DESAIN PENAHAN RUANG SINARX
Pusat Pendidikan dan PelatihanBADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL
Desain Penahan Ruang SinarX 2
BIODATANama : BagiyonoTempat /Tgl Lahir : Purworejo, 8 September 1964
Pendidikan :1. S1 Teknik Nuklir, Universitas Gadjah Mada, Yogya, 19882. S2 Material Science, University of Kentucky, USA, 1999
Training di Bidang Radiasi:1. Application of Radiation in Industry, Kyushu Univ. JAPAN, 1992932. Petugas Proteksi Radiasi, BATAN, 19943. Radiografi Level I, BATAN, 19944. Radiografi Level II, BATAN, 19955. Radiografi Level III, BATAN, 20006. Interaction between High Energy Particle and Materials, JAERI, JAPAN,
20012002
Desain Penahan Ruang SinarX 33
Setelah mempelajari modul ini peserta diharapkan mampu : mendesain dinding penahan sinarX pada instalasi tetap.
Desain Penahan Ruang SinarX 44
Setelah mempelajari modul ini peserta diharapkan mampu:
1. menyebutkan jenis penahan untuk instalasi tetap2. menyebutkan batasan paparan untuk penahan tipe diagnostik, terapi dan radiografi3. menyebutkan minimal 3 faktor yang mempengaruhi perancangan dinding penahan instalasi sinarX4. menyebutkan dua jenis penahan sekunder5. melakukan perhitungan dinding penahan sinarX primer6. melakukan perhitungan dinding penahan sinarX sekunder
Desain Penahan Ruang SinarX 55
Pokok bahasanPokok bahasan
1. DASAR PERANCANGAN PENAHAN
A.Penahan SumberB.Penahan Struktural
2. CONTOH PERHITUNGANA. Penahan Primer B. Penahan Sekunder
Desain Penahan Ruang SinarXDesain Penahan Ruang SinarX 66
PENAHAN INSTALASI SINARX
RUMAH TABUNG(SOURCE SHIELDING)
BANGUNAN(STRUCTURAL SHIELDING)
PENAHAN RADIASI PRIMER
PENAHAN RADIASISEKUNDER
RADIASI HAMBUR
RADIASI BOCOR
Desain Penahan Ruang SinarX 77
PENAHANRADIASI PRIMER
PENAHANRADIASI
SEKUNDER
PENAHANRADIASI
SEKUNDER
RADIASI PRIMER
RADIASI HAMBUR RADIASI BOCOR
RUMAH TABUNG(SOURCE SHIELDING)
PENAHAN INSTALASI SINAR-XBerkas SinarX Menghadap ke Dinding
PENAHANRADIASI PRIMER
PENAHANRADIASI
SEKUNDER
PENAHANRADIASI
SEKUNDER
Desain Penahan Ruang SinarX 88
PENAHANRADIASI PRIMER
PENAHANRADIASI
SEKUNDER
PENAHANRADIASI
SEKUNDER
RADIASI PRIMER
RADIASI HAMBUR
RADIASI BOCOR
RUMAH TABUNG(SOURCE SHIELDING)
PENAHANRADIASI
SEKUNDER
Berkas SinarX Menghadap ke Lantai
PENAHANRADIASI PRIMER
PENAHANRADIASI
SEKUNDER
PENAHANRADIASI
SEKUNDER
PENAHANRADIASI
SEKUNDER
PENAHAN INSTALASI SINAR-X
Desain Penahan Ruang SinarXDesain Penahan Ruang SinarX 99
• penahan radiasi yang melekat pada pesawat sinar X
PENAHAN SUMBER
M E D I S NON MEDIS
DIAGNOSTIK T E R A P I
Penahan sumber
Desain Penahan Ruang SinarX 1010
Tipe Radiografi IndustriTipe Radiografi Industri• laju dosis bocor pada jarak 1 m tidak melebihi 1000 mR/jam
Tipe Diagnostik laju penyinaran pada jarak 1 m dari fokus tidak melebihi dari 100 mR/jam.
