Hasil Penelitian P2PLR Tahun 2002 - digilib.batan.go.iddigilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/HSL PENEL P2PLR TH... · torso dari Canberra dan sumber standar y campuran dengan

Hasil Penelitian P2PLR Tahun 2002

PENGUKURAN AKTIVITAS URANIUM DAN TURUNAN THORIUMDALAM F/J..NTOM ORG.4N PARU-PARU

R. Suminar TedjasariPusat Pengembangan Pengelolaan Limbah Radioaktif

ABSTRAKPENGUKURAN AKTIVITAS URANIUM DAN TURUNAN THORIUM DALAM FANTOM

ORGAN PARU-PARU. Pengukuran aktivitas uranium dan turunan thorium dalam fantom paru:paru telah dilakukan. Pengukuran aktivitas tersebut dilakukan dalam rangka mengikuti programinterkomparasi yang diselenggarakan oleh Badan Tenaga Atom Internasional (IAEA).PenguKuran aktivitas yang dimaksud meliputi kalibrasi alat cacah WBC ACCUSCAN-II danpenentuan nilai batas deteksi (MDA). Kalibrasi dilakukan dengan menggunakan fantom bagiantorso dari Canberra dan sumber standar y campuran dengan rentang energi 81-1332 keV.Kalibrasi energi diperoleh sebesar 0,37 keV/channel dengan fungsi kaiibrasi : E(c) = 9,201x10-3+ 3,6063x10-1 C + 1,6314x10-8 c2 ; sedangkan kalibrasi efisiensi untuk rentang energi 81-1332keV diperoleh sebesar 6,95x10-3 -2,37x10-3 %. Nilai Batas Deteksi (MDA) untuk pencacahanuranium (U-235) dengan energi y = 185 keV adalah 108,31 Bq dan untuk pencacahan turunanthorium yaitu Pb-212 dengan energi y = 238 keVadalah 114,51 keV.

ABSTRACTCOUNTING OF URANIUM AND THORIUM DAUGHTERS ACTIVITY IN TORSO

PH/NTOM. Counting of uranium and thorium daughters activity in torso phantom has beenGone The counting was carried out for participating in intercomparison program organized byInternational Atomic Energy Agency (IAEA). The activity counting included wac ACCUSCAN-IIcalibration and determination of minimum detectable activities (MDA). Calibration was doneusing torso phantom from Canberra and mixed y standard source. Energy calibration functionwas.. E (c ) = 9.201x10-3 + 3.6063x10-1 C + -1.6314x10.8 c2 or 0,37 keV/channel and the

efficiency for enrgy range of 81 keV to 1332 keV was: 6.95x10-3 -2.37x10-3 %. MDA foruranium (U-235) counting with Ey = 185 keV was 108.31 keV and for thorium daughter (Pb-212)cou/~ting with Ey = 238 keV was 114.51 keV.

PE:NDAHULUANOasis radiasi yang diterima oleh seorang pekerja radia3i sangat

bergantung pada beberapa hal, antara lain jenis pekerjaannya, jenis dan jumlahradionuklida yang ditangani, kondisi d.~9rah kerja, lamanya bekerja dansebagainya. Untuk pengawasan penerimaan dosis tersebut, diterapkanpemantauan penerimaan dosis secara pe:riodik, baik dosis eksterna maupuninterna. .

Pemantauan dosis radiasi interna di kawasan PPTN Serpong telahdi~u!<sanakan oleh Lab. Whole Body Counting (WBC) P2PLR secara rutin sejaktahun 1992. Pemantauan diterapkan kepada pekerja radiasi yang jenispekerjaannya mempunyai potensi terhadap terjadinya kontaminasi interna.Sampai saat ini lab. WBC telah melakukan pemantauan terhadap kurang lebih300 orang pekerja radiasi di lingkungan PPTN Serpong.

Hasil Penelitian P2PLR Tahun 2002

Mengingat pentingnya pemantauan dosis personil ini, maka dirasa perluuntuk menigkatkan program pemantauan dosis radiasi, antara lain denganmeningkatkan kemampuan personil pelaksananya serta kelengkapan danpeningkatan kemampuan alat cacah .Untuk maksud itu maka lab WBCmerencanakan untuk ikut berperan serta dalam program interkomparasi yangdiselenggarakan oleh Badan Tenaga Atom International (IAEA) yang berjudul :"'Intercomparison on Direct Measurement of Radionuclides in SimulatedOrgans" .Dalam program interkomparasi ini Lab. WBC P2PLR akan mengikuti2 jenis program pengukuran yang diadakan yaitu pengukuran uranium danturunan thorium delam fantom torso dan pengukuran iodinedalam fantom tiroid,dengan pertimbangan bahwa pemantauan rutin yang dilakukan oleh Lab WBCP2PLR adalah pemantauan terhadap pekerja radiasi dari bagian produksielemen bakar nuklir, yang mempunyai potensi untuk terkontaminasi olehuranium dan thorium, serta pekerja radiasi dari bagian produksi radioisotopyang dari data pemantauan se!ama ini terdeteksi adanya iodine dalam tubuh.

