Volume 17, November 2015 ISSN

KAJIAN JENIS JENIS DOSIMETER PADA FASILITAS

IRADIATOR

Sukaryono

Pusat Sains dan Teknologi Akselerator - BATAN, Jl. Babarsari Kotak Pos 6101 Ykbb Yogyakarta 55281 Telp 0274 488 435

sukaryono@batan.go.id

ABSTRAK

KAJIAN JENIS JENIS DOSIMETER PADA FASILITAS IRADIATOR. Dosimetri radiasi adalah suatu metode pengukuran kuantitas energi radiasi, baik berupa gelombang elektromagnet maupun arus partikel bermuatan yang dipancarkan oleh sumber radiasi pada titik geometris tertentu atau diserap oleh materi yang teriradiasi. Pada hakekatnya dosimetri industri merupakan unsur pokok dari langkah-langkah menuju penggunaan radiasi secara baik dan cara memproduksi barang dengan baik. Dalam makalah ini juga dibahas kualitas dan penggunaan dosimeter. Dosimeter dikelompokkan menjadi empat kelas utama yaitu dosimeter standar primer, dosimeter standar acuan, dosimeter rutin dan dosimeter standar transfer. Pemilihan jenis dosimeter dan peralatan serta jangkau dosis yang tepat sangat menentukan keberhasilan suatu proses radiasi. Diharapkan makalah ini bermanfaat bagi para petugas dosimetri dan praktisi iradiator.

Kata kunci: Dosimetri, dosis, iradiator, dosimeter, sumber radiasi

ABSTRACT

STUDY THE TYPES OF DOSIMETER IN IRRADIATOR FACILITY. The radiation dosimetry is a method for measuring the quantity of radiation energy, either in the electromagnetic waves form or the charged particles current that emitted by the radiation source at the certain geometric points or absorbed by the irradiated material. In essence, the industry dosimeter is a key element of step by step to the use of radiation and how to produce the goods well. In this paper also discussed the quality and use of dosimeters. In this paper discussed the quality and use of dosimeters. Dosimeters are divided into four main classes: primary standard, reference standard, routine and transfer standard dosimeters. Selection of the type of dosimeters, equipment and exact dose range will determine the success of a radiation process. This paper is expected to be useful for dosimetry officials and irradiator practitioners.

Keywords : dosimetry. dose. irradiator, dosimeter, radiation source

PENDAHULUAN

ndonesia merupakan negara agraris dengan kepulauan luas yang mempunyai hasil pertanian, perkebunan, peternakan dan perikanan yang sangat beragam dan melimpah untuk dikonsumsi sebagai bahan pangan dan obat-obatan [1]. Fakta di lapangan bahan pangan dan obat-obatan mudah busuk dan cepat rusak sebelum sampai ke konsumen atau negara tujuan ekspor. Bahan pangan yang busuk dan tidak bisa dimanfaatkan di negara berkembang berkisar 20-40%, bahkan dapat mencapai 60-70% pada kondisi tropis [2]. Beberapa upaya untuk mengatasi masalah pembusukan pangan adalah dengan pengembangan metode pengawetan pangan untuk membuat pangan memiliki daya simpan yang lama dan mempertahankan sifat-sifat fisik dan kimia makanan [3].

Aplikasi radiasi pengion untuk pengawetan pangan telah diterima secara internasional dan sekitar 40 negara telah menggunakan teknologi ini untuk mengatasi masalah pembusukan pangan [3]. Selain itu teknologi radiasi juga diterapkan di berbagai industri antara lain sterilisasi alat kesehatan, pelapisan kabel, industri ban dan lain sebagainya [4]. Ada tiga jenis sumber radiasi yang dapat digunakan sebagai sumber radiasi pada iradiator pangan yaitu foton gamma dari radioisotop Co-60, berkas elektron energi tinggi dan foton sinar-x [5], untuk itu perlu pengetahuan yang memadai tentang dosimetri.

Dosimetri memegang peranan penting dalam pengoperasian fasilitas iradiasi. Fasilitas iradiasi yang digunakan dalam industri memerlukan perhatian lebih dan teknik yang lebih akurat agar bahan yang diiradiasi dapat menerima dosis yang tepat dan memenuhi

syarat-I

Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Teknologi Akselerator dan Aplikasinya

Vol. 17, November 2015 : 101 - 105

102 syarat produksi. Dosimetri radiasi adalah suatu metode

pengukuran kuantitas energi radiasi, baik yang berupa gelombang elektromagnet maupun berupa arus partikel bermuatan yang dipancarkan oleh sumber radiasi pada titik geometris tertentu atau diserap oleh materi yang teradiasi [6]. Pada hakekatnya dosimetri industri merupakan unsur pokok dari langkah-langkah menuju penggunaan radiasi secara baik (Good Radiation

Practice) dan cara memproduksi barang dengan baik

(Good Manufacturing Practice) [7].

