4/30/2008

1

Ionising radiation Non-ionising radiation

Alpha (α) Radiowaves

Beta (β) Microwaves

Gamma (γ) Visible light (e.g. lasers)

X rays (Roentgen rays) and/or infra- red

Neutrons Ultra violet

Wavelength (Å)

10-4 10-2 0 102 104 106 108 1010 1012 1014

Ionising Non-ionisingVIS

IBLE

IR Radio

Lasers Microwaves

UVXraysGammaCosmic

Radioaktivitas→ proses dimana nukleus tidak stabilberdisintegrasi spontan dengan melepaskan energi; → proses decay/paruh/luruhEnergi berasal dari sinar radioaktif: α, β, γ, dst.Sinar α

terdiri atas partikel/atom He tanpa elektron (2 proton + 2 neutron), emisi cepat, energi cepat hilang, daya tembus ~ 0

Sinar βpartikel elektron, daya tembus sedang, kecepatan tinggi

Sinar γ = R radiasi elektromagnetik, daya tembus dalam, kecepatan tinggi

4/30/2008

2

Atom →nukleus dengan orbit elektron (e)

Nukleus = proton (p) + neutron (n)

Nomor atom = jumlah proton;

Nomor massa = berat atom = proton + neutron

Nukleus tidak stabil: jumlah n >> jumlah p → disintegrasi,

mencari status stabil dengan memancarkan/mengeluarkan

sinar

Atom ada yang stabil dan ada yang tidak stabil

Atom tidak stabil disebut isotop

Waktu paruh = T½ = radioactive half live = interval waktu yang

dibutuhkan untuk menurunkan aktivitasnya menjadi 50%

C N 146

14

75760 years

β emission

Unstable radionuclide

Stable radionuclide

decays

Emisi radiasi akan menghasilkan energi yang dinyatakandalam elektron voltBesar energi yang sering didapatkan adalah keV (kiloelektronvolt) dan MeV (megaelektron volt)Satu jenis isotop dapat mengemisikan beberapa jenis energi

Isotop T1/2 Types of decay

βenergies (MeV)

γ energies (MeV)

Specificγ rays

constant

Cesium-137 30 yrs β-

β-

0.51 (95%)1.17 (5%)

0.662 (86%) 3.3

Carbon-14 5760 yrs β- 0.159 (100%)

Radon-22 30 s α 5.48 (100%)

Sodium-22 2.6 yrs β+

EC

0.54 (90.5%)1.83 (0.06%)

(9.5%)

0.511.28 (100%)

12.0

4/30/2008

3

Alpha (α) partikel: muatan positif dari inti helium, terdiri dari 2 proton dan 2 neutron; partikel cukup berat; 2-5 cm di udara; mudah ditahan olehkertas, lapisan tipis atau kulit; berbahaya bila masuk kedalam tubuhBeta (β) partikel: muatan negatif partikel atau elektron; 4-5m di udara; dapat ditahan oleh lapisan tipis air, gelas, perspex atau aluminium; dapatmenembus sesuai dengan energi (sampai 2 cm); berbahaya bila masuktubuhGamma (γ) rays: tanpa energi dan massa, dinyatakan sebagai gelombang; sama dengan cahaya tampak tapi lebih besar energinya; bisa >100m diudara; dapat menembus ke tubuh; berbahaya sekalipun di luar tubuh; dapat ditahan oleh beton atau timbal dengan ketebalan tertentu

X rays: gelombang elektromagnetik; 60 m di udara; lebih ‘less penetrating’ than γ rays; tetapi juga externally berbahayabagi tubuh; dapat ditahan lapisan beton atau timbalNeutrons: partikel yang netral electrically; keberadaan diudara bisa lebih dari 100m dan highly penetrating to body tissues; dikenal sebagai fast neutron ketika pertama kali ditemukan; di-slow down dengan lapisan material tebal yang mengandung air, wax, atau graphit; slow neutron dapatdiserap secara efektif dengan perisai/penahan dari cadmium atau boron

4/30/2008

4

Aktivitas: kecepatan peluruhan spontan pada suatu materiradionuklida, tergantung tipe materi radioaktif dinyatakandalam

Becquerels (Bq) = disintegrasi per detik (SI unit); atau Curies (Ci) –Imperial Unit