Dalam program ini, fantom akan disedi~kan dan dikirim oleh IAEA kelab. partisipan. Ke dalam fantom tersebut nantinya akan dimasukkan suatusumber radioaktif yang jenis dan energinya telah diketahui, misalnya untukfantom torso akan dimasukkan uranium dan thorium (atau turunannya) denganenergi y yang telah diketahui. Tugas kita adalah mengukur dan menentukanaktivitas sumber yang ada dalam fantom tersebut. Hasil pengukuran ininantirlya akan dikirimkan kembali ke !AEA dan dibandingkan deng.an aktlvitassebenarnya. Dengan demikian dapat di~:etahui seberapa tepat atau berapabesar penyimpangan yang terdapat dalarr; pengukuran yang kita lakukan danfaktor koreksi yang diperlukan untuk memperoleh hasil yang dimaksud. Hasil ininantinya juga akan dibandingkan dengan hasil pengukuran dari lab WBCnegara lain. Diharapkan dengan interkomparasi ini lab WBC P2PLR dapatmeningkatkan kemampuannya dalam melakukan analisis dosis radiasi internalyang memadai, mengetahui bagaimana mekanisme evaluasi sistem dosimetriinterna yang seharusnya serta dapat memperoleh informasi yang berhargauntuk penerapan dalam dosimetri internal dan program analisis.

Dalam makalah ini akan diuraikan tentang persiapan yang dilakukanuntuk pengukuran fantom torso. Persiapan yang dimaksud adalah kalibrasi alatcacah WBC ACCUSCAN-II, yaitu kalibrasi energi dan kalibrasi efisiensi, sertapenentuan nilai batas deteksi untuk alat cacah tersebut. Diharapkan denganpersiapan ini, program interkomp~rasi nanti akan terlaksana dengan baik danIa:ncar serta dapat memberikan hasil yang akurat dan memuaskan.

TEaRIDalam pengukuran fantom interkomparasi nanti akan digunakan unsur

uranium dan thorium sebagai kontaminan. Unsur ini dipilih karena sebagaimanatelah diketahui uranium dan thorium adalah unsur radionuklida pemancarradiasi a yang mempunyai waktu para (T1/2) yang cukup panjang yaitu 7,1x 108tahun untuk U-235 dan 1 ,4x1 010 tahun untuk Th-232, dan dalam dosimetriinterna, kedua jenis radionuklida ini mempynyai potensi bahaya yang cukup

221

Hasil Penelitian P2PLR Tahun 2002

tinggi, karena begitu radionuklida ini masuk ke dalam tubuh akan mengalamimetabolisme dan akhirnya terdeposit da!am organ kritisnya. Radionuklida akanterdeposit dalam organ sesuai dengan waktu paronya, dan secara matematistelah diuraikan dalam bentuk fungsi retensi. Setiap radionuklida mempunyaifungsi retensi tertentu dan sebagai contoh, fungsi retensi untuk uranium danthorium adalah sebagai berikut :

Uranium R(t) = 0,12 exp(-O,693U6) + 0,00052 exp(-0,693U1500)

Thorium R(t) = 0,1 exp(-0,693t10,5) + 0,2 exp(-0,693t1700) +

0,7 exp(-0,693t18000)

Dengan mengetahui fungsi retensi ini, maka jumlah kontaminan yangterdeposit di dalam organ atau tubuh dapat dihitung. Perhitungan ini tentunyadi!akukan setelah dideteksi adanya kontaminasi di dalam tubuh, yang dilakukanmelalui pemantauan dosis interna, yaitu dengan analisis urin (in-vitro) ataupencacahan seluruh tubuh I organ tubuh (in-vivo).

