Laporan HVL

I. TUJUAN A. Tujuan Instruksional Umum Setelah melakukan praktikum ini, praktikan dapat menentukan tebal paro (HVT) perisai radiasi B. Tujuan Instruksional Khusus Setelah melaksanakan praktikum ini, praktikan mampu : Menerangkan penurunan penurunan intensitas radiasi terhadap tebal bahan yang dilalui dilalui   berdasarkan teori atenuasi 

Menyebutkan definisi tebal paro (HVT) perisai radiasi



Menyebutkan 2 faktor yang mempengaruhi tebal paro bahan perisai radiasi



Menghitung tebal paro salah satu jenis bahan berdasarkan tabel atenuasi



Menentukan tebal paro beberapa jenis bahan secara pengukuran



Menghitung tebal suatu jenis bahan yang diperlukan pada suatu kasus

II.

DASAR TEORI

Penahanan radiasi bertujuan mengurangi intensitas radiasi dengan memanfaatkan interaksi radiasi dengan materi. Radiasi alpha dan beta dapat ditahan dengan baik oleh benda yang relatif tipis. Sedang untuk radiasi beta yang berenergi tinggi, diperlukan bahan penahan seperti halnya yang digunakan untuk menahan sinar-X. Pada radiasi positron penahanan radiasi dilakukan hingga bebas radiasi. Untuk penahanan radiasi gamma berlaku hukum kuadrat terbalik. Sedang radiasi gamma yang merupakan radiasi langsung berkurang secara eksponensial terhadap tebal bahan penahan. Pengaruh radiasi gamma karena penyebaran pada  bahan penahan perlu dikoreksi dengan dengan menggunakan koefisien build up (build up factor). Radiasi neutron juga berkurang secara eksponensial terhadap tebal bahan penahan dan faktor koefisienbuild up juga dapat digunakan. Pada penahanan radiasi neutron termal, tebal materi dapat dikurangi apabila menggunakan materi yang memiliki tampang lintang tangkapan neutron yang besar. Untuk menahan radiasi neutron cepat dapat digunakan cara penangkapan neutron setelah kecepatannya berkurang akibat hamburan elastis, tetapi radi asi gamma yang terpancar juga harus ditahan. Labirin sangat berpengaruh terhadap penahanan radiasi gamma. Penahanan radiasi ditujukan untuk mencegah paparan radiasi pada tubuh manusia dan kerusakan pada alat ukur radiasi. Prinsip penahanan radiasi adal ah mengurangi intensitas radiasi yang didasarkan pada interaksi radiasi dengan materi, yaitu dengan mengubah energi radiasi menjadi energi panas sehingga paparan radiasi nya menjadi berkurang. Karena interaksi radiasi dengan materi berbeda menurut jenis materi dan energi radiasi, maka cara  penahanan yang digunakan digunakan juga berbeda. Umumnya Umumnya intensitas radiasi dapat dikurangi dengan menambah tebal materi yang digunakan sebagai penahan. Selanjutnya akan diuraikan tentang  penahanan radiasi yang banyak dikenal, dikenal, yaitu alpha, beta, gamma, sinar-X, dan neutron.  Namun yang utama adalah uraian tentang penahanan radiasi gamma, sinar-X, dan neutron, yang mempunyai daya tembus besar terhadap materi. Radiasi Gamma merupakan jenis radiasi yang mempunyau daya tembus sangat besar dan tidak dapat dihentikan sepenuhnya. Setiap pancaran radiasi Gamma yang mengenai suatu  bahan akan berinteraksi dengan bahan tersebut sehingga sehingga sebagian dari intensitasnya akan terserap dan sebagian lagi diteruskan. Penahanan radiasi gamma (Sinar-X).

