Prosiding Seminar Teknologi dan Kesdamalan PLTNserla Fasililas Nuklir

Serpong, 9-10 Februari 1993PRSG, PPTKR - BATAN

EFEK LYOLUMINISENSI DARI GULA PASIR SEBAGAIMETODE DOSIMETRI KECELAKAAN

Oleh

Topo SuprihadiPusat Standarisasi dan Penelitian Keselamatan Radiasi - Badan Tenaga Atom Nasionai

ABSTRAKEfek Lyoluminisensi Dari Gula Pasir Sebagai Metode Dosimetri Kecelakaan. Efek

Iyoluminisensi dari gula pasir yang terradiasi telah dikenal dan dipelajari karakteristikdosimetrinya.Gula pasir merupakan salah satu kebutuhan pokok rumah tangga, sehingga bahan ini mudah ditemuidi setiap rumah tangga. Dengan dasar karakteristik dosimetri dan keberadaan gula pasir di setiap ru­mah tangga diajukan sebuah metoda dosimetri untuk kecelakaan nuklir.

Dipelajari karakteristik dosimetri dari gula pasir yang dikonsumsi masyarakat jawa tengah,(Solo, Jogya), yang meliputi tanggapan terhadap energi foton, tanggapanterhadap dosis, pengaruhkelembaban udara terhadap intensitas Iyoluminisensi dan pengaruh ukuran kristal terhadap tanggapandosis. Hasil studi menunjukkan bahwa gula mempunyai karakteristik dosimetri yang memadai teru­tama untuk dosis tinggi ..

Dua konsep metode evaluasi dosis dalam kasus kecelakaan berdasarkan efek Iyoluminisensi,yaitu konsep 'karakteristik tanggapan standard' dan konsep 'karakteristik tanggapan aktual', telahdiuji. Konsep yang pertama memberikan 'taksiran pertama' dosis ditempat kecelakaan dan konsepkedua memperhalus hasil taksiran.

ABSTRACTThe Iyoluminescences effect of household sugar as a methods for Accident Dosimetry. The

Iyoluminescence effect of irradiated sugar are known. Sugars are one of the household primer needs,so that it is easy to find in every house. With basic dosimetrical characteristics and the existence ofhousehold sugar in every houses it is proposed a dosimetry method for nuclear accident.

The dosimetrical characteristics of household sugar, which consumed by a people in provincecentre ofjava (Solo, Jogya), like energy and dose responses, influence of humidity and influence ofcrystal size, have been studied. The results shown, that sugar have a recognized dosimetricalcharacteritics, especially for a large scale dose.

Two concepts for dose calculation in accident case, they are 'standard respons characteritics'and 'actual respons characteristics', have been proved. The first concept gives a 'first calculation'dose in accident areas dan the second concept gives refined the first calculation.

I. PENDAHULUAN.

Kecelakaan PL TN di Harrisburg (1979) danTschemobyl (1986) menunjukkan bahwa dalam halIpenggunaan tenaga nuklir untuk tujuan damai dapat pulamenimbulkan bahaya radiasi yang tak terkendali. Keduakecelakaan tersebut mempunyai kualitas yang berbeda.Dalam kecelakaan reaktor nuklir Harrisburg akibat yangdimungkinkan oleh terjadinya kecelakaan dapatdikendalikan. Lain halnya dengan kecelakaan PLTNTschemobyl, sampah dan bahan radioaktiv terlempar diudara dan mencemari atmosfer bumi sampaijarak yangcukup jauh.

Dalam era globalitas maka penggunaan tenaganukliruntuktujuan damai, ditinjaudari resiko yangdapatditimbulkan, tidak lagi menjadi persoalaan suatu negarasaja tetapi juga menjadi problema umum. Oleh karenaitu, penggunaan tenaga nuklir pada era sekarang ini ha-

336

rus mampu menjamin keselamatan tidak hanyasekelompok masyarakat atau negara, tetapi mempunyaijangkauan yang lebih luas. Dalam hal ini teknologireaktornuklirterus berkembang dan dikembangkan dalamarah kemajuan kualitas keamanannya. Namun demikiantetap saja kemungkinan terjadinya suatu kecelakaantidak berarti tectutup. Oleh karena itu, dalam suatupembangunan reaktor nuklir dan dalam rangkapengoperasiannya, harus tetap diperhitungkan kemung­kin an terjadinya suatu kecelakaan yang ma.ksimum danmempunyai program penanggulangannya.

Dalam program penanggulangan, selaindirencanakan untuk membatasi meluasnya jangkauankecelakaan, juga direncanakan tindakan cepat untukmengantisipasi akibat kecelakaan. Akibat kecelakaanyang mungkin menjangkau diluar batas daerah reaktoradalah kecelakaan paparan radiasi yang tak terkendali

Prosiding Seminar Teknologi dan Keselamatan PLTNserta Fasililas Nuklir

2400

8'

<1)S2000-t- Y = 0,23 X - 28,15'--" • $!atI)0Q

1600

1200

800

400

Serpong, 9-10 Februari 1993PRSG. PPTKR - BATAN

o 20 40 60 100 120

Aktivitas jenis (102 Bq/g)

Gambar 1. Grafik dosis neutron lambat terhadapaktivitas jenis indium

·335

II. DOSIMETRI KECELAKAAN.

5. Elektret

6. Jejak Inti7. Kamar ionisasi

dll.

