BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang Timbal atau timah hitam, merupakan jenis logam yang banyak digunakan sebagai bahan dasar untuk pembuatan berbagai jenis perangkat logam, hal ini sudah diketahui oleh manusia sejak zaman dahulu. Saat ini penggunaan timbal (Pb) sudah sangat luas cakupannya, mulai dari bahan pipa, kabel, bahan pembuatan cat, pestisida, serta dalam campuran bahan bakar. Dalam bidang kenukliran sendiri, timbal banyak digunakan sebagai bahan penahan (perisai) terhadap radiasi terutama pada radiasi gamma dan sinar-x. Timbal dinilai sebagai salah satu bahan penahan radiasi yang paling baik sampai saat ini. Tidak semua bahan mampu dan cocok untuk menahan adanya radiasi gamma maupun sinar-x yang datang, hal ini tentunya dikarenakan sifat sinar gamma yang memiliki daya tembus besar dan mampu mengionisasi bahan yang dilewatinya. Untuk menentukan jenis bahan dasar dari perisai yang akan digunakan, perlu diperhatikan mengenai densitas bahan yang digunakan, dengan mengetahui nilai densitas dari bahan yang digunakan, maka besarnya pelemahan radiasi yang ditimbulkan oleh bahan tersebut bisa dihitung, sehingga bisa disimpulkan apakah bahan yang digunakan memenuhi standar atau tidak. Data perbandingan densitas bahan perisai adalah: air 1,00 g/cm 3, tanah 1,61 g/cm 3, beton pada rentang 2,35 g/cm 3 5,00 g/cm 3, baja 7,74 g/cm 3, dan timbal 11,45 g/cm 3 [1]. Dalam bidang proteksi radiasi, dikenal istilah tiga prinsip dasar proteksi radiasi. Penggunaan perisai radiasi merupakan salah satu dari ketiga prinsip tersebut selain pengaturan jarak dan waktu. Prinsip dasar proteksi radiasi ini merupakan acuan untuk memberikan perlindungan dan rasa aman kepada 1
2 pekerja radiasi, masyarakat umum dan lingkungan sekitar yang bisa saja mendapat efek samping yang berakibat buruk akibat adanya pemanfaatan sinar- X atau radiasi pengion yang digunakan. Dalam bidang kenukliran, aspek keamanan dan keselamatan memang menjadi hal yang utama. Aspek keselamatan tidak hanya berkaitan dengan pekerja radiasi, masyarakat umum dan lingkungan sekitar saja, tetapi meliputi setiap peralatan yang digunakan, desain dari peralatan dan ruangan, serta semua fasilitas kerja yang berkaitan secara langsung dengan sumber radiasi pengion maupun sinar-x harus diperhatikan, sehingga meminimalisir bahaya yang mungkin ditimbulkan serta memastikan bahwa dosis yang diterima oleh pekerja radiasi, masyarakat umum dan lingkungan masih dalam batas aman. Seiring berkembangnya teknologi dan kebutuhan, saat ini penggunaan timbal sebagai bahan penahan radiasi tidak hanya digunakan sebagai pelapis pada tembok dan langit-langit tetapi juga ditanamkan dalam kaca. Kaca dengan paduan timbal ini, dikenal dengan istilah kaca timbal (lead glass). Kaca timbal banyak digunakan dalam ruangan-ruangan yang memiliki instalasi nuklir di dalamnya, ruang kontrol radiodiagnostik di rumah sakit merupakan salah satu contohnya. Selain fungsi pelemahan radiasinya, sifat transparan dari kaca timbal merupakan hal yang dibutuhkan dalam hal ini, karena lewat kaca timbal ini pengamatan terhadap proses yang berlangsung dalam ruang radiodiagnostik dilakukan. Prinsip perisai radiasi transparan juga digunakan pada lemari penyimpanan sumber radiasi dan glove box. Lemari penyimpanan sumber radiasi digunakan untuk menyimpan dan mengelompokkan sumber radiasi agar sumber radiasi tidak tercecer. Glove box adalah suatu alat berbentuk kotak transparan yang dilengkapi dengan sarung tangan di dalamnya. Glove box banyak digunakan sebagai sarana untuk mencampurkan atau pengukuran volume suatu bahan kimia ataupun radioaktif. Contoh glove box yang ada di pasaran ditunjukkan pada Gambar 1.1.
