BAB III BESARAN DOSIS RADIASI
Yang dimaksud dengan dosis radiasi adalah jumlah radiasi yang terdapat dalam medan radiasi atau jumlah energi radiasi yang diserap atau diterima oleh materi yang dilaluinya. Besaran dosis radiasi dengan menyatakan jumlah radiasi yang terdapat dalam medan radiasi antara lain paparan, fluks, dan intensitas, sedangkan Besaran dosis radiasi dengan menyatakan jumlah energi radiasi yang ttau diterima oleh materi yang dilaluinya adalah dosis serap . Dengan modifikasi dosis serap, dalam bidang keselamatan radiasi ,dosis radiasi dinyatakan dengan dosis ekivalen.
A. Besaran Dosis radiasi 1. Fluks Fluks radiasi atau intensitas radiasi adalah jumlah radiasi yang bus satu satuan luas per satuan waktu. Satuan yang sering digunakan (radiasi cm-2 s-1) Untuk sumber radiasi yang isotropic, dan serapan medium Kan, maka hubungan kuat sumber (S) dengan fluks radiasi (I) pada jarak r dituliskan sebagai berikut:
Berdasarkan persamaan (3-1), terlihat bahwa fluks radiasi berbanding terbalik dengan kuadrat jarak, maka dapat diperoleh hubungan fluks radiasi pada r1 dan r2 berikut:
2. Paparan Paparan dengan satuan roentgen (R) menyatakan jumlah radiasi gama gelombang elektromagnetik dalam medan radiasi dengan jumlah muatan sejenis yang ditimbulkan per kg udara kering. Satuan mi hanya untuk radiasi berupa gelombang elektromagnetik, antara lain radiasi gama dan sinar-x. Menurut SI satuan besaran paparan adalah C/kg udara, yang mana 1R = 2,58 x 10-4 C/kg. Untuk sumber radiasi berupa radionukilda, maka didifinisikan suatu letapan pancaran spesifik radiasi gama (F), yaitu laju paparan yang pada jarak 1 meter dan sumber radionuklida dengan aktivitas A dan berbentuk titik, maka
Universitas Gadjah Mada
1
Nilai besaran fluks akan sebanding dengan besaran laju paparan, maka berdasakan persamaan (3-2), dapat ditulis persamaan laju paparan pada jarak r, serta hubungan laju paparan pada jarak r2 dengan laju paparan pada jarak r1, berikut
Pancaran spesifik gama tersebut dapat dibaca pada Tabel 3.1. Tabel 3.1 Pancaran spesifik radiasi gama No
Nuklida
Г (R jam -1 Ci -1)
1
Co – 60
1,32
2
I – 131
0,22
3
Cs – 137
0,33
4
Ir – 192
0,48
5
Sr – 85
0,30
Jika data pancaran spesifik gama tidak diperoleh, tetapan gama dapat dihitung dengan persamaan (3-5), untuk energi radiasi 0,1 - 10 MeV dengan tetapan serapan energi oleh udara µen= 3,5 x 10-9 m-1, dan ρudara 1,293 kg m-3.
dengan n fraksi pelepasan foton dengan energi E. Dalam bidang proteksi radiasi tetapan F sering menggunakan satuan dosis radiasi yang lain, dan sering disebut tetapan laju dosis radionuklida, Misalnya dengan satuan µSv m2jam-1 GBq-1.
3. Dosis scrap Dosis serap dengan satuan Gray (Gy) menyatakan jumlah energi radiasi yang diserap atau diterima oldi materi yang dilaluinya dengan energi (J) yang diserap per kg materi. Satuan dosis serap yang lain adalah rad atau 100 erg/gram. Hubungan kedua satuan tersebut adalah1 Gy = 100 rad. Hubungan besaran paparan dengan dosis serap dalam udara 1 C/kg = 34 Gy, sehingga hubungan besaran dosis serap untuk materi tertentu (m), dapat dituliskan dalam persamaan berikut:
Universitas Gadjah Mada
2
4. Dosis ekivalen Dalam bidang keselamatan manusia dinyatakan dengan dosis equivalent man). Menurut SI satuan hubungannya 1 Sv = 100 rem. Dari sudut pandang biologi, efek biologi juga tergantung pada distribusi spasial energi yang diserap di sepanjang jejak radiasi, sehingga untuk energi yang radiasi, dosis radiasi yang diterima oleh ekivalen dengan satuan rem (roungent dosis ekivalen adalah Sievert (Sv), yang sama tetapi jenis radiasi yang berbeda dapat mengakibatkan efek biologi yang Untuk maksud ini didifinisikan tetapan yang disebut dengan RBE biological effectivness), yaitu perbandingan radiasi dan pesawat sinar-x yang menghasilkan efek biologi tertentu dengan dosis radiasi yang dihasilkan efek biologi yang sama. Berdasarkan tetapan tersebut dapat ditulis [gall dosis ekivalen dengan dosis serap berikut: H(rem) = D(rad)x RBE