Prosiding Seminar Teknologi dan Keselamatan PLtNserta Fasilitas Nuklir

terhadap masyarakat umum. Antisipasi yang dilakukanpada kecelakaan tersebut setelah dievakuasi dari daerah

daerah kecelakaan ialah pemutusan derajat keperluankecelakaan. Derajat keperluan perawatan, selaindiputuskan berdasarkan akibat biologis yang teramatilangsung,juga diputuskan berdasarkan hasil pemantauandosis paparan yang mungkin diterima oleh sekelompokmasyarakat. Karena skala waktu pemutusan yang bersifat'segera', maka diperlukan metode dosimetri yang 'rea­sonable' dalam hal kecelakaan. Makalah ini akan

membahas metode dosimetri kecelakaan yangbcrdasarkan efek lyoluminisensi.

A.KONSEP UMUMDOSIMETRIKECELAKAAN.Dosimetri kecelakaan' adalah suatu metode untuk

menaksir kuantitas paparan radiasi di daerah kecelakaan.Dalam hal ini kuantitas radiasi yang terukur diharuskandapat memberi informasi tingkat radiasi yang diterimaoleh masyarakat, sehingga dapat memberikanpertimbangan dalam mengambil keputusan tindak lanjutproteksi radiasi. Lokalisasi daerah yang dianggap daerahkecelakaan suIit untuk ditcntukan, karena hal ini sangattcrgantung oleh tingkat kecelakaan dan jenis instalasinuklir yang mengalami kecelakaan. Apabila instalasinuklir yang mengalami kecelakaan dalam suatu kasuskecelakaan memungkinkan pelolosan zat radioaktivterutama yang berwujud gas (reaktornukIir) maka daerahkecelakaan dipengaruhi oleh iklim pada saat terjadikecelakaan.

Hal yang paling dasar dalam dosimetri kecelakaanadalah metode pengukuran dosis yang memadai. Dalamhal ini tidak diperlukan suatu metoda khusus, karenapada dasamya hampir setiap setiap metoda dosimetriperorangan dapat dipergunakan di dalam dosimetrikecelakaan, j ika memang telah secara terencanadipersiapkan suatu jenis dosimetri perorangan untukmenghadapi kecelakaan tersebut.

Sampai sekarang ini dikenal beberapajenis metodedosimetri perorangan, a.1. :1. Thermoluminisensi

2. Radiophotoluminisensi3. Film4. Emisi Exoelektron

Tetapi pada umumnya penggunaan metode yang disebutdi atas mempunyai halangan dalam besamya pembiayaandan cara pengukuran dosis radiasi tidak mudah. Selaindaripada itu, suatu metode dosimetri kecelakaandiharapkan memberikan informasi yang lebihjelas derajatsera pan energi radiasi pengion oleh tubuh manusia.Informasi yang demikian itudiperoleh, apabila digunakanmateri dosimeter yang susunan materinya sarna denganjaringan tubuh atau mendekati jaringan tubuh. Bahandosimeter yang biasanya dipergunakan berdasarkanmetode-metode dosimetri yang disebutkan di atas adalahbahan-bahan yang persamaan dengan jaringan biologis,

337

Serpong, 9-10 Februari 1993PRSG, PPTKR - BATAN

ditinjau dari berat molekul efektip. Jadi bukan darikesamaan jenis atom penyusunnya.

Metode dosimetri kecelakaan yang pada saat inidikuasai dan memadai dengan konsep dosimetrikecelakaan ialah : aberasi kromosom. Informasi yangdiperoleh dengan metode aberasi kromosom ialahjumlahkromosom yang rusak akibat penyerapan energi radiasipengion. Jumlah kerusakan tersebutproporsional denganjum lah energi terserap. Tetapi pelaksanaan metode aberasikromosom tidak mudah dan memakan waktu yang lamauntuk sampai mendapatkan informasi yang diperlukan.AItemativ yang lain ialah pengamatan beberapa efekfisika dan kimia dari beberapa bagian tubuh. Ef~kthermoluminisensi (TL) dan resonansi spin elektron(ESR) teramati pada Rambut, Kuku atau Email gigi(1,2,3,4,5). Dalam hal ini kondisi biologis perorangansangat menentukan informasi yang diperoleh. Efek yangsarna teramati pula di bahan-bahan pakaian, mis: serat

katun, kancing baju (6) dll.Pengalaman dari kecelakaan instalasi nuklir (

kecelakaan reaktor nuklir ) yang pernah terjadi,dipergunakan metoda dosimetri sbb :1. Pengamatan efek TL pada kristal yang terdapat di jam

tangan. Data pengamatan yang diperoleh, selanjutnyadibandingkan dengan karakteristik dosimetri TL darikristal tersebut, yang mana jenis dan fabrikasinyaharus sarna (7).

2. Pengamatan ESR pada pil-pil atau obat-obatan yangdidapat di tempat kecclakaan. Data pengamatan yangdiperoleh, selanjutnya dibandingkan dengankarakteristik dosimetri - ESR dari bahan dari 'batch'

yang sarna (8).

Penggunaan metode tersebut dipandang tidak cukupefisien, mengingat metoda pengukuran yang tidaksederhana dan waktu dibutuhkan untuk mendapatkanjenis kristal dan pil dengan 'batch' pembuatan sarnadengan yang dipakai oleh korban kecelakaan cukuplama.

Dengan dikembangkannya efek lyoluminisensisebagai suatu mctode dosimetri (9,10,11), memberikansuatu alternativ baru dalam pengembangan metodadosimetri kecelakaan. Lyoluminisensi adalah efek

pemancaran cahaya pada saat terjadi suatu prosespelarutan. Efek ini teramati di beberapa garam halida,bubuk sayuran dan beberapa gugus organik. Hasilpenelitian menunjukkan bahwa gugus sakharidamempunyai karakteristik dosimetri yang cukup baik.Daerah respon liniar terhadap dosis serap 0.5 - 100 Gy.