3 Gambar 1.1. Model glove box yang ada di pasaran [2]. Adapun kaca timbal yang digunakan dalam berbagai instalasi nuklir masih mudah pecah dan harganya yang masih sangat mahal. Harga kaca Pb Ukuran 120x80 cm, tebal 15 mm yang bisa ditemui disalah satu toko penyedia kaca timbal mematok harga Rp. 22.500.000,- per unitnya, tentunya harga yang relatif mahal. Hal tersebut menjadi kendala tersendiri bagi instalasi nuklir yang ingin menggunakan kaca timbal, oleh karena itu perlu adanya bahan alternatif yang bisa digunakan untuk membuat perisai radiasi transparan yang mampu menggantikan fungsi dari kaca timbal [3,4]. Pada penelitian ini digunakan resin bening (thermoplastic acrylic) sebagai bahan dasar pengganti kaca. Resin bening ini yang nantinya akan mengikat Pb sehingga hasilnya akan menjadi perisai radiasi yang sifatnya transparan. Dari campuran bahan tersebut, diharapkan dapat diketahui nilai koefisien atenuasi serapan timbal acrylic (lead acrylic) terhadap radiasi sinar- X dan sumber radiasi lain yang digunakan dalam penelitian ini. Kaca timbal memang umumnya digunakan sebagai perisai terhadap paparan radiasi sinar-x, namun dalam penelitian ini, sampel dari Pb acrylic yang dihasilkan, tidak hanya diuji menggunakan sinar-x, tetapi juga diuji
4 menggunakan sumber radiasi lain seperti cesium-137 dan juga strontium-90. Hal ini dimaksudkan untuk mengetahui kemampuan sampel dalam melemahkan datangnya radiasi, ketika sumber yang digunakan merupakan bahan radioaktif cesium-137 dan juga strontium-90. Adapun Pb yang digunakan dalam penelitian ini adalah Pb asetat (Pb(CH3COO)2) karena Pb asetat ini dapat larut dalam katalis resin (thermoplastic acrylic). Selain Pb asetat terdapat Pb oksida (PbO) dan Pb nitrat (Pb(NO3)2). Pb oksida tidak dipilih karena, warnanya yang berwarna merah atau kuning, titik leburnya yang sangat tinggi dan tidak larut dalam katalis resin. Begitu pula dengan Pb nitrat yang tidak larut dalam katalis resin dan juga harganya yang cukup mahal jika dibanding Pb asetat, selain itu titik lebur dari Pb nitrat juga jauh lebih tinggi jika dibanding Pb asetat [4]. I.2. Perumusan Masalah 1. Berapa besarnya nilai pelemahan radiasi dari sampel Pb acrylic yang telah dibuat, jika dipapar menggunakan sinar-x 60 kv, cesium-137 atau strontium-90? 2. Bagaimana hubungan antara komposisi resin dan Pb yang digunakan terhadap nilai koefisien atenuasi yang dihasilkan? 3. Berapa nilai kuat tekan sampel Pb acrylic yang telah dibuat? I.3. Tujuan 1. Mendapatkan nilai besarnya pelemahan radiasi dari sampel Pb acrylic yang telah dibuat, jika dipapar menggunakan sinar-x 60 kv, cesium- 137 atau strontium-90. 2. Mendapatkan hubungan antara komposisi resin dan Pb yang digunakan, terhadap nilai koefisien atenuasi yang dihasilkan 3. Mendapatkan nilai kuat tekan dari sampel Pb acrylic yang telah dibuat. 4. Menentukan karakteristik timbal acrylic yang mampu menggantikan kaca timbal.
5 I.4. Batasan Masalah 1. Penelitian ini dibatasi pada pembuatan sampel perisai radiasi tembus pandang dari paduan resin thermoplastic acrylic dengan Pb asetat. 2. Pada penelitian ini, dilakukan variasi terhadap perbandingan komposisi antara Pb dengan resin thermoplastic acrylic dalam basis massa. 3. Komposisi yang digunakan dalam penelitian ini adalah: 100% acrylic, 10% Pb, 20% Pb, dan 30% Pb. 4. Analisis kekuatan sampel bahan meliputi uji non-destructive dan uji destructive. 5. Uji non-destructive yang dilakukan meliputi: uji densitas sampel secara langsung, uji radiasi dengan sinar-x 60 kv, uji radiasi dengan sumber cesium-137, dan uji radiasi dengan sumber strontium-90. Uji destructive yang dilakukan adalah uji kuat tekan. I.5. Manfaat 1. Bagi Ilmu Pengetahuan Hasil dari penelitian ini, diharapkan dapat memberikan sumbangan pemikiran dalam pengembangan ilmu pengetahuan khususnya dibidang nuklir dalam hal pembuatan perisai radiasi dengan bahan Pb acrylic. Semoga hasil dari penelitian ini, juga bisa menjadi referensi bagi penelitian-penelitian selanjutnya dengan tema yang terkait. 2. Bagi Penulis Penulis dapat menambah pengetahuan dalam bidang kenukliran, menerapkan ilmu-ilmu yang sudah didapatkan selama kuliah dan mengaplikasikannya dalam bentuk pembuatan perisai radiasi tembus pandang berbahan Pb acrylic.