C{ PERKIRAAN DOSIS NEUTRON DARI - ANSN

tJ~1fV'
N lM·f-cu-.,
lIe
]llv-t t->
.t Lu. y
d
r
~
"
C{
Prosiding Prescntasi Ilmiah Kcsclamatan Radiasi dan Lingkungan, 20-21 Agustus 1996
ISSN : 0854-4085
PERKIRAAN DOSIS 24NEUTRON DARI KECELAKAAN KEKRITISAN
MELALUI ANALISIS
Na DALAM DARAH: AKTIVASI LARUTAN NaCI
SEBAGAI SIMULASI DARAH
Sri Widayati, Erwansyah Lubis
Pusat Teknologi Pengolahan Limbah Radioaktif - BATAN
E. Sihombing
Pusat Reaktor Serba Guna - BATAN
ABSTRAK
PERKIRAAN
DALAM DARAH:
DOSIS NEUTRON DARI KECELAKAAN
KEKRITISAN
MELALUI ANALISIS 24Na
AKTIV ASI LARUTAN NaCI SEBAGAI SIMULASI DARAH. Perkiraan dosis neutron
melalui analisis aktivitas 24Na di dalam darah yang terbentuk dari reaksi 2~a (n,y) 2"Na telah dilakukan. Tujuan
penelitian ini adalah untuk dapat memperkirakan dosis neutron lambat yang diterima personil pada kecelakan
kekritisan. Pada penelitian ini telah dilakukan aktivasi larutan NaCI pada fluk neutron lambat dengan fluen
200,4E+ 16 sampai 2204,4E+ 16 nlm2 di RSG-GAS. Basil yang diperoleh'menunjukkan
bahwa aktivitas jenis 2"Na
mempunyai hubungan yang linier dengan fluen neutron lambat melalui persamaan Y= 2,ll4X + 0,273. Hasil ini
memberikan informasi bahwa 2"Na yang terbentuk dalam darah dapat digunakan sebagai dosimeter neutron untuk
kasus kecelakaan kekritisan. Penelitian ini masih perlu dilanjutkan untuk mempero1eh hubungan antara aktivitas
jenis 2"Na terhadap fluen neutron cepat.
t
ABSTRACT
24
ESTIMATION
OF NEUTRON DOSE FROM CRITICALITY
ACCIDENTS WITH ANALYSIS OF
Na IN BLOOD: ACTIVATION
NaCI SOLUTION AS BLOOD SIMULATION.
Estimation of neutron dose
with analysis oe4Na activity within blood from 2~a (n,y) 2"Na reaction was done. The aim of this experiment is
to get an estimation of thennal neutron dose received by personnel at criticality accidents. NaCI solution was
activated with thermal neutron flux at fluence from 200.4E+16 to 2204.4E+16 nlm2 at GAS reactor. The results
shown that relation between thermal neutron fluence with 2"Na specific activity is linier by equation of Y =
2.114X + 0.273. The results gave an information that activity of 2"Na in blood can be used as neutron dosimeter
on criticality accidents case. This experiment still need to be continued to obtain the relation between 24Na
specific activity with fast neutron fluence.
PENDAHULUAN
Kecelakaan kekritisan adalah teIjadinya
reaksi fisi yang tidak terkendali dari sejumlah
material fisi. Kecelakaan kekritisan dapat
menimbulkan fiuks neutron yang tinggi dalam
tempo yang cepat. Pekerja radiasi, sesuai
dengan ketentuan dimonitor dcngan sistem
TLD untuk mengetahui penerimaan dosis yang
berasal dari B/y dan neutron. Pada saat tcrjadi
kecelakaan kekritisan terjadi, dapat saja
pekeIja radiasi lalai mcnggunakan TLD,
sementara informasi penerimaan dosis neutron
yang menjadi dasar untuk upaya pertolongan
secara medis mutlak dibutuhkan.
