Universitas Gadjah Mada 1

BAB III

BESARAN DOSIS RADIASI

Yang dimaksud dengan dosis radiasi adalah jumlah radiasi yang terdapat dalam

medan radiasi atau jumlah energi radiasi yang diserap atau diterima oleh materi yang

dilaluinya. Besaran dosis radiasi dengan menyatakan jumlah radiasi yang terdapat dalam

medan radiasi antara lain paparan, fluks, dan intensitas, sedangkan Besaran dosis radiasi

dengan menyatakan jumlah energi radiasi yang ttau diterima oleh materi yang dilaluinya

adalah dosis serap . Dengan modifikasi dosis serap, dalam bidang keselamatan radiasi

,dosis radiasi dinyatakan dengan dosis ekivalen.

A. Besaran Dosis radiasi

1. Fluks

Fluks radiasi atau intensitas radiasi adalah jumlah radiasi yang bus satu

satuan luas per satuan waktu. Satuan yang sering digunakan (radiasi cm-2 s-1) Untuk

sumber radiasi yang isotropic, dan serapan medium Kan, maka hubungan kuat

sumber (S) dengan fluks radiasi (I) pada jarak r dituliskan sebagai berikut:

Berdasarkan persamaan (3-1), terlihat bahwa fluks radiasi berbanding terbalik

dengan kuadrat jarak, maka dapat diperoleh hubungan fluks radiasi pada r1 dan r2

berikut:

2. Paparan

Paparan dengan satuan roentgen (R) menyatakan jumlah radiasi gama

gelombang elektromagnetik dalam medan radiasi dengan jumlah muatan sejenis

yang ditimbulkan per kg udara kering. Satuan mi hanya untuk radiasi berupa

gelombang elektromagnetik, antara lain radiasi gama dan sinar-x. Menurut SI satuan

besaran paparan adalah C/kg udara, yang mana 1R = 2,58 x 10-4 C/kg.

Untuk sumber radiasi berupa radionukilda, maka didifinisikan suatu letapan

pancaran spesifik radiasi gama (F), yaitu laju paparan yang pada jarak 1 meter dan

sumber radionuklida dengan aktivitas A dan berbentuk titik, maka

Universitas Gadjah Mada 2

Nilai besaran fluks akan sebanding dengan besaran laju paparan, maka

berdasakan persamaan (3-2), dapat ditulis persamaan laju paparan pada jarak r,

serta hubungan laju paparan pada jarak r2 dengan laju paparan pada jarak r1, berikut

Pancaran spesifik gama tersebut dapat dibaca pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1 Pancaran spesifik radiasi gama

No Nuklida Г (R jam -1 Ci -1)

1 Co – 60 1,32

2 I – 131 0,22

3 Cs – 137 0,33

4 Ir – 192 0,48

5 Sr – 85 0,30

Jika data pancaran spesifik gama tidak diperoleh, tetapan gama dapat

dihitung dengan persamaan (3-5), untuk energi radiasi 0,1 - 10 MeV dengan tetapan

serapan energi oleh udara µen= 3,5 x 10-9 m-1, dan ρudara 1,293 kg m-3.

dengan n fraksi pelepasan foton dengan energi E.

Dalam bidang proteksi radiasi tetapan F sering menggunakan satuan dosis

radiasi yang lain, dan sering disebut tetapan laju dosis radionuklida, Misalnya dengan

satuan µSv m2jam-1 GBq-1.

3. Dosis scrap

Dosis serap dengan satuan Gray (Gy) menyatakan jumlah energi radiasi yang

diserap atau diterima oldi materi yang dilaluinya dengan energi (J) yang diserap per

kg materi. Satuan dosis serap yang lain adalah rad atau 100 erg/gram. Hubungan

kedua satuan tersebut adalah1 Gy = 100 rad. Hubungan besaran paparan dengan

dosis serap dalam udara 1 C/kg = 34 Gy, sehingga hubungan besaran dosis serap

untuk materi tertentu (m), dapat dituliskan dalam persamaan berikut:

Universitas Gadjah Mada 3

4. Dosis ekivalen

Dalam bidang keselamatan manusia dinyatakan dengan dosis equivalent

man). Menurut SI satuan hubungannya 1 Sv = 100 rem. Dari sudut pandang biologi,

efek biologi juga tergantung pada distribusi spasial energi yang diserap di sepanjang

jejak radiasi, sehingga untuk energi yang radiasi, dosis radiasi yang diterima oleh

ekivalen dengan satuan rem (roungent dosis ekivalen adalah Sievert (Sv), yang sama

tetapi jenis radiasi yang berbeda dapat mengakibatkan efek biologi yang Untuk

maksud ini didifinisikan tetapan yang disebut dengan RBE biological effectivness),

yaitu perbandingan radiasi dan pesawat sinar-x yang menghasilkan efek biologi

tertentu dengan dosis radiasi yang dihasilkan efek biologi yang sama. Berdasarkan

tetapan tersebut dapat ditulis [gall dosis ekivalen dengan dosis serap berikut:

