PENENTUAN KARAKTERISTIK SERAPAN DAN KOEFISIEN ATENUASI LINIER PENYANGGA MYLAR TERHADAP RADIASI UNTUK SUMBER STANDAR Sr-90

Transkripsi

1 PENENTUAN KARAKTERISTIK SERAPAN DAN KOEFISIEN ATENUASI LINIER PENYANGGA MYLAR TERHADAP RADIASI UNTUK SUMBER STANDAR Sr-90 Wijono, Gatot Wurdiyanto, dan Pujadi Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi - BATAN ABSTRAK Penyangga mylar merupakan salah satu bagian dari housing type sumber radiasi bentuk titik (point sources). Penyangga tersebut memiliki daya serap tertentu terhadap radiasi yang dapat mempengaruhi kualitas point sources. Oleh karena itu perlu dilakukan penentuan karakteristik serapan dan koefisien atenuasi linier bahan penyangga menggunakan alat ukur radiasi. Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah sistem pencacah Xetex 560A S/N Sedangkan bahan penyangga mylar berupa 10 buah plastik PPC Film dengan tebal masing-masing 0,1 mm. Penelitian diawali dengan pengukuran cacah latar dengan pengulangan data sebanyak 15 kali. Hal yang sama dilakukan pada cacah sampel Sr-90 yang terbagi dalam 11 tahap dengan variasi tebal penyangga dari 0 sampai 1,0 mm dan interval 0,1 mm. Posisi sumber standar terhadap detektor pada cacah sampel ini diatur dengan jarak 3 mm. Hasil pengukuran menunjukkan karakteristik serapan per lapisan penyangga mylar berupa garis eksponensial dengan ketidakpastian relatif berkisar antara 2,71% sampai 4,86%. Kurva linier dari prosentase penurunan serapan radiasi per tebal lapisan penyangga mylar memiliki persamaan garis y = 18,56x + 22,32 dan R 2 = 0,960. Hasil perhitungan menunjukkan koefisien atenuasi linier penyangga mylar terhadap radiasi untuk sumber standar luasan Sr-90 sebesar (1,3109 ± 7,71%) mm -1. Hasil penelitian ini diharapkan dapat meningkatkan jaminan kualitas pengukuran radiasi, sehingga penanganan sumber radiasi dapat dilakukan dengan selamat dan aman bagi manusia maupun lingkungan. Kata kunci : serapan radiasi, koefisien atenuasi linier, penyangga mylar ABSTRACT Mylar support is one part of the housing types of the radiation point sources. This mylar support have absorption value to radiation which can have an effect on quality of point sources. Therefore require to be done the determination of absorption characteristic and linear attenuation coefficient of the support materials using radiation measuring instruments. The instrument in this research used was counting system of Xetex 560A S/N While material of mylar support in the form of 10 plastic of PPC Film thickly each 0,1 mm. Research started with measuring of the background counting with repetition of data counted 15 times. Same thing is done at the sample counting Sr-90 which divided in 11 phase with support thick variation from 0 until 1.0 mm and thick difference 0.1 mm. Standard source position to detector in sample counting is arranged with 3 mm distance. Result of measurement show the absorption characteristic per mylar support coat in the form of line of exponential with relative uncertainty range from 2.71% until 4.86%. Linear curve of degradation percentage of radiation absorption per coat thick of mylar support have equation of line of y = 18.56x and R 2 = Calculation result show linear attenuation coefficient of mylar support to radiation for face standard source of Sr-90 equal to ( ± 7.71%) mm -1. Result of this research is expected can improve of quality guarantee of radiation measuring, so that handling of radiation sources can be done safe and peaceful for radiation worker and environment. Keywords : radiation absorption, linear attenuation coefficient, mylar support PTKMR-BATAN, FKM-UI, KEMENKES-RI 135