1 Ci = 37 x 109 BqEksposur: satuan Röntgen (R) = eksposure sebesar 2.58 x 10-4

Coulomb/kg Eksposure hanya untuk radiasi karena radiasi sinar X atau sinar γ

Eksposur radioaktif pada pekerja harus dalam keadaan ALARA – as low as reasonably achievable

Absorpsi (absorbed dose) = mengukur deposisi energi pada suatumedium akibat semua tipe radiasi pengion energy diabsorbsiper unit massa material

Satuan: rad = 100 erg energi yang diabsorpsi/gram materi; SI unit = Gray (Gy) = energi deposisi sebesar 0,01 Joules/kg1 Gy = 1 J/kg = 100 rad

Ekuivalen Dose, satuan awal dengan remrem = absorbed dose X Q ; Q = quality factor; SI unit: Sievert (Sv) = Absorbed dose Gy X Q X N; N=further modifying factor (pengaruh dose rate dan fractionation)N sering = 1, maka 1 Sv = 100 rem

Types of radiation Quality factors

X-rays, γ-rays and electron 1

Thermal electrons 2,3

Fast neutron and proton particles 10

α-particles 20

Dose rate = kecepatan saat dosis diterima

Akumulasi dosis yang diterima pekerja = dosis rate x waktu

Dose rate = satuan per jam, sehingga

Total dose = dose rate X waktu

Sievert terlalu besar mSv atau μSv

1 mSv = 1/1000 Sv (100 mrem)

1 μSv = 1/1000 000 Sv ( 0,1 mrem)

4/30/2008

5

Employees aged >18 yrs

Employees aged<18 yrs

Any other person

Whole body50mSv (5.0 rem) 15mSv (1.5 rem) 5mSv (0.5 rem)

Induvidual organs and tissues

500mSv (50 rem) 150mSv (15 rem) 50mSv (5.0 rem)

Lens of the eye150mSv (50 rem) 45mSv (4.5 rem) 15mSv (1.5rem)

Women of reproductive capacity: Dose limit for the abdomen 13 mSv (1.3 rem) in any consecutive 3 month interval

Pregnant women: Dose limit during the declared tern of pregnancy 10mSv (1.0 rem)

Tidak memberi rasa pada orang yang terpapar berbahayaperlu dikelola dengan baik

Kerusakan/efek yang terjadi akibat oleh kematian sel. Setelahsel terbelah, maka sel baru tidak viable, dan mati apabila intisel terkena radiasi

Efek: somatik dan genetik- LD : 400-600 r- kematian : 750 r- lahir mati : 200-400 r- lelah : 5 -200 r- lain-lain : Ca darah, Ca kulit, katarak, mutasi

4/30/2008

6

93,000 survivors

27,000 non-exposed comparable individuals as controls

Location at the time of the blast must be accounted for in the dosimetry.

TISSUE ORGANIZATION

Effects of radiation on tissues are related to the functional organization ofeach tissue.Tissues are often organized into specialized cell types with limited ability to divide.This tissue unit is supplied and regenerated by a population of “immortal”stem cells.

TISSUE EFFECTS DEPEND ON

Inherent sensitivity of the cellsKinetics of the cell populations: “acute” vs“late” effects.Stem cells much more radiosentive than mature functioning cells.Cell death occurs as the cell tries to divide.Very large doses required to kill (stop the function) of a non-dividing cell.

Prodromial syndrome• Nausea, vomiting• Dose dependent• Signs appear in minutes at very high dosesCentral nervous syndrome (only at very high doses)• Doses > 100 Gy• Death in hours• Cause not clear (cerebrovascular syndrome)Gastrointestinal syndrome• Doses above ~ 5 Gy• Death in ~ 3-10 days• Nausea, vomiting, diarrheaBone marrow syndrome• Doses above ~ 2 Gy• Death in several weeks• Immune system failure

4/30/2008

7

EARLY EFFECTS: STEM CELLS ARE THE “TARGET”

Effects occur in a few days to weeksRapidly dividing cell populationsExamples: skin epidermis, gastrointestinal tract, hematopoietic systemDamage can be repaired. Stem cells repopulate rapidly.

LATE EFFECTS:

Effects occur in months to years.Slowly proliferating tissues: lung, kidney, liver, CNSDamage never repaired completelyVascular damage or mature functional cells as the “target”?

Cells not killed, but damaged…..