B. EFEK LYOLUMINISENSI DARI GULA PASmSEBAGAI METODA DOSllJETRI KECELAKAAN

Mekanisme efek lyoluminiscnsi dijelaskan dcngandua proses berbeda yang saling berurutan. Proses pertamaialah timbulnya radikal di materi dosimeterakibat interaksiradiasi pengion dengan bahan. Hasil penelitianmenunjukkan bahwa radikal adalah spcsies 'pembawa'efek Iyoluminisensi. Proses kcdua ialah pembentukan

Prosiding Seminar TeJawlogi dan Keselamalan PLTNserla Fasi/ilas Nuklir

pusat luminisensi pada sa at terjadi pelarutan.Pembentukan pusat luminisensi teIjadi pada saat radikalyang tcrbentuk, bereaksi dengan oksigen yang terkandungdi air

RO+ O2 > ROo2dan bereaksi dengan sesamanya

Roo2 + ROo2--;;. Hasil Reaksi + hvKeboleh jadian berlangsungnya kedua reaksi tersebutbersaing dengan keboleh jadian reaksi antar radikal

Ro + RO > Hasil Reaksi (stabil)

yangtidakmenghasilkan pembentukan pusat luminisensiEfek lyoluminisensi dikembangkan sebagai metodedosimetri, karena hasil peneJitian menunjukkan bahwaintensitas Iyoluminisensi yang terukur proporsionaldengan dosis serap.

Dasar pemikiran penggunaan efek Iyoluminisensipada gula pasir sebagai metode dosimetri kccelakaanialah:

1. Gula pasir adalah salah satu sakharida dan sakharida

adalah gugus kimia yang terdapat di jaringan biologi.2. Gula pasir terdapat hampir disemua rumah tangga

ataupun tempat bekerja dan murah harganyadibandingkan dengan dosimeter yang telah dikenalselama ini.

3. Metode pengukuran sangat sederhana.

Dalam pengevaluasian dosis diusulkan 2 modelperhitungan, yang dapat digunakan secara terpisahmaupun bersama-sama. Model yang pertama ialahmembandingkan langsung intensitas pengukuranIyoluminisensi dari gula pasir yang diambil disekitartempat kecelakaan dengan kalibrasi tanggapan terhadapdosis darijenis gula yang sarna. Oleh karena itu sebagaisuatu langkah dalam rangka antisipasi kecelakaan dariinstalasi nukJir, perlu dilakukan penelitian karakteristikadosimetri dari gula pasir yang dikonsumsi oleh pekerjareaktor maupun masyarakat di sekitar reaktor. Dalamrangka menghadapi kejadian kecelakaan, maka dari

hasil penelitian karakteristik dosimetri dari gula pasiryang dikonsumsi terse but dianjurkan agar para pekerjadan masyarakat mengkonsumsi jenis gula pasir yangtelah diteliti dan yang telah disimpulkan mempunyaikarakteristik dosimetri yang baik. Untuk mengkon­versikan hasil intensitas pengukuran ke dosis serap,dipergunakan kalibrasi tanggapan gula terhadap dosisyang dinyatakan dalam bentuk hubungan fungsi antaradosis dan intensitas yang diperoleh dari kalibrasi :

( 1 )

= Hasil konversi bacaan ke satuan dosis

= Nilai konversi langsung intensitas bacaan pa­da kalibrasi tanggapan gula terhadap dosis.

= Intensitas terukur

= Faktor koreksi dari parameterlingkungan

338

Serpong, 9-10 Februari 1993

PRSG, PPTKR - BATAN

Fp, sangat menentukan hasil konversi ini, karena faktorkoreksi kelembaban termasuk didalam faktor koreksiparameter lingkungan dan telah diketahui secara umum

bahwa gula pasir adalah bahan yang sangat higroskopis.Karena tanggapan gula terhadap radiasi bergantungkepada besaran kristal (9), maka kalibrasi harus dilakukan

dengan berbagai macam ukuran krista!. Kalibrasi denganmenggunakan bermacam-macam ukuran kristal tidak

hanya dilakukan untuk tanggapan gula terhadap dosis,tetapi juga harus dilakukan untuk pengaruh parameterlingkungan, terutama faktor kelembaban. Hal tersebut

menjadi titik lemah dari model evaluasi pertama ini.Model kedua perhitungan dosis dilakukan dengan

evaluasi langsung karakteristik aktual ketergantunganintensitas terhadap dosis pada saat terjadi kecelakaan.Dalam metode ini tidak lagi diperlukan koreksi faktorlingkungan seperti halnya metoda pertama. Karakteristik

aktual ketergantungan intcnsitas cacahan terhadap dosis- dapat diperoleh dengan memberikan paparan radiasi

tambahan kepada gula pasir yang diambil dari tempatkejadian. Model kedua ini dipergunakan untukmemperoleh ketelitian hasil perhitungan dosis yangdiperoleh dari model pertama. Gula pasir yang diambildi suatu titik di sekitar tempat kejadian, dibagi-bagidalam beberapa batch, mis: A,B,C,D, .. ds!. Terhadapbatch-batch tersebut diberikan radiasi tambahan. Dosis

yang dipaparkan dalam radiasi tambahan ini bertingkatmulai dari OD, lD, 2D, 3D, 4D, 5D, 10D dslnya, sesuaidenganjumlah batch. D adalah dosis yang diperoleh darihasil evaluasi model pertama. OD berarti batch yangdiperolch langsung dari tempat kecelakaan tanpa adanyapaparan tambahan. Hasil pengukuran dibuat suatuhubungan fungsi. Dengan hubungan fungsi dosis terhadapintensitas ini, dapat dipergunakan untuk menghitungbalik dosis yang diakibatkan oleh kecelakaan.