Pada arus dan tegangan maksimum
Tipe TerapiTipe Terapi• laju penyinaran pada jarak 1 m dari fokus tidak lebih dari 1000 mR/jam dan• tidak lebih dari 30.000 mR/jam pada jarak 5 cm dari permukaan
tabung
Laju bocor
Desain Penahan Ruang SinarX 1111
Pertimbangan:Pertimbangan:Energi RadiasiEnergi RadiasiEkonomiEkonomi
Penahan StrukturalPenahan Struktural
Jenis Beton Lembaran Pb Bata berplaster Kaca Pb dll
Material
Desain Penahan Ruang SinarX 1212
Perhitungan Perhitungan Ketebalan Dinding Ketebalan Dinding
• Kemampuan tabung (Kv Kemampuan tabung (Kv maxmax dan I dan I maxmax))
• Jarak sumber radiasi terhadap titik pengamatanJarak sumber radiasi terhadap titik pengamatan
• Jarak sumber radiasi terhadap bidang Jarak sumber radiasi terhadap bidang penghamburpenghambur
Faktor perancangan :
d. daerah terkontrol atau tidak terkontrol
e. Faktor Guna (Use factor, U)f. Faktor penghunian (Occupancy Factor, T)g. Beban Kerja Mingguan (Weekly Workload, W)
Desain Penahan Ruang SinarX 1313
Daerah terkontrol Daerah terkontrol penghuninya hanya personil yang penghuninya hanya personil yang
karena pekerjaannya terkena radiasi, karena pekerjaannya terkena radiasi, P = 0,1 R/minggu (R=100 P = 0,1 R/minggu (R=100 mR/minggu),mR/minggu),
Daerah tidak terkontrol Daerah tidak terkontrol penghuninya bisa siapa saja. penghuninya bisa siapa saja. P= 0,01R/minggu (R= 10 mR/minggu)P= 0,01R/minggu (R= 10 mR/minggu)
Daerah terkontrol atau tidak terkontrolDaerah terkontrol atau tidak terkontrol
Desain Penahan Ruang SinarX 1414
prosentase suatu dinding terkena berkas prosentase suatu dinding terkena berkas radiasi selama pemanfaatan pesawat sinarradiasi selama pemanfaatan pesawat sinarX. X.
U = 1 U = 1 direncanakan diarahkan terus direncanakan diarahkan terus menerus ke suatu dinding menerus ke suatu dinding
U = ¼ U = ¼ arahnya direncanakan arahnya direncanakan berubah berubah secara periodik untuk semua dinding secara periodik untuk semua dinding
Apabila tidak ada informasi, dinding nilainya Apabila tidak ada informasi, dinding nilainya ¼ dan lantai nilainya 1. ¼ dan lantai nilainya 1.
Faktor Guna (Faktor Guna (Use Factor, UUse Factor, U))
Desain Penahan Ruang SinarX 1515
ditentukan oleh seberapa sering seseorang ditentukan oleh seberapa sering seseorang berada dibalik dinding ruang pesawat sinarberada dibalik dinding ruang pesawat sinarX. X.
berdasarkan informasi atau pengamatan berdasarkan informasi atau pengamatan langsung dari keberadaan orang di balik langsung dari keberadaan orang di balik dindingdinding
Untuk pekerja radiasi T=1Untuk pekerja radiasi T=1
Faktor Penghunian (Faktor Penghunian (Occupancy Factor, TOccupancy Factor, T))
Untuk bukan pekerja radiasi T = 1 menerus berada di balik dinding, T = ¼ tidak terus menerus, tetapi relatif sering, T =1/16 hanya sesekali berada di balik dinding.