Jika suatu kecelakaan kekritisan teIjadi,
perhatian secepatnya diberikan kepada korban
yang diperkirakan menerima dosis > 0,25 Gy
dan biasanya fatalitas terjadi pada dosis > 2 Gy
[I]. Perkiraan dosis yang diterima korban harus
segera dibuat agar staf medis dapat segera
menentukan mctodc pengobatan yang tcpat
kepada sctiap korban. Oalam upaya
PSPKR-BATAN
~ (;
C~
:,);
6
('-f'
I~
f! '.
pertolongan secara medis terhadap korban
kecelakaan kekritisan, perlu dipelajari perihal
perkiraan dosis neutron yang diterima personil
dari suatu kecelakaan kekritisan.
Darah mengandung berbagai elemen,
antara lain 23Na yang apabila terkena neutron
akan teraktivasi menjadi 24Na melalui
reaksi
23
(n,y). Tubuh manusia mengandung Na sekitar
1,4 g/kg berat tubuh. Sebagian besar 23Na
dalam darah bcrbentuk NaCI dan setiap 100 ml
darah mengandung sekitar 0,8 gram NaCI
Darah tersebar dan bersikulasi dalam tubuh
secara homogen dan kontinyu sehingga 24Na
yang terdapat dalam darah dapat mewakili
seluruh tubuh
sebagai
dosimeter untuk
perkiraan
dosis neutron dari kecelakaan
kekritisan.
Pada penclitian ini akan dilakukan
aktivasi 23Na terhadap fiuk neutron lambat dari
reaktor GA. Siwabessy. Sebagai pcngganti
54
Prosiding Presentasi llmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan, 20-21 Agustus 1996
ISSN : 0854-4085
darah yang sesungguhnya
NaCI 0,8 %.
digunakan
larutan
t
= Waktu dan kecelakaan kekritisan tcrjadi.·
sampai pengumpulan
contoh darah
diambil (hari)
TEORI
Sodium e4Na) dalam darah
teraktivasi oleh neutron berdasarkan
dapat
reaksi
23Na (n,y) 24Na meluruh dengan memancarkan
partikel B dan sinar y yang mempunyai energi
1,369 dan 2,754 MeV dengan waktu paro (TYz)
14,8 jam. Aktivitas jenis 24Na (ANa) dalam
darah dapat dihitung dengan persamaan
Al = ANae-Atl
Kece\akaan kekritisan sebagian besar
teIjadi pada waktu yang singkat dengan
kecenderungan laju dosis yang tinggi. Bila
waktu aktivasi teIjadi beberapa jam sampai
beberapa hari, diperlukan koreksi24 peluruhan
dalam perhitungan aktivitas jenis Na. Faktor
koreksi peluruhan dinyatakan dalam rumus :
(I)
Fa =
Ala
1 -e -A.ta
(6)
(2)
ta = Waktu iradiasi
(3)
Sehingga
diperoleh
persamaan
untuk
menghitung aktivitas 24Na dalam contoh darah
sebagai berikut :
Aktivitas 24Napada awal
pencacahan
Aktivitas 24Napada akhir iradiasi
Waktu antara akhir iradiasi dan
awal pencacahan
Aktivitas pada saat pencacahan
berakhir
Waktu antara akhir iradiasi dan
akhir pencacahan
ANa =
C=
Ef=
I=
V=
Fa =
Perbedaan antara A I dan A2, (A I-A2)
adalah aktivitas yang meluruh selama periode
pencacahan, (A) adalah konstanta peluruhan
24Na, (C) adalah jumlah cacahan 24Na yang
telah dikoreksi dengan cacahan latar belakang
sehingga diperoleh :
Rt =
ACFa
60xEfxlxVxRtx(e-At1
(7)[1]
_ e-AL2)Bq/ml
Cacahan bersih 24Na yang telah
dikoreksi dengan cacahan latar belakang
Efisiensi detektor (%)
Fraksi sinar y perdisintegrasi (%)
Volume contoh darah (ml)
Faktor koreksi peluruhan radioaktif
selama peri ode iradiasi
Fraksi 24Na yang dipertahankan dalam
darah pada waktu contoh darah
dikumpulkan
BAHAN DAN TATA KERJA
BAHAN
ANa
=
AC
e m'-e
(4)
Faktor penting yang mempengaruhi
konsentrasi 24Na dalam darah adalah peruluhan
biologi 24Na dan peluruhan radioaktif selama
iradiasi. Jika contoh darah dikumpulkan
beberapa hari setelah kecelakaan kekritisan
terjadi,
diperlukan
koreksi
terhadap
pengeluaran 24Na dari tubuh. Waktu paro
biologi sekitar 12 hari. Jumlah 24Na yang
dipertahankan dalam tubuh (Rt) dinyatakan
dengan pcrsamaan,
-O.OSI3t
R t = 0' 487 e-O.08ISt
+ 0 ,510 e
+
-OOOISt
0,0027 e .