III. TAT A KERJA DAN PERCOBAAN

Penguj ian terhadap metode yang diusulkandilakukan pengukuran pengamatan karakteristikdosimetri dari beberapa gula pasir yang diproduksi dipulauJawa. Karena rencana pembangunanPL TN pertamadi Indonesia akan dibangun di Jepara, maka gula pasirdipilih gula pasir yang bcredar di derah jawa tengah,yaitu gula pasir yang dikonsumsi di Solo dan Yogya.

Konstruksi dan peralatan laboratorium yangdipergunakan didalam pengukuran ini, digunakankonstruksi dan peralatan yang dipergunakan oleh penulisdalam studi parameter teknik pengukuran Iyolum inisensi(12).

Sebagai simulasi kecelakaan, gula disinari dengansinar-x dengandosis sembarangdan dalam rangka metodeevaluasi tingkatkedua guJa disinari dengan sinar-x dengandosis kelipatan dari dosis hasil evaluasi tahap pertama.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN.

A. KARAKTERISTIK DOSIMETRI DARI GULAPASIR.

Prosiding Seminar Teknologi dan Keselamalan PLTNserla Fasililas Nuklir

Serpong, 9·10 Februari 1993PRSG, PPTKR • BATAN

KETERG.A}IfIJ~J(;AN LYOLUMINE~;ENSI TERHAOAP ENERGI

Gambar.1 Ketergantungan intensitas lioluminesensiterhadap energi radiasi

AI. Ketergantungan Iyoluminisensi dari gula pasirterhadap energi radiasi pengion geiombangelektromagnetik.Hampir disetiap jenis dosimeter menunjukkan

adanya perubahan tanggapan sebagai fungsi dari kenaikanradiasi pengion, terutama terhadap radiasi gel. e.m. (si­nar-x, sinar gamma). Dari suatu dosimeter yang baikdiharapkan bahwa tanggapan tidak bergantung padaenergi radiasi, meskipun demikian hal ini sulit untukdidapatkan. Oleh karena itu pada umumnya dalampenggunaan suatu bahan sebagi dosimeter, dipelajari ter­lebih dahulu tanggapan yang konstan terhadap energiradiasi.

Telah dilakukan studi tanggapan gula pasirterhadapenergi radiasi foton. Untuk keperluan tersebut gula pasirdisinari dengan sinar-x. Energi sinar-x divariasikandengan mengubah tegangan elektroda tabung sinar-x.Dalam penelitian ini energi sinar-x divariasikan antara40 keY sampai 1200 keY. Untukenergi di atas 300 keYdipergunakan sumberradioaktiv. Gambar.l menunjukkanketergantungan intensitas LL terhadap energi radiasi.Hasil pengamatan menunjukkan bahwa tanggapan darigula pasir konstan pada daerah di atas 80 keY. Penjelasanfisika dari kenyataan yang demikian ialah LET darisinar-x yang sangat tergantung oleh energi sinar-x. Dengandemikian intensitas LL untuk energi radiasi di atas 80keY tidak bergantung pada energi, dan dengan demikianpula gula pasir hanya dapat dipergunakan dengan baik,jika energi radiasi pengion berada > 80 keY

GULl. P.i.:-JR d 1

SI~IA.R- X, 76 keY

PELARUT : AIR DE$TllASl

pH : 6.1>5

.-"'..,.... ".'--' I"{V'''.': ~.•• !':;:'tJ";;'f"I·r.',',

,.II::

III t ~:.1~.( ':,' t

- ..•. , •• __ 1_ .•_••. _ ••••• _._ •..•( t, ,~ ;1'1

..

"1'

I-.-

,"'[

,ji

01

.. ,

'"

,.,!'_'" ._.__._._. ._.. h •• \

I 14fJ'·;(..•AI~i'll (:IJlA PA:~II.· IEI~·H.AIUd·· [I(..:-:...r_. I! i

~'1' I .' ! ,

." i I

,~.

II'" ,-.------------- .. -- •• ~

. [ I ~IJf .'~fir~1I ••..I)l,f. PA:,lr, 11 ~'H'l"-!-' [_,J ',1'_ :

'";Ul"f; f'~ ~\I I. L'1.-{· P{t.J..r'\,' : 1.1" u[""II..A",l :

I rlt : r..t'I.') ;

l L!

.JI: It/'., I,.'~ I',J I1•.,.1

, "'·11',".1 i

Ir.~ L ,_~. .. L. _n .. p .LnJHII' 1(0 1 ).):

.,",

Telah dilakukan studi tanggapan sebagai fungsidari dosis radiasi. Karena penelitian ini dalam rangkapenggunaan gula dalam dosimetri kecelakaan, makavariasi dosis dilakukan dengan dosis skala kecelakaanbesar, disamping itu gula mempunyai tanggapan yangbaik di daerah dosis > 0.5 Gy. Gambar.2a dan 2bmenampilkan ketergantungan intensitas LLdari beberapa

jenis gula pasir terhadap dosis.Kedua hasil pengamatan menunjukkan bahwa

intensitas naik sebagai fungsi dari kenaikan dosis. Untukdaerah rentang dosis tertentu menunjukkan bahwaketergantungan tersebut bersifat liniar. Daerah liniarteramati lebih luas pada gula yang berbentuk pud~r.Dalam gambar. 2b ditampilkan pula intensitas yang teru­kurdari gula pasir yang tidak diradiasi. Intensitas terukurini disebut sebagai 'predose'. Hal yang demikian inisangat mungkin terjadi, mengingat dalam pembuatangula pasir sangat dimungkinkan akan terbentuk radikaldi dalam kristal. Disamping itu, radiasi dari alamjuga takdapat dihindari.