H(rem) = D(rad)x RBE (3-7)

Tetapan RBE berkaitan dengan efek biologi tertentu sehingga lebih pada

radiology biologi. Dalam bidang Fisika kesehatan didifinisikan yang disebut dengan

factor kualitas (QF), yang tergantung pada besaran energi linear(Linear Energy

Transfer) pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1. Hubungan Faktor kualitas dengan alih energi linear

Alih Energi Linear

(keV / micron dalam air) QF

< 3,5

3,5 – 7,0

7,0 – 23

23 – 53

53 – 175

1

1 – 2

2 – 5

5 – 10

10 – 20

Pada Tabel 3-2 dirinci factor kualitas untuk berbagai jenis radiasi. urut ICRP

60 tahun 1990, tetapan faktor kualitas tersebut disebut sebagai bobot radiasi (WR).

Hubungan besaran dosis ekivalen dengan dosis serap, selanjutnya dapat ditulis

sebagai berikut :

Universitas Gadjah Mada 4

Tabel 3.2. Hubungan Faktor Kualitas dengan jenis radiasi

Radiasi QF

Sinar gama, dan radium

dalam keseimbangan, difilter

dengan 0,5 mm platinum

Sinar-x

Elektron, beta E> 0,003 MeV

Elektron, beta E<0,03

Netron termal

Netron cepat

Proton

AIfa

Ion berat

I

1

1

1,7

2

10

10

20

20

(Cember, 1988)

Masing-masing jaringan tubuh manusia mempunyai kepetaan yang berbeda

satu sama lain, oleh karenanya dosis masing-masing organ di bobot dengan factor

bobot organ (WT), yang menunjukkan tingkat kepekaan organ terhadap dosis radiasi.

Dosis ekivalen yang telah dibobot dengan factor bobot organ disebut dosis ekivalen

effektif (Heff)

Tabel 3.3 Faktor Bobot Organ

Organ Faktor Bobot Organ

Gonad

Dada

Sumsum tulang merah

Paru-paru

Kelenjar gondok

Tulang (permukaan)

Lainnya

0,25

0,15

0,12

0,12

0,03

0,03

0,30

(BAPETEN, 1999)

Universitas Gadjah Mada 5

Dalam memperkirakan konstribusi dan lainnya pada Tabel 3-3, dosis rata-rata

dievaluasi untuk masing-masing dan 5 organ atau jaringan dan lainnya itu yang

terkena penyinaran paling tinggi. Tidak termasuk lensa mata, kulit dan tangan,

lengan, kaki dan tungkai. Faktor bobot 0,06 digunakan untuk masing-masing organ.

Desaran dosis ekivalen lain yang sering digunakan adalah dosis ekivalen

terikat (H50) , yaitu dosis yang diterima sesorang dalam jangka waktu 50 tahun.

B. Cara Menghitung Dosis Radiasi

Sumber radiasi dapat dibedakan menjadi 2 yaitu sumber radiasi yang berada

di dalam tubuh dan sumber radiasi di luar tubuh. Cara perhitungan dosis kedua jenis

sumber radiasi tersebut berbeda.

1. Cara menghitung dosis radiasi penyinaran dalam

Energi radiasi dialihkan ke medium yang di sepanjang jejaknya. Radiasi

dapat dibedakan berdasarkan pada daya tembusnya, yaitu yang daya tembusjya

pendek dan yang daya tembusnya panjang. Partikel bermuatan merupakanradiasi

yang berdaya tembus pendek, sehingga untuk perhitungan dosis radiasi

penyinaran dalam sering dianggap semua enrgi radiasi dialihkan ke materi,

sedangkan radiasi gama, dan sinar-x masuk dalam kelompok radiasi yang

berdaya tembus panjang, yang hanya sebagian energi radiasinya yang dialihkan

ke materi yang dilewatinya.

Salah satu cara menghitung dosi radiasi adalah denganan menggunakan

metode MIRD (Medical Internal radiation Dose Committee of society of Nuclear

Medicine), yang memperkenalkan istilah organ sumber dan organ sasaran., untuk

menghitung dosis serap digunakan tetapan Φ yaitu bagian energi yang terserap

organ sasaran. Untuk radiasi bermuatan tetapan Φ = 1, sedangkan untuk

elektromagnitik Φ ≤ 1.

Radiasi alfa dan beta merupakan radiasi bermuatan, sehingga dosis serap

penyinaran dalam dan radionuklida pemancar beta dengan aktivitas tertentu

dapat sebagai berikut:

Universitas Gadjah Mada 6

Aktivitas zat radioaktif dalam organ akan berkurang akibat peluruhan dan

proses biologi, yang untuk menghitung pengurangannya didifinisikan tetapan

pengurangan effektif.

