TANGGAPAN TLD-600 TERHADAP DOSIS NEUTRON CEP AT YANG DITERIMA SECARA TERUS-MENERUS DAN TERPUTUS-PUTUS

Prosiding Prescntasi Iliniah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan,20-21 Agustus 1996 ID0000061 TANGGAPAN TLD-600 TERHADAP DOSIS NEUTRON CEP AT YANG DITERIMA SECARA TERUS-MENERUS DAN TERPUTUS-PUTUS Mukhlis Akhadi, Nina Hcrlina dan Pardi Pusat Stand ardisasi dan Pcnclitian Kcselamatan Radiasi - BATAN ABSTRAK TANGGAPAN TLD-600 TERHADAP DOSIS NEUTRON CEP AT YANG DITERIMA SECARA TERUS-MENERUS DAN TERPUTUS-PUTUS. Telah dilakukan penyinaran terhadap tiga kelompok TLD-600 dengan neutron cepat dari sumber AmBe. Setiap kelompok terdiri atas 20 buah kartu TLD. Kelompok pertama dan kedua disinari secara terus-menerus dengan dosis bervariasi dari, 10,, dan mrem. Untuk masing-masing nilai dosis pada masing-masing kelompok disinari empat buah kartu TLD. Kelompok ketiga disinari dengan dosis total sama seperti pada kelompok pertama, namun pemberian dosisnya dilakukan secara terputus-putus sebanyak 13 kali selarna tiga bulan. Intensitas TL pada kelompok pertama (A) dibaca langsimg setelah penyinaran, sedang intensitas TL kelompok kedua (B) dan kelompok ketiga (C) dibaca setelah selesainya penyinaran kelotnpok ketiga. Penyinaran kelompok pertama dan kedua menyerupai kondisi penyinaran pada saat kalibrasi TLD di laboratorium. Bedanya kclompok pertama tidak mcngalami pemudaran scdang kclompok kedua mengalami pemudaran intensitas TL selama tiga bulan. Penyinaran kelompok ketiga diasumsikan menycrupai kondisi penyinaran pada saat TLD digunakan untuk peraantauan dosis perorangan di lapangan. Dari hasil perhitungan perbandingan intensitas TL untuk berbagai kondisi penyinaran diperoleh nilai B/A, C/A dan C/B berturut-turut adalah : 0,93; 0,92 dan 0,99. Data tersebut menunjukkan perlu adanya koreksi pemudaran sebesar dclapan persen pada setiap melakukan evaluasi dosis neutron dengan TLD-600. ABSTRACT RESPONSE OF TLD-600 TO CONTINUE AND DISCRETE FAST NEUTRON DOSES IRRADIATION. Irradiation to three groups of TLD-600 with fast neutron dose from AmBe source have been carried out. Each group consist of 20 TLD cards. First and second group were irradiated continually by doses vary from,,, and mrem. For each dose value of each group was irradiated four TLD card. The third group was irradiated by total dose same to the first group, but the dose was delivered discrectely 13 times during three months. TL intensity of first group (A) were read directly after irradiation, and TL intensity of second group (B) and third group (C) were read after irradiation of third group finished. Irradiation of first and second group were same to the condition of irradiation during TLD calibration in Laboratory. The different between those two goup are there is no fading of TL intensity on first gruop and fading during three months on second group. Irradiation of third group was assumed same to the condition of irradiation when TLD was used for personal dose menitoring. From the calculation of comparison value of TL intensity for several condition of irradiation it was obtained the quotient value of B/A, C/A and C/B were : 0.93, 0.92 and 0.99 respectively. Such data shows the necessity of fading correction of eight percent during neutron dose evaluation using TLD-600. PENDAHULUAN Dosimeter thermoluminesensi