A. Hukum kuadrat terbalik. Apabila radiasi gamma dari sumber radiasi terpancar ke segala arah, intensitas radiasi gamma di suatu titik akan menjadi lemah karena berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya dari sumber radiasi. Hal ini disebut hukum kuadrat terbalik. Oleh karena intensitas radiasi gamma menjadi lemah berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya dari sumber radiasi, maka jarak dari sumber radiasi merupakan faktor utama dalam melakukan penahanan. Untuk radiasi gamma yang mempunyai aktivitas 1 Currie, persentase paparan radiasinya pada titik yang berjarak 1 m disingkat rhm (Rontgen per jam pada jarak 1 m), yang disebut juga konstanta gamma. Konstanta gamma dari beberapa sumber radiasi ditunjukkan pada Tabel 1.

B. Penyerapan radiasi gamma oleh bahan penahan. Seperti ditunjukkan pada Gambar 1, jika radiasi gamma dengan intensitas tertentu menembus bahan penahan, maka intensitas radiasinya akan berkurang secara eksponensial sebanding dengan tebal bahan penahan. Koefisien pengurangan intensitas radiasi gamma yang berenergi antara 1-3 MeV tidak berubah karena tebal bahan, sehingga dapat dianggap  bahwa kemampuan penahanan hanya berkaitan dengan rapat jenis materi.

Gambar 1.

C. Koreksi hamburan. Hukum eksponensial yang menunjukkan pengurangan intensitas radiasi apabila melalui suatu materi, berlaku ketika berkas radiasi sejajar melewati celah bahan penahan, seperti ditunjukkan pada Gambar 1. Sampai saat ini dianggap bahwa radiasi gamma dalam materi akan lepas dari berkas radiasi sejajar setelah bertumbukan dan selanjutnya akan terhambur. Walaupun radiasi tidak dalam bentuk berkas radiasi sejajar, dalam bahan penahan yang tipis jumlah hamburan radiasi gamma sangat sedikit, maka hukum eksponensial masih  bisa digunakan. Sebaliknya, radiasi yang terhambur dalam materi akan menjadi banyak bila  bahan penahan semakin tebal. Maka, intensitas yang dihasilkan akan lebih rendah daripada intensitas radiasi yang dihitung dengan hukum eksponensial. Pengaruh radiasi yang telah terhambur dikoreksi menggunakan koefisien build up. Koefisien build up bergantung pada energi radiasi, tebal materi yang dilewati dan geometri sumber radiasi. Tentu saja koefisien build up tersebut merupakan nilai yang lebih besar dari 1, dan cenderung bertambah  bila bahan penahannya semakin tebal. Karena materi bernomor atom besar memiliki koefisien penyerapan massa yang besar terhadap radiasi gamma dan rapat jenisnya pada umumnya tinggi, maka materi seperti ini dapat menahan radiasi gamma secara efisien. Dengan mempertimbangkan sifat dan penggunaannya yang mudah, materi yang digunakan sebagai bahan penahan gamma misalnya timbal, besi, beton kongkrit. Selanjutnya, penahanan sinar-X hampir sama seperti gamma, tetapi karena berenergi rendah, maka bahan penahan yang digunakan cukup tipis saja.( http://www.batan.go.id/ensiklopedi/08/01/02/06/08-01-0206.html diakses pada 27 Maret 2014 pukul 12.34) Perbandingan intensitas pancaran yang datang dan intensitas yang masih diteruskan, tergantung pada tebal bahan, Jenis bahan dan energi radiasi gamma. Secara matematis hubungan tersebut dinyatakan dengan

 I 

  I 0  e 

  x

dengan I0 = I = =  x =

Intensitas paparan radiasi yang datang (mR/jam) Intensitas paparan radiasi yang diteruskan (mR/jam) Koefisienn serap linier bahan pada energi tertentu (mm-1) Tebal bahan (mm)