Melalui pemantauan dengan wac, selain dapat dideteksi adanyakontaminasi internal, juga dapat diketahui jenis dan jumlah kontaminan nya,terutama untuk unsur pemancar radiasi y. Untuk unsur pemancar radiasi a atau

[3, pemantauan dengan alat WBC juga dapat dilakukan jika unsur tersebutmempunyai ISotop atau unsur hasil peluruhan yang memancarkan radiasi y.Dalam hal uranium, deteksi dapat dilakukan dengan mengamati energi radiasi ydari U-235 yaitu 185 keV. Sedangkan untuk mendeteksi thorium dapat diamatidari unsur turunannya yaitu Pb-212, Ac-228 dan TI-208 yanq masing-masingmemancarkan radiasi y berenergi 238 keV, 911 keV dan 2614 keV.

TATA KERJA

Bahan

1

2

Dalam pengukuran ini digunakan bahan berikut:Fantom, yaitu fantom seluruh tubuh, yang terdiri dari satu bagian denganbeberapa simulasi organ didalamnya, antara lain tiroid, paru-paru sertaabdomen. Fantom ini diperoleh dar: Canberra dan disebutsebagai fantomRMC-II, digunakan dalam kalibrasi rutin alat WBC. Ukuran fantom adalah28" x 12". Fantom terbuat dari bahan acrilic padat (pleksiglas).Sumber standar, dalam hal ini akan digunakan sumber standar mixed-yyang digunakan untuk kalibrasi alat cacah (kalibrasi energi dan kalibrasiefisiensi ). Rentang energi y untuk kalibrasi adalah antara 50 -1500 keV.Untuk penggunaan di dalam fantom RMC-II, sumber ini dimasukkan ke'dalam vial LSC plastik berdiameter 1 ".

2/2

Hasil Penelitian P2PLR Tahun 2002

1'v1etodePengukuran aktivitas uranium dan turunan thorium akan didahului

dengan kalibrasi alat cacah yang digunakan I yaitu alat cacah seluruh tubuh(Whole Body Counter) dengan tire WBC ACCUSCAN-II buatan Cannberra

yang dilengkapi dengan detektor Hp Ge dan mampu mendeteksi energi ydalam rentang 50 keV -10 MeV. Alat cacah ini dilengkapi pula dengan sistemkomputer dan perangkat IIJnak ABACOS-PC untuk analisis data hasil

pencacahan.Alat cacah yang telah dikalibrasi ini kemudian ditentukan nilai batas

deteksinya, dengan .melakukan pei1gukuran terhadap satu orang pekerja yangbebas kontaminasi, menggunakan geometri den waktu pengukuran yang sesuaidengan waktu pencacahan rutin. Hasil pengukuran dianalisis dengan perangkatlunak .A.BACOS-PC untuk kemudian dihitung nilai batas deteksinya.

Alat cacah yang telah dikalibrasi dengan nilai batas deteksi yang teiahdiketahui ini kemudian akan digunakan untuk pengukuran aktivitas uranium danturunan thorium dalam fantom organ paru-paru yang akan dilaksanakan da!amprogram interkomparasi dengan koordinasi dari IAEA.

Kalibrasi Alat CacahKalibrasi yang dilakukan adalah kalibrasi energi dan efisiensio Kalibrasi

energi diperlukan untuk menentukan kualitas radionuklida yang terdeteksisedangkan kalibrasi efisiensi diperlukan untuk penentuan kuantitas atauaktivitas radionuklida terdeteksi tersebut.

Kalibrasi dilakukan dengan mencacah fantom bagian dad3 yang didalamnya dimasukkan sumber standar mixed-yo Geometri pencacahankalibrasi disesuaikan dengan geometri pada pencacahan rutin, yaitu fantomrapat ke dinding belakang alat cacah dan waktu pencacahan ditentukan sesuaikebutuhan. Karena sumber standar yang ada aktiv:tasnya telah banyakmeluruh, maka pencacahan memerlukan waktu yang cukup lama 'yaitu :t 60menit. Hal ini dimaksudkan agar spektrum energi hasil pencacahan sumberstandar tersebut mempunyai bentuk dan intensitas yang baik dan sempurna,sehingga analisis dapat dilakukan dengan baik. Analisis spektrumenergi danperhitungan serta pembuatan kurva kalibrasi dilakukan dengan bantuanperangkat lunak ABACOS-PC. Hasil kalibrasi yang dituangkan da!am bentukkurva kalibrasi energi (energi vs salur) , dan kurva kalibrasi efisiensi (energi vs

efisiensi).

PENGUKURAN NILAI BATAS DETEKSI .