2 I. PENDAHULUAN Penyangga mylar merupakan salah satu bagian dari tipe housing sumber radiasi bentuk titik (point sources). Pada umumnya penyangga mylar terbuat dari bahan tipis dan memiliki daya serap tertentu terhadap radiasi yang terkadang kurang mendapat perhatian dalam penggunaannya. Hal ini mengakibatkan kesalahan pengukuran yang cukup berarti terutama untuk bahan penyangga yang memiliki koefisien atenuasi linier () tinggi. Oleh karena itu perlu dilakukan penentuan karakteristik serapan dan koefisien atenuasi linier penyangga mylar terhadap radiasi untuk sumber standar luasan Sr-90 LMRI. Hasil penelitian ini diharapkan dapat meningkatkan jaminan kualitas pengukuran radiasi, sehingga penanganan sumber radiasi dapat dilakukan dengan selamat dan aman bagi manusia maupun lingkungan. Koefisien atenuasi linear suatu bahan serap radiasi tergantung pada jenis bahan dan energi sinar gamma. Proses atenuasi sinar gamma yang berinteraksi dengan penahan radiasi mengikuti fungsi eksponensial sesuai Persamaan 1 (NCRP, 1978). Ix = Io. e x... (1) dengan, I x = intensitas paparan setelah melewati penahan setebal x I o = intensitas paparan tanpa penahan x = tebal penahan = koefisien atenuasi linear bahan penahan Perhitungan nilai ketidakpastian (u) terdiri dari tipe A dan B. Tipe A meliputi nilai-nilai ketidakpastian data pengukuran cacah sampel dan latar (background) menggunakan Sistem Xetex 560A (u xtx ). Sedangkan tipe B terdiri dari ketidakpastian sertifikat sumber standar (u ser ) dan peluruhan (u lrh ) (IAEA, 2008). Untuk tipe A, deviasi standar pengukurannya ( xtx ) yang memiliki rerata ( A ) adalah : xtx N 2 (Aicp A cp) i1 N1... (2) sehingga ketidakpastian standar Xetex (ESDM xtx ) dalam satuan Becquerel (Bq) dan ketidakpastian standar relatif capintec (u xtx ) dalam prosen (%) adalah : cp ESDM xtx = N... (3) N 2 (Aixtx A xtx ) xtx i1 ESDM uxtx Axtx N(N 1)... (4) Dengan perumusan yang sama diperoleh ketidakpastian standar relatif cacah latar (u ltr ). Dari nilai-nilai ketidakpastian tipe A dan B diperoleh nilai ketidakpastian standar gabungan (u c ) sebagai berikut : u u u u u...(5) c xtx ltr ser lrh PTKMR-BATAN, FKM-UI, KEMENKES-RI 136

3 Nilai derajat kebebasan efektif untuk Capintec adalah : v u u u u xtx ltr ser lrh eff(cp) (u 4 / v ) (u 4 / v ) (u 4 / v ) (u 4 xtx xtx ltr ltr ser ser lrh / v lrh ) (6) Apabila k adalah faktor cakupan untuk nilai derajat kebebasan efektif (v eff ) dengan tingkat kepercayaan 95% dengan nilai k diambil dari Tabel k-students, maka nilai ketidakpastian bentangan (U) untuk capintec dapat ditentukan sesuai Persamaan 7 (IAEA, 2008). Tabel 1. Hubungan derajat kebabbasan terhadap faktor cakupan. Nilai ketidakpastian bentangan (U) diperoleh dari hasil perkalian nilai faktor cakupan (k) dengan nilai ketidakpastian gabungan (u c ). Nilai faktor cakupan pada tingkat kepercayaan seperti yang tercantum dalam Tabel 1 tersebut ditentukan oleh nilai derajat kebebasan efektifnya (v eff ). U = k u c... (7) Dengan diketahui hasil rerata cacah standar dan latar menggunakan Xetex 560A cacahan, maka hasil akhir perhitungan cacahan Xetex (C xtx ) dan ketidakpastiannya adalah : Cxtxr U... (8) A xtx II. METODE PENELITIAN Alat ukur radiasi yang digunakan adalah sistem pencacah Xetex 560A S/N Alat ini memiliki effisiensi detektor untuk pengukuran radiasi sebesar 61,58% dan Faktor Kalibrasi (1,03 ± 4,69%). Sedangkan bahan penyangga mylar berupa 10 buah plastik PPC Film dengan tebal masing-masing 0,1 mm. Proses pengukuran diawali dengan meletakkan holder cuplikan ke dalam sistem pencacah Xetex dan mengatur posisi tombol setting alat pada posisi pengukuran sesuai Tabel 2. Pengaktifan sistem pencacah Xetex dilakukan setelah diperoleh kepastian kestabilan tegangan power supply (tersambung stabilizer minimal 500 VA) dan jaringan PLN yang bertegangan 220 ± 5% Volt. Waktu tunggu kondisi stabil alat diatur selama 30 menit. Pengaturan menu utama setting melalui Push to Access Parameters yang dilakukan dengan mengubah angka Password dari posisi angka 0 (nol) menjadi satu (1) adalah menu pembuka dari beberapa posisi setting yang lain ( A xtx ), Faktor Kalibrasi Xetex dan Efisiensi PTKMR-BATAN, FKM-UI, KEMENKES-RI 137

