Laporan HVL

(1)

I.

I. TUJUANTUJUAN A.

A. Tujuan Instruksional UmumTujuan Instruksional Umum

Setelah melakukan praktikum ini, praktikan dapat menentukan tebal paro (HVT) perisai Setelah melakukan praktikum ini, praktikan dapat menentukan tebal paro (HVT) perisai radiasi

radiasi B.

B. Tujuan Instruksional KhususTujuan Instruksional Khusus

Setelah melaksanakan praktikum ini, praktikan mampu : Setelah melaksanakan praktikum ini, praktikan mampu :



 Menerangkan penMenerangkan penurunan intensitas urunan intensitas radiasi terhadap tebal bahan radiasi terhadap tebal bahan yang dyang dilaluiilalui berdasarkan teori atenuasi

berdasarkan teori atenuasi 

 Menyebutkan definisi tebal paro (HVT) perisai radiasiMenyebutkan definisi tebal paro (HVT) perisai radiasi 

 Menyebutkan 2 faktor yang mempengaruhi tebal paro bahan perisai radiasiMenyebutkan 2 faktor yang mempengaruhi tebal paro bahan perisai radiasi 

 Menghitung tebal paro salah satu jenis bahan berdasarkan tabel atenuasiMenghitung tebal paro salah satu jenis bahan berdasarkan tabel atenuasi 

 Menentukan tebal paro beberapa jenis bahan secara pengukuranMenentukan tebal paro beberapa jenis bahan secara pengukuran 

 Menghitung tebal Menghitung tebal suatu jenis bahan yang suatu jenis bahan yang diperlukan pada suatu diperlukan pada suatu kasuskasus

II.

II. DASAR TEORIDASAR TEORI

Penahanan radiasi bertujuan mengurangi intensitas radiasi dengan memanfaatkan Penahanan radiasi bertujuan mengurangi intensitas radiasi dengan memanfaatkan

interaksi radiasi dengan materi. Radiasi alpha dan beta dapat ditahan dengan baik oleh benda 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 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 seperti halnya yang digunakan untuk menahan sinar-X. Pada radiasi positron penahanan radiasi dilakukan hingga bebas radiasi. Untuk penahanan radiasi gamma berlaku hukum radiasi dilakukan hingga bebas radiasi. Untuk penahanan radiasi gamma berlaku hukum kuadrat terbalik. Sedang radiasi gamma yang merupakan radiasi langsung berkurang secara kuadrat terbalik. Sedang radiasi gamma yang merupakan radiasi langsung berkurang secara eksponensial terhadap tebal bahan penahan. Pengaruh radiasi gamma karena penyebaran pada eksponensial terhadap tebal bahan penahan. Pengaruh radiasi gamma karena penyebaran pada bahan penahan perlu dikoreksi deng

bahan penahan perlu dikoreksi dengan menggunakan koefisien build up an menggunakan koefisien build up (build up factor).(build up factor). Radiasi neutron juga berkurang secara eksponensial terhadap tebal bahan penahan dan faktor Radiasi neutron juga berkurang secara eksponensial terhadap tebal bahan penahan dan faktor koefisienbuild up juga dapat digunakan. Pada penahanan radiasi neutron termal, tebal materi koefisienbuild up juga dapat digunakan. Pada penahanan radiasi neutron termal, tebal materi dapat dikurangi apabila menggunakan materi

dapat dikurangi apabila menggunakan materi yang memiliki tampang lintang tangkapanyang memiliki tampang lintang tangkapan neutron yang besar. Untuk menahan radiasi

neutron yang besar. Untuk menahan radiasi neutron cepat dapat digunakan cara neutron cepat dapat digunakan cara penangkapanpenangkapan neutron setelah kecepatannya berkurang akibat hamburan elastis, tetapi radi

neutron setelah kecepatannya berkurang akibat hamburan elastis, tetapi radi asi gamma yangasi gamma yang terpancar juga harus ditahan. Labirin sangat berpengaruh terhadap penahanan radiasi gamma. terpancar juga harus ditahan. Labirin sangat berpengaruh terhadap penahanan radiasi gamma. Penahanan radiasi ditujukan untuk mencegah paparan radiasi pada tubuh manusia dan

