MODEL KOMPUTASI UNTUK MIGRASI RAOIONUKLIOA OARI FASILITAS
PENYIMPANAN
01 PPTN SERPONG
Dadang Suganda, Pratomo Budiman Sastrowardoyo, Eriendi Pusat Pengembangan Pengelolaan Limbah Radioaktif
ABSTRAK MODEL KOMPUTASI UNTUK MIGRASI RADIONUKLIDA DARI FASILITAS PENYIMPANAN DI PPTN SERPONG. Telah dilakukan penelitian mengenai model komputasi untuk migrasi radionuklida dari fasilitas penyimpanan di PPTN Serpong. Limbah radioaktif yang disimpan di fasilitas penyimpanan limbah tanah dangkal (PL TO) PPTN Serpong adalah limbah radioaktif tingkat rendah. Penelitian yang dilakukan bertujuan untuk menghitung kadar radionuklida yang diterima oleh populasi di sekitar PL TO disamping seberapa lama daya tahan PL TO tersebut sehingga mencapai kerusakan maksimal. Penelitian ini menggunakan program PRESTO EPA CPG sebagai computer code,dengan asumsi radionuklida bermigrasi dari fasuilitas penyimpanan secara vertikal, selanjutnya secara horizontal di dalam lapisan air tanah sampai dengan lingkungan penerima. Hasilnya menunjukan bahwa kadar radionuklida yang mengenai populasi penduduk sekitar PL TO masih di bawah batas ambang keselamatan dan PL TO mengalami kerusakan maksimal sebesar 20 % dari keadaan utuh di atas tahun 300 pasca penutupan PL TO.
ABSTRACT THE COMPUTATION MODEL FOR MIGRATE OF RADIONUCLlDE IN DISPOSAL FACILITY IN PPTN SERPONG. Study of computation model for migrate of radionuclide in disposal facility in PPTN Serpong has been done. The radioactive waste disposed in shallow land disposal facility (SLDF) PPTA Serpong is low level radioactive waste. The research is carried out to predict the content of radionuclide accepted by population sorround SLDF besides the strength of SLDF until its damage. The research is carried out by PRESTO EPA CPG computer code, it was used asum.s-ion radionuclide migrate vertically from disposal facility and then horizontally in water table to enviroment. The result of investigation show that the content of radionuclide accepted population sorround SLDF is still under the safety of float limit and SLDF will maximum damage 20 % of inact in 300 year after closure of SLDF.
Kata kunci : migrasi radionuklida, penyimpanan limbah tanah dangkal
PENDAHULUAN Limbah radioaktif sebagai hasil dari kegiatan aplikasi iptek nuklir harus dikelola dengan baik dan teratur untuk mencapai standar dan prinsip-prinsip kemanan internasional. Untuk itu diperlukan adanya sebuatu fasilitas penyimpananj limbah radioaktif. Metoda penyimpanan yang dipilih harus sesuai dengan resiko dan usia !imbah. Metoda penyimpanan limbah tanah dangkal atau dekat permukaan adalah suatu opsi yang diterima oleh banyak negara untuk limbah radioaktif yang mengandung waktu paruh pendek dan konsentrasi rendah bagi radionuklida usia panjang [1]. Beberapa proses yang terjadi dalam fasilitas penyimpanan adalah pelucutan atau pelepasan radionuklida, korosi, maupun degradasi dari fasilitas itu sendiri. Untuk mendukung program penyimpanan limbah yang aman dan dapat diterima oleh masyarakat maka diperlukan adanya penelitian mengenai sejauh mana dampak radionuklida yang bermigrasi dari fasilitas penyimpanan
Hasil Penelitian Tahun 2000
terhadap lingkungan di sekitarnya. Oalam penelitian ini diaplikasikan program PRESTO-EPA-CPG untuk melakukan evaluasi pengaruh paparan radionuklida terhadap lingkungan PL TO di PPTN Serpong.
