PRO SIDING SEMINAR PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLffi Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses Bahan Yogyakarta, 28 Agustus 2008
EVALUASI HASIL PEMANTAUAN RADIOAKTIVITAS UDARA DI RUANG REAKTORKARTINIPTAPB-BATANYOGYAKARTA Supamo, Elisabeth Supriyatoi Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses Bahan - BATAN ABSTRAK EVALUASI HASIL PEMANTAUAN RADIOAKTIVITAS UDARA DI RUANG REAKTOR KARTINI PTAPB BATAN YOGYAKARTA. Telah dilakukan evaluasi hasil pemantauan radioaktivitas udara di ruang reaktor Kartini. Tujuan pemantauan ini adalah untuk mengetahui tingkat radioaktivitas udara yang terjadi dengan mengukur gross beta. Oigunakan metode penghisapan dengan menggunakan pompa vakum tinggi, udara dilewatkan filter kemudian filter dicacah menggunakan alat cacah Geiger Muller Ortec, efisiensi pencacahan 14 %, debit udara masuk 36 x 303 celmenit dan faktor perkalian luasan filter 6,612. Hasil analisis menunjukkan bahwa radioaktivitas pemancar gross beta di udara paling rendah (3,4 ± 0,01) W·7 Bq/cc dan paling tinggi (26,86 ± 0,02) 1(J7 Bq/cc. Hasil analisis ini masih jauh berada di bawah batas spesifikasi teknis yang telah ditetapkan dan tertuang pada Laporan Analisis Keselamatan Reaktor Kartini yang besarnya 4 x 10-5Bq/cc. ABSTRACT THE EVALUA TION OF AIRBORNE RADIOACTIVITY MONITORING RESULT IN KARTINI REACTOR ROOM AT PTAPB-BA TAN YOGYAKARTA. The evaluation of airborne radioactivity monitoring result in Kartni reactor room has been done. The purpose of this evaluation is to know the level of the airborne radioactivity in reactor hall by measuring gross beta. The vacuum method was done by using high vaccum pump, the air is passed through the filter, then is counted by Geiger Muller Ortec detector, detector efficiency is 14 %, of air flow is 36 x 3d celminute and the area factor of filter 6.612. The analysis result shown that the lowest gross beta radioactivity in the air is (3.4 ± 0.01) 1(J7 Bq/cc and the highest is (26.86 ± 0.02) 10-7Bq/cc. Those measurement results shown that the radioactivity level still less than maximum permissible concentration of the air radioactivity is 4 x 10-5 Bq/cc, that has been declared on Safety Analysis Report of Kartini reactor.
PENDAHULUAN Radioaktivitas udara hidup alam sudah menjadi dari lingkungan manusia, yangbagian ada karena keberadaan kandungan deret uranium dan torium dalam tanah. Radioisotop U-238 dan Th-232 merupakan radionuklida alam, memiliki rantai peluruhan panjang. Salah satu anak turunnya berupa gas mulia. Radionuklida primordial yang memberi kontribusi besar pada radioaktivitas udara adalah anak turun Rn-222 dan Rn-220. Aktivitas mereka bervariasi dalam jangkau yang cukup besar sebagai fungsi dari letak geograti dan waktu. Hal ini terjadi diduga karena radium yang dikandung oleh tanah terdistribusi secara tidak seragam dan karena mereka tidak membebaskan radon maupun toron pada tempat yang sarna. Aktivitas di setiap lokasi
344