If)OO

PPEC-OSE

1 I

100

EI~ERGI ,I keV

.~.(J)..:(OJW 4000OJ

L..

•.\:Jr- 3000-( (f]'-(f]200Q

L.. w l(/1

~. IOOOl

0

t--1

A2. Tanggapan Gula Pasir terhadap dosis sinar gammadan sinar-x.

Fungsi utama sebuah dosimeter adalah untukmengukur besaran dosis. Oleh karena itu diharapkantanggapan suatu dosimeter bersifat linearterhadap dosis.Dua hal tersebut sangat mengena terhadap gula pasir.

1)(\"-.1'. ,: I ...

Gambar. 2 Tanggapan gula pasir terhadap dosis. a! Gula

pasir dalam bentuk kristal b/ Gula pasir dalambentuk

339

Prosiding Seminar TeknoJogi dan Keselamalan PLTNserla FasiJilas NukJir

Serpong, 9-10 Februari 1993PRSG, PPTKR - BATAN

(IJ'; - .._ , -- •.-------- ..-- '-' ..' ..' I· r,nl,',lr:"" "r" qr.:,r.tllll\M!/i III"r'l I

:',1 I r'" ·.1· ...• I.······· .1.•..•. I· 'j,,', I ill:t V·.IJ1"· I i.II '!I.IJ/J..! 1i',1 it I I • .I II ~ I(II I T

i I., .:/1:.1 I

i,., ,

' .•1 I

~I.Jj !. Iii' ilil ..:,' I

Dalam rangka penggunaan gula pasirdalam metodedosimetri kecelakaan, maka perludilakukan pengukuranketergantungan intensitas terhadap dosis untuk betjenis­jenis ukuran kristal sesuai yang dikonsumsi olehmasyarakat sekitar reaktor dan dilakukan ulang sesuaidengan perkiraan perubahan batch produksi pabrik gula.Ketergantungan intensitas terhadap dosis inidipergunakanselanjutnya sebagai kurva kalibrasi.

A3. Efck 'Fading'.Telah sedikit disinggung di atas masalah sifat

higroskopis dari gula pasir. Sifat ini sangat menentukantingkat kemampuan gula pasir menyimpan informasidosis. Kemampuan menyimpan informasi radiasi,merupakan karakteristik dosimetri yang menentukanuntukpeniliansuatu bahan apakah layakuntukdijadikansebagai dosimeter. Semakin banyak uap air yang diserapoleh gula pasir semakin banyak molekul terlarut. Dalamhal dosimetri kecelakaan tingkat konsentrasi uap airyang terserap di gula pasir, tidak dapat dikendalikan olehmisalnya alat 'pengering udara" (Humidifier) atau silikagel seperti layaknya di dalam laboratorium,justrukarenagula pasirdiambil dari masyarakat atau lingkungan kerjadiluar laboratorium. Oleh karena itu perlu diketahuitingkat kehilangan informasi (efek 'fading') yangdiperkirakan sebagai akibat penyerapan uap air secaratiba-tibakarena perubahan tingkat kelembaban udaraataupun penyerapan air secara kontinyu dalam selangwaktu tertentu. Gambar.3 menampilkan efek 'fading'dari gula pasir .

Efek fading teramati secara nyata setelah selang waktu21 hari. Efek 'fading' yang demikian ini tidak begitupenting dalam kasus kecelakaan, karena pengukuranIyoluminisensi sebagai metode dosimetri dalam kasuskecelakaan tidak akan ditunda dalam waktu yang lama.Yang lebih penting dalam dosimetri kecelakaan ialahmengetahui tingkat kelembaban pada saat kecelakaan.Dengan mengetahui tingkat kelembaban pada saatkecelakaan maka dapat diramalkan faktor penurunantingkat tanggapan gula pasir. Dari hasil yangpengukuranyang ditampilkan di gambar.4, menunjukkan bahwaintensitas menurun sebagai fungsi kenaikan tingkatkelembaban udara nisbi. Untuktingkat kelembaban udaranisbi 65 % intensitas berkurang sekitarseparuh dibandingdengan tingkat kelembaban udara nisbi 30%. Sedangkanuntuk tingkat kelembaban udara nisbi yang sangat tinggi> 80% maka intensitas Iyoluminisensi hampir hilangsepenuhnya. Penjelasan dari efek yang teramati ini ialah

lenyapnya radikal ketika terjadi penyerapan air.

,..J.

, ~I'

Gambar.3 Efek 'fading' yang teramati dalam selangwaktu tertentu.

r

~~' " EFEI< !'"ADlrJ(, LyqlJ!I,llrJE~.uI·:;1 [MP.I ().I[j\. rN:;IR(!J 175w

W 15.0t·

.,:::J. c;f- 12"J•..[vi I T I

IO.0r I1-. i7Sr

I. GUlJ\ PA.;;IR 015.0 ~ SltltR - X. 7~.\.:".•..•

I PELARLIT : ;\iR PESflU,:,12.51 f'H : G.[,c,L L. .__...ul __ .__..__._L ~ __J ._J

,Gambar.4 Penurunan Iyoluminisensi sebagai fungsikelembaban udara .

A4. KETERGANTUNGAN L YOLUMINISENSITERHADAP UKURAN KRISTAL.