Desain Penahan Ruang SinarX 1616
Pemakaian penuhT=1
Ruang kontrol, bangsal, ruang kerja, ruang gelap, koridor yang cukup luas, ruang tunggu, ruang istirahat yang digunakan oleh personil yang karena pekerjaannya terkena paparan, ruang bermain anakanak, tempat tinggal
Pemakaian sebagian
T=1/4
Koridor sempit, ruang serba guna, ruang istirahat yang tidak secara rutin digunakan oleh personil yang karena pekerjaannya terkena paparan,elevator yang menggunakan operator, dan tempat parkir.
Pemakaian kadangkala
T=1/16
Tangga, elevator, daerah luar yang hanya digunakan oleh pejalan kakiatau lalu lintas kendaraan, kamar yang sempit, toilet yang tidak digunakan rutin oleh personil yang karena pekerjaanya terkena penyinaran
TABEL FAKTOR PENGHUNIAN T
Untuk bukan pekerja radiasi dan Untuk bukan pekerja radiasi dan tidak ada informasitidak ada informasi
Desain Penahan Ruang SinarX 1717
Tingkat pemakaian pesawat sinarX dalam 1 Tingkat pemakaian pesawat sinarX dalam 1 minggu minggu
dinyatakan dalam mA menit/minggu.dinyatakan dalam mA menit/minggu. Tergantung dari :Tergantung dari :
waktu pengoperasian pesawat sinarX waktu pengoperasian pesawat sinarX dalam 1 minggu (menit/minggu),dalam 1 minggu (menit/minggu),
arus tabung pada saat pesawat sinarX arus tabung pada saat pesawat sinarX dioperasikan (mA)dioperasikan (mA)
Beban Kerja Mingguan (Beban Kerja Mingguan (Weekly Load, WWeekly Load, W))
Desain Penahan Ruang SinarX 1818
Asumsi perhitungan Hanya ada satu pesawat yang beroperasi pada
suatu waktu Hasil perhitungan dalam ketebalan beton Dapat dikonversikan ke material lain
b
b
a
aHVL
xHVL
x =
∑ = ba xx ).().( ρρ
Untuk sembarang materialUntuk sembarang material
Material dengan unsur Material dengan unsur penyusun mempunyai penyusun mempunyai nomor atom samanomor atom sama
Desain Penahan Ruang SinarX 1919
11.703.6011.93.6050010.903.308.302.504010.403.104.801.473009.402.802.900.882508.402.501.700.522007.402.240.990.301506.602.000.930.281255.301.600.880.271002.800.840.520.17701.500.430.170.0650TVTHVTTVTHVT
Beton (cm)Timbal (mm)Bahan PenahanTegangan
Maksimum(kV)
Nilai HVL dan TVL untuk Timbal dan Beton
Desain Penahan Ruang SinarX 2020
DDeennssiittiieess ooff CCoommmmeerrcciiaall BBuuiillddiinngg MMaatteerriiaallss
MMAATTEERRIIAALL DDEENNSSIITTYY RRAANNGGEE((gg//CCmm33))
DDEENNSSIITTYY OOFF AAVVEERRAAGGEESSAAMMPPLLEE ((gg//CCmm33))
BBrriicckk 11,,6600 –– 22,,5500 11,,9900GGrraanniittee 22,,6600 –– 22,,7700 22,,6633LLiimmeessttoonnee 11,,8877 –– 22,,6699 22,,3300MMaarrbbllee 22,,4477 –– 22,,8866 22,,7700SSaanndd PPllaasstteerr 11,,5544SSaannddssttoonnee 11,,9900 –– 22,,6699 22,,2200SSiilliicceeoouuss CCoonnccrreettee 22,,2255 –– 22,,4400 22,,3355TTiillee 11,,6600 –– 22,,5500 11,,9900GGllaassss 11,,5500CCoonnccrreettee 22,,3355
Desain Penahan Ruang SinarX 2121
Perhitungan Perhitungan Penahan PrimerPenahan Primer
menit /mAmR 22
TUWdP
WUDK prii ==
K : jumlah Roentgen per mili Amperemenit pada jarak 1 m P : dosis radiasi yang diizinkan dalam 1 minggu (NBDM) dpri : jarak dari fokus sumber ke dinding primer (m), W : beban kerja dalam mAmenit/minggu,U : faktor pemanfaatan, T : faktor penghunian
Desain Penahan Ruang SinarX 2222
• Radiasi Hambur (Xh)
menitmAmRfFTWa
ddscaPK −−= /....