(5)
PSPKR-BA TAN
(4)
Bahan yang digunakan adalah larutan
NaCi dan sumber neutron lambat dari reaktor
GA. Siwabessy.
TAT A KERJA
1.
2.
Larutan NaCI berkonsentrasi 1,91 mg/m1;
4 mg/ml dan 8 mg/ml masing-masing 6
ml dimasukkan ke dalam kapsul polietilen
kemudian diaktivasi dengan fluk neutron
lambat pada fluen 1002 E+16 nlm2
Larutan NaCI berkonsentrasi 8 mg/ml
sebanyak 6 ml diaktivasi dengan fluk
neutron lambat pada fluen 200,4 E+ 16
sid 2204,4 E+ 16 n/m2.
55
Prosiding Presentasi I1miah Kesclamatan Radiasi dan Lingkungan, 20-21 Agustus 1996
ISSN : 0854-4085
2 •
3.
4.
Larutan NaCl yang telah diaktivasi,
dicacah
selama 300 detik dengan
y
yang
menggunakan
spektrometer
dilengkapi dengan detektor HpGe dan
EG&G ORTEC TENNELEC.
Aktivitas jenis 24Na dihitung dengan
persamaan (7).
persamaan Y = 2,114 X + 0,273 dengan r =
0,986.
25
8
::>
y = 2,114
N
~
c0
c
X + 0,273
15
10
20
...•
+
tx.
::>
co....•
"0
C'
CD
><
c
HASIL DAN PEMBAHASAN
Grafik hubungan antara konsentrasi
NaCl terhadap aktivitas jenis ditunjukkan
dalam Gambar I. Grafik ini menunjukkan
adanya hubungan linier antara konsentrasi
NaCl terhadap aktivitas jenis 24Na melalui
persamaan Y = 3,425 X + 1,450 dengan r2=
0,999.
Aktiv1taa
jon1a
Na-24
(x105Bq/ml)
Gambar 2 : Grafik aktivitas jenis Na-24
terhadap fluen neutron lambat
~ ..,
.;
z~~
+'t1
'<t
.J.4
...•
>
...•
CD
+'
<::
OJ
Berdasarkan spektrum rap at fluk neutron
RS-2 (Rabbit System 2) RSG-GAS, fluk
neutron lambat sebesar 3,34 E+l2 nlcm2 dt
mempunyai energi berorde IE-08 MeV, ini
berarti bahwa besamya faktor konversi dosis
2
terhadap fluen neutron adalah 4,65 pGy cm In
untuk dosis serap kedalaman
(Depth-absorbed
2
20
2
48
30 610
10
0
Koneontraai
larutan
NaCl
(og/ml)
Gambar I : Grafik konsentrasi larutan NaCI
terhadap aktivitas jenis Na-24
dose) dan 3,9(Surface-absorbed
pGy cm In untuk dose)
dosis
permukaan
Berdasarkan faktor konversi tersebut,
fluen dapat disajikan dalam satuan dosis
dan dibuat grafik antara aktivitas jenis
terhadap dosis neutron lamb at seperti
Gambar 3.
seraf
[I.
maka
serap
24
Na
pada
12
Hubungan fluen neutron lambat terhadap
aktivitas jenis 24Na diperlihatkan pada Gambar
2. Aktivitas jenis 24Na dinyatakan dalam satuan
Bq/ml, sedangkan fluen neutron dinyatakan
dalam satuan nlm2. Aktivitas jenis 24Na
diperoleh dengan menggunakan rumus (7)
dengan menghilangkan faktor (Fa) dan (Rt).