atau Iebih sering dikenal dengan singkatan TLD merupakan alat pemantau dosis radiasi perorangan yang saat ini digunakan secara luas [1]. Badan Tenaga Atom Nasional (BATAN) juga menggunakan TLD untuk tujuan pemantauan dosis perorangan para pekerja radiasi. Ada beberapa keuntungan dalam penggunaan TLD ini, antara lain : murah dalam pengoperasian, hemat waktu karena evaluasi dosis dapat dilakukan lebih cepat dibandingkan dengan dosimeter lain, mampu memantau dosis dari rendah hingga tinggi, dapat dipakai ulang dan tidak peka terhadap faktor-faktor lingkungan [2]. Bahan yang paling banyak dan paling murah digunakan untuk pembuatan TLD saat ini adalah litium fluorida (LiF) [3]. Sifat dari bahan ini adalah ekivalen dengan jaringan tubuh manusia [4]. Di pasaran dapat di-temukan TLD dalam berbagai merek dagang, antara lain TLD yang terbuat dari bahan dasar LiF dalam bentuk TLD-600 buatan The Harshaw/Filtron Partnership, USA [5]. Untuk tujuan pemantauan dosis perorangan neutron dan gamma, PSPKR- BATAN menggunakan kartu TLD Tipe LNG-0670 yang di dalamnya terdapat dua buah balok TLD-600 (peka terhadap neutron termik dan foton) dan TLD-700 (peka terhadap foton). Dalam pemakaian di lapangan, dosis neutron dan gamma yang PSPKR-BATAN 47

Prosiding Presentasi Ibniah Kcsclamatan Radiasi dan Lingkungan,20-21 Agustus 1996 diterima kartu TLD dapat dibedakan dengan cara mengurangi secara langsung dosis pada TLD-600 dengan dosis pada TLD-700. Pengurangan secara langsung ini dapat dilakukan mengingat kepekaan TLD-600 dan TLD-700 terhadap foton relatif sama [6]. Dari pengurangan ini akan diperoleh dosis neutron yang diterima TLD-600. Sedang dosis gamma dapat ditentukan secara langsung dari TLD-700. Dalam makalah ini hanya akan dibahas masalah pemantauan dosis perorangan neutron cepat dengan TLD-600 yang terdapat dalam kartu TLD tipe LNG-0670. TLD-600 dibuat dari bahan LiF dengan kandungan 95,60 persen ^LiF [7]. Karena "LiF hanya peka terhadap neutron berenergi termik dengan kepekaan kali lebih tinggi dibandingkan kepekaannya terhadap neutron cepat [8], maka teknik yang paling praktis untuk pengukuran dosis neutron cepat dengan TLD-600 adalah dengan teknik dosimetri neutron albedo [8] [9]. Teknik dosimetri neutron albedo memanfaatkan hasil interaksi antara neutron cepat dengan tubuh manusia. Jika neutron cepat mengenai tubuh, maka akan terjadi interaksi antara neutron dengan inti atom dalam tubuh, terutama atom hidrogen, sehingga neutron akan termoderasi dan sebagian dipantulkan kembali [9][10]. Dari interaksi ini akan timbul fluks neutron berenergi termik yang meninggalkan permukaan tubuh dan dapat dipantau oleh dosimeter perorangan yang dipasang di permukaan tubuh. Neutron ini disebut neutron albedo, sedang teknik pengukurannya disebut dosimetri neutron albedo. Dalam pemakaian di lapangan untuk pemantauan dosis perorangan, TLD tidak merekam secara langsung dosis radiasi yang diterimanya. TLD tersebut hanya memberikan data hasil bacaan intensitas thermoluminesensi (TL) yang besarnya sebanding dengan dosis radiasi yang diterimanya. Oleh sebab itu, agar dapat diperoleh informasi dosis radiasi yang diterima TLD, maka dalam setiap penggunaan untuk pemantauan dosis perorangan, TLD tersebut harus dikalibrasi terlebih dahulu. Dari kalibrasi ini akan diperoleh nilai Faktor Kalibrasi yang menunjukkan