BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang Radiasi nuklir merupakan suatu bentuk pancaran energi. Radiasi nuklir dibagi menjadi 2 jenis berdasarkan kemampuannya mengionisasi partikel pada lintasan yang dilewatinya, yaitu radiasi pengion dan radiasi non pengion. Radiasi nonpengion merupakan radiasi yang tidak mampu mengionisasi partikel pada lintasan yang dilaluinya. Radiasi nonpengion adalah radiasi elektromagnetis dengan panjang gelombang 10 nm atau lebih. Contohnya adalah gelombang radio, microwave, cahaya tampak (λ = 770-390 nm) dan cahaya ultraviolet (λ = 390-10 nm). Radiasi pengion merupakan radiasi yang mampu mengionisasi atom atau molekul pada lintasan yang dilewatinya. Radiasi pengion mencakup radiasi elektromagnetis dengan spektrum energi selain radiasi nonpengion. Contohya adalah sinar X (λ 0,01-10 nm) dan sinar γ dengan panjang gelombang yang lebih pendek dari sinar X. Semua partikel atomik dan subatomik seperti elektron, positron, proton, alfa, neutron, ion berat dan meson juga termasuk radiasi pengion. [1] Dosis radiasi nuklir yang diterima manusia dapat berasal dari sumber alam maupun sumber buatan. Sumber alam misalnya dari radiasi radon, sumber buatan misalnya dari radiasi sinar X di rumah sakit. Menurut UNSCEAR (United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation), manusia ratarata memerima dosis 2,8 msv per tahun. Persentase asal dosis radiasi yang diterima seseorang selama setahun disajikan dalam Tabel 1.1. [2] Secara umum, efek biologis dari radiasi nuklir pada manusia dibagi menjadi dua kategori: efek deterministik dan efek stokastik. Efek deterministik muncul akibat paparan radiasi dengan dosis yang sangat tinggi. Efek ini memiliki ambang dosis dan tingkat dampaknya meningkat seiring peningkatan dosis. Contoh dari efek ini adalah sindrom radiasi akut dengan rentang dosis 1-2 Gy 1
2 (100-200 rad), kulit terbakar dengan rentang dosis 2-3 Gy (200-300 rad), dan kulit bernanah pada dosis 20 Gy (2000 rad). Efek deterministik sangat terkait dengan paparan radiasi. Efek stokastik muncul secara probabilistik dan dapat muncul pada individu yang terpapar radiasi secara langsung maupun secara tidak langsung. Contoh dari efek stokastik adalah kanker dan mutasi genetik. Probabilitas dari munculnya efek stokastik meningkat seiring peningkatan paparan dan dosis. Peningkatan kejadian kanker ditemukan pada populasi yang terpapar radiasi tingkat tinggi, seperti pekerja radiologi awal, korban selamat bom atom dan pasien radioterapi, namun belum ditemukan peningkatan perubahan genetis pada suatu populasi manusia yang terpapar radiasi pada dosis tertentu. [3] Tabel 1.1. Presentase Asal Dosis yang Diterima Seseorang dalam Setahun. Sumber Dosis msv % Alamiah Kosmik 0,4 14,25 Kerak bumi (terestrial) 0,5 17,81 Internal 0,3 10,69 Radon 1,2 42,75 Jumlah 2,4 85,49 Buatan Kedokteran 0,4 14,25 Atmosfir 0,005 0,18 Kecelakaan PLTN Chernobyl 0,002 0,07 PLTN 0,0002 0,01 Jumlah 0,4072 14,51 Total (dibulatkan) 2,8 Sumber: [2]