Untuk radionuklida pemancar alfa dapat dilakukan dengan cara yang

sama pada persamaan (3 - 12)

Untuk radiasi gama dan sinar-x, hanya sebagian energi yang dialihkan ke

Untuk menghitung dosis dapat dilakukan dengancara analitis, dengan zat

radioaktif tersebar merata dengan konsentrasi cv di seluruh volume organ.Untuk

organ bentuk bola, laju dosis di pusat bola dapat dituliskan sebagai berikut:

Secara umum laju dosis dapat dituliskan dalam bentuk

dengan g = factor geometri suatu titik tertentu,

Untuk menghitung dosis rata-rata di seluruh jaringan perlu dihitung nilai

factor geometri untuk seluruh titik dalam jaringan tersebut. Untuk bola, faktor

geometri rata-rata 3/4 kali factor geometri untuk pusat bola. Faktor geometri rata-

rata bentuk silinder dirinci pada Tabel 3.4.

Universitas Gadjah Mada 7

Tabel 3.4

Faktor geometri bentuk silinder mengandung zat radioaktif

pemancar gama tersebar merata.

Tinggi Silinder

(cm)

Jari-jari silinder (cm)

3 5 10 15 20 25 30 35

2

5

10

20

30

40

60

80

100

17,50

22,30

25,17

22,70

25,90

25,90

26,00

26,00

26,00

22,10

31,80

38,10

40,50

41,00

41,30

41,60

41,60

41,60

30,30

47,70

61,30

68,90

71,30

72,40

73,00

73,30

73,30

34,00

56,40

76,10

89,80

94,60

96,50

97,80

98,40

98,50

36,20

61,60

86,50

100,00

112,00

116,00

118,00

119,00

119,00

37,50

65,20

93,40

117,00

126,00

131,00

134,00

135,00

136,00

38,60

67,90

98,40

126,00

137,00

143,00

148,00

150,00

150,00

39,30

70,50

103,00

133,00

146,00

153,00

159,00

161,00

162,00

(Wiryosimin, 1995)

2. Cara Menghitung Dosis Penyinaran Luar

Untuk menghitung laju dosis akibat penyinaran luar, dengancara

menghitung fluks atau paparan yang mengenai tubuh tersebut. Sehubungan

dosis radiasi berbandinglurus dengan fluks atau paparan maka dapat ditung nilai

dosis radiasi tersebut. Dalam subbab ini hanya akan dipelajani cara penghitungan

fluks radiasi untuk radiasi berupa gelombang elektromaknetik, yang merupakan

sumber radiasi ekstema yang penting.

Berbagai bentuk sumber radiasi sering dijumpai dalam bidang proteksi

yang disederhanakan menjadi beberapa bentuk sederhana, yaitu titik, luasan

(piringan). Cara menghitung fluks bentuk titik teakh dibicarakan di depan, berikut

untuk sumber radiasi bentuk garis dan piringan.

a. Fluks radiasi dan sumber bentuk garis

Untuk menghitung fluks bentuk garis, dilakukan dengan anggapan

bahwa ber radiasi bentuk garis adalah kumpulan dan saumber radiasi bentuk

titik, maka fluks pada titik di atas ujung garis yang diakibatkan oleh sumber

titik dalam garis tersebut dapat dituliskan sbb:

Universitas Gadjah Mada 8

SL = kuat sumber paersatuan panjang sumber radiasi

θ = adalah sudut yang dibentuk oleh garis dan titik yang dimaksud ke

kedua ujung garis sumber radiasi

b = panjang garis sumber radiasi

maka 0 = arctan(b/a)

Persamaan (3 -19) dengan anggapan tidak terjadi serapan oleh medium.

serapan medium diperhitungkan maka diperoleh persamaan.

Jika persamaan (3-20) diseslesaikan dengan mensubtitusi

dl = a (sec( θ))2 dθ

maka akan diperoleh persamaan berikut

F(θ,x) adalah Fungsi integral Sievert.

b. Fluks radiasi dan sumber bentuk piringan

Sumber radiasi berbentuk piringan merupakan kumpulan sumber

radiasi bentuk titik yang membentuk piringan. Untuk mendapatkan fuiks

radiasi berasal dan sumber radiasi tersebut, sumber radiasi dibagi menjadi

benyak elemen luasan, yang masing-masing elemen luasan dapat dianggap

sebagai sumber titik.

Untuk menghitung fluks radiasi pada titik di atas titik tengah sumber

bentuk piringan berupa lingkaran berpusat pada titik tengah sumber tersebut

dengan tebal dr, sehingga jika serapan medium diabaikan fluks pada titik di

atas titik tengan sumber berbentuk piringan berjarak a, dapat dihitung sebagai

berikut:

Universitas Gadjah Mada 9

Jika persamaan (3-24) diselesaikan akan diperoleh persamaan

Jika medum ada serapan medium, maka

dengan mensubtitusi r = a tg θ dan y = µa sec θ sehingga

Maka

Dengan

Untuk Kondisi yang lain dapat dikembangkan dengan menggunakan

persamaan (3 - 26).

Fluks radiasi berbanding lurus dengan dosis radiasi, sehingga dosis

radiasi dapat ditentukan berdasarkan nilai fluks tersebut.