hubungan antara tingkat intensitas TL dengan dosis radiasi yang diterima TLD. Ada perbedaan dalam sistim penerimaan dosis antara kondisi kalibrasi di laboratorium dengan kondisi pemakaian di lapangan yang perlu diperhatikan dalam penggunaan TLD, Dalam melakukan kalibrasi, TLD disinari dengan dosis tunggal (terus-menerus) dalam waktu yang relatif singkat. Sedang dalam penggunaan di lapangan, dimana TLD tersebut dipakai dalam jangka waktu yang relatif lama, maka TLD akan menerima radiasi dengan dosis terputus- putus selama TLD tersebut dipergunakan. Untuk penerimaan dosis total yang sama, perbedaan dalam sistim penerimaan dosis tersebut di atas kemungkinan dapat menghasilkan nilai tanggapan intensitas TL yang berbeda. Untuk itu perlu diketahui besarnya perbedaan tanggapan tersebut. Jika perbedaanya cukup besar, maka diperlukan adanya faktor koreksi dalam evaluasi dosis dengan TLD karena perbedaan dalam sistim penerimaan dosis ini. Penelitian ini bertujuan untuk melihat sejauh mana perbedaan sistim penerimaan dosis neutron cepat oleh TLD-600 berpengaruh terhadap perbedaan nilai keluaran intensitas TL yang dihasilkan pada saat evaluasi TLD. Data hasil penelitian dapat digunakan untuk menghitung nilai faktor koreksi dalam evaluasi dosis neutron cepat dengan TLD jika perbedaan tersebut dipandang cukup berarti. TATA KERJA Dilakukan penyinaran dengan neutron cepat dari sumber AmBe terhadap tiga kelompok TLD Tipe LNG-0670. Masing- masing kelompok terdiri atas 20 buah kartu TLD. Kelompok pertama dan kelompok kedua disinari neutron cepat dengan dosis,,, dan mrem yang diberikan melalui penyinaran tunggal. Untuk setiap nilai dosis disinari empat buah kartu TLD. Teknik penyinaran PSPKR-BATAN 48

Prosiding Presenfasi Ilmiah Kesclamatan Radiasi dan Lingkungan,20-21 Agustus 1996 ini menyerupai kondisi kalibrasi TLD di laboratorium. Teknik penyinaran TLD dengan neutron dilakukan dengan cara menempelkan kartu TLD pada permukaan fantom ukuran standar IAEA (30 cm x 30 cm x 30 cm) yang berperan sebagai simulasi tubuh manusia pemakai TLD. Dengan memantau neutron termik yang dihamburbalikkan oleh fantom, TLD tersebut mampu memberikan data hasil bacaan intensitas TL hasil penyinaran neutron cepat. Kelompok ketiga disinari neutron dengan nilai dosis total sama seperti pada penyinaran kelompok pertama, namun pemberian dosisnya dilakukan secara terputus-putus setiap minggu sebanyak tiga belas kali selama 13 minggu. Dengan demikian setiap kali penyinaran, TLD menerima dosis neutron cepat sebesar /13, /13, /13, /13 dan /13. Teknik penyinaran ini diasumsikan menyerupai kondisi penerimaan dosis sebenarnya pada saat pemakaian TLD di lapangan. Pengaturan waktu penyinaran selama 13 minggu disamakan dengan jangka waktu pemakaian TLD di PSPKR-BATAN selama tiga bulan. Tingkat intensitas TL pada TLD kelompok pertama dibaca langsung setelah penyinaran, sedang intensitas TL pada TLD kelompok kedua dan ketiga dibaca dalam waktu bersamaan setelah selesainya prnyinaran kelompok ketiga. Pembacaan dilakukan dengan alat baca TLD (TLD-Reader) Model 8000-C buatan The Harshaw/Filtron Partnership, USA. Hasil bacaan intensitas TL pada TLD-600 dikurangi dengan hasil bacaan intensitas TL pada TLD-700 sehingga diperoleh bacaan intensitas TL bersih hasil penyinaran neutron pada TLD-600. HASIL DAN PEMBAHASAN Pada Tabel 1 disajikan