVberat AtomC=12, H=l, Pb=207, 0=16Berat molekul CSHI6 = 8(12) +16(1)=122Berat mo lekul Pb304= 3(207) + 4( 16)= 685(/lIp) CSHI6= (96/122 x 0,149) + (16/122xO,294)

= 0,155cm·1

(/lIp) CSHI6= 0,155 x 0,95 = 0,147cm,1(/lIp) Pb304= (621/685 x 5,62)+(64/685 x 0,152)

= 5,1 cm2/gramDengan menggunakan rumus (I) di dapat hanya :(/lIp) komposisi = 0,155 + 5,1 = 5,255 cm2/gram

/l komposit = (/lIp) komposit x (p) komposit= 5,255 x 2,37OS komposit = (1_e(,12,45)(O,2»x 100%= 91,7%

No Jenis sampel cacahOaya Serap%

S. KESIMPULAN

1.

10 562.

Komposit 3087Metoda penentuan OS perisai radiasi gonod dari

3.

Pb 0,10 mm 4262komposit lateks cair timbal oksida bisa dilakukan

4.

Pb 0,25 mm 3281menggunakan detektor GM dengan sumber isotop 1-

5.

Pb 0,35 mm 3087125 dan Ba-133. Oari hasil eksperimen didapat

6.

Pb 0,50 mm 2990bahwa metoda penentuan OS ini layak dugunakan.

Kristiyanti 385 Sekolah TInggi Teknologi Nuklir-BATAN

6. DAFTAR PUSTAKA

1. SRI MUL YONO ATMOJO, "RekayasaCelemek Perisai Radiasi Nuklir Berbasis

Komposit Lateks Cair Timbal Oksida

menggunakan Teknologi Ultrasonik danSuhu Super Kritis", Dokumen Teknis,2009.

2. Standar Nasional Indonesia (SNI) 06 ­

6041, Lembaran Vulkanisat Karet Timbal

untuk Perisai Sinar-X, Baadan Standarisasi

Nasional, Jakarta, 1999.

3. HENDRIY ANTO HADITJAHYONO,

"Sistem Pengukuran Radiasi",PUSDIKLAT-BATAN,1992.

4. R.GJAEGER. "Engineering Compendium

on Radiation Shielding " Vol I, ShieldingFundamentals and Methods, New York,1968.

5. KRISTIY ANTI dkk., "Perekayasaan

Perisai Radiasi Tyroid menggunakan

komposit lateks cair Timbal oksida, dengan

teknoIogi Ultrasonik dan suhu super kritis."

Prosiding PPI-PDIPTN, PTAPB-BA TAN,

Yogyakarta, 2010.

SEMINAR NASIONALSDM TEKNOLOGI NUKLIR VII

YOGYAKARTA, 16 NOVEMBER 2011ISSN 1978-0176

Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BA TAN 386 Kristiyanti dkk