bervariasi dengan variabel meteorologi seperti arah angin dan kecepatannya, temperatur dan kelembaban. Anak turun radon dan toron yang berupa gas dan partikel di udara, merupakan debu atmosferik berukuran antara 0,005 hingga 0,04 mikro inci(l). Mereka dapat ditangkap oleh filter dan aktivitas mereka dapat diketahui bila dicacah sesegera mungkin setelah pengambilan cuplikan udara. Hila pencacahan dilakukan dengan waktu tunda beberapa saat setelah pengambilan cuplikan udara, radioaktitas terukur akan jauh lebih rendah, karena umur pam anak turun radon dan toron yang relatif pendek. Kontaminasi di udara: Jenis kontaminan di udara adalah gas dan uap serta partikulat. Kontaminasi gas dan uap: Gas didetinisikan sebagai substansi yang berada dalam
ISSN 1410 - 8178
Suparno, dkk
PROSIDING SEMINAR PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses Bahan Yogyakarta, 28 Agustus 2008
fase gas ketika kondisi temperatur dan tekanan di bawah normal. Perbedaan antara gas dan uap tidak begitu jelas. Uap seeara umum didefinisikan sebagai substansi yang dapat berada dalam fase gas dan terutama dalam fase eair atau padat bila kondisi tekanan dan temperatumya dibawah normal. Kontaminasi partikulat: Partikulat terdiri atas partikel-partikel padat dan eair dengan diameter lebih besar dari pada diameter molekul. Partikulat padat dikelompokkan dalam asap, beluk (fumes) dan debu, sedangkan eair berupa kabut. Bentuk lain dari partikel di udara adalah aerosol yang merupakan gabungan antara partikel padat dan eair yang membentuk suspensi. Kontaminasi udara sering dijumpai dalam bentuk kombinasi antara gas dan partikulat. Partikel-partikel di udara memiliki waktu hidup, yaitu suatu saat partikel-partikel tersebut melayang-Iayang di udara sebelum jatuh di permukaan tanah. Waktu hidup berkisar antara beberapa detik sampai beberapa bulan. Kecepatan mengendap partikel tergantung dari ukuran partikel, massa jenis, arah dan keeepatan angin serta faktor fisik lainnya Pencemaran radioaktif di udara diakibatkan oleh operasi-operasi yang mengolah atau menggunakan zat radioaktif atau yang memproduksi zat radioaktif. Beberapa aktivitas yang menghasilkan atau menggunakan zat radioaktif, diantaranya pengoperasian reaktor nuklir, produksi radioisotop, proses daur ulang bahan bakar nuklir, pekerjaan laboratorium dengan pemanasan, penggerindaan dan sebagainya. Pada pengoperasian reaktor nuklir(2), reaksi yang terjadi adalah reaksi fisi, reaksi ini menghasilkan dua inti baru yang lebih ringan dan tidak stabil. Inti-inti ini bersifat radioaktif, sering pula disebut sebagai fTagmen fisi yang selalu meluruh menjadi radionuklida-radionuklida baru untuk meneapai keadaan stabil dengan mengeluarkan sinar maupun partikel, selain menghasilkan inti yang radioaktif, reaksi fisi juga menghasilkan neutron-neutron baru yang memungkinkan terjadinya reaksi berantai serta energi panas sebesar 200 MeV. Reaksi fisi memerlukan penanganan yang eermat mengingat adanya bahaya potensial yang eukup besar bila reaksi ini tidak dapat dikendalikan. Pada dasamya kriteria keselamatan reaktor, dalam hal ini reaktor tipe Light Water Reactor ( LWR) dirumuskan atas dasar kemampuan bahan kelongsong sebagai penghambat primer, untuk meneegah bahan-bahan radioaktif yang terkumpul dalam bahan bakar tersebut lepas. Kemampuan tersebut dipengaruhi oleh tinggi suhu serta kemungkinan reaksi dengan fluida pendingin yang dapat mengakibatkan rapuhnya bahan kelongsong. Bila terjadi keboeoran pada kelongsong bahan bakar atau keretakan, beberapa prod uk fisi akan mengkontaminasi air pendingin dan beberapa diantaranya yang berupa
Suparno, dkk.