data hasil bacaan intensitas TL dari tiga kelompok TLD yang disinari dengan dosis neutron cepat, yaitu : penyinaran terus-menerus dengan intensitas TL dibaca Iangsung (A) untuk kelompok pertama, penyinaran terus-menerus namun pembacaan intensitas TL nya ditunda setelah tiga bulan (B) untuk kelompok kedua dan penyinaran terputus-putus selama tiga bulan (C) untuk kelompok ketiga. Sebagaimana telah dikemukakan sebelumnya, bahwa TLD-600 peka terhadap neutron termik dan gamma, sedang TLD-700 hanya peka terhadap gamma saja. Mengingat sumber neutron AmBe disamping memancarkan neutron juga memancarkan gamma, maka pada Tabel 1 hasil pembacaan intensitas TL pada TLD-600 dikurangi langsung dengan hasil pembacaan intensitas TL pada TLD-700 untuk memperoleh nilai intensitas TL bersih pada TLD-600 yang berasal dari penyinaran neutron. Pada Tebel 2 disajikan hasil perhitungan perbandingan intensitas TL antar kelompok penyinaran, yaitu perbandingan antara kelompok kedua dengan kelompok pertama (B/A), kelompok ketiga dengan kelompok pertama (C/A) dan kelompok ketiga dengan kelompok kedua (C/B). Perhitungan nilai perbandingan ini dimaksudkan untuk mendapatkan gambaran yang lebih jelas tentang perbedaan hasil bacaan intensitas TL dari ketiga kondisi penyinaran tersebut. Penyinaran TLD kelompok pertama dan kedua dilakukan dengan cara yang sama namun beda dalam cara pembacaan intensitas TL, yaitu penyinaran terus menerus dalam waktu yang relatif singkat dengan pembacaan intensitas TL kelompok pertama dilakukan langsung setelah penyinaran, sedang pada kelompok kedua ditunda setelah tiga bulan. Namun jika diperhatikan hasil bacaan intensitas TL dari dua kelompok tersebut terlihat adanya perbedaan. Dari hasil perhitungan diperoleh nilai perbandingan intensitas TL antara kondisi B dan A (B/A) sebesar 0,93. Hal ini berarti bahwa total intensitas TL pada kondisi B adalah tujuh persen lebih rendah dibandingkan pada kondisi A. Dengan memperhatikan perbandingan total intensitas TL antara kondisi C dan A diketahui bahwa nilai C/A rata-rata sebesar 0,92. Hal ini berarti bahwa total intensitas TL pada kondisi C adalah delapan persen lebih rendah dibandingkan PSPKK-BATAN 49

Prosiding Prescntasi Ilntiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan,20-21 Agustus 1996 pada kondisi A. Baik nilai B/A maupun C/A menunjukkan terjadinya penurunan hasil bacaan intensitas TL karena penundaan dalam pembacaan intensitas TL pada TLD. Penurunan hasil bacaan intensitas TL ini disebut pemudaran. Pemudaran pada TLD dapat terjadi karena banyak perangkap-perangkap elektron dalam kristal TLD yang tidak stabil secara termik. Perangkap ini akan melepaskan tangkapan elektronnya pada suhu lingkungan. Jika jangka waktu antara penyinaran dan pembacaan intensitas TL pada TLD relatif lama, maka akan banyak elektron-elektron dalam perangkap meta stabil yang terlepas dari perangkap dan melakukan rekombinasi dengan lubang [11]. Dosis radiasi yang diterima TLD sebanding dengan besarnya hasil bacaan intensitas TL dari TLD tersebut. Pemudaran pada TLD dalam bentuk penurunan hasil bacaan intensitas TL akan mengakibatkan hasil evaluasi dosis yang dilaporkan lebih rendah dibandingkan dengan dosis sebenarnya yang diterima TLD. Oleh sebab itu, untuk menghindari kesalahan hasil evaluasi dosis, terjadinya pemudaran pada TLD perlu