Secara sepintas telah dibahas bahwa tanggapangula pasir terhadap sinar gamma dan sinar-x berbedauntuk gula pasir yang berbentuk tepung dan yangberbentukkristal. Sebenamya tepungjuga bentuk kristal,hanya saja ukurannya sangat kecil. Pengamatan pengaruhukuran kristal terhadap intensitas Iyoluminisensi perludilakukan, mengingat bahwa mekanisme sera pan energi,bila ditinjau dari tingkat kehilangan energi per satuanjarak tempuh radiasi (LET), tergantung oleh ukuranpenyerap. Telah dilakukan pengamatan pengaruh ukurankristal terhadap intensitas Iyoluminisensi. Dan hasilpengamatan menunjukkan bahwa intensitas berkurangsebagai fungsi kenaikan ukuran krista((Gambar.5).

iI I., --r·-~--r"--··-"I

"II In il/j ~i!l{r.j .....

F' !;',

I r II"' i Hj,'Li·· I ;1, I','i,,: '"

1fy1

WAUU / MEI~IT

TJ.I

1~'

'j)zw((,

340

Prosiding Seminar Teknologi dan Keselamatan PLTNserta Fasi[jtas Nuk/ir

Serpong, 9-10 Februan 1993PRSG, PPTKR - BAIAN

K ErER(;ANTt.JNGAI'J LY(JLl.l~AINESEN~.

TERHAO/IP I)I<.I.JRAN I<RI:~T/•.L

~---------------I[)SINAR - X 7(, I."" --

PELAP.LlT : AIR pH 0,7

(r..,1'

mWCD hOOf) .-

..-:(":JI­<I:

(I) 4000

(J)

W(.I)

'=! 2000""-

GULP. P.A::·IR d 1

I.IKI.lRNI !':Fl::T.Al ( '.b ) :

A.: (I IJm ••.. ~..: :':' WI"

o ~~Ij .1l.1lI ' •.t. '. 1I.."~1.w .•.•.: 10) pin .: 1> < 2(,1) IlIno 200 pm '.::.</J < ':.00 .(.:111 '

PREDOSE

Ditinjau dari segi tanggapan terhadap dosis radiasi,maka gula dalam bentuk tepung lebih baik digunakansebagai dosimeter, tetapi dengan bentuk puder ini gulasemakin cepat menyerap uap air, sehingga kemungkinankehilangan informasi lebih besar.

B. PENGUJIANMETODE DOSIMETRI KECELA­KAAN DENGAN MENGGUNAKAN LYOLUMI­NISENSI.

Pengujian metode dilakukan dengan menyinari gulapasirdengansinargamma. Untuktahappertama pengujiandilakukan kalibrasi tanggapan gula terhadap dosis sinargamma. Dalam hal ini pengukuran yang dibahas di &ubbab A2 adalah sarna dengan melakukan kalibrasitanggapan terhadap dosis. Pengolahan data denganmenggunakan metoda regresi diperoleh hubungan

I fungsional sbb :

o 10(1 '200 .:Iua 400 :,00 (,(1(1INTENSIT AS = 75 + 495.5 D' ( 2 )

Gambar.5. Ketergantungan Iyoluminisensi terhadap uku­ran kristal.

Pengamatan ini menunjukkan bahwa intensitasIyoluminisensi sangat tergantung oleh ukuran kristal,yang mana semakin keeil ukuran kristal semakin tinggitanggapan gula pasir terhadap sinar gamma.

Hal ini dapat dijelaskan dari beberapa macamaspek, a.\. :

1. Pertumbuhan radikal yang eenderung berada diper­mukaan kristal (13).

2. Keeepatan pelarutan tergantung oleh luas permukaankristal.

3. Efek kurungan (14)

D adalah dosis. Sesuatu hal yang sangat pentingdiperhatikan dalam hal pembuatan kurva kalibrasi iniadalah suatu fakta bahwa tanggapan gula pasir bervariasiterhadap ukuran kristal gula pasir. Oleh karena itu dalamevaluasi dosis, hanya dipergunakan kurva kalibrasi darigula pasir yang mempunyai ukuran kristal yang sarna.Selain dilakukan pembuatan kurva kalibrasi, dilakukanpula pembuatan kurva dari faktor lingkungan. Dalam halini faktor lingkungan yang paling penting ialah tingkatkelembaban udara pada saat keeelakaan. Dalam hal inipengukuran yang telah dibahas di sub bab A3 adalahsarna dengan usaha untuk mengetahui faktor penurunantingkat tanggapan gula pasir dibawah pengaruh tingkatkelembaban udara.

Sebagai simulasi kondisi kecelakaan, gula pasirdisinari dengan dosis sembarang > 1.0 Gy.

Tabel. I

DOSIS SIMU- INTENS ITASDOSIS KONV.KOR. KELEMB.HASIL EV A-LASI (Gy)

BACAANKALIB. DOSISNISBILUASI

(Gy)(Gy)

5Gy

26005.150 %: 1 5.1 Gy

5Gy

14002.6760 % : 0.673.99 Gy.5Gy

9001.6670 % : 0.424.1 Gy10 Gy

50009.950 %: 1 9.9 GylOGy

30005.960 % : 0.678.8 Gy10 Gy

19003.6870 % : 0.428.77 Gy

TabeI. Imenampilkan hasil evaluasi dosis dari simulasi kondisii

341

Prosidillg Semillar Teknologi dall Kesdamalall PLTNserla Fasililas Nuklir

Hasil bacaan intensitas yang diperoleh dari perlakuanpenyinaran dengan dosis sembarang, dikonversikan dalambesaran dosis berdasarkan perhitungan hubunganfungsional antara intensitas dan dosis. Selanjutnya hasilkonversi ini dikoreksi dengan faktor lingkungankecelakaan. Dengan membandingkan dosis acuan, yangmana dosis acuan ini adalah harga dosis sebenamya daridosis sembarang tadi, maka terlihat bahwa hasil evaluasi

dengan metoda ini menghasilkan kesalahan relatip yangmemadai, yaitu <20 %. Kesalahan tersebut ditimbulkanoleh ban yak macam penyebab, yaitu :1. Karakteristik dasar 'batch' gula pasir (pengotoran,

penyimpangan teknik pembuatan, dsb-nya)2. Fluktuasi kesalahan pengukuran gula pasir.3. Kesalahan regresi kalibrasi.