Penahanan radiasi ditujukan untuk mencegah paparan radiasi pada tubuh manusia dan kerusakan pada alat ukur radiasi. Prinsip penahanan radiasi adal

kerusakan pada alat ukur radiasi. Prinsip penahanan radiasi adal ah mengurangi intensitasah mengurangi intensitas radiasi yang didasarkan pada interaksi radiasi dengan materi,

radiasi yang didasarkan pada interaksi radiasi dengan materi, yaitu dengan mengubah energiyaitu dengan mengubah energi radiasi menjadi energi panas sehingga paparan radiasi

radiasi menjadi energi panas sehingga paparan radiasinya menjadi berkurang. Karenanya menjadi berkurang. Karena interaksi radiasi dengan materi berbeda menurut jenis materi dan energi radiasi, maka cara interaksi radiasi dengan materi berbeda menurut jenis materi dan energi radiasi, maka cara penahanan yang digun

penahanan yang digunakan juga berbeda. Umumnyakan juga berbeda. Umumnya intensitas radiasi dapat dikurangi dengana intensitas radiasi dapat dikurangi dengan menambah tebal materi yang digunakan sebagai penahan. Selanjutnya akan diuraikan tentang menambah tebal materi yang digunakan sebagai penahan. Selanjutnya akan diuraikan tentang penahanan radiasi yang banyak diken

penahanan radiasi yang banyak dikenal, yaitu alpha, beta, gamma, sinar-X, dan neutron.al, yaitu alpha, beta, gamma, sinar-X, dan neutron. Namun yang utama adalah uraian tentang

Namun yang utama adalah uraian tentang penahanan radiasi gamma, sinar-X, dan neutron,penahanan radiasi gamma, sinar-X, dan neutron, yang mempunyai daya tembus besar terhadap materi.

yang mempunyai daya tembus besar terhadap materi.

Radiasi Gamma merupakan jenis radiasi yang mempunyau daya tembus sangat besar dan Radiasi Gamma merupakan jenis radiasi yang mempunyau daya tembus sangat besar dan tidak dapat dihentikan sepenuhnya. Setiap pancaran radiasi Gamma yang mengenai suatu tidak dapat dihentikan sepenuhnya. Setiap pancaran radiasi Gamma yang mengenai suatu bahan akan berinteraksi dengan bahan tersebut sehingg

bahan akan berinteraksi dengan bahan tersebut sehingga sebagian dari intensitasnya akana sebagian dari intensitasnya akan terserap dan sebagian lagi diteruskan.

terserap dan sebagian lagi diteruskan. Penahanan radiasi gamma (Sinar-X). Penahanan radiasi gamma (Sinar-X).

(2)

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.

(3)

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/08/01/02/06/08-01-02-06.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 x e I I





  0 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)

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.

2

1

0



 HVT e I I  HVT



















 2 1 ln  693 , 0



HVT

(4)

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

n I I















2 1 0 dengan

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

(5)

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

V. DATA PENGAMATAN

Sumber : Eu-152

Aktivitas : 9,494 μCi

Tgl Pembuatan : 1 Juli 2006 Penentuan Tegangan Kerja

jarak sumber : 3 cm waktu cacah : 30 detik

No HV Count 1 680 0 2 700 8608 3 720 16256 4 740 17134 5 760 18234 6 780 18952 7 800 19577 HV = V1 + 1/3(V3-V1) = 720 + 1/3(780-720) = 720 +20 = 740 Background

Waktu cacah : 30 detik

HV : 740 Count cacah Rata-rata 1 2 3 4 5 33 35 34 36 40 35,6

Count tanpa perisai

Sumber : Eu-152

HV : 740

waktu cacah : 30 detik cacah

Rata-rata

1 2 3

Count 16780 16774 16820 16791,33333 Cacah dengan perisai

Sumber : Eu-152

Jarak sumber : 3 cm Jarak perisai : 1 cm

HV : 740

(6)

No Kode Perisai Mg/cm2 Tebal cacah Rata-rata 1 2 3 1 A Al Foil 4,5 0,7 mm 15998 15784 15925 15902,3 2 B Al Foil 6,5 1 mm 15393 15457 15368 15406,0 3 C Poly 9,6 4 mm 15415 15407 15448 15423,3 4 D Poly 19,2 8 mm 13883 13773 13727 13794,3 5 E Plastik 59,1 0,030 cm 8758 8771 8879 8802,7 6 F Plastik 102 0,040 cm 7156 7265 6980 7133,7 7 G Al 141 0,020 cm 5995 5900 5962 5952,3 8 H Al 170 0,025 cm 5155 5202 5127 5161,3 9 I Al 216 0,032 cm 4390 4442 4383 4405,0 10 J Al 258 0,040 cm 3512 3483 3511 3502,0 11 K Al 328 0,050 cm 2888 2933 2927 2916,0 12 L Al 425 0,063 cm 2621 2584 2632 2612,3 13 M Al 522 0,080 cm 2477 2449 2501 2475,7 14 N Al 645 0,090 cm 2549 2422 2559 2510,0 15 O Al 655 0,100 cm 2383 2410 2375 2389,3 16 P Al 840 0,125 cm 2347 2357 2331 2345,0 17 Q Lead 1120 0,032 cm 1772 1764 1785 1773,7 18 R Lead 2066 0,064 cm 1754 1712 1723 1729,7 19 S Lead 3448 0,125 cm 1458 1472 1486 1472,0 20 T Lead 1367 0,250 cm 1264 1193 1233 1230,0