mendapatkan perhatian dalam setiap melakukan evaluasi dosis perorangan dengan TLD, termasuk dalam melakukan kalibrasi TLD tersebut. Nilai perbandingan C/B rata-rata sebesar 0,99 yang berarti bahwa total intensitas TL pada kondisi B dan C sangat berdekatan karena nilai C/B hampir mendekati satu. Dekatnya nilai intensitas TL antara kondisi B dan C ini karena pada dua kondisi tersebut telah terjadi pemudaran maksimum, sehingga total intensitas TL yang terbaca dari kedua kondisi tersebut merupakan total intensitas TL dari elektron-elektron dalam perangkap yang benar-benar stabil. Dengan memperhatikan nilai B/A, C/A dan C/B ( 0,93; 0,92 dan 0,99 ) terlihat bahwa TLD pada kelompok pertama memberikan hasil bacaan intensitas TL tertinggi (A) dibandingkan dengan TLD pada kelompok kedua (B) dan kelompok ketiga (C). Hal itu disebabkan karena TLD pada kelompok pertama dibaca langsung selelah penyinaran dan beium mengalami pemudaran. Sedang pembacaan intensitas' TL pada TLD kelompok kedua dan ketiga dilakukan setelah penundaan selama tiga bulan, sehingga hasil bacaannya mengalami penurunan atau pemudaran sebesar tujuh dan delapan persen dibandingkan kelompok pertama yang tidak mengalami pemudaran. KESIMPULAN Dari data hasil penelitian terlihat bahwa masalah utama dalam pemantauan dosis perorangan neutron dengan TLD-600 adalah terjadinya pemudaran karena penundaan dalam pembacaan TLD. Sistim penerimaan dosis neutron baik secara terus-menerus dalam kalibrasi TLD maupun secara terputus-putus selama pemakaian TLD di lapangan tidak berpengaruh banyak terhadap hasil bacaan total intensitas TL pada TLD. Dengan memperhatikan nilai C/B terlihat bahwa selisih intensitas TL dari dua sistim penerimaan dosis tersebut hanya satu persen. Oleh sebab itu, untuk menghindari kesalahan hasil evaluasi dosis karena terjadinya pemudaran pada TLD, maka pembacaan intensitas TL pada TLD untuk kalibrasi perlu penundaan selama jangka waktu sama dengan lamanya TLD tersebut digunakan untuk pemantauan dosis perorangan. DAFTAR PUSTAKA 1. ADTANI, et.al., Radiat. Prot. Dosim., 2(1)(1981) 43-46. 2. ANONIM, External Dosimetry, ASNT, Lucas Height, NSW 2234, Australia (1989). 3. RAO and D. R. RAO, Health Physics, 45(5) (1983) 1-2. 4. DA-KE, WU, et. al., Health Physics, 46(5) (1984) 1063-1067. 5. ANONIM ( Brosur ), TLD Material and System, Harshaw / Filtron Partnership, Cohran Road 6801, Solon, Ohio 44139. 6. AKHADI, dkk., Prosiding Simposium Fisika Jakarta 1992, Jurusan Fisika ISTN, Jakarta (1992) 173-185. 7. CARILLO, et. al., Radiat. prot. dosim., 19(1) (1987) 55-57. PSPKR-BATAN

Presiding Prcsentasi Iimiah Kcsclamatan Radiasi dan Linglaingan,20-21 Agusfus 1996 8. PIESCH and BURGKHARDT, Radiat. Prot. Dosim., 10 (1-4) (1985) 175-188. 9. SWAJA, et. al., Radiat. prot. Dosim., 5(4), (1983) 217-225. 10. GREENE and L.W. GILLEY, Radiat. Prot. Dosim., 2(4) (1982) 249-252. 