4 Tabel 2. Posisi pengukuran tombol setting sistem pencacah Xetex 560A No Posisi Setting Push to Access 1 Sample Count - 2 Background Count - 3 Count time - No Posisi Setting Push to Access 4 Parameters Pengaturan 1 Count Time 15 detik 2 Password Diatur pada angka 1 3 High Voltage 693 Volt 4 Alpha Thld 39,22% 5 Beta Thld 31,37% 6 AB Crossover 0,109 7 Alpha Eff 0,024 8 Beta Eff 61,58 9 Alpha Bkg 0,0 dps 10 Beta Bkg 0,0 dps 11 Meas. Units 12 Bkg Unit 13 Bkg Time 5 detik 14 Cnt Mode Fix Prec - 15 A Precision 0% 16 B Precision % 10% 17 Sigma Level 2,0 18 Max. Cnt. Time 5 detik 19 Print Disabled - 20 Unit ID 1 21 Main Menu Satuan ukur yang dipilih (dps) Cpm (tidak di-setting) Kembali ke Parameters PTKMR-BATAN, FKM-UI, KEMENKES-RI 138

5 Gambar 1. Skema ruang lingkup penentuan serapan dan koefisien Atenuasi Linier penyangga mylar terhadap radiasi untuk sumber standar Sr-90 Pengukuran cacah latar dilakukan dengan pengulangan data sebanyak 15 kali. Hal yang sama dilakukan pada cacah sampel Sr-90 yang terbagi dalam 11 tahap dengan variasi tebal penyangga dari 0 sampai 1,0 mm dengan interval 0,1 mm. Posisi sumber PTKMR-BATAN, FKM-UI, KEMENKES-RI 139

6 standar terhadap detektor pada cacah sampel ini diatur dengan jarak 3 mm. Dari distribusi data dapat ditentukan nilai ketidakpastian standar atau Experimental Standard Deviation of the Mean (ESDM). Nilai ketidakpastian relatif dihitung untuk menentukan ketidakpastian pengukuran tipe A dari distribusi cacah latar maupun sampel. Sedangkan Ketidakpastian pengukuran tipe B diperoleh dari sertifikat dan peluruhan sumber standar Sr-90. Selanjutnya dapat ditentukan ketidakpastian standar gabungan, derajat kebebasan efektif dan ketidakpastian bentangan (expanded uncertainty). Dari akuisisi data cacahan diperoleh garis eksponensial (sesuai Persamaan 1) dan kurva linier yang berupa prosentase penurunan serapan radiasi per tebal lapisan penyangga mylar dengan interval 0,1 mm. Dengan demikian dapat ditentukan karakteristk, persamaan garis kurva dan nilai koefisien atenuasi linier penyangga mylar terhadap radiasi untuk sumber standar luasan Sr-90. Skema ruang lingkup proses penentuan karakteristik serapan dan koefisien atenuasi linier penyangga mylar terhadap radiasi untuk sumber standar Sr-90 ditunjukkan dalam Gambar 1. III. HASIL DAN PEMBAHASAN Jenis penyangga mylar yang dipilih adalah plastik PPC Film karena bahan tersebut telah lazim digunakan dan dianggap memiliki rapat massa (gr/mm 2 ) dan densitas (gr/mm 3 ) yang merata, sehingga untuk mengetahui karakteristik serapan per lapisan penyangga cukup dianalisis berdasarkan grafik aktivitas (Bq) versus tebal penyangga (mm). Hasil akhir pengukuran sampel Sr-90 menggunakan sistem pencacah Xetex merupakan hasil cacahan yang telah dikoreksi dengan cacah latar, nilai efisiensi cacahan dan faktor kalibrasinya. Dari akuisisi dan koreksi data ini diperoleh karakteristik serapan per lapisan penyangga mylar yang berupa garis eksponensial dengan ketidakpastian relatif berkisar antara 2,71% sampai 4,86% seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 2. Nilai-nilai ketidakpastian tersebut tersebar secara merata dalam satuan prosen mulai dari aktivitas besar sampai kecil dengan rerata 3,74%. Hal ini menunjukkan kesebandingan antara hasil pengukuran terhadap deviasi standarnya. Bila dibandingkan dengan ketidakpastian sertifikat maupun peluruhan, ketidakpastian relatif ini terlalu besar dan dapat dilihat secara jelas pada fluktuasi akuisisi data cacahan. Kurva linier dari prosentase penurunan serapan radiasi per tebal lapisan penyangga mylar dengan interval 0,1 mm ditunjukkan dalam Gambar 3. Kurva tersebut memiliki persamaan garis y = 18,56x + 22,32 dan R 2 = 0,960 serta posisi masing-masing titik simpangan hasil pengukuran terhadap garis linieritas kurva terlihat jelas. Hal ini diakibatkan deviasi standar dari keseluruhan akuisisi data yang terlalu besar dari alat ukur PTKMR-BATAN, FKM-UI, KEMENKES-RI 140