(7)

VI. PERHITUNGAN Persamaan umum :

2

1

0



 HVT e I I  HVT



















 2 1 ln  693 , 0



HVT

1. Bahan Alumunium foil

Bahan alumunium foil

No

cacahan _cacah rata-rata cacah background Cacah Netto ketebalan (mm) 1 2 3 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

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

y = 16808e-0.087x R² = 0.9956 15000 15500 16000 16500 17000 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 I n t e n s i t a s ketebalan (mm)

grafik perbandingan ketebalan dan

Intensitas bahan shielding

(8)

2. Bahan Poly Bahan Poly No cacahan cacah rata-rata Cacah Netto ketebalan (mm) 1 2 3 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

         HVL =





HVL = 34,675 mm

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

y = 16860e-0.025x R² = 0.9949 0 5000 10000 15000 20000 0 2 4 6 8 10 I n t e n s i t a s Ketebalan (mm)

grafik perbandingan ketebalan dan

Intensitas bahan shielding Poly

(9)

3. Bahan Plastik

Bahan Plastik

No

cacahan

cacah rata-rata cacah background

Cacah Netto ketebalan (cm) 1 2 3 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

         HVL =





HVL = 0,032 cm y = 16781e-21.56x R² = 1 0 5000 10000 15000 20000 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 I n t e n s i t a s ketebalan (cm)

grafik perbandingan ketebalan dan

Intensitas bahan shielding Plastik

(10)

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

4. Bahan alumunium

Bahan Alumunium

No

cacahan _cacah

rata-rata cacah background

Cacah Netto ketebalan (cm) 1 2 3 16791,33333 0 1 5995 5900 5962 5952,3 35,6 5916,7 0,02 2 5155 5202 5127 5161,3 35,6 5125,7 0,025 3 4390 4442 4383 4405 35,6 4369,4 0,032 4 3512 3483 3511 3502 35,6 3466,4 0,04 5 2888 2933 2927 2916 35,6 2880,4 0,05 6 2621 2584 2632 2612,3 35,6 2576,7 0,063 7 2477 2449 2501 2475,7 35,6 2440,1 0,08 8 2549 2422 2559 2510 35,6 2474,4 0,09 9 2383 2410 2375 2389,3 35,6 2353,7 0,1 10 2347 2357 2331 2345 35,6 2309,4 0,125

Dari grafik diatas didapatkan persamaan sebagai berikut: y = 7792,e-13,0x Sehingga untuk menghitung HVL :

     y = 7792.2e-13.02x R² = 0.6935 0 5000 10000 15000 20000 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 I n t e n s i t a s ketebalan (cm)

grafik perbandingan ketebalan dan

Intensitas bahan shielding

(11)

   

HVL =





HVL = 0,05 cm

● Jadi, HVL untuk bahan shielding alumunium adalah = 0,05 cm 5. Bahan Timbal Bahan Alumunium No cacahan cacah rata-rata cacah background Cacah Netto ketebalan (cm) 1 2 3 16791,33333 0 1 1772 1764 1785 1773,7 35,6 1738,1 0,032 2 1754 1712 1723 1729,7 35,6 1694,1 0,064 3 1458 1472 1486 1472 35,6 1436,4 0,125 4 1264 1193 1233 1230 35,6 1194,4 0,25

Dari grafik diatas didapatkan persamaan sebagai berikut: y = 4757,e-7,13x Sehingga untuk menghitung HVL :

         HVL =





y = 4757.8e-7.13x R² = 0.4153 0 5000 10000 15000 20000 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 I n t e n s i t a s Ketebalan

grafik perbandingan ketebalan dan

Intensitas bahan shielding Timbal

(12)

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, _{  }    _{  }   cm VII. 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

x e I I





  0 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 sebesar9,494 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 tegangan 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

(13)

Maka didapatlah tegangan kerja sebesar 740 kV. Pada penentuan tegangan kerja harus hati-hati 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

 693 , 0



HVT

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. 0 5000 10000 15000 20000 25000 660 680 700 720 740 760 780 800 820 C a c a h HV