(3-7)
Tetapan RBE berkaitan dengan efek biologi tertentu sehingga lebih pada radiology biologi. Dalam bidang Fisika kesehatan didifinisikan yang disebut dengan factor kualitas (QF), yang tergantung pada besaran energi linear(Linear Energy Transfer) pada Tabel 3.1. Tabel 3.1. Hubungan Faktor kualitas dengan alih energi linear Alih Energi Linear QF (keV / micron dalam air) < 3,5 1 3,5 – 7,0 1–2 7,0 – 23 2–5 23 – 53 5 – 10 53 – 175 10 – 20 Pada Tabel 3-2 dirinci factor kualitas untuk berbagai jenis radiasi. urut ICRP 60 tahun 1990, tetapan faktor kualitas tersebut disebut sebagai bobot radiasi (WR). Hubungan besaran dosis ekivalen dengan dosis serap, selanjutnya dapat ditulis sebagai berikut :
Universitas Gadjah Mada
3
Tabel 3.2. Hubungan Faktor Kualitas dengan jenis radiasi Radiasi QF Sinar gama, dan radium dalam keseimbangan, difilter dengan 0,5 mm platinum I Sinar-x 1 Elektron, beta E> 0,003 MeV 1 Elektron, beta E<0,03 1,7 Netron termal 2 Netron cepat 10 Proton 10 AIfa 20 Ion berat 20 (Cember, 1988)
Masing-masing jaringan tubuh manusia mempunyai kepetaan yang berbeda satu sama lain, oleh karenanya dosis masing-masing organ di bobot dengan factor bobot organ (WT), yang menunjukkan tingkat kepekaan organ terhadap dosis radiasi. Dosis ekivalen yang telah dibobot dengan factor bobot organ disebut dosis ekivalen effektif (Heff)
Tabel 3.3 Faktor Bobot Organ Organ
Faktor Bobot Organ
Gonad
0,25
Dada
0,15
Sumsum tulang merah
0,12
Paru-paru
0,12
Kelenjar gondok
0,03
Tulang (permukaan)
0,03
Lainnya
0,30
(BAPETEN, 1999)
Universitas Gadjah Mada
4
Dalam memperkirakan konstribusi dan lainnya pada Tabel 3-3, dosis rata-rata dievaluasi untuk masing-masing dan 5 organ atau jaringan dan lainnya itu yang terkena penyinaran paling tinggi. Tidak termasuk lensa mata, kulit dan tangan, lengan, kaki dan tungkai. Faktor bobot 0,06 digunakan untuk masing-masing organ. Desaran dosis ekivalen lain yang sering digunakan adalah dosis ekivalen terikat (H50) , yaitu dosis yang diterima sesorang dalam jangka waktu 50 tahun.
B. Cara Menghitung Dosis Radiasi Sumber radiasi dapat dibedakan menjadi 2 yaitu sumber radiasi yang berada di dalam tubuh dan sumber radiasi di luar tubuh. Cara perhitungan dosis kedua jenis sumber radiasi tersebut berbeda. 1. Cara menghitung dosis radiasi penyinaran dalam Energi radiasi dialihkan ke medium yang di sepanjang jejaknya. Radiasi dapat dibedakan berdasarkan pada daya tembusnya, yaitu yang daya tembusjya pendek dan yang daya tembusnya panjang. Partikel bermuatan merupakanradiasi yang berdaya tembus pendek, sehingga untuk perhitungan dosis radiasi penyinaran dalam sering dianggap semua enrgi radiasi dialihkan ke materi, sedangkan radiasi gama, dan sinar-x masuk dalam kelompok radiasi yang berdaya tembus panjang, yang hanya sebagian energi radiasinya yang dialihkan ke materi yang dilewatinya. Salah satu cara menghitung dosi radiasi adalah denganan menggunakan metode MIRD (Medical Internal radiation Dose Committee of society of Nuclear Medicine), yang memperkenalkan istilah organ sumber dan organ sasaran., untuk menghitung dosis serap digunakan tetapan Φ yaitu bagian energi yang terserap organ sasaran. Untuk radiasi bermuatan tetapan Φ = 1, sedangkan untuk elektromagnitik Φ ≤ 1. Radiasi alfa dan beta merupakan radiasi bermuatan, sehingga dosis serap penyinaran dalam dan radionuklida pemancar beta dengan aktivitas tertentu dapat sebagai berikut:
Universitas Gadjah Mada
5
Aktivitas zat radioaktif dalam organ akan berkurang akibat peluruhan dan proses biologi, yang untuk menghitung pengurangannya didifinisikan tetapan pengurangan effektif.