Bila intensitas pancaran radiasi gamma tersebut digambarkan terhadap tebal bahan, maka akan sesuai dengan gambar 2 Tebal paro (HVT) merupakan tebal bahan yang dapat menyerap sebagian intensitas  paparan radiasi yang datang sehingga intensitas paparan radiasi yang diteruskan tinggal setengah intensitas mula-mula.  I 

 e

  HVT 



2

 I 0

 1         HVT  2    

ln

 HVT 

1



0,693  

Gambar 2 Kurva Intensitas Radiasi vs Tebal Bahan  Nilai HVT dapat ditentukan secara matematis dengan persamaan 3 di atas atau dapat  juga ditentukan secara eksperimen dengan melakukan beberapa pengukuran dan menggambarkan kurva peluruhan intensitas paparan radiasi sebagaiman gambar diatas.  Nilai HVT sangat bermanfaat untuk keperluan praktis di lapangan, yaitu untuk menentukan tebal suatu bahan yang diperlukan sebagai penahan radiasi  I   I 0

 1     2 

dengan n = =

n

banyaknya HVT penyusun tebal penahan radiasi x/HVT

III.

ALAT DAN BAHAN A. ALAT 1. Seperangkat detektor Gamma 2. Berbagai macam Shielding 3. Pinset B. BAHAN 1. Zat radioaktif standar Eu-152

IV.

CARA KERJA 1. Dicari tegangan kerja detektor gamma 2. Kemudian dicari cacah background detektor gamma 3. Sumber Eu-152 dicacah dengan jarak tertentu tanpa menggunakan shielding 4. Sumber Eu-152 dicacah dengan jarak yang sama dengan poin 3 dengan shielding berjarak tertentu.

5. Poin 4 dilakukan dengan shielding berbeda namun dengan jarak yang sama.

V.

DATA PENGAMATAN

Sumber Aktivitas Tgl Pembuatan

: Eu-152 : 9,494 μCi : 1 Juli 2006

Penentuan Tegangan Kerja  jarak sumber : 3 cm waktu cacah : 30 detik  No 1 2 3 4 5 6 7

HV 680 700 720 740 760 780 800

Count 0 8608 16256 17134 18234 18952 19577

HV = V1 + 1/3(V3-V1) = 720 + 1/3(780-720) = 720 +20 = 740 Background Waktu cacah HV Count

Count tanpa perisai Sumber HV waktu cacah

Count

: 30 detik : 740 cacah 1 2 3 33 35 34

4 36

5 40

Ratarata 35,6

: Eu-152 : 740 : 30 detik cacah Rata-rata 1 2 3 16780 16774 16820 16791,33333

Cacah dengan perisai Sumber Jarak sumber Jarak perisai HV waktu cacah

: Eu-152 : 3 cm : 1 cm : 740 : 30 detik

 No Kode Perisai

Mg/cm2 Tebal

cacah 1

2

3

Ratarata

4,5

0,7 mm

15998

15784

15925

15902,3

6,5 9,6 19,2

1 mm 4 mm 8 mm 0,030 cm 0,040 cm 0,020 cm 0,025 cm 0,032 cm 0,040 cm 0,050 cm 0,063 cm 0,080 cm 0,090 cm 0,100 cm 0,125 cm 0,032 cm 0,064 cm 0,125 cm 0,250 cm

15393 15415 13883

15457 15407 13773

15368 15448 13727

15406,0 15423,3 13794,3

8758

8771

8879

8802,7

7156

7265

6980

7133,7

5995

5900

5962

5952,3

5155

5202

5127

5161,3

4390

4442

4383

4405,0

3512

3483

3511

3502,0

2888

2933

2927

2916,0

2621

2584

2632

2612,3

2477

2449

2501

2475,7

2549

2422

2559

2510,0

2383

2410

2375

2389,3

2347

2357

2331

2345,0

1772

1764

1785

1773,7

1754

1712

1723

1729,7

1458

1472

1486

1472,0

1264

1193

1233

1230,0

1

A

2 3 4

B C D

Al Foil Al Foil Poly Poly

5

E

Plastik 59,1

6

F

Plastik 102

7

G

Al

141

8

H

Al

170

9

I

Al

216

10

J

Al

258

11

K

Al

328

12

L

Al

425

13

M

Al

522

14

N

Al

645

15

O

Al

655

16

P

Al

840

17

Q

Lead

1120

18

R

Lead

2066

19

S

Lead

3448

20

T

Lead

1367

VI.