DASAR TEORI

Dosimetri

Dosimetri merupakan upaya mengendalikan dosis radiasi terserap pada bahan sehingga menghasilkan produk yang baik dan bermutu, maka seluruh parameter yang terlibat dalam proses radiasi harus diperhitungkan dan diperhatikan pengaruhnya. Parameter yang mempengaruhi antara lain sumber radiasi yang digunakan, cara iradiasi produk, dimensi produk yang diiradiasi, profil distribusi dosis termasuk dosis maksimum (Dmaks) dan dosis minimum (Dmin),

lingkungan kondisi iradiasi dan pelaksanaan pengukuran radiasi terserap yang memenuhi syarat-syarat statistik dan keselamatan kerja [8]. Semua parameter tersebut menjadi perhatian dalam dosimetri, karena itu tidak mengherankan bila pekerjaan dosimetri dimulai dari saat perancangan iradiator/fasilitas iradiasi sampai pada pengendalian proses dan pengendalian produk akhir. Secara sederhana dapat dirumuskan bahwa keberhasilan suatu proses radiasi sangat bergantung pada kemampuan pengelola fasilitas iradiasi yang menyangkut: pengukuran dosis radiasi terserap pada bahan yang diproses, penentuan patron distribusi dosis dalam satuan produk serta pengendalian proses radiasi saat produksi dimulai.

Dosis Radiasi Terserap

Dosis radiasi terserap D biasa pula disebut dosis, didefinisikan sebagai banyaknya atau jumlah energi yang terserap per satuan massa dari bahan yang diiradiasi. Menurut International Commision on

Radiation Units and Measurements (ICRU), besaran D

secara matematik ditulis [9]

D = dE/dm

dan dalam satuan internasional (satuan SI), dosis radiasi terserap dinyatakan dalam satuan Gray (Gy), dimana 1 Gy = 1 J/k = 6,24 .1015 eV/g

Sebelumnya satuan dosis radiasi terserap dinyatakan dalam rad (radiation absorbed dose), dimana 1 rad = 0,01 J/kg = 0,01 Gy = 100 erg/g = 6,24 . 1013 eV/g

Selanjutnya dapat dipahami bahwa [9] 100 rad = 1 Gy

1 kilorad (krad) = 10 Gy

1 Megarad (Mrad) = 10 kGy = 2,39 cl/g = 4,3 Btu/pound = 10 watt sec/g = 4,54 kW sec/lb

Sedangkan laju dosis Ď adalah banyaknya dosis per satuan waktu

Ď = dD/dt

Ada tiga jenis sumber radiasi yang dapat digunakan sebagai sumber radiasi pada iradiator yaitu foton gamma dari radioisotop Co-60, berkas elektron energi tinggi dan foton sinar-x [10].

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengukuran dosis radiasi terserap dilakukan dengan menggunakan dosimeter. Pada hakekatnya semua bahan yang mengalami perubahan akibat iradiasi dapat dijadikan dosimeter asalkan perubahan tersebut dapat diukur dengan instrumen yang tersedia, stabil, mempunyai kedapat ulangan yang baik, mudah dibuat dan mudah digunakan. Berdasarkan kualitas dan penggunaannya secara relatif, dosimeter dapat dikelompokkan menjadi empat kelas utama yaitu [8,9] dosimeter standar primer (primary standard

dosi-meter), dosimeter standar acuan (reference standard

dosimeter), dosimeter rutin dan dosimeter standar

transfer.

Dosimeter Standar Primer (Primary Standard Dosimeter)

Dosimeter ini digunakan oleh laboratorium standar nasional untuk mengkalibrasi medan radiasi, yang termasuk kelompok dosimeter ini adalah dosimeter kalorimeter dan dosimeter kamar pengion (ionization chamber).

