SEMINAR NASIONAL VIII SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 31OKTOBER 2012 ISSN 1978-0176
PERANCANGAN RUANGAN RADIOGRAFI MEDIK DI SEKOLAH TINGGI TEKNIK NUKLIR Kristiyanti, Ferry Suyatno Pusat Rekayasa Perangkat Nuklir-BATAN Gd 71 Kawasan Puspiptek Serpong Email untuk korespondensi :
[email protected]
ABSTRAK PERANCANGAN RUANGAN RADIOGRAFI MEDIK DI SEKOLAH TINGGI TEKNIK NUKLIR. Telah dilakukan perancangan tebal pelat Pb yang berfungsi sebagai penahan paparan radiasi dari sinar-X, untuk ruangan radiografi medik di Sekolah Tinggi Teknik Nuklir (STTN). Ruangan radiografi medik perlu dikembangkan sebagai sarana untuk meningkatkan Sumber Daya Manusia lulusan STTN. Perancangan ini bertujuan untuk menentukan tebal pelat Pb untuk penahan radiasi yang terdiri dari penahan radiasi primer dan penahan radiasi sekunder yang disesuaikan dengan ketentuan keselamatan berdasarkan SK BAPETEN No 8 Tahun 2011 tentang keselamatan radiasi dalam penggunaan pesawat sinar-X radiologi dan intervensional.. Penentuan tebal berdasarkan perhitungan faktor transmisi miliAmpere-menit selama 1 minggu pada jarak satu meter. Dari hasil perancangan didapatkan tebal penahan dinding primer tebal 3 mm dan penahan dinding sekunder 2mm. Dengan paparan setelah melewati dinding tidak lebih dari 1 R, dapat disimpulkan bahwa perancangan ruangan tersebut sudah memenuhi ketentuan keselamatan Kata kunci :Penahan radiasi, Sinar-X, ruang radiografi medik.
ABSTRACT MEDICAL RADIOGRAPHY ROOM DESIGN IN THE POLYTECHNIC INSTITUTE OF NUCLEAR TECHNOLOGY. Pb plate thickness that serves as a shielding to radiation exposure from Xrays, for medical radiography room in the polytechnic Institute of Nuclear Technology (STTN) has been designed . The medical radiography room is needed to be developed to enhance the Human Resources in STTN. The design aims to determine the Pb slab thickness for radiation shielding consisting of retaining the primary radiation and secondary radiation barrier adapted to safety rules by BAPETEN REGULATION No. 8 Year 2011 on radiation safety in the use of the X-ray and interventional radiology . Determination of the thickness based on the calculation of the transmission factor-minute milliamps for 1 week at a distance of one meter. The results obtained the designed primary retaining walls thickness is 3 mm and 2mm secondary retaining wall . With exposure after passing through the wall no more than 1 R, it can be concluded that the design of the room that it meets the safety provision . Keywords: Shielding, X-rays, Medical Radiografy room
PENDAHULUAN Dalam rangka penyiapan Sumber Daya Manusia Teknologi Nuklir yang handal, STTNBATAN bermaksud mengembangkan laboratorium Radiologi Medik yang direncanakan ditempatkan dibekas laboratorium kimia yang ada, sehingga perlu penyesuaian mengenai karakteristik dinding sebagai penahan radiasi sinar-X untuk memenuhi ketentuan keselamatan. Pelindung untuk proteksi radiasi terhadap sinar-X dibedakan dalam dua katagori yaitu pelindung sumber dan pelindung struktural.
Kristiyanti, dkk
Pelindung sumber biasanya sudah menyatu dengan peralatan sinar-X seperti pelindung timbal (Pb) dimana tabung sinar-X disimpan. Pelindung struktural dirancang untuk memberi perlindungan terhadap sinar-X yang bermanfaat, radiasi karena bocor dan radiasi terhambur Pelindung ini dirancang untuk melindungi seseorang disuatu tempat yang berbatasan dengan ruangan dimana pesawat sinar-X akan dioperasikan. Sesuai dengan peraturan Ka. BAPETEN Nomor 8 Tahun 2011 tentang Keselamatan Radiasi dalam Penggunaan Pesawat Sinar-X Radiologi Diagnostik dan Intervensional antara lain menyebutkan tentang Nilai Batas Dosis (NBD) 203
STTN-BATAN & PTAPB-BATAN
SEMINAR NASIONAL VIII SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 31OKTOBER 2012 ISSN 1978-0176 yaitu : Dosis effektif untuk masyarakat sebesar 5 mSv dalam 1 tahun (0,01R/minggu) dan dosis effektif untuk pekerja radiasi sebesar 20 mSv pertahun rata-rata selama 5 tahun berturut-turut atau 50 mSv pertahun (0,1R/minggu) [1]. Untuk memenuhi aspek keselamatan maka telah dirancang ruangan untuk pesawat sinar-X dengan pembatas dosis yang memenuhi persyaratan diatas. Pembatas dosis ruangan bisa berupa dinding yang terbuat dari bata merah, beton atau pelat timbal (Pb). Persyaratan pelindung radiasi untuk ruangan pesawat sinar-X ditentukan oleh jenis peralatan dan energi radiasi yang dipakai. Dari hasil rancangan ruangan diharapkan paparan diluar ruangan memenuhi NBD sesuai dengan ketentuan.