Dalam perhitungan tidak menggunakan (Fa)
karena aktivasi terhadap larutan NaCl hanya
dalam orde menit dan tidak menggunakan (Rt)
karena
larutan
yang
digunakan
dalam
penelitian ini bukan merupakan darah yang
sesunggulmya.
Pada Gambar 2 dapat dilihat bahwa
hubungan antara24 fluen neutron terhadap
aktivitas jenis
Na adalah linier melalui
PSPKR-BA
T AN
"
t:;
co
10
o
-
Dog111 kodalnman
-t-
DOBis pormukililn
__ ~.u
Dosia noutron
K
8
6
o
10
Aktivitao
jenl0
Na-24
12
(xl05r~JIDlJ
Gambar 3 : Grafik aktivitas jenis Na-24
terhadap dosis neutron lambat
56
Prosiding Presentasi I1miah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan, 20-21 Agustus 1996
ISSN : 0854-4085
Dalam
hal
1m
dilakukan
pula
perhitungan dosis neutron berdasarkan data
empiris bahwa fluk neutron lambat sebesar
7E+06 n/m2 dt sebanding dengan laju dosis 25
!lSv/jam [41. Dari pendekatan ini dibuat grafik
antara aktivitas jenis 24Na terhadap dosis
neutron lambat seperti pada Gambar 3.
Untuk
selanjutnya,
dosis
serap
kedalaman disebut dosis kedalaman, dosis
serap permukaan disebut dosis permukaan dan
dosis
neutron
lambat
dari
perhitungan
berdasarkan data empiris disebut dosis neutron.
Hubungan dosis kedalaman terhadap
aktivitas jenis 24Na adalah Iinier melalui
persamaan Y = 0,983 X + 0,127 dengan r2=
0,986. Persamaan ini digunakan hanya jika
energi neutron lambat berorde E-8 MeV.
Hubungan dosis permukaan terhadap
aktivitas jenis 24Na adalah Iinier melalui
persamaan Y = 0,825 X + 0,106 dengan r2 =
0,986. Persamaan ini digunakan hanya jika
energi neutron lambat berorde E-8 MeV.
Hubungan dosis neutron lambat terhadap
aktivitas jenis 24Na adalah linier melalui
pcrsamaan Y = 0,921 X + 0,133 dengan r2 =
0,983. Persamaan ini dapat digunakan jika
energi neutron lambat tidak diketahui secara
pasti.
Grafik pada Gambar 3 mempunyai
kemiringan yang tidak jauh berbeda, hal ini
memberi informasi bahwa perhitungan dosis
neutron lambat dapat didekati melalui faktor
konversi dosis maupun data empiris. Dalam
perhitungan aktivitas jenis 24Na pada kejadian
yang sesungguhnya
harns memperhatikan
faktor (Fa) dan (Rt).
Grafik dosis permukaan
mempunyai
kemiringan yang lebih kecil dibandingkan
dengan kemiringan grafik dosis kedalaman, hal
ini memberi informasi bahwa neutron lambat
memberikan kontribusi dosis kedalaman lebih
besar dibandingkan dengan kontribusinya ke
dosis permukaan.
Kepekaan pengukuran terhadap contoh
NaCi 6 ml dengan lama pencacahan 300 detik
diperoleh melalui MDA (Minimum Detectable
Activity) dengan persamaan :
MDA _
-
4,66.JC;
~ __ .
Bq/ml
=
Jumlah cacahan latar belakang pada
puncak 1,368 MeV
Ef
=
T
}'
=
Efisiensi detektor HpGe
Lama pencacahan
Volume contoh yang dicacah
CB
Dari perhitungan
di atas diperoleh
kcpekaan pengukuran terhadap contoh (6 ml
larntan NaCl) dengan detektor HpGe adalah
sekitar 5,665E-2 Bq/ml atau 5,325E-4 Gray.