3 Efek yang ditimbulkan dari radiasi ini mengharuskan adanya peraturan yang mengatur agar pada suatu kegiatan pemanfaatan radiasi manfaat yang didapat lebih besar daripada resiko yang ditimbulkannya. Ada tiga prinsip yang direkomendasikan oleh ICRP dalam pemanfaatan radiasi yang tercantum pada Publikasi 26 dan dinyatakan kembali pada Publikasi 60. [4] 1. Justifikasi. Tidak ada kegiatan pemanfaatan radiasi yang boleh dilakukan kecuali jika menghasilkan manfaat positif yang lebih besar dibandingkan resiko yang ditimbulkannya. 2. Optimasi. Semua paparan harus dijaga seminimal mungkin yang dikenal dengan prinsip ALARA (As Low As Reasonably Achievable) dengan mempertimbangkan faktor ekonomi dan sosial. 3. Pembatasan dosis. Dosis ekivalen yang diterima individu tidak boleh melebihi nilai batas dosis sesuai dengan yang ditetapkan badan yang berwenang. Penelitian BNCT yang dilakukan pada Reaktor Kartini memanfaatkan sebuah sumber neutron berupa kolom termal. Di dalam kolom termal dipasang sebuah kolimator untuk mengarahkan radiasi ke ruangan yang digunakan untuk iradiasi. Ruangan ini memerlukan material di sekelilingnya yang mampu mengurangi radiasi yang keluar ruangan baik neutron maupun gamma agar berada di bawah ambang batas yang diijinkan. Desain yang dibuat harus memenuhi peraturan yang berlaku yaitu ketentuan BAPETEN. Dosis radiasi yang dihasilkan dari penggunaan BNCT pada dasarnya disebabkan oleh interaksi radiasi dengan materi oleh neutron, sinar gamma, beta dan alfa. [3] I.2. Perumusan Masalah Perancangan suatu fasilitas iradiasi wajib memenuhi syarat keselamatan yang telah ditentukan oleh BAPETEN, yakni radiasi yang bocor dari ruangan tidak boleh melebihi ambang batas. Pembatasan radiasi bocor ini dilakukan dengan pemasangan perisai di sekeliling ruangan. Pemilihan material dan
4 penentuan ketebalan perisai radiasi perlu dilakukan secara optimal agar dapat menyerap radiasi dengan baik sehingga pekerja radiasi yang berada di luar ruangan tidak terpapar radiasi secara berlebihan. I.3. Batasan Masalah Dalam penelitian ini batasan masalah yang diambil adalah sebagai berikut: 1. Reaktor diasumsikan bekerja pada daya 100 kw sebagai sumber neutron. 2. Kriteria batasan dosis radiasi berdasarkan kriteria Perka BAPETEN nomer 4 tahun 2013 pasal 15. 3. Kondisi reaktor dan material perisai radiasi yang digunakan diasumsikan pada kondisi ideal, yaitu daya reaktor diasumsikan konstan tanpa fluktuasi sehingga fluks neutron yang dihasilkan juga konstan, kemudian material perisai radiasi sudah terstandar dengan komposisi yang merata di semua bagian. 4. Penyelesaian masalah menggunakan perangkat lunak MCNPX, sehingga besaran dan data unsur mengikuti database perangkat lunak tersebut. 5. Desain dilakukan dengan menguji variasi bahan dan ketebalannya sesuai karakteristik bahan. 6. Sasaran dari kolimator kolom termal berupa udara dengan menimbang kemungkinan terburuk yang mungkin terjadi, yaitu fraksi radiasi yang menuju ke luar ruangan merupakan yang terbesar sehingga dapat menghasilkan dosis radiasi terbesar bagi pekerja radiasi di luar ruangan. I.4. Tujuan Penelitian ini dilaksanakan untuk mendapatkan desain ruangan fasilitas iradiasi BNCT yang meliputi ukuran ruangan serta jenis, ketebalan dan estimasi harga dari material perisai radiasi dengan sumber neutron kolom termal Reaktor Kartini agar radiasi yang keluar dari ruangan tidak melebihi ambang batas yang
5 ditetapkan BAPETEN sehingga tidak berbahaya bagi pekerja radiasi jika berada di luar ruangan fasilitas iradiasi dalam waktu tertentu. I.5. Manfaat Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini antara lain: 1. Mengetahui material yang dapat digunakan untuk membuat ruangan fasilitas iradiasi BNCT dengan sumber neutron kolom termal Reaktor Kartini. 2. Menjadi referensi untuk penelitian lebih lanjut mengenai BNCT dan pemodelan perisai radiasi.