gas dapat meninggalkan air pending in dan lepas ke udara. UnsW"N-16 adalah gas radioaktif yang juga terbentuk bila reaktor berjalan normal. N-16 terbentuk berdasarkan reaksi 016 (n,p) N16• Unsur ini merupakan unsur radioaktif yang dominan dan utama ketika air tepat meninggalkan teras. N-16 memiliki umur paro yang cukup pendek 7,4 detik, sehingga unsur ini tidak akan cukup lama untuk meneapai konsentrasi yang sarna dalam air pendingin. Unsur ini merupakan pemancar ~. Radioisotop gas-gas yang dihasilkan dalam elemen bakar ini termasuk di dalamnya radioisotop halogen, tetap berada di dalam air. Dengan kondisi ini kurang dari 10 % dari gas-gas tersebut yang memiliki umur paro kurang dan I menit akan lepas dari air pendingin reaktor. Umur yang pendek mencegah mereka berdifusi ke permukaan air pendingin reaktor dan lolos dari larutan. Selain itu radioisotop-radioisotop dengan umur paro yang pendek biasanya merupakan pemancar ~ dan sedikit sekali yang merupakan pemanear y. Kontaminan yang memberi kontribusi besar terhadap keberadaan paparan y adalah radioisotop gas Ar-4l. Ar-41 berasl dari reaksi Ar-40 di udara yang masuk bersama-sama air pendingin dengan neutron. Ar-41 meluruh dalam air dan radiasi yang tinggi diserap oleh air pendingin reaktor. Ar-41 meluruh dengan memancarkan partikel ~ dengan tenaga 2,5 MeV dan 1,2 MeV, sinar y dengan tenaga 1,37 MeV. Sebagian Ar-41 lepas dari air pendingin reaktor dan mengkontaminasi udara dalam ruang reaktor. Bila terjadi kerusakan pada kelongsong bahan bakar reaktor, maka akan terjadi pelepasan gas-gas mulia yaitu Xenon (Xe) dan Kripton (Kr). Gas-gas mulia ini tidak larut dalam air pendingin dan memiliki umur paro lebih dari 1 menit. Mereka merupakan sumber radiasi y yang besar dalam ruang reaktor. TAT A KERJA Alat Filter udara model TF A nomor seri: 2133 dipakai untuk menampung atau tempat menempelnya partikulat-partikulat udara pada saat penghisapan. Gunting digunakan untuk memotong filter sesuai dengan luasan detektor alat caeah. Timbangan merk AND nomor seri: K 9235451 buatan Jepang untuk mengetahui berat filter dan partikulat udara. Pompa vakum tinggi merk STAPLEK untuk menghisap udara dan Alat eaeah Geiger Muller merk Ortee digunakan untuk menghitung kandungan radioaktivitas. Cara Kerja I. Penghisapan euplikan udara. Pegambilan euplikan udara dihisap lewat filter, menggunakan filter model TF A nom or seri 2133
ISSN 1410 - 8178
345
aambilan
PROSIDING SEMINAR PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses Bahan Yogyakarta, 28 Agustus 2008
yang telah diketahui beratnya, dihisap dengan pompa vakum merk Staplex dengan debit (Q): 36 x 303 ee/menit, Pengisapan udara dilakukan di dalam ruang reaktor Kartini selama 20 men it, posisi/letak pompa Staplex kira-kira 50 em diatas permukaan lantai dek reaktor. Dipotong filter dengan diameter 3.5 em (sesuai diameter tabung GM). Luas filter yang dipersiapkan ini adalah 1/7 dari luas keseluruhan filter, faktor perkalian luasan filter (A): 6,612. Pencaeahan filter udara menggunakan alat eaeah beta Geiger Muller Ortee, efisiensi peneacahan 14 % HY power supply I KY, lama pencacahan 10 menit. Hasil pencacahan dihitung untuk menentukan tingkat radioaktivitas gross beta udara di dalam ruang reaktor. 2. Menghitung kandungan radioaktivitas udara Perhitungan radioaktivitas gross p udara (X) di udara, digunakan persamaan empiris(3)
-------O"u
(X)_CpmxIOOxA+ ExQx60xt
Bfq
cc
Keterangan : X Cpm A Q
E t 100 60
: Radioaktivitas gross 13 udara Bqfcc : netto cacah filter, dalam menit : faktor perkalian luasan keseluruhan filter: 6,612 : kecepatan aliran udara (debit), dalam cc fmenit (= 36 x 303) : Efisiensi pencacahan (=14 %) :waktu pemompaan, dalam menit (=20 men it) : seratus persen : Konversi menit menjadi detik