TEORI ATAU METODE Gambar dari rancangan ruangan radiografi medik sesuai gambar terlampir. Pelindung struktural yaitu dinding penahan paparan sinar-X dibedakan menjadi dinding penahan primer dan penahan sekunder. Persyaratan pelindung struktural untuk pemasangan instalasi ditentukan [2]: 1. Tegangan maksimum dimana tabung sinar-X dioperasikan dalam kV. 2. Arus maksimum dari aliran berkasnya. 3. Beban kerja (W) yang merupakan suatu ukuran dalam satuan yang sesuai dari jumlah pengguna sebuah mesin sinar-X. Untuk perancangan pelindung sinar-X beban kerja biasanya dinyatakan dalam satuan mA menit perminggu. 4. Faktor penggunaan (U), yang merupakan bagian dari beban kerja dimana berkas yang bermafaat sedang diarahkan ke arah yang dituju. 5. Faktor pemakaian (Okupansi) (T) yang merupakan faktor dimana beban kerja harus dilipat gandakan untuk mengoreksi tingkat atau tipe pemakaian dari daerah yang dibicarakan.
Nilai beban kerja W ditentukan berdasarkan : 1. Waktu pengoperasian pesawat sinar-X dalam satu minggu menit/minggu. 2. Arus tabung pada saat pesawat sinar-X dioperasikan (mA). Faktor penggunaan (U) ditentukan dari : a. Use factor untuk lantai = 1. b. Use factor untuk dinding = ¼. c. Use factor untuk langit-langit = ¼.
Nilai faktor pemakaian (T) ditentukan dari : a. T = 1,jika terdapat seseorang yang terus menerus berada dibalik dinding. b. T = ¼, jika terdapat seseorang yang tidak terus menerus tetapi relatip sering. c. T = 1/16 , jika terdapat seseorang yang sesekali berada dibalik dinding. d. T = 1, jika pekerja radiasi berada dibalik dinding. Tebal dinding penahan radiasi primer ditentukan dengan menghitung Faktor transmisi (K) digunakan Persamaan 1 [3]: K
P d 2 W U T
(1)
dengan K = faktor transmisi P = penyinaran maksimum mingguan yang diperbolehkan. 0,1 R/minggu untuk daerah terkontrol. 0,01 R/minnggu untuk daerah tak terkontrol. d = jarak dari sumber ke dinding yang akan dirancang. TVL log
10
(
1 ) K
(2)
Dari Gambar 1[2] hubungan antara harga K dengan tebal perisai untuk timbal pada tegangan 100 keV, bisa dihitung tebal perisai yang dibutuhkan dengan mengalikan harga TVL.