4. Faktor fisika dan kimia yang mempengaruhi pengu­kuran Iyoluminisensi (pH Pelarut, kadar Oksigendidalam pelarut dsb-nya.

Hasil perhitungan dosis dari model pertama ini langsungdapatmemberikan infonnasi tingkat dosis daerah dimanagula pasir diambil di daerah kecelakaan. Denganmengambil gula pasir untuk radius yang bervariasi darititik kecelakaan dapat dilakukan pemetaan tingkat radiasidisekitar tempat kecelakaan.

Evaluasi dosis dengan model kedua dilakukandengan simulasi penyinaran sembarang seperti halnyayang dilakukan dalam pengujian model pertama. Dalamevaluasi dosis model kedua ini, gula pasir mendapatkanpenambahan penyinaran, dengan dosis yang merupakankelipatan dan dosis yang telah terserap di gula pasir.Oleh karena itu, terlebih dahulu dilakukan evaluasi dosis

dengan menggunakan model pertama. Disimulasikansuatu kecelakaan dengan paparan radiasi yang dosis

Serpollg, 9·10 Februari 1993PRSG, PPTKR - BATAN

serapnya terukur alat ukur standard (Dosimeter Fricke)dengan 2.5 Gy. Hasil bacaan intensitas (Satuan Bebas)570. Bacaan dilakukan pada kelembaban nisbi 50%.Dengan menggunakan model evaluasi pertama dan dalamperhitungan ini diambil angka maksimum ( D + deviasistand = 20 % ) diperoleh hasil D = 2 Gy. Hasil evaluasidosis ini (D) digunakan sebagai petunjuk penambahanpenyinaran berikutnya, yang mana penambahanpenyinaran ini dosis yang diberikan merupakan kelipatandari D.

Dilakukan penambahan penyinaran sebanyak 6kali dengan dosis OD untuk batch 0, ID untuk batch A,2D untuk batch B, 3D untuk batch C, 4D untuk batch Ddan 5D untuk batch E. Hasil pembacaan dari setiap batchdikurangi dengan hasil pembacaan batch 0 dan pembacaannetto ini dibuat kurva sebagai fungsi dari dosis penyinarantambahan. Gambar.7 menampilkan pembacaan nettosebagai fungsi dan dosis penambahan. Bentukfungsional

.. yang diperoleh dari pengolahan data secara regresi adalahsbb:

INTENSITAS = 410.expo,'4D (3)

Untukmenghitung kembali dosis kecelakaan, cukupdengan memasukkan bacaan intensitas ODke pers. 3 danakan diperoleh D = 2.3 Gy. Jika dibandingkan denganharga sebenamya, maka hasil perhitungan dengan modelkedua ini lebih mendekati dripada hasil perhitunganmodel pertama. Pengujian model evaluasi kedua inidilakukan dengan bennacam-macam tingkatkelembaban.Hasil secara keseluruhan dari simulasi yang dilakukanmenghasilkan hasil perhitungan dosis seperti yangtertampil di tabel II. Hasil perhitungan dosis yangdiperoleh dengan metoda kedua ini menunjukkan hasilyang lebih teliti dibanding dengan model pertama.

I

J

T

',II'~ ,\ f ill .1

,,

if,

I

i.J ':fl(',(I!II:

' I

I

j

II..

I/j,;·(! I

,':1

L'I;i', !f

\IiI

i,-J

I:r;(, ),(j

i

.:

I

i,1r:{1

.1

II

IJ

1,lll)\' 1'i\'.'lh'

r,III"I:: _ \. 7h kV

I,) II

1""'.1:, I. ("'j )

Gambar. 7 Bacaan netto sebagai fungsi dosis tambahan.

342

Prosiding Seminar Teknologi dan Keselamalan PLTNserla Fasililas Nuklir

Tabel. II

Serpong, 9-10 Februari 1993PRSG, PPTKR - BATAN

DOSIS SIMU- KELEMBABAN UDA-PERS. REG RES IDOSIS

LASI (Gy)RA NISBI (%) EV ALUASI

2.5 Gy

50 %Y = 520.exp(0.202D)2.6 Gy

2.5 Gy

60 %Y = 41O.exp(0.135D)2.3 Gy

2.5Gy

70%Y = 21O.exp(0.24ID)2.35 Gy

Kesalahan < 15 %. Hal ini menunjukkan bahwapengaruh-pengaruh parameter lingkungan sangatmenentukan tanggapan dari gula pasir. Denganmenggunakan prinsip tanggapan aktual, maka pengaruhparameter lingkungan dapat diminimasikan.