PERHITUNGAN

Persamaan umum :  I 

 e

  HVT 

1



2

 I 0

 1         HVT  2    

ln 

 HVT 



0,693  

1. Bahan Alumunium foil Bahan alumunium foil cacahan No

1

2

3

cacah ratarata

cacah background

Cacah Netto

ketebalan (mm)

16791,33333

0

1

15998 15784 15925

15902,3

35,6

15866,7

0,7

2

15393 15457 15368

15406

35,6

15370,4

1

grafik perbandingan ketebalan dan Intensitas bahan shielding alumunium foil 17000    s    a    t    i    s    n    e    t    n    I

16500 16000 y = 16808e-0.087x R² = 0.9956

15500 15000 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

ketebalan (mm)

Dari grafik diatas didapatkan persamaan sebagai berikut: y = 16808e -0,08x Sehingga untuk menghitung HVL :              HVL = 8,66875 mm ● Jadi, HVL untuk bahan shielding alumunium foil adalah = 8,66875 mm

2. Bahan Poly Bahan Poly cacahan No

1

2

3

Cacah Netto

ketebalan (mm)

cacah ratarata

cacah background

16791,33333

0

1

15415 15407 15448

15423,3

35,6

15387,7

4

2

13883 13773 13727

13794,3

35,6

13758,7

8

grafik perbandingan ketebalan dan Intensitas bahan shielding Poly 20000 15000    s    a    t    i    s    n    e    t    n    I

y = 16860e-0.025x R² = 0.9949

10000 5000 0 0

2

4

6

Ketebalan (mm)

Dari grafik diatas didapatkan persamaan sebagai berikut: y = 16860e -0,02x Sehingga untuk menghitung HVL :          HVL =

 

HVL = 34,675 mm ● Jadi, HVL untuk bahan shielding Poly adalah = 34,675 mm

8

10

3. Bahan Plastik Bahan Plastik cacahan No

1

2

3

Cacah Netto

ketebalan (cm)

cacah rata-rata

cacah background

16791,33333

0

1

8758 8771 8879

8802,7

35,6

8767,1

0,03

2

7156 7265 6980

7133,7

35,6

7098,1

0,04

grafik perbandingan ketebalan dan Intensitas bahan shielding Plastik 20000 15000    s    a    t    i    s    n    e    t    n    I

10000 y = 16781e-21.56x R² = 1

5000 0 0

0.01

0.02

0.03

ketebalan (cm)

Dari grafik diatas didapatkan persamaan sebagai berikut: y = 16781e -21,5x Sehingga untuk menghitung HVL :          HVL =

 

HVL = 0,032 cm

0.04

0.05

● Jadi, HVL untuk bahan shielding Plastik adalah = 0,032 cm

4. Bahan alumunium Bahan Alumunium cacahan 2

No

1

1

5995 5155 4390 3512 2888 2621 2477 2549 2383 2347

2 3 4 5 6 7 8 9 10

5900 5202 4442 3483 2933 2584 2449 2422 2410 2357

3

cacah ratarata

cacah background

5962 5127 4383 3511 2927 2632 2501 2559 2375 2331

5952,3 5161,3 4405 3502 2916 2612,3 2475,7 2510 2389,3 2345

35,6 35,6 35,6 35,6 35,6 35,6 35,6 35,6 35,6 35,6

Cacah Netto 16791,33333 5916,7 5125,7 4369,4 3466,4 2880,4 2576,7 2440,1 2474,4 2353,7 2309,4

grafik perbandingan ketebalan dan Intensitas bahan shielding Alumunium 20000    s    a    t    i    s    n    e    t    n    I

