Proteksi Radiasi
BAB II Besaran dan Satuan Radiasi A. Aktivitas Radioaktivitas atau yang lebih sering disingkat sebagai aktivitas adalah nilai yang menunjukkan laju peluruhan zat radioaktif, yaitu jumlah inti atom yang tidak stabil (radioisotop) berubah menjadi stabil dalam satu detik.
Gambar 13: sebuah proses peluruhan Satuan aktivitas yang lama tetapi masih sering digunakan adalah Currie (Ci) sedangkan satuan SI nya adalah Bequerel (Bq) dengan faktor konversi 1 Ci = 3,7 1010 Bq Satu Bq. setara dengan satu peluruhan dalam satu detik. Dalam setiap proses peluruhan tidak selalu dipancarkan satu buah radiasi. Sebagai contoh, 1.000 Bq radioisotop Cs-137 akan memancarkan 85 radiasi gamma setiap detiknya, sedangkan 1.000 Bq radioisotop Co-60 akan memancarkan 2.000 radiasi gamma per detik. Perbedaan ini ditentukan oleh probabilitas pancaran radiasi (yield) dari radioisotopnya.
B. Intensitas Intensitas radiasi adalah suatu nilai yang menunjukkan jumlah pancaran radiasi per detik pada suatu posisi, baik yang dihasilkan oleh radioisotop (zat radioaktif) maupun sumber radiasi lainnya seperti pesawat sinar-X, mesin berkas elektron, akselerator, maupun reaktor nuklir. Beberapa fasilitas
12
Pusat Pendidikan dan Pelatihan
Proteksi Radiasi
memang
tidak
menggunakan
istilah
intensitas
melainkan
fluks
tetapi
mempunyai pengertian yang hampir sama. Hasil pengukuran intensitas radiasi biasanya menggunakan satuan cps (counts per second) yaitu jumlah radiasi per detik, atau cpm (counts per minute) yaitu jumlah radiasi per menit. 1 cps = 60 cpm
C. Dosis – Laju Dosis Laju dosis sebenarnya identik dengan intensitas hanya saja sudah dikonversi dengan beberapa konstanta fisis agar sesuai dengan keperluan proteksi radiasi. Sedangkan dosis merupakan perkalian laju dosis dengan selang waktu radiasi. Terdapat beberapa jenis besaran dosis dan satuannya sebagai berikut. q
Paparan (exposure) Paparan didefinisikan sebagai kemampuan radiasi sinar-X atau gamma untuk menimbulkan ionisasi di udara dalam volume tertentu. Secara matematis paparan dapat dituliskan sebagai X=
dQ dm
dQ adalah jumlah muatan pasangan ion yang terbentuk dalam suatu elemen volume udara bermassa dm. Pada
sistem
satuan
internasional
(SI),
satuan
paparan
adalah
coulomb/kilogram (C/kg). Pengertian 1 C/kg adalah besar paparan yang dapat menyebabkan terbentuknya muatan listrik sebesar satu coulomb pada suatu elemen volume udara yang mempunyai massa 1 kg. Sedang satuan lama yang masih lebih sering digunakan adalah Roentgen (R) dengan konversi sebagai berikut 1 Roentgen = 2,58 x 10-4 C/kg.