Dosimeter Standar Acuan (Reference Standard Dosimeter)

Dosimeter ini digunakan untuk mengkalibrasi medan radiasi dan juga digunakan untuk dosimeter rutin. Berhubung tidak semua laboratorium atau fasilitas iradiasi mempunyai dosimeter standar primer, maka untuk mengkalibrasi medan radiasi dapat digunakan dosimeter standar acuan. Dosimeter Fricke adalah salah satu dosimeter standar acuan yang paling lazim digunakan untuk mengkalibrasi medan radiasi maupun untuk mengkalibrasi dosimeter rutin. Beberapa contoh dosimeter standar acuan dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1. Contoh dosimeter standar acuan [9]. No Dosimeter Sistem pengukuran Daya terukur terpakai (Gy) 1 Kalorimeter Termometer 102 – 105 2 Kamar Ionisasi Ammeter < 3.104 Gy/h 3 Alanin ESR

Spektro-meter 1 – 105 4 Larutan Ceri-cero sulfat UV Spektro-foto meter Potensial elektrometer 103 -105 5 Larutan etanol khlorobenzen Titrasi warna 102 – 105 6 Larutan fero-sulfat (Fricke) UV Spektro-foto- meter 10 - 4.102 7 Larutan potas-sium/silver dichromic UV Spektro-foto- meter 103 – 105 8 Dosimeter arus elektron Ammeter 0,01 – 10 µA/cm2 (104 – 108 _Gy/h)

Dosimeter Rutin (Routine Dosimeter)

Dosimeter ini digunakan untuk pengukuran dosis radiasi terserap secara rutin. Contoh yang paling lazim digunakan adalah dosimeter red/clear perspex (PMMA), dosimeter selulosa triasetat (CTA), dosimeter film radiochromic (FW-Technology) dan dosimeter alanin. Selain itu terdapat pula dosimeter penanda (go-nogo dosimeter) yang dapat digolongkan sebagai dosimeter rutin karena dipakai secara rutin untuk membedakan apakah suatu produk sudah atau belum diiradiasi. Dosimeter penanda ini biasanya terbuat dari komposisi polyvinilkhlorida dan senyawa metil kuning (PVC-methyl yellowfilm dosimeter). Dosimeter Standar Transfer (Transfer Standard Dosimeter)

Dosimeter ini terutama dipilih dari dosimeter standar acuan atau dosimeter rutin yang memungkinkan digunakan untuk dipertukarkan antara satu laboratorium dengan laboratorium lain. Hal ini penting bagi akreditasi suatu fasilitas iradiasi sehingga laboratorium nasional dapat menetapkan keabsahan proses radiasi tertentu yang dijalankan oleh suatu fasilitas iradiasi. Contoh dosimeter yang paling populer sebagai dosimeter standar transfer adalah dosimeter alanin yang menggunakan Electron Spin Resonance (ESR) sebagai instrumen untuk membaca korelasi dosis radiasi terserap dengan pembentukan radikal bebas dalam alanin akibat radiasi. Berbagai macam jenis dosimeter dan peralatan serta jangkau dosis diperlihatkan pada Tabel 2.

Tabel 2. Beberapa dosimeter untuk berkas elektron [8].

No Dosimeter Peralatan Jangkau Dosis (kGy) 1 Alanine pellets or film ESR spectrometry 0.001 – 100 2 Radiochromic film Spectrophotometry or Densitometry 0.1 – 100 3 Cellulose triacetate films Spectrophotometry 5 – 1000 4 Gammachrom e YR Spectrophotometry 1 – 100 5 Sunna films OSL (Optically

Stimulated Luminescence)

1 – 100

Untuk tujuan penggunaan iradiator harus diketahui jangkau dosis yang digunakan pada aplikasi energi radiasi dalam proses iradiasi, agar pemberian dosis tepat sasaran dan sesuai dengan target, selanjutnya disajikan pada Tabel 3.

Tabel 3. Beberapa jangkau dosis dalam proses iradiasi [8].

No Tujuan Jangkau Dosis 1 Sterilisasi 20 kGy – 30 kGy

2 Pengawetan makanan 1 kGy – 10 kGy

3 Surface coating 20 kGy – 50 kGy

4 Grafting 10 kGy – 20 kGy

5 Polimerisasi 50 kGy – 100 kGy 6 Vulkanisasi lateks 10 kGy – 30 kGy

Sebagai gambaran bentuk iradiator gamma disajikan pada Gambar 1, sedangkan mesin berkas elektron disajikan pada Gambar 2.

Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Teknologi Akselerator dan Aplikasinya

Vol. 17, November 2015 : 101 - 105

104 Gambar 1b. Struktur sumber radiasi Co-60 [8].

Gambar 1c. Fasilitas iradiator gamma 2 MCi [2].

Gambar 2. Corong pemayar dan konveyor dari fasilitas mesin berkas elektron GJ-2 [8].