15000 y = 7792.2e -13.02x R² = 0.6935

10000 5000 0 0

0.02

0.04

0.06

0.08

ketebalan (cm)

Dari grafik diatas didapatkan persamaan sebagai berikut: y = 7792,e -13,0x Sehingga untuk menghitung HVL :     

0.1

0.12

0.14

ketebalan (cm) 0

0,02 0,025 0,032 0,04 0,05 0,063 0,08 0,09 0,1 0,125

  HVL =

 

 

HVL = 0,05 cm

● Jadi, HVL untuk bahan shielding alumunium adalah = 0,05 cm 5. Bahan Timbal Bahan Alumunium

No

1

1

1772 1754 1458 1264

2 3 4

cacahan 2

1764 1712 1472 1193

3

cacah rata-rata

cacah background

1785 1723 1486 1233

1773,7 1729,7 1472 1230

35,6 35,6 35,6 35,6

Cacah Netto 16791,33333 1738,1 1694,1 1436,4 1194,4

grafik perbandingan ketebalan dan Intensitas bahan shielding Timbal 20000 15000    s    a    t    i    s    n    e    t    n    I

10000

y = 4757.8e -7.13x R² = 0.4153

5000 0 0

0.05

0.1

0.15

0.2

Ketebalan

Dari grafik diatas didapatkan persamaan sebagai berikut: y = 4757,e -7,13x Sehingga untuk menghitung HVL :          HVL =

 

0.25

0.3

ketebalan (cm) 0

0,032 0,064 0,125 0,25

HVL = 0,097 cm

● Jadi, HVL untuk bahan shielding Timbal adalah = 0,097 cm



Perhitungan nilai HVL timbal menggunakan koefisien atenuasin ya. Untuk bahan penahan radiasi timbal dengan tebal=0,25 cm, diketahui ρ = 11.34g/cm3

 

   

Maka,



 

  

    

Dengan persamaan,

 

 

Maka,

      

VII.



     cm

PEMBAHASAN

Praktikum kali ini bertujuan untuk menentukan tebal paro (HVT) perisai radiasi. Pada umumnya perisai radiasi merupaakan bahan pelindung yang digunakan untuk melindungi diri  pekerja radiasi terhadap zat radioaktif. Perbandingan intensitas pancaran yang datang dan intensitas yang masih diteruskan, tergantung pada tebal bahan, Jenis bahan dan energi radiasi gamma. Secara matematis hubungan tersebut dinyatakan dengan

 I 

  I 0  e 

  x

dengan I0 = Intensitas paparan radiasi yang datang (mR/jam) I = Intensitas paparan radiasi yang diteruskan (mR/jam)  = Koefisienn serap linier bahan pada energi tertentu (mm-1) x = Tebal bahan (mm) zat radioaktif yang digunakan pada praktikum kali ini merupakan Eu-152 yang mempunyai aktivitas sebesar 9,494 μCi pada saat 1 Juli 2006. Eu-125 merupakan zat  pemancar radiasi gamma, maka dari itu dilakukan analisa menggunakan detektor GM (Geiger- mueller) yang merupakan detektor gamma. Zat radioaktif Eu-152 dicacah untuk menentukan t egangan kerja. Penentuan tegangan kerja inisangat penting pada pemakaian detektor GM, karena detektor ini akah bekerja maksimal pada tegangan kerja teretntu, pada praktikum kali i ni didapatkan tegangan kerja sebesar 740 kV

Grafik hubungan antara tegangan tinggi (HV) dengan hasil cacah 25000 20000     h    a    c    a    C