Pengukuran nilai batas deteksi (MDA) dilakukan dengan terlebih dulumengukur radiasi latar belakang, yang juga diperlukan sebagai koreksi hasilpencacahan,. Untuk pengukuran ini , dilakukan pencacahan terhadap satuorang pekerja yang bebas kontaminasi atau bukan pekerja radiasi. Geometripencacahan sesuai dengan pencacahan rutin yaitu berdiri rapat ke dinding,dengan waktu pencacahan selama 15 menit. Spektrum hasil pencacahankemudian dianalisis dengan memperhatikan daerah energi dari radionuklida

223

Hasil Penelitian P2PLR Tahun 2002

yang diperhatikan, dalam hal ini adalah uranium dan thorium. Perhitungan MDAmenggunakan rumus sebagai berikut :

M DA = Bqr-

denganBEfTY

cacahan latar belakangefisiensi alai cacah pad a energiwaktu pencacahan dalam detikyield pada energi I

Berdasarkan data hasil pencacahan latar belakang yang telah dilakukan, rv1DAuntuk pencacahan uranium dan thorium masing-masing adalah 108,31 Bqdan 114,51 Bq.

HASIL DAN PEMBAHASANDalam kalibrasi energi untuk alat cacah WSC ACCUSCAN-II diperolel-l

kurva kalibrasi berbentuk linier dengan fungsi kalibrasi E(c) = 9,201x10-3 +3,6063x10-1 c + 1 ,6314x1 0-8 C2 atau energi per channel adalah 0,37 keV.

Dengan menggunakan pers:::maan kalibrasi ini , maka dapat diketahui kualitasradionuklida atau energi dar. jenis radionuklida yang terdeteksi oleh alat cacah;sedangkan untuk mengetahui kuantitas atau besar aktivitas radionuklidatersebut digunakan kurva kalibrasi efisiensi yan~ dalam hal ini mempunyairentang efisiensi sebesar 6, 95x1 0-3 % -2,37x10- % untuk energi dari 81 -1332 keV. Efisiensi yang diperoleh cukup kecil tetapi jika dibandingkan dengannilai acuan yang terdapat -jalam manual alat cacah, nilai tersebut dapatditerima. Hal ini disebabkan sumber yang dicacah oleh alat tersebutdimasukkan ke dalam fantom yang mempunyai ketebalan tertentu, yangtentunya disimulasikan sesua, dengan ketebalan dan konfigurasi kulit manusia.

Nilai batas deteksi alat untuk pencacahan uranium dengan energi 185keV telah diperoleh sebesar 108,31 Sq, sedangkan untuk pencacahan turunanthorium yaitu Pb-212 dengan energi 238 keV diperoleh sebesar 114,51 Sq. Nilaibatas ini diperoieh untuk waktu pencacahan selama 10 menit, mengingatpencacahan rutin yang dilakukan dalam pemantauan dosis adalah 1() menit perorang. Apabila pencacahan akan dilakukan lebih dari waktu tersebut, maka nilaibatas deteksi sebaiknya dihltung kembali sesuai dengan waktu pencacalTanyang dimaksud.

KESIMPULANAlat cacah WBC ACCUSCAN-II yang telah dikalibrasi mempunyai

kalibrasi energi sebesar 0,37 keV/channel dan fungsi kalibrasi energi E( c)= 9.201x10-3 + 3.6063x10-1 c + 1.6314x1 0-8 c2. Kalibrasi efisiensi untuk rentang

224

Hasil Penelitian P2PLR Tahun 2002

energi 81 -1332 keV diperoleh sebesar 6,95x10-3 -2,37x10-3 %. Nilai batasdeteksi alat cacah untuk pencacahan uranium (U-235) dengan energi y = 185keV adalah 108,31 Bq dan untuk pencacahan turunan thorium yaitu Pb-212dengan energi y = 238 keV adalah 114,51 keV , dengan waktu pencacahan

selama 10 menit. Berdasarkan data kalibrasi dan MDA yang telah diperoleh ini,maka alat cacah WBC ACCUSCAN-II dapat melakukan pengukuran aktivitasIJranium dan turunan thorium dalam fantom paru-paru ,sesuai dengan programinterkomparasi yang dikoordinasikan oleh IAEA.

DAFT AR PUST AKA1. ICRP, Limits for Intake of Radionuclides by Workers, ICRP Publication No.

30, Pergammon Press, Oxfoid, 1978.2. ICRP, Individual Monitoring for Intakes of Radionuclides by Workers:

Design and Interpretation, ICRP Publication No. 54, Pergammon Press,Oxford, 1987. .

3. CANBERRA, ABACOS-PC CISE 752 Technical Reference Manual,Canberra Industries, Inc., Connecticut, 1990.

4. CANBERRA, Model 2280 ACCUSCAN-II Germanium Vertical-ScanningWhoie Body Counter CISE 749 : User's Manual, Canberra Industries, Inc.,Connecticut, 1991

225