KESIMPULAN

Teknologi radiasi mempunyai potensi bahaya maka cara pemberian dosis, prosedur kerja dan hal-hal lainnya yang berkaitan dengan proses iradiasi perlu diperhatikan dan harus mengikuti prosedur yang ditetapkan. Keberhasilan suatu proses radiasi sangat bergantung pada kemampuan pengelola fasilitas iradiasi yang menyangkut pengukuran dosis radiasi terserap pada bahan yang diproses, penentuan patron distribusi dosis dalam satuan produk serta pengendalian proses radiasi. Penggunaan setiap dosimeter baik dosimeter standar primer, dosimeter standar acuan, dosimeter rutin maupun dosimeter standar transfer harus disesuaikan dengan kebutuhan.

UCAPAN TERIMA KASIH

Tiada kata yang lebih indah untuk diucapkan selain terima kasih, untuk itu penulis haturkan terimakasih yang setulus-tulusnya kepada Kepala Bidang Fisika Partikel, Kepala Kelompok Teknologi Akselerator dan rekan-rekan sejawat atas segala informasi dan diskusinya sehingga bisa tersusun makalah ini. Semoga Allah SWT selalu memberikan imbalan yang setimpal atas jasa baik tersebut dan selalu memberi kekuatan kepada kita semua untuk berkarya dan beramal lebih baik lagi dalam setiap kesempatan. Amin.

DAFTAR PUSTAKA

[1] IRAWATI, Z. (Kelompok Pengawetan Makanan, Bidang Proses Industri, P3TIR-BATAN), Aplikasi Akselerator Elektron untuk Pengawetan Makanan (Presentasi). Batan Accelerator School, P3TM-BATAN, Yogyakarta, 2004.

[2] PURWADI, D., Sosialisasi Penyiapan Pem-bangunan Iradiator Gamma Serbaguna Kapasitas 2 MCi di Puspiptek Serpong, PRFN-BATAN, 2015.

[3] IRAWATI, Z., Aplikasi Mesin Berkas Elektron pada Industri Pangan, Pusat Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi, Badan Tenaga Nuklir Nasional, Edisi Khusus, Jakarta, Juli 2006. [4] UTAMA, M. et.al., Trial Production of

Irradiated Natural Rubber Latex and its Dipping

Products on Factory Scale, Quality and

Techno-Economical Aspect International Rubber Conference and Products Exhibition, Jakarta, 2004.

[5] HAN, B., Electron Beam and Human Life, Seminar Nasional Iptek Nuklir Dasar dan Terapan, PSTA-BATAN Yogyakarta, 2015. [6] MAKUUCHI, K., Electron Beam Processing of

Rubber Proceeding of the Workshops on the Utilization of Electron Beams, JAERI-M, 90-194.

[7] SUKARYONO, Dosimetri Industri Iradiator, Petunjuk Praktikum Dosimetri Mesin Berkas Elektron, Sekolah Tinggi Teknik Nuklir (STTN-BATAN), Yogyakarta, 2014.

[8] SURINDRO, T. Dosimetri Iradiator, Pelatihan Petugas Iradiator Gamma, Pusdiklat-BATAN, Jakarta, 2015.

[9] SAPTAAJI, R. Teori Dosimetri Akselerator, Pelatihan Pekerja Akselerator, Pusat Pendidikan dan Pelatihan- Badan Tenaga Nuklir Nasional, Yogyakarta, 2009.

[10] DARSONO, Konsep Iradiator Keliling untuk Pengawetan Produk Pertanian, Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Teknologi Akselerator dan Aplikasinya, Yogyakarta, 2014.

TANYA JAWAB

Anwar Jundiy

− Mengapa terkadang pembacaan dosimeter standar acuan dengan dosimeter rutin berbeda satu sama lain? Bahkan rentannya cukup jauh.

Sukaryono

− Ada beberapa parameter yang mempengaruhi perbedaan hasil pembacaan antara lain : profil distribusi dosis termasuk dosis maksimum (Dmaks)

dan dosis minimum (Dmin), cara iradiasi produk,

dimensi sampel yang diiradiasi serta keseragaman dosis dari fasilitas iradiasi yang digunakan.

Suprapto

− Dari beberapa jenis dosimetri tersebut, yang paling bagus untuk digunakan jenis yang mana sesuai kebutuhan dosimetri di laboratorium akselerator PSTA?

Sukaryono

− Dari beberapa jenis dosimeter yang ada, yang paling baik digunakan di akselerator (MBE) PSTA adalah

dosimeter cellulosa triasetat (CTA) karena juga

terkait dengan alat pembacaan dosis yang kita miliki yaitu spektrophotometer.