HASIL DAN PEMBAHASAN Tabel I. Hasil analisis kandungan radioaktivitas udara di ruang reaktor bulan Januari 2007 sampai dengan bulan September 2007. T anggal 23Mei 2 Mei 26 315 19 18 Juli 12 Juni Mei 9Mei 28 27 14 Februari Maret Radioaktivitas udara Januari 20 Juli 31 (Cpm) 16,11 11,54±0,02 11,24 16,11+ 29,5 28,8 0,02 11,62 9,27 12,4 29,7 ± 31,6 0,01 439 18 11 April April 10,3 ±± ±netto, 24,2 18,2 0,01 15,9 17,6 Cacah 11,89 + 0,02 0,02 40,9 7,19 17,8 7,11± 0,01 7,27 9,78:t + 24,5 0,01 7,11 6,28 6,46 15,5 ± 01 (x 10-7 Salce) No
346
No
19 20 21
Dari hasil" analisis kandungan radioaktivitas udara di ruang reaktor menggunakan alat cacah Geiger Muller selama bulan Januari sampai dengan bulan September 2007 disajikan pada tabel I sedangkan denah lokasi tempat pengambilan sampel udara terlampir. Pembahasan Hasil filtrasi udara pada kertas filter langsung dapat ditentukan radioaktivitasnya setelah dikoreksi dengan pencacahan latar. Radioaktivitas gross p diukur secara kuantitatif yaitu menentukan jumlah kandungan radionuklida pemancar p. Untuk pengukuran ini cuplikan tidak memerlukan proses pemisahan, sehingga yang terukur adalah semua radioaktivitas p dari campuran radionuklida yang ada, contoh perhitungan radioaktivitas disajikan pada lampiran. Tingkat radioaktivitas gross beta udara antara (3,4 ± 0,01) 10-7 Bq/cc sampai dengan (26,86 ± 0,02) 10-7 Bq/cc.(Tabel.l). Hasil pemantauan ini masih dalam orde 10-7 Bq!cc dan boleh dikatakan normal, karena dalam kondisi reaktor beroperasi normal, radioaktivitas udara di dalam ruang reaktor hanyalah radioaktivitas anak turrun Radon dan Toron dari peluruhan Uranium dan Thorium alamiah yang terdapat di dalam bahan bangunan gedung reaktor. Radon dan Toron yang berupa gas akan berdifusi dari bahan bangunan ke udara dan sebagian akan berubah menjadi partikelpartikel radioaktif di udara, sehingga pada pengambilan cuplikan udara di dalam ruang reaktor, partikel anak turun Radon dan Toron yang terdeteksi(4). Gas-gas hasil reaksi fisi pada saat reaktor beroperasi seperti Argon yang berdifusi keluar dari kelongsong bahan bakar tidak dapat mencapai udara karena umur paro yang pendek akan habis selama melewati air pendingin primer. Hanya apabila teJjadi keretakan kelongsong bahan bakar, maka hasil fisi yang berupa gas yang umur paronya cukup panjang seperti 1-131 akan mampu mencapai udara dan meningkatkan radioaktivitas di ruang reaktor, namun hal itu tidak terjadi karena hasil yang terdeteksi paling rendah (3,4 ± 0,01) 10-7 Bq/cc ( pengukuran tanggal 19 September 2007) dan paling tinggi (26,86 ± 0,02) 10-7 Bqlcc ( pengukuran tanggal 2 Agustus 2007), masih dalam batas normal, yaitu berada jauh dibawah batas spesifikasi teknik yang telah ditetapkan dan tertuang pada Laporan Analisis Keselamatan Reaktor Kartini yang besamya 4 x 10-s Bq!cc(s.6). Apabila hasil pengukuran melebihi batas spesifikasi
ISSN 1410 - 8178
Suparno, dkk
PROSIDING SEMINAR PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses Bahan Yogyakarta, 28 Agustus 2008
teknik yang telah ditentukan maka dilakukan pengukuran radionuklidanya dengan menggunakan Spektrometri gamma untuk mengetahui kemungkinan lepasan dari hasil reaksi fisi
Simpangan baku laju cacah , Cps sampel + Cps
latar
26,5 II --+-
KESIMPULAN Pemantauan tingkat radioaktivitas udara di ruang reaktor Kartini dengan cara pengukuran gross beta selama bulan Januari sampai dengan September 2007 dapat disimpulkan : 1. Tingkat radioaktivitas udara antara (3,4 ± 0,01) 10-7 Bq/cc sampai dengan (26,86 ± 0,02) 10-7 Bq/cc, hasil pemantauan ini masih dalam orde 10-7 Bq/cc dalam kategori normal. 2. Hasil yang terdeteksi paling rendah (3,4 ± 0,01) 10-7 Bq/cc dan paling tinggi (26,86 ± 0,02) 10-7 Bq/cc, masih dalam batas aman, yaitu berada jauh dibawah batas spesifikasi teknik yang telah ditetapkan dan tertuang pada Laporan Analisis Keselamatan Reaktor Kartini yang besamya 4 x 10-5 Bq/cc.