11. OBERHOFER and A. SCHARMANN (editor), Applied Thermoluminescence Dosimetry, Adam Hilger Ltd., Briston (1981). DISKUSI Achmad Sorot S. - PPBGN: Mengapa terjadi pemudaran pada kelompok kedua (B) sedangkan kelompok A tidak?. Mukhlis Akhadi: Karena adanya elektron yang terperangkap dalam trap-trap yang metastabil, dimana elektron tsb. dapat memperoleh energi dari lingkungan untuk melepaskan diri dari perangkap. Jika pembacaan dilakukan langsung (A) elektron dalam perangkap metastabil belum melakukan rekombinasi, sedangkan apabila pembacaan ditunda (B) maka elektron dalam perangkap metastabil sudah melakukan proses rekombinasi sehingga tidak akan terbaca. Nazaroh - PSPKR: Jika penyinaran terputus-putus dengan dosis awal kecil sekali kemudian diakhiri dengan dosis besar (pada penyinaran ke 13) maka korelasi pemudaran sebesar 8% tentunya tidak bisa dilakukan. Apakah tidak bisa digenerali-sasi (kecuali dosis terputusputusnya sama besar)?. Mukhlis Akhadi: Penelitian yang dilakukan dianggap pada kondisi ideal, dimana TLD dipakai selama 3 bulan dan penerimaan dosis terjadi secara diskrit selama 3 bulan juga. Untuk kondisi seperti yang Saudari kemukakan adalah kondisi penyinaran yang tidak ideal, sehingga sulit untuk diramalkan sebelumnya. Suminar Tedjasari - PTPLR : Bagaimana kondisi penyinaran TLD (yang sebaiknya) untuk TLD kalibrasi yang ditunda pembacaannya agar hasil kalibrasi yang diperoleh optimal?. Mukhlis Akhadi: TLD-Kalibrasi ditunda pembacaannya dalam jangka waktu sama dengan lama TLD tersebut digunakan misalnya jika TLD digunakan selama 3 bulan, TLD-Kalibrasi juga ditunda pembacaannya selama 3 bulan. Penyimpanan selama penundaan diusahakan sama kondisinya dengan pemakaian. PSPKR-BATAN 51

Prosiding Prescnfasi Ilmiali Keselamatan Radiasi dan Lingkungan,20-21 Agustus 1996 Tabel 1. Hasil bacaan intensitas TL pada TLD-600 dan TLD-700 yang disinari dengan berbagai dosis neutron cepat dari sumber neutron AmBe Dosis (mrem} A. Penyinaran terus-menerus, pembacaan intensitas TL 23,92 6,39 24,83 24,19 7,21 7.07 47,64 9,87 47,80 47,34 11,19 10,08 118,69 27,64 123,22 116,35 29,43 29,12 214,84 44,86 226,36 209,88 47,12 44,22 329,23 60,81 349,17 77,65 345,11 72,94 B. Penyinaran Hasil Bacaan Intensttas TL (rtc) R-700 R-neutron langsung 17,53 17,62 17,12 37,77 36,61 37,26 91,05 93,79 87,23 169,98 179,24 165,56 268,42 271,52 272,17 terus-menerus, pembacaan int. TL ditunda 3 bulan 21,71 22,23 22,13 43,41 44,46 44,25 108,53 111,14 110,63 217,05 222,30 221,25 325,59 333,42 331,39 5,78 5,44 5,39 11,55 10,88 10,77 23,90 27,20 26,95 57,75 54,40 53,35 71,70 77,65 72,94 15,33 16,78 16,74 31,36 33,58 33,48 84,53 83,34 83,58 153,30 167,90 167,90 253,39 255,77 258,45 C. Penyinaran terputus-putus 13 kali selama tiga bulan 22,58 24,16 24,39 46,29 46,01 43,21 119,63 115,64 116,16 218,22 212,72 213,61 322,54 325,73 321,65 7,85 7,22 6,26 12,43 10,26 12,95 35,89 34,15 30,79 53,79 51,95 54,35 76,68 83,24 80,89 14,73 16,34 18,13 33,36 35,75 30,26 83,74 81,49 85,37 164,43 160,77 159,26 245,35 242,49 240,76 R-neutron, rerata 17,42 + 0,22 37,21 + 0,48 90,69 ± 2,69 171,59 ± 5,70 270,70 ± 1,64 16,28 ± 0,67 32,81 + 1,02 83,82 ± 0,51 163,03 ± 6,88 255,87 + 2,07 16,40 ±1,39 33,12+2,25 83,53 + 1,59 161,49+2,17 242,87 ± 1,89 PSPKR-BATAN 52

Prosiding Prescntasi Ilmiah Kcselamatan Radiasi dan Lingkungan,20-21 Agustus 1996 Tabel 2. Perbandingan hasil bacaan intensitas TL antar kelompok penyinaran TLD No. 1 Total Dosis Intensitas TL (nc) A B c 17,42±0,22 16,28+0,67 16,40+1,39 B/A 0,93 NISBAH C/A 0,94 C/B 1,01 2 37,21±0,48 32,81±l,02 33,12+2,25 0,88 0,98 1,01 3 90,69+2,69 83,82+0,51 83,53+1,59 0,92 0,92 1,00 4 171,59±5,70 163,03±6,88 161,49+2,1 7 0,95 0,94 0,99 5 270,70±l,64 255,87±2,07 242,87+1,8 0,95 0,90 0,95 9 Nisbah rata-rata 0,93+0,03 0,92+0,02 0,99+0,02 PSPKR-BATAN 53