METODOLOGI Berbagai macam metode matematika dapat digunakan dalam rangka pengkajian keselamatan suatu PLTO. Oalam penelitian ini digunakan suatu paket program yang telah direkomendasikan oleh The US Environmental Preotection Agency (EPA) untuk digunakan dalam rangka pengkajian keselamatan PL TO sehinggga tercapainya keselamatan bagi lingkungan sekitar dan PL TO itu sendiri. Oalam penelitian ini dipandang jalur paparan radionuklida melalui migrasi dari fasilitas PLTO ke lingkungan. Model jalur paparan ini melibatkan air permukaan dan air tanah [2]. Radionuklida dapat lepas dari bagian bawah PLTO atau luapan dari penutup PLTO. Radionuklida yang tumpah pada daerah permukaan ditransportasi ke air permukaan atau ke lapisan air tanah melalui rembesan. Akhirnya radionuklida mencapai lingkungan populasi baik melalui air sumur atau air permukaan.
Formulasi
Matematika
Model matematika meliputi:
untuk jalur
paparan
(Path~Jays) transport
lingkungan
1 Infiltrasi air melalui penutup PLTO, 2. Modifikasi (perubahan) penutup PLTO, 3 4
Transport radionuklida dibawah PLTO, dan Transport luapan PLTO dan kontaminasi sungai kecil,
Infiltrasi air melalui penutup PL TO Volume air tahunan yang masuk dengan:
melalui penutup
Wt = At [fc (Pa + la) + (1 -fc) Wa ]
dengan: Wt At
= volume ir yang memasuki = luasan PL TO ( m2 .
(1
PL TO (m3)
fc = bagian penutup PL TO yang telah rusak P a = curah hujan tahunan ( m ) la = irigasi tahunan 'm ) Wa = infiltrasi tahunan ( m
Hasil Penelitian Tahun 2000
PL TO dihitung
186
Modifikasi Penutup PL TO Penutup PL TO dapat rusak karena adanya erosi atau gangguan mekanik. Oalam hal erosi, jumlah erosi tahunan dikurangi dari ketebalan penutup urltuk tahun berjalan. Jika sisa ketebalan lebih kecil dari 1 cm, penutup PLTO dianggap rusak sempurna dan fc di set sam a dengan 1.0. Untuk menghitung kehilangan sedimen tahunan dari erosi permukaan digunkanan persamaan :
II = fr.fk.fl.fs.fc.fp.fd
(2)
dengan'
II = kehilangan sedimen tahunan dari erosi permukaan ( tons/ha fr = faktor curah hujan (fr unit atau 100 m-tons-cm/ha fk = faktor kemampuan mengerosi tanah tons/ha/fr-u il it) , fl fs fc fp fd
= faktor = faktor = faktor = faktor = faktor
slope-length ( .<;,Iope-steepness penutup ( -) parktis pengontrol sediment delivery
: erosi -)
Untllk kerusakan penutup PLTO yang disebabakan oleh gangguan mekanik Paket program PRESTO -EPA -CPG menggambarkannya seperti gambar 1. di bawah ini:
Gambar 1. di atas dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:
0 I Fc = PCT2
jika t < NYR 1 ( PCT2-PCT1 )( t-f\IYR 1 )/( NYR2-NYR 1 jika NYR 1 <= t <= NYR2 jika t > NYR2
Hasil Penelitian Tahun 2000
187
)+PCT1 (3)
(kg)
dengan: Fc = laju kegagalan penutup PLTO , t = waktu (year) NYR1 = tahun pertama untuk kerusakan penutup PL 1-0 (year) NYR2 = tahun kedua untuk kerusakan penutup PLTO (year) PCT1 = fraksi total penutup PLTO yang rusak pertama kali (PCT2 = fraksi total penutup PLTO yang rusak kedua kali (-) Transportasi Radionuklida di bawah PL TO Transport radionuklida di lapisan air tanah di hitun~ dengan persamaan 0
= '1100 ( t -RLN
) Exp ( -AdRL/V )
Exp [P/2 -(P/2)
1 + 4RLAdl
PV ) 1/2]
11 =
dan
Exp ( -RLAdN )
dengan:
Q 11 Qo t R L V Ad P d