Sedangkan dinding penahan radiasi sekunder tergantung dari besarnya radiasi hambur dan radiasi bocor. Untuk radiasi hambur digunakan Persamaan 3[3] : K UX
P (d sca ) 2 (d sec ) 2 400 a W T F f
(R /
mA menit ) min ggu
(3) dengan :
STTN-BATAN & PTAPB BATAN
204
Kristiyanti, dkk
SEMINAR NASIONAL VIII SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 31OKTOBER 2012 ISSN 1978-0176 KUX = perbandingan nilai paparan dengan beban kerja sekunder. P = paparan radiasi yang diperbolehkan. dSCA= jarak penyebar ke titik tertentu (m). dSEC= jarak sumber ke kulit pasien (m). a = rasio radiasi hambur terhadap radiasi yang membahayakan. W = beban kerja. T = faktor pemakaian. F = ukuran medan sebaran (cm2) f =faktor kompensasi tegangan. Harga faktor kompensasi tegangan bisa dilihat pada Tabel 1 Tabel 1. Harga Kompensasi Tegangan f KeV ≤ 500 1000 2000 3000
f 1 20 300 700
P ( d ) 2 600 I W T
Tabel 2. Nilai TVL dan HVL untuk Timbal Bahan timbal HVL 0,06 0,27 0,30 0,52
Teg maksimum (keV) 50 100 150 200
Penahan (mm) TVL 0,17 0,88 0,99 1,7
Pesawat sinar-X direncanakan akan beroperasi pada - Tegangan maksimum 100 keV. - Arus maksimum 200 mA. - Sekali ekspose 0,2 detik. - banyaknya ekspose dalam sehari 6 kali. Lama penyinaran dalam seminggu = 0,2/60 x 6 x 5 = 0,1 menit. Besarnya arus yang dibutuhkan dalam seminggu = 6 x 5 x 200 mA= 6000 mA Bisa dihitung beban kerja (W) seminggu : W = 0,1 x 6000 mA = 600 mA
Tebal dinding yang disebabkan radiasi bocor digunakan Persamaan 4[3] : B LX
Perhitungan Rancangan Tebal Dinding.
(4)
n
1 (5) B LX 2 dengan : BLX = paparan radiasi bocor. P = penyinaran maksimum mingguan yang diperbolehkan . d = jarak dari sumber kedinding yang akan dirancang I = arus tabung maksimum W = beban kerja T = faktor pemakaian n = x/HVL. x = tebal dinding.
Untuk menentukan tebal dinding yang disebabkan radiasi sekunder yang meliputi radiasi hambur dan radiasi bocor, maka jika : 1. │Xh-Xb│< 1 TVL, maka tebal dinding sekunder diambil harga yang terbesar antara Xh dan Xb kemudian ditambah faktor keselamatan sebesar 1 HVL. 2. │Xh-Xb│>1TVL, maka tebal dinding cukup diambil dengan harga terbesar antara Xh dan Xb .
Dinding Primer : Jika diketahui : P = 0,1 R d=2m W = 600 mA U=¼ T=¼ Dengan menggunakan Persamaan 1 ( 0 ,1)( 2 ) 2 0 , 01 600 x 1 x 1 4 4 1 TVL log 10 ( ) 1, 97 0 , 01 Dari Tabel 2 untuk 100 keV didapat 0,88 Jadi tebal dinding primer : = 1,97 x 0,88 = 1,7 mm K
Dinding sekunder. Untuk dinding sekunder perhitungan hanya dilakukan untuk dinding yang terdekat dengan sumber sinar-X yaitu yang mempunyai jarak 2 meter. Untuk menghitung tebal dinding sekunder yang diakibatkan radiasi hambur digunakan Persamaan 3 dan radiasi bocor digunakan Persamaan 4 Radiasi hambur : Dengan asumsi sudut hamburan dari pusat berkas 900 dan tegangan 100 keV didapat harga rasio
Kristiyanti, dkk
205
STTN-BATAN & PTAPB-BATAN
SEMINAR NASIONAL VIII SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 31OKTOBER 2012 ISSN 1978-0176 radiasi hambur terhadap membahayakan 0,002 maka [3] : Jika diketahui : P = 0,1 R dSEC = 1,5 m. a = 0,002 W = 600 mA T=1 F=1 K
radiasi
yang
0 ,1 (1, 5 ) 2 (1, 5 ) 2 400 0 , 42 0 , 002 600 1 400 1
Dari Gambar 1 yaitu grafik hubungan harga K dengan tebal perisai untuk timbal didapatkan tebal pelat Pb sekitar 0,2 mm Radiasi bocor : Dengan menggunakan Persamaan 5 Jika diketahui : P = 0,1 R dSEC = 1,5 m. I = 200 mA W = 600 mA T=1
0 ,1 (1, 5 ) 600 ( 200 ) 30 600 1 1 30 ( ) n 2 n = 4,9 Dari Tabel 2 untuk tegangan 100 keV didapat harga HVL = 0,27 Tebal dinding = 4,9 x 0,27 =1,3 mm B IX