400.sec)(.)(. 222
K : jumlah Roentgen per mili Amperemenit pada jarak 1 m akibat Radiasi HamburP : dosis radiasi yang diizinkan dalam 1 minggu (NBDM) dsca : jarak dari fokus sumber ke bidang penghambur (m), dsec : jarak dari bidang penghambur ke dinding sekunder (m), a : fraksi radiasi terhamburW : beban kerja dalam mAmenit/minggu,T : faktor penghunian F : Luas Bidang penghambur (cm2)f : faktor kompensasi tegangan
Perhitungan Perhitungan Penahan sekunderPenahan sekunder
Desain Penahan Ruang SinarX 2323
r = dsca.tg 20o
F = π r2
= π (dsca.tg 20o)2
Luas Bidang Hambur
d sca
β
r
Desain Penahan Ruang SinarX 2424
Table II.3. Fraksi Radiasi Terhambur (a)
0.002800.002600.001900.002000.002200.00260300
0.002800.002700.001900.001900.002100.00250250
0.002800.002700.001900.001900.002000.00240200
0.002600.002400.001600.001600.001600.00200150
0.002500.002300.001500.001500.001500.00180125
0.002200.002000.001300.001200.001200.00150100
0.001300.001000.000500.000350.000350.0006570
0.001000.000800.000350.000250.000200.0005050
13512090604530
Sudut Hamburan (dari pusat berkas)Tegangan Sumber
Desain Penahan Ruang SinarX 2525
Faktor kompensasi tegangan
Desain Penahan Ruang SinarX 2626
Atenuasi sinar X pada Beton
Desain Penahan Ruang SinarX 2727
• Radiasi Bocor (Xb)
HVTxn 21
b=
=
n
lxB
TWIdPBlx .
60.. 2 ⋅= untuk terapi & radiografi
untuk diagnostikTW
IdPBlx ..600.. 2
=
P : dosis radiasi yang diizinkan dalam 1 minggu (NBDM)d : jarak dari fokus sumber ke titik yang diinginkan (m), I : Intensitas Sinar X (mA)W : beban kerja dalam mAmenit/minggu,T : faktor penghunian xb : tebal penahan radiasi bocor yang dibutuhkan, HVT : tebal paruh penahan
Desain Penahan Ruang SinarX 2828
Penentuan tebal dinding sekunder
Bila |XhXb| < 1 TVLBila |XhXb| < 1 TVLt = nilai terbesar (Xs atau Xb) + 1 HVLt = nilai terbesar (Xs atau Xb) + 1 HVL
Bila |XhXb| Bila |XhXb| ≥≥ 1 TVL 1 TVLt = nilai terbesar antara Xs atau Xb t = nilai terbesar antara Xs atau Xb
Xh = tebal penahan radiasi hamburXb = tebal penahan radiasi bocor
Desain Penahan Ruang SinarX 2929
2
22,5
11 m
2,5 m 2,5 m
2 m
2 m
Contoh PerhitunganContoh Perhitungan
(D) Bunker
(C) T
empa
t Par
kir
(B) Lab Proteksi Radiasi
(A) K
amar
Gel
ap
200 kV, 5 mA
10 cm Bata + 6 cm Plaster
Desain Penahan Ruang SinarX 3030
• Beban kerja (W)
minggumenitmA 2000
mA 5minggu
hari 5shootmenit 5
orangshoot 2
hariorang 8
=
××××=W
Asumsi :• dalam 1 hari 8 orang mengoperasikan pesawat sinarX,• tiap orang 2 kali shoot, • tiap shoot 5 menit, • 1 minggu 5 hari kerja, • tiap shoot arusnya 5 mA
Desain Penahan Ruang SinarX 3131
• Penahan primerPenahan primer
menitmARm
TUWdP
K pri−
=22
...