7 yang digunakan. Namun demikian hasil pengukuran tersebut memiliki kestabilan yang baik (mulai dari tebal lapisan penyangga 0,1 hingga 1,0 mm). Hasil analisis akhir menunjukkan bahwa detektor sistem pencacah Xetex tersebut memiliki akurasi hasil data yang baik (kurva karakteristik Gambar 2) dan kepresisian hasil yang kurang baik (nilai ketidakpastian relatif rerata hingga 3,74%. diperoleh dari ketidakpastian tipe A dan B yang secara lengkap ditunjukkan dalam Tabel 3. Faktor dominan ketidakpastian terbesar diperoleh dari Tipe A yang disebabkan deviasi standar cacahan sampel Sr-90. Hal ini sangat berpengaruh terhadap ketidakpastian gabungan dan derajat kebebasan efektif. Selanjutnya diperoleh nilai faktor cakupan (k) untuk tingkat kepercayaan 95% sebesar 2,15 dan ketidakpastian gabungan (U) sebesar 7,71%. Gambar 2. Kurva karakteristik serapan penyangga mylar terhadap Radiasi untuk sumber standar Sr-90. Hasil perhitungan menunjukkan koefisien atenuasi linier penyangga mylar terhadap radiasi untuk sumber standar luasan Sr-90 sebesar (1,3109 ± 7,71%) mm -1. Nilai toleransi dalam satuan prosen tersebut Gambar 3. Kurva linier prosentase penurunan serapan dari radiasi beta per tebal lapisan penyangga mylar engan interval 0,1 mm PTKMR-BATAN, FKM-UI, KEMENKES-RI 141

8 Tabel 3. Hasil perhitungan ketidakpastian cacahan radiasi β Dengan diketahuinya karakteristik serapan dan nilai koefisien atenuasi linier penyangga mylar melalui ketertelusuran pengukuran dan ketidakpastian, maka jaminan kualitas kalibrasi/pengukuran menggunakan point sources ini dapat ditingkatkan. IV. KESIMPULAN Hasil pengukuran menunjukkan karakteristik serapan per lapisan penyangga mylar plastik PPC Film yang berupa garis eksponensial dengan ketidakpastian relatif berkisar antara 2,71% sampai 4,86%. Kurva linier dari prosentase penurunan serapan radiasi per tebal lapisan penyangga mylar dengan persamaan garis y = 18,56x + 22,32 dan R 2 = 0,960. Hasil perhitungan menunjukkan koefisien atenuasi linier penyangga mylar terhadap radiasi untuk sumber standar luasan Sr-90 sebesar (1,3109 ± 7,71%) mm -1. Hasil penelitian ini diharapkan dapat meningkatkan jaminan kualitas pengukuran radiasi, sehingga penanganan sumber radiasi dapat dilakukan dengan selamat dan aman bagi manusia maupun lingkungan. SARAN Hasil persamaan garis karakteristik dan nilai koefisien atenuasi linier penyangga mylar hasil penelitian ini hanya berlaku untuk radiasi dengan sumber standar luasan Sr-90. Untuk menentukan karakteristik serapan dan koefisien atenuasi linier penyangga mylar terhadap radiasi yang lain maka diperlukan penelitian lebih lanjut sesuai tingkat energi sumber radiasi standar yang digunakan. UCAPAN TERIMA KASIH 1. Bapak Kepala Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi Badan Tenaga Nuklir Nasional, Jakarta 2. Bapak Kepala Bidang Metrologi Radiasi PTKMR BATAN 3. Bapak Hermawan Candra, S.Si, Holnisar, dan Rosdiani yang telah banyak membantu dalam pelaksanaan penelitian. PTKMR-BATAN, FKM-UI, KEMENKES-RI 142

9 DAFTAR PUSTAKA 1. NATIONAL COUNCIL ON RADIATION PROTECTION AND MEASUREMENTS, A Handbook of Radioactivity Measurements Procedures, Report No. 58, 1 st Edition, Washington, INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, Measurement Uncertainty, A Practical Guide for Secondary Standards Dosimetry Laboratories, Tecdoc-1585, Vienna, PERATURAN PEMERINTAH RI No. 33 tahun 2007 tentang Keselamatan Radiasi Pengion dan Keamanan Sumber Radioaktif, Jakarta. 4. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, Recommendations for the Safe Use and Regulation of Radiation Sources in Industry, Medicine, Research and Teaching Safety Series No. 102, IAEA, PTKMR-BATAN, FKM-UI, KEMENKES-RI 143