V. KESIM:PULAN.

Hasil pengamatan terhadap karakteristik dosimetridari gula pasir secara keseluruhan yang dibutuhkandalam praktek pengukuran dosis menunjukkan bahwagula pasiruntukdaerah> 0.5 Gy cukup dapatdiandalkan.Kuantitas dosis yang demikian ini berada padaskalamedis atau kecelakaan. Pengujian dari pengusulanpenggunaan gula pasir dalam dosimetri kecelakaan,yang mana terkonsep dalam dua model evaluasi dosis,menunjukkan bahwa penerapan dua model secaraberturutan menghasilkan hasil evaluasi yang memadai.Namun demikian dua model yang diajukan memiliki

keterbatasan, yaitu model ini belum mampu menaksirdosis yang terserap di gula pasir sebelum kecelaka~n.Bila dalam kondisi sbelum terjadi sebuah kecelakaanoperasi berjalan normal, dalam arti tingkat kecepatandosis dari instalasi nuklir memenuhi syarat keamanan,maka model evaluasi ini sangat akurat untuk digunakan.Namun demikian sebelum terjadi kecelakaan telah diawalidulu oleh kondisi operasi tak normal, sehingga terjadipapa ran radiasi yang berada diluar batas syarat keamanan,maka perhitungan dosis pada saat kecelakaan terjadiperhitungan yang melebihi dari yang sebenarnya.Meskipun dalam prinsip proteksi radiasi, hal itu justrumenguntungkan. Mengingat pengukuran ini dilakukandi Jerman Barat, yang mana kondisi atmosfemya berbeda,maka penggunaan metode ini di Indonesia perlu dilakukankembali studi tentang karakteristik dosimetrilyoluminisensi dalam kondisi atmosfer Indonesia.

VI. DAFTAR ACUAN.

1. Ikeya, M., Miyajima, M. dan Okajima, S., • ESR Dosimetry for Atomic Bomb Survivors Using Shell Buttonsand Tooth Enamel', Jap. Journal of Appl. Physics, 9, 697, 1984.

2. Tesch, K., 'Measuring Absorbed Doses between 10-2 and 10-8 Gy with a Single Glass Dosemeter', InternalReport DESY D3-43, 1983.

3. Sauter, E.-, 'Grundlagen des Strahlenshutzes, Muenchen, 1983.

4. Alyokhin, I.A., Babenko, S.P., Kraitor., N., Kushneryova, K.K., Barabnova, A. V., Ginzburg, S.R., Drutman, R.D.dan Petushkov, V.N., 'Experience in Using Radioluminescence and Elektron Paramagnetic Reconance for Emer­gency Dosimetry', Atomnaya Energiya, 91, 1982.

5. Sagstuen, E., Theisen, H. dan Herinksen, T., 'Dosimetry by ESR Spectroscopy Following a Radiation Accident',Health Phys. 45, 961 1983.

6. Kamenopoulo, V., Barthe, J., Hickman, C. dan Portal, G. 'Accidental Gamma Irradiation Dosimetry UsingClothing', Rad. Prot. Dosim. Vol. 17, 185, 1986.

7~ Kai, A., Ikeya, M. and Miki, T., ESR Accident Dosimetry Using Medicine Tablets Coated with Sugar', Proc.9th Intern. Cony. Solid State Dosimetry, Vienna, 1989.

8. Piesch, E., 'Dosimetrische Verfahren zur Messung Niedriger w1d Hoher Dosen', Chemiker Zeitung, 104, 115,1980.

9. Ettinger, K.V., Mallard, J.R., Srirath, S. dan Takavar, A., 'Lyoluminescence Dosimetry with Some Saccharides',Phys. Med. Bio!', 22, No.3, 48 I, 1977.

343

Prosidillg Semillar Tdow/ogi dall Kesdamalall PLTNserla Fasi/ilas Nuk/ir

Serpollg, 9-10 Februari 1993PRSG, PPTKR - BATAN

10. Ettinger, K.V. dan Buchan, B. 'Free Radical Lyoluminescence of Some Irradiated Biochemicals and RelatedPhenomena', Radiat. BioI. Chern., Research Development, Elsevier, Amsterdam, 1979.

11. Ettinger, K.V., Miola, U.J., Hunter, C., Temperton, D.H., Dixon, S.M: dan Forrester, A.R., 'Progress inLyoluminescence Dosimetry in Aberdeen.', Radiat. Proto Dosim. 6, 113, 1984.

12. Suprihadi, T. , 'Studi Tentang Parameter Teknis di Dalam Pengukuran Lyoluminesensi', Proc. Pertemuan KIM1992,1992.

13. Henriksen, T., 'Effect of Crystal Dimensions on the Yield of Radiation Induced Radicals in Organic Substances',Acta Chern. Scan. 20, 2896, 1966.

14. Prior, William A. dan Smith, K., 'The Viscosity Dependence ofBondHomolysis. A Qualitative andSemiquantita­tive Test for Cage Return', J. Am. Chern. 7,317, 1970.

DISKUSI

MAINAR:

1. Apakah ada perbedaan dari gula pasir yang dikonsumsi di Jakarta, Y ogyakarta & Solo, dan kenapa mempergunakan

gula dari tempat tersebut. ,2. Apakah bisa dosimetri dari gula pasir ini dapat digunakan untuk orang yang mempunyai penyakitgula ?

TOPO SUPRIHADI :

1. Dari segi gulanya terdapat perbedaan, tetapi tidak berpengaruh langsung terhadap kemampuan sebagai dosimeter.Yang berpengaruh langsung adalah kelembeben udara di tempat.

2. Dosimeter gula bisa dipergunakan oleh semua orang, karena dalam pengukuran, gula tidakperJu dimasukkan kedalam tubuh orang.

SUW ARNO WIRYOSIMIN :

1. Kenapa batas bawah deteksi dengan cara ini ? Bagaimana dibandingkan dengan "biological dosimetri" lain?2. Bagaimana rcsponsnya pada berbagaijenis radiasi yang mungkin terjadi pada kecelakaan radiasi ? Cara kalibrasi

pada radiasi campuran ?

TOPO SUPRIADI :1. Batas minimum deteksi :

- Dengan pelarur air = 50 Rad- Dengan Sensitizer = 1 - 5 Rad

Dibandingkan dengan dosimetri biologi, LLD (Lyoluminisasi Dosimetri) lebih praktis dan mudah untuk dilaku­kan.

2. Respons terhadap medan radiasi campur, belum dipelajari secara detail.

344