1.1.2000)2(.1,0 2
=K
menitmARm 100.2
24−⋅=K
Pesawat menghadap dinding DPesawat menghadap dinding D
Desain Penahan Ruang SinarX 3232
2.0 104
12 inchi
Desain Penahan Ruang SinarX 3333
Tebal dinding yang ada setara dengan tebal beton:ρplaster Xplaster + ρbata Xbata = ρbeton Xbeton
(1,54 x 6)plester + (1,9 x 10)bata = (2,35 x X)beton
Xbeton = 12,02 Cm
Apabila diganti Pb, tebal beton = 18,46 cm setara dengan Pb:
mm 3,84cm 46,18cm 2,5mm 52,0 ≅⋅=
⋅= BtBt
PbPb x
HVLHVLx
Jadi tebal penahan primer plester (6 Cm) + bata (10 Cm) ditambah beton = 18,46 Cm atau Pb = 3,84 mm
Tebal beton yang dibutuhkan = 12 inchi = 30,48 Cm
Perlu penambahan beton:30,48 cm – 12,02 cm = 18,46 Cm
Desain Penahan Ruang SinarX 3434
r = dsca.tg 20o
F = π r2 = π 100 tg 20o
= 4162,84 Cm2Luas Bidang Hambur
d sca
β
r
Penahan sekunderPenahan sekunder
Desain Penahan Ruang SinarX 3535
1.4162.1.2000.0019,0400.)5,2(.)1(.1,0 22
=K
= 1,6 .102 Rm2/mAmenit
→ tebal beton (Xh) = 6 inchi = 15,24 Cm
Dinding A (Kamar Gelap)Dinding A (Kamar Gelap)
Tebal Penahan Radiasi Hambur (XTebal Penahan Radiasi Hambur (Xhh))
menitmARFTWa
ddPK sca −= /...
400.)(.)(. 2sec
2
Desain Penahan Ruang SinarX 3636
TWIdPBlx sca
..60.. 2
=
1.20005.60.)5,2(.1,0 2
=Blx
→ tebal beton penahan radisi bocor (xb) = 8,53 Cm
Blx = 0,09375Blx = (½)xbt/HVL Log Blx = (Xbt/HVL) log (½)Xbt = HVL (log Blx/ log (½)) = 2,5 cm (3,41) = 8,53 cm
Tebal Penahan Radiasi Bocor (XTebal Penahan Radiasi Bocor (Xbb))
Desain Penahan Ruang SinarX 3737
Penentuan tebal penahan radiasi sekunder|XhXb| = |15,24 8,53| = 6,71 cmTVL beton pada 200 kV = 8,4 cm
|XhXb| < 1 TVL Pilih nilai terbesar + I HVL
HVL beton pada 200 kV = 2,5 CmX (beton) = (xs + HVL) = 15,24 Cm + 2,5 Cm = 17,74 Cm
Jadi tebal beton penahan sekunder = 17,74 Cm
Desain Penahan Ruang SinarX 3838
Tebal dinding yang ada setara dengan tebal beton:
ρplaster Xplaster + ρbata Xbata = ρbeton Xbeton
(1,54 x 6)plester + (1,9 x 10)bata = (2,35 x X)beton
Xbeton = 12,02 Cm
Apabila diganti Pb, tebal beton = 5,72 cm setara dengan Pb:
mm 1,19cm 72,5cm 2,5mm 52,0 ≅⋅=
⋅= BtBt
PbPb x
HVLHVLx
Perlu penambahan beton:17,74 cm – 12,02 cm = 5,72 Cm
Desain Penahan Ruang SinarX 3939
Laju kebocoran • tabung diagnostik pada jarak 1 m dari fokus <100
mR/jam pada arus dan tegangan maksimum• tabung terapi pada jarak 1 m dari fokus <1000
mR/jam dan pada jarak 5 cm dari permukaan tabung <30.000 mR/jam pada arus dan tegangan maksimum
• pesawat radiografi jarak 1 m dari fokus <100 mR/jam pada arus dan tegangan maksimum
RANGKUMANRANGKUMAN Penahan radiasi untuk sinarX : penahan sumber dan
penahan bangunan
Desain Penahan Ruang SinarX 4040