Untuk radionuklida pemancar alfa dapat dilakukan dengan cara yang sama pada persamaan (3 - 12) Untuk radiasi gama dan sinar-x, hanya sebagian energi yang dialihkan ke Untuk menghitung dosis dapat dilakukan dengancara analitis, dengan zat radioaktif tersebar merata dengan konsentrasi
cv
di seluruh volume organ.Untuk
organ bentuk bola, laju dosis di pusat bola dapat dituliskan sebagai berikut:
Secara umum laju dosis dapat dituliskan dalam bentuk
dengan g = factor geometri suatu titik tertentu,
Untuk menghitung dosis rata-rata di seluruh jaringan perlu dihitung nilai factor geometri untuk seluruh titik dalam jaringan tersebut. Untuk bola, faktor geometri rata-rata 3/4 kali factor geometri untuk pusat bola. Faktor geometri ratarata bentuk silinder dirinci pada Tabel 3.4.
Universitas Gadjah Mada
6
Tabel 3.4 Faktor geometri bentuk silinder mengandung zat radioaktif pemancar gama tersebar merata. Tinggi Silinder 3 5 (cm) 2 17,50 22,10 5 22,30 31,80 10 25,17 38,10 20 22,70 40,50 30 25,90 41,00 40 25,90 41,30 60 26,00 41,60 80 26,00 41,60 100 26,00 41,60 (Wiryosimin, 1995)
Jari-jari silinder (cm) 10
15
20
25
30
35
30,30 47,70 61,30 68,90 71,30 72,40 73,00 73,30 73,30
34,00 56,40 76,10 89,80 94,60 96,50 97,80 98,40 98,50
36,20 61,60 86,50 100,00 112,00 116,00 118,00 119,00 119,00
37,50 65,20 93,40 117,00 126,00 131,00 134,00 135,00 136,00
38,60 67,90 98,40 126,00 137,00 143,00 148,00 150,00 150,00
39,30 70,50 103,00 133,00 146,00 153,00 159,00 161,00 162,00
2. Cara Menghitung Dosis Penyinaran Luar Untuk menghitung laju dosis akibat penyinaran luar, dengancara menghitung fluks atau paparan yang mengenai tubuh tersebut. Sehubungan dosis radiasi berbandinglurus dengan fluks atau paparan maka dapat ditung nilai dosis radiasi tersebut. Dalam subbab ini hanya akan dipelajani cara penghitungan fluks radiasi untuk radiasi berupa gelombang elektromaknetik, yang merupakan sumber radiasi ekstema yang penting. Berbagai bentuk sumber radiasi sering dijumpai dalam bidang proteksi yang disederhanakan menjadi beberapa bentuk sederhana, yaitu titik, luasan (piringan). Cara menghitung fluks bentuk titik teakh dibicarakan di depan, berikut untuk sumber radiasi bentuk garis dan piringan. a. Fluks radiasi dan sumber bentuk garis Untuk menghitung fluks bentuk garis, dilakukan dengan anggapan bahwa ber radiasi bentuk garis adalah kumpulan dan saumber radiasi bentuk titik, maka fluks pada titik di atas ujung garis yang diakibatkan oleh sumber titik dalam garis tersebut dapat dituliskan sbb:
Universitas Gadjah Mada
7
SL
= kuat sumber paersatuan panjang sumber radiasi
θ
= adalah sudut yang dibentuk oleh garis dan titik yang dimaksud ke kedua ujung garis sumber radiasi
b
= panjang garis sumber radiasi
maka 0 = arctan(b/a)
Persamaan (3 -19) dengan anggapan tidak terjadi serapan oleh medium. serapan medium diperhitungkan maka diperoleh persamaan.
Jika persamaan (3-20) diseslesaikan dengan mensubtitusi dl = a (sec( θ))2 dθ maka akan diperoleh persamaan berikut
F(θ,x) adalah Fungsi integral Sievert.
b. Fluks radiasi dan sumber bentuk piringan Sumber radiasi berbentuk piringan merupakan kumpulan sumber radiasi bentuk titik yang membentuk piringan. Untuk mendapatkan fuiks radiasi berasal dan sumber radiasi tersebut, sumber radiasi dibagi menjadi benyak elemen luasan, yang masing-masing elemen luasan dapat dianggap sebagai sumber titik. Untuk menghitung fluks radiasi pada titik di atas titik tengah sumber bentuk piringan berupa lingkaran berpusat pada titik tengah sumber tersebut dengan tebal dr, sehingga jika serapan medium diabaikan fluks pada titik di atas titik tengan sumber berbentuk piringan berjarak a, dapat dihitung sebagai berikut:
Universitas Gadjah Mada
8
Jika persamaan (3-24) diselesaikan akan diperoleh persamaan
Jika medum ada serapan medium, maka
dengan mensubtitusi r = a tg θ dan y = µa sec θ sehingga
Maka
Dengan
Untuk Kondisi yang lain dapat dikembangkan dengan menggunakan persamaan (3 - 26). Fluks radiasi berbanding lurus dengan dosis radiasi, sehingga dosis radiasi dapat ditentukan berdasarkan nilai fluks tersebut.
Universitas Gadjah Mada
9