KESIMPULAN
Dari pembahasan
bahwa :
1.
2.
Aktivitas minimum yang dapat
dideteksi
PSPKR-BATAN
di atas dapat disimpulkan
Aktivitas
jenis
24Na
mcmpunyal
hubungan yang linicr dengan fluen
neutron lambat melalui persamaan Y =
2,114 X + 0,273 dengan r2 = 0,986,
sehingga 23Na yang teraktivasi dalam
darah dapat digunakan sebagai dosimeter
neutron
pada
kasus
kecelakaan
kekritisan.
Penelitian ini masih perlu dilanjutkan
untuk mengetahui hubungan aktivitas
jenis 24Nadengan fluen neutron cepat.
UCAPAN TERIMA
KASIH
Penulis mengucapkan banyak terima
kasih kepada Sdr. Rohidi (PRSG) dan staf
BKKL-PTPLR
yang
telah
membantu
pelaksanaan penelitian ini hingga selesai.
DAFTAR
1.
2.
3.
(8)
4.
MDA =
=
PUS TAKA
FENG YU et aI., Determination
of
Neutron Dose from Criticality Accidents
with Bioassays for sodium-24 in Blood
and Phosphorns-32 in Hair, Oak Ridge
National Laboratory, (1993).
IAEA, Selected Topics in Radiation
Dosimetry, Procced.of the symposium on
selected topics in Radiation Dosimetry,
Vienna (1960).
IAEA, Neutron Monitoring for Radiation
Protection Purpose, Proceeding of a
symposium an Neutron Monitoring for
Rad. Protection Purpose, Vienna (1966).
MARTIN ALAN AND SAMUEL A.H,
An Introduction to Radiation Protection,
C1eapman and Hall, London (1979).
57
Prosiding Presentasi Ilmiah KeselamaUul Radiasi dan Lingkungan, 20-21 Agustus 1996
ISSN : 0854-4085
5.
6.
IAEA, Dosimetry for Critical Accidents,
Technical Report Series no. 211, Vienna
(1982).
IAEA, Neutron Monitoring for Radiological Protection, Technical Reports
Series No. 252, Vienna (1985).
DISKUSI
Sri Widayati :
Tidak terjadi.
Nazaroh - PSPKR :
1. Biasanya
satuan fluks neutron
yang
digunakan dalam nlm2 -s tetapi dalam
abstrak nlm2 dan ditulis dalam tulisan baku
O<n<10 misalnya 2,004. 1018.
Mohon
penjelasan.
terhadap
2. Bagaimana
efek reduksinya
manusia (pekerja radiasi) bila terjadi
kekritisan seperti yang dilakukan pada
penelitian ini ?
Sri Widayati :
I. Fluks neutron memang dinyatakan dalam
nlm2dt dan diabstrak tertulis nlm2,
ini
adalah bukan fluks tetapi besaran fluen
neutron. Terima kasih atas koreksinya.
2. Jika pekerja radiasi terpapari oleh fluks
neutron
pada kasus
kekritisan,
efek
radiasinya bergantung dari besar dosis serap
neutron yang diterima. Dalam literatur I
disebutkan bahwa jika korban menerima
dosis neutron >2 Gy maka akan terjadi
fatalitas.
Suzie D.- PTPLR :
Dari persamaan y=2,114x+0,273,
apabila x=O atau y=0 ?
apa artinya
Sri Widayati :
y adalah fluen neutron dan x adalah aktivitas
jenis Na-24. Bila x=O maka aktivitas Na-24
tidak terdeteksi atau tidak ada. Walaupun Na23 diiradiasi dengan fluen tertentu, pengukuran
aktivitas jenis Na-24 tidak terdeteksi artinya
detektor tidak mampu
untuk
mengukur
aktivitas pada fluen tersebut (aktivitas yang
diukur di bawah batas minimum yang dapat
dideteksi / MDA).
•
Supandi - PPSM:
Analisis akti vas i Na-23 (n,y)Na-24,
juga terjadi reaksi Na-23(n,y)Na-22 ?
PSPKR-BA
T AN
apakah
58