Pusat Pendidikan dan Pelatihan
13
Proteksi Radiasi
Laju paparan adalah besar paparan per satuan waktu. Satuan laju paparan yang banyak digunakan adalah R/jam dengan turunannya seperti mR/jam atau µR/jam. q
Dosis Serap (absorbed dose) Dosis serap didefinisikan sebagai energi rata-rata yang diserap bahan per satuan massa bahan tersebut. Secara matematis dosis serap dituliskan sebagai berikut: D=
dE dm
dE adalah energi yang diserap oleh bahan yang mempunyai massa dm. Satuan dosis serap dalam SI adalah Joule/kg atau sama dengan gray (Gy). Satu gray adalah energi rata-rata sebesar 1 joule yang diserap bahan dengan massa 1 kg. 1 gray (Gy) = 1 joule/kg Satuan lama adalah rad. Satu rad adalah energi rata-rata sebesar 100 erg yang diserap bahan dengan massa 1 gram. 1 gray (Gy) = 100 rad Besaran dosis serap ini berlaku untuk semua jenis radiasi dan semua jenis bahan yang dikenainya. Berbeda dengan paparan yang hanya berlaku untuk radiasi gamma dan sinar-X dengan medium udara. Hubungan dosis serap dengan paparan adalah: D= f ×X Keterangan: D = dosis serap (Rad) X = paparan ( R ) F = faktor konversi dari laju paparan ke laju dosis serap (Rad/R)
14
Pusat Pendidikan dan Pelatihan
Proteksi Radiasi
Tabel konversi dosis serap tehadap paparan pada foton berbagai energi Energi Foton (MeV)
Nilai f dalam Udara (rad/R)
Nilai f dalam Otot (rad/R)
0,010
0,019
0,925
0,020
0,879
0,927
0,040
0,879
0,920
0,060
0,905
0,929
0,080
0,932
0,940
0,10
0,949
0,949
0,50
0,965
0,957
1,00
0,965
0,957
2,00
0,965
0,955
3,00
0,962
0,955
Berdasarkan nilai konversi dosis di atas, dalam bidang proteksi radiasi praktis, disepakati nilai konversi dosis (f) besarnya = 1 rad/R q
Dosis Ekivalen (equivalent dose) Ternyata dosis serap yang sama tetapi berasal dari jenis radiasi yang berbeda akan memberikan efek biologi yang berbeda pada sistem tubuh. Hal ini terjadi karena daya ionisasi masing-masing jenis radiasi berbeda. Makin besar daya ionisasi, makin tinggi tingkat kerusakan biologi yang ditimbulkannya.
Dosis
ekivalen
mengeliminasi
masalah
ini
dengan
memasukkan faktor konversi lain yaitu faktor bobot radiasi (Wr). H = ∑ ( D × Wr ) dengan H adalah dosis ekivalen. Satuan dosis ekivalen dalam SI adalah sievert (Sv) dan satuan lama adalah rem. Hubungan antara kedua satuan tersebut adalah: 1 sievert (Sv) = 100 rem
Pusat Pendidikan dan Pelatihan
15
Proteksi Radiasi
Tabel Nilai faktor bobot berbagai jenis radiasi Jenis Radiasi
wR
1. Foton, untuk semua energi
1
2. Elektron dan Muon, semua energi
1
3. Neutron dengan energi a. < 10 keV
5
b. 10 keV hingga 100 keV
10
c. > 100 keV hingga 2 MeV
20
d. > 2 MeV hingga 20 MeV
10
e. > 20 MeV
5
4. Proton, selain proton rekoil, dengan
5
Energi > 2 MeV 5. Partikel alpha, fragmen fisi, inti berat
q
20
Dosis Efektif (E τ ) Pada penyinaran seluruh tubuh di mana setiap organ/jaringan menerima dosis ekivalen yang sama ternyata efek biologi setiap organ/jaringan berbeda. Hal ini disebabkan oleh perbedaan sensitvitas organ/jaringan tersebut terhadap radiasi. Dalam hal ini efek radiasi yang diperhitungkan adalah efek stokastik. Oleh sebab itu diperlukan besaran dosis lain yang disebut dosis efektif, dengan simbol Eτ. Tingkat kepekaan organ atau jaringan tubuh terhadap efek stokastik akibat radiasi disebut faktor bobot organ atau faktor bobot jaringan tubuh, dengan simbol wT . Secara matematis dosis efektif diformulasikan sebagai berikut. Eτ = ∑ ( wT H ) Satuan dosis efektif ialah rem atau sievert (Sv).
16
Pusat Pendidikan dan Pelatihan
Proteksi Radiasi
Tabel Nilai Faktor Bobot Berbagai Organ Tubuh No.
Organ atau Jaringan Tubuh
WT
1
Gonad
0,20
2
Sumsum tulang
0,12
3
Colon
0,12
4
Lambung
0,12
5
Paru-paru
0,12
6
Ginjal
0,05
7
Payudara
0,05
8
Liver
0,05
9
Oesophagus
0,05
10
Kelenjar Gondok (Tiroid)
0,05
11
Kulit
0,01
12
Permukaan tulang
0,01
13
Organ sisanya
atau
Pusat Pendidikan dan Pelatihan
jaringan
tubuh
0,05
17