' (J x =V 60600 60 =0033 Perhitungan rambatan ralat: A k··tlvltas u d ara -
xl00x6,612 ~ 14x60x36x303 x20
Cpmnano
(4,04899 x 10-8 x Cpmnano) Bq I cc Rambatan ralat untuk bentuk persamaan U=(4,04899 x 10-8) x Cpm U=(4,04899 x 10'8) x X adalah
(J~ =(:r
av =~a2
x(J2 x
a2x
DAFT AR PUSTAKA I. DJOKOLELONO, MURSID, 1977, "Radioaktivitas udara dalam Ruangan dan Lingkungan", PPOM BATAN, Yogyakarta. 2. SURA TMAN,. "Pengawasan Keselamatan Radiasi Reaktor Kartini- Yogyakarta" PPNYBAT AN, 1998 3. SURATMAN, 1997, "Pengukuran Radioaktivitas W', Pusat Penelitian Nuklir Yogyakarta, BA TAN, Y ogyakarta. 4. PP. No. 33 Tahun 2007, "PP. No. 33 Tahun 2007, "Tentang Keselamatan Radiasi Pengion dan Keamanan Sumber Radioaktif' 5. Kep. Ka. BAPETEN. No. 01/Ka.BAPETENN99. "Tentang Ketentuan Keselamatan KeIja terhadap Radiasi" 6. "Laporan Analisis Keselamatan Reaktor Kartini" BAB XVII, halaman 25, nomoI' dokumen; C7/05/B2/LAK/2005, revisi 6.
Jadi radioaktivitas Bq/cc
udara = (6,28
± 0,013) x
10-7
LAMPIRAN-2
LAMPIRAN-1 Contoh perhitungan : Cacah sample: 265/1 0 menit Cacah lataI' : 110110 menit Cacah netto : 155/10 menit .. Cpm d x 100x A Aktlvltas udara = u ara ± (Ju Bq I cc E x 60 x Q x t I 15,5 x 100 x 6,612 A k··tlvltasucara=-------±(Ju 14x60x363 x20
Bq I cc
Aktivitas udara = (6,28 x 10-7) ± (Ju Bq I cc
Suparno, dkk.
Lokasi tempat pengambilan sample udara di gedung reaktor Kartini Keterangan gambaI': No. I : Tempat ganti sepatu No.2: Ruang kontrol No.3: Pagar timur No.4: Pagar utara
ISSN 1410 - 8178
347
PROSIDING SEMINAR PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLffi Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses Bahan Yogyakarta, 28 Agustus 2008
No.5: Pagar barat No.6: Pagar selatan No.7: 50 em dari permukaan air tangki reaktor No.8: dek reaktor sebelah timur No.9: dek reaktor sebelah utara No. 10 : dek reaktor sebelah barat No. II : dek reaktor sebelah selatan No. 12 : dek tangki penyimpanan bahan bakar bekas(bulk shielding)
~ Apakah keeepatan di pompa vakum dijadikan parameter? ~ Bagaimana pengaruh radioaktivitas keeepatan pompa vakum diubah ?
sudah jika
Suparno Sudah Apabila kecepalan pompa vakum diubah maka lama penghisapan udara harus diubah pula. karena apabi/a hal ini lidak dilakukan maka hasi/ akhir lidak akurat. -<¢>
-<¢>
TANYA JAWAB Hendro W.
348
ISSN 1410 - 8178
Suparno, dkk