HASIL DAN PEMBAHASAN Ruangan radiografi medik yang akan dirancang merupakan bekas ruangan laboratorium kimia, dimana dinding yang ada tidak mempertimbangkan ketebalan, sehingga ketebalan dinding sebagai penahan radiasi diabaikan. Perancangan tebal pelat Pb yang digunakan sebagai penahan radiasi dari sinar-X pada pesawat sinar-X pada umumnya didasarkan pada perancangan perisai primer yaitu arah ekspose sinar-X pada dinding, agar diperoleh sistem keselamatan yang tinggi. Penempatan pesawat sinar-X diruangan direncanakan mempunyai arah ekspose sinar-X ke dinding yang bersebelahan dengan tempat parkir, sehingga merupakan daerah yang kadang-kadang ada orang sehingga paparan yang diijinkan pada daerah tersebut 0,1 R per minggu. Dari hasil perhitungan untuk dinding primer sebagai penahan radiasi jika menggunakan pelat Pb harus mempunyai ketebalan 1,7 mm. STTN-BATAN & PTAPB BATAN
Tetapi berhubung pelat Pb yang sudah tersedia mempunyai ketebalan 3 mm, maka digunakan untuk dinding primer tebal 3 mm sehingga sebagai penahan radiasi lebih aman, meskipun diluar pelat Pb masih ada dinding dari bangunan lama. Sedangkan untuk dinding pada arah yang tidak terkena langsung ekspose sinar-X yaitu dinding sekunder, dari hasil perhitungan jika yang diperhitungkan arah dinding yang paling dekat dengan pesawat yaitu dinding sebelah kiri mempunyai jarak 1,5 m ditetapkan tebal dinding sekunder 1,3 mm, tetapi pelat Pb yang sudah tersedia 2mm sehingga digunakan pelat dengan ketebalan 2 mm. Sedangkan untuk dinding arah lain didalam ruangan yang jaraknya lebih jauh yang masih berfungsi sebagai dinding sekunder tetap digunakan tebal pelat Pb 2 mm. Untuk atap, berhubung tinggi atap lebih dari 3m maka sudah dianggap memenuhi keselamatan radiasi. Pintu ruangan dilapisi dengan pelat Pb sesuai dengan tebal dinding sekunder yaitu 2 mm. Sesuai dengan ketentuan dari SK BAPETEN No 8 tahun 2011 disebutkan bahwa fasilitas ruangan pesawat sinar-X, dinding ruangan untuk semua jenis pesawat sinar-X, jika menggunakan pelat Pb harus mempunyai ketebalan 2 mm dan pintu ruangan pesawat sinar-X harus dilapisi pelat Pb. KESIMPULAN Perancangan ruangan Radiografi medik di STTN mempunyai penahan radiasi untuk penahan primer digunakan pelat Pb tebal 3 mm, penahan sekunder dan pintu mempunyai tebal 2mm, sedangkan pada bagian atap karena mempunyai ketinggian lebih dari 3 m sudah memenuhi keselamatan sesuai diharapkan ruangan radiografi medik ini sudah memenuhi ketentuan dari BAPETEN.
DAFTAR PUSTAKA 1. Peraturan Ka. BAPETEN No.8 Tahun 2011 tentang : Keselamatan Radiasi dalam Penggunaan Pesawat Sinar-X Radiologi Diagnostik dan Intervensional. 2. HERMAN CHAMBER, ” Introduction to Health Physics”, Pergamon Press, Northwestern University, 1983. 3. Safety Reports Series No. 47: Radiation Protection in the Design of radiotherapy Facilities, IAEA, Vienna, 2006.
206
Kristiyanti, dkk
SEMINAR NASIONAL VIII SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 31OKTOBER 2012 ISSN 1978-0176 TANYA JAWAB Pertanyaan : 1. Maksud dari penahan primer dan sekunder? (Djiwo Harsono) 2. Bagaimana dengan proteksi radiasi dari lantai di atasnya? (Djiwo Harsono) 3. Apa yang dimaksud dengan radiasi bocor dan radiasi terhambur? (Elisabeth Ratnawati) Jawaban : 1. Penahan primer : penahan pada arah dinding yang langsung terkena radiasi. Penahan Sekunder : penahan pada arah radiasi bocor dan hambur. 2. Arah lantai sudah aman karena tinggi atap > 3 m. 3. Radiasi bocor, yaitu radiasi yang keluar dari pesawat sinar-X. Radiasi hambur, yaitu radiasi yang keluar dari hasil pantulan atau hamburan.
Kristiyanti, dkk
207
STTN-BATAN & PTAPB-BATAN