Rancangan dinding penahan instalasi sinarX bergantung kepada:
• Tegangan tabung maksimum pesawat sinarX (kV)• Arus tabung maksimum (mA).• Beban pesawat (W) (mAmenit/minggu).• Faktor manfaat (U) yang merupakan fraksi beban
kerja ke arah mana sinar guna ditujukan.• Faktor penghunian ruang (T)
RANGKUMAN RANGKUMAN (lanjutan)(lanjutan)
Dinding penahan sinarX : penahan primer dan penahan sekunder
Penahan primer untuk menahan radiasi primer Penahan sekunder dihitung berdasarkan radiasi
hambur dan akibat radiasi bocor.
Desain Penahan Ruang SinarX 4141
1. Pengukuran laju kebocoran pesawat sinarX dilakukan 1. Pengukuran laju kebocoran pesawat sinarX dilakukan a. pada permukaan dinding ruangn sebelah luar a. pada permukaan dinding ruangn sebelah luar b. pada jarak 1 meter dari fokusb. pada jarak 1 meter dari fokusc. pada permukaan tabungc. pada permukaan tabungd. pada permukaan dinding ruangan sebelah dalam d. pada permukaan dinding ruangan sebelah dalam
LATIHAN SOAL
2. Diantara pernyataan di bawah ini pernyataan yang benar mengenai material dinding ruangan pesawat sinarx tegangan rendah yang benar adalah
a. Dinding harus terbuat dari betonb. Dinding harus terbuat dari timbalc. Dinding harus terbuat dari campuran beton dan timbald. Dinding boleh terbuat dari material apa saja asal mempunyai daya
atenuasi yang memenuhi persyaratan
3. Faktorfaktor yang tidak mempengaruhi perancangan dinding ruang pesawat sinarX
a. Arus dan tegangan operasi minimumb. Jarak sumber radiasi terhadap bidang penghamburc. Jarak sumber radiasi terhadap titik pengamatand. Jawaban diatas benar semua
Desain Penahan Ruang SinarX 4242
Desain Penahan Ruang SinarX 4343
K : jumlah Roentgen per miliAmperemenitminggu pada jarak 1 m P : dosis radiasi yang diizinkan dalam 1 minggu (NBDM) (0.1 R/minggu untuk daerah terkontrol)
(0,01 R/minggu untuk daerah tidak terkontrol)dpri : jarak dari fokus sumber (m), W : beban kerja dalam mA/menit/minggu,U : faktor pemanfaatan, (untuk dinding adalah ¼ dan untuk lantai adalah 1). T : faktor penghunian
T = 1 pemakaian PenuhT = 1/4 pemakaian sebagianT = 1/16 pemakaian kadangkala
I : Intensitas Sinar X (mA)Kux : jumlah Roentgen per miliAmperemenitminggu pada jarak 1 m akibat Radiasi HamburP : dosis radiasi yang diizinkan dalam 1 minggu (NBDM) (0.1 R/minggu untuk daerah terkontrol)
(0,01 R/minggu untuk daerah tidak terkontrol)dsca : jarak dari fokus sumber ke bidang penghambur (m), dsec : jarak dari bidang penghambur ke titik yang diinginkan (m), a : fraksi radiasi terhamburF : Luas Bidang penghambur (cm2)f : faktor kompensasi tegangan
NOTASI Perhitungan
Top Related