15000 10000 5000 0 660

680

700

720

740

760

780

800

820

HV

Maka didapatlah tegangan kerja sebesar 740 kV. Pada penentuan tegangan kerja harus hatihati karena apabila tegangan kerja terlalu kecil maka detektor tidak akan menunjukkan hasil cacahan, sebaliknya apabila terlalu besar maka akan merusak detektor. Selanjutnya adalah menentukan cacah latar (background), dilalkukan untuk mengetahui cacah sebenarnya (netto), cacah latar akan bersaal dari alam sendiri, dengan mengetahui cacah latar, maka cacah sebenarnya dari Eu-152 pun akan diketahui. Pada percobaan selanjutnya adalah pencacahan sumber radioaktif tanpa penahan, artinya dicacah tanpa menggunakan shielding. Hasil nya menunjukkan bahwa dari 30 detik  pencacahan di dapatkan hasil cacah sebesar 16791,33333 (rata-rata). Selanjutnya dilakukan  pencacahan terhadap sumber yang sama dengan jarak yang sama namun di tambahkan  penahan radiasi Timbal di jarak 1 cm dari detektor. Dengan mengetahui hasil cacahannya kita dapat menghitung nilai HVL (Half Value Layer) yaitu nilai yang menunjukkan pengurahan hasil cacah menjadi setengahnya setelah di pasangkan penahan radiasi. Dari praktikum kali ini di dapatkan nilai HVL untuk timbal sebesar 0,097 cm, artinya hasil cacahan akan  berkurang setengahnya apabila di pasang penahan radiasi berbahan timbal setebal 0,097. Pada kesempatan yang lain juga dilakukan pencacahan dengan penahan radiasi dari bahan alumunium, plastik, poly dan alumunium foil. Dari percobaan didapatkan nilai HVL dari  penahan radiasi berbahan alumunium, plastik, poly dan alumunium foil berturut-turut adalah : 0,05 cm; 0,032 cm; 34,675 mm; 8,66875 mm. Seharusnya timbal memil iki HVL yang lebih kecil dari pada plastik dan alumunium, karena timbal memiliki koefisien atenuasi yang lebih  besar, sesuai dengan persaamaan  HVT 



0,693  

Kesalahan dalam percobaan kali ini terjadi karena beberapa faktor, antara lain: 1. Tidak rapat dalam memasang penahan radiasi 2. Sumber sudah berkurang banyak saat praktikum, dikarenakan waktu pa ronya.  Namun dari grafik yang didapatkan membuktikan bahwa semakin tebal bahan  penahan radiasi (shielding) maka semakin kecil intensitas radiasinya. Hal yang mempengaruhi HVL ini adalah: 1. Jenis bahan yang dipakai 2. Tebal bahan.

VIII.

KESIMPULAN 1. Semakin tebal bahan penahan radiasi semakin kecil pula intensitas radiasi yang bisa melewatinya. 2. Dalam praktikum kali ini bahan yang mempunyai nilai tebal paro paling kecil adalah plastik, sedangkan yang paling besar adalah poly.

IX.

DAFTAR PUSTAKA 1.  Petunjuk Praktikum PKR.2014.STTN-BATAN  2. http://www.batan.go.id/ensiklopedi/08/01/02/06/08-01-02-06.html

Yogyakarta, 28 Maret 2014 Mengetahui Asisten praktikum

Ir. Giyatmi

Praktikan

Gyan Prameswara

X.

LAMPIRAN

LAPORAN PRATIKUM PROTEKSI DAN KESELAMATAN RADIASI

ACARA : PENAHAN RADIASI

Disusun oleh :  Nama

:

Gyan Prameswara

 NIM

:

011200310

Prodi

:

TEKNOKIMIA NUKLIR

Semester

:

IV

Kelompok

:

Teman Kerja

:

1. Ahmad Roisus Syifa 2. Puji Astuti

Tanggal Praktikum

:

21 Maret 2014

Asisten

:

Ir Giyatmi

SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NUKLIR BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL YOGYAKARTA 2014