Cataract formation

Genetic (hereditary) effects

Effects on the fetus

Carcinogenic effects (cancer)

Bahaya: Internal danExternal

Evaluasi: Pengukuran danBandingkan dengan standar

Dasar pengamanan: WaktuJarakPerisai

4/30/2008

8

Internal: bahaya yang didapatkan dari materi radioaktif bisa materitersebut masuk kedalam tubuh (seperti oral). Radiasi α dan β yang menyebabkan bahaya internalExternal: walaupun tidak masuk/kontak, radiasi dari emisi sinar γ, neutron dan sinar X, sinarnya dapat memasuki (penetrasi) kedalam tubuh

Toksisitas isotop radioaktif berbeda-beda: Kelas I (very high toxicity): Sr-90; Y-90; Pb-210; Bi-210; Ra-226, dll.Kelas II (high toxicity): Ca-45; Fe-59; Sr-89; Y-91; I-131, dll.Kelas III (mod. toxicity): Na-22; Na-24; P-32; Cl-36; K-42; Mn-52; Mn-54; dll.Kelas IV (low toxicity): H-3; Be-7; C-14; Cr-51; dll.

Pengukurandi lingkungan: Geiger-Muller; ioinizationchamberexposur: Film badge/pen dosimeter

Bandingkan denganstandar

4/30/2008

9

RADIATION MEASURING INSTRUMENT - MOBILE

INSTALLED MONITOR

GEIGER MULLER COUNTER

PORTABLE CONTAMINATION METER

PORTABLE MICO ‘R’ METER

WAKTU: Semakin lama waktu paparan semakinbesar radiasi yang diterima

Contoh: Sumber 100mrem/jam; selama 2 jam 200mrem; 4 jam 400mrem, dst.

JARAK: Aktivitas berkurang dengan 1/D2, bila jarakbertambah sebayak D

Contoh: Sumber dengan 1000 unit pada 1 ft; untuk 2 ft 250 unit; 3 ft 111 unit, dst.

4/30/2008

10

PERISAI: hitung ketebalan yang diperlukan untuk mencapaistandar Ada ‘half value layer’ (HVL):

Material Cobalt-60 Cesium-137

Pb 0,49 in 0,25 in

Cu 0,83 in 0,65 in

Fe 0,87 in 0,68 in

Zn 1,05 in 0,81 in

Beton 2,6 in 2,10 in

Contoh: Sumber Co-60 berjarak 3 ft mengasilkan radiasi 500 mR/jam, dengan adanya beton 2,6 in emisi menjadi 250 mR/jam; 5,2 in beton 125 mR/jam, dst.

Rumus perkiraan eksposur dari sumber γ:

R/jam/ft ≡ 6 CEdimana C=Curie, Ci dan E=energi (MeV)

Contoh: 1. Sumber Co-60, dengan 100mCi=0,1Ci

E= 1,1 dan 1,3 MeV=2,4 MeVEksposur pada 1 ft = 6 x 0,1 x 2,4 = 1,44 R

2. Sumber Co-60 dengan aktivitas=0,5 Ci terbakar, dan semua alatukur terbakar, berapa jarak aman, bila MPD (max permissible dose= 100mR/minggu)?MPD=100mR/minggu=2,5 mR/jam → (100 : 40 jam kerja)R/jam/ft = 6 x 0,5 x 2,4 =7,2 = 7200 mR?ft = (7200/2,5)1/2 = 53,7 ft

SOAL

Seorang pekerja terpapardari radiasi uniform 5 µSv/jam (0,5 mrem). Berapa dosis yang diadapat setelah 3 jam?

JAWABAN

Total dose = dose rate x waktu

= 5 x 3 = 15µSv (1,5 mrem)

4/30/2008

11

SOAL

Seorang pekerja ‘classified’ diperbolehkan menerimadosis ekivalen sebesar 1mSv (100 mrem) dalam 1 minggu. Berapa lama dia bolehbekerja di suatu area dengandosis ekivalen rate 50 µSv/jam (5 mrem/jam)

JAWABAN

Time = total dose / dose rate= 1 mSv / 50 μSv/jam = 1000 μSv / 50 μSv/jam = 20 jam dalam seminggu

SOAL

Suatu sumber mempunyaidose rate 10 mSv/jam pada100 cm. Pada jarak berapaseorang harus bekerja agar hanya menerima 40 mSv/jam?

JAWABAN

D1 r12 = D2 r2

2

(D1 : dose rate at distance r1

D2 : dose rate at distance r2 )=10 x (100)2 = 40 x r2

2

r22= (10 x (100)2 ) / 40 = 2500

r = 50 cm