= laju transport radianuklida pad a jarak L dari sumber (Ci/yr) = faktor koreksi untuk efek dispersi ( -) = laju pelepusan r()dionuklid~ pada sumber (Ci/yr) = waktu simulasi (yr) = faktor retardasi, Rv untuk vertikal atau R'-I untuk horizontal ( = panjang aliran lapisan air tanah Lv atau LH ( m ) = kecepatan aliran air Vv atau VH (m/yr) = konstanta peluruhan radiologi ( yr-1. = bilangan peclet, Vv LH /d atau VH LH /d (-) = koefisien dispersi ( m2 /yr
Transport luapan Pl TO dan kontaminasi sungai kecil Air akan meluap dari PL TO ke permukaan tanah jika air di dalam PL TO melebihi kapasitas. Untuk menghitung konsentrasi radionuklida dalam air di pemukaan tanah digunakan persamaan berikut: 1000 Csw =
Is
Kdi Ms + MW2 / pw
dengan: Csw Is Kdi Ms MW2 PW 1000
= konsentrasi radionuklida dalam air di tanah permukaan ( Ci/m3 ) = jumlah radionuklida pada permukaan ( Ci ) = koefisien distribusi di tanah permukaan { ml/g = massa tanah dalam daerah yang terkontaminasi = massa air dalam tanah yang terkontaminasi ( I
Hasil Penelitian Tahun 2000
188
Paket Program PRESTO-EPA-CPG Paket program PRESTO-EPA-CPG memiliki tiga file data masukkan yaitu: 1. INFIL.OAT, yaitu kelompok data infiltrasi air hujan menuju limbah dalam PLTO 2. INCPG.OAT, yaitu kelompok data lingkungan dan radionuklida dalam PL TO 3. OOSEFAC.OAT, yaitu kelompok data dosimetrik. Paket program PRESTO-EPA-CPG dapat menghitung konsentrasi radionuklida di dalam fasilitas PLTO, luapan dari PLTO, pad a drainage, dalam air sumur, tanah permukaan, air permukaan, larutan ke parit (stream), larutan ke dalam fasilitas PLTO, pad a atmosfir yang jatuh, dan pada atmosfir dalam angin. Oisamping itu juga program PRESTO-EPA-CPG dapat menghitung paparan/dosis pada organ-organ penting manusia, juga paparan/dosis untuk jaluran paparan (pathway) melalui makanan, penghisapan, tanah, udara, internal, dan ekternal. Oihasilkan juga suatu grafik Oasis tahunan (dalam Ci) yang diterima oleh individu terhadap waktu tertentu (dalam tahun). Pada penelitian ini hanya diteliti konsentrasi radionuklida di dalam fasilitas PLTO, luapan dari PLTO, dalam air sumur atau sungai, dalam drainage saja. Data Masukkan Data masukkan yang digunakan dalam paket program PRESTO-EPACPG adalah data yang diperoleh dari data primer yaitu dari hasil penelitian laboratorium dan data sekunder mengenai data geologi, curah hujan, cuaca, serta beberapa data asumsi mengenai kondisi fasilitas PLTO, dan data radionuklida yang secara kuantitas cukup banyak dan memiliki toksisitas tinggi. Data fasilitas PL TO yang direncanakan akan dibangun adalah: a. tebal penutup fasilitas PL TO = 0.6 m b.' panjang fasilitas PLTO PL TO = 11 m c. lebar fasilitas PL TO :: 7 m d. tebal beton dasar fasilitas PL TO = 20 cm e. teballimbah = 5 m f. volume limbah = 300,9 m3 g. densitas limbah = 2500 kg/m3 h. jarak akuiver ke limbah = 1,8 m i. porositas akuiver = 0,39 j. densitas akuiver = 1550 kg/m3 k. kecepatan air tanah = 258 m/th I. kecepatan jar tanah vertikal = 10,3 m/th m. curah hujan 0,6 m/th n. jarak ke sungai Cisalak = 150 m o. jarak ke sumur pantau = 50 m
Hasil Penelitian Tahun 2000
189
HASIL DAN PEMBAHASAN Oengan menggunakan data masukkan seperti di atas, paket program PRESTO-EPA-CPG code dioperasikan sehingga diperoleh beberapa keluaran yang menjadi titik bahasan dalam tulisan ini yaitu kondisi fasilitas PL TO dari 0 sampai dengan 1000 tahun seperti terlihat pad a tabel 1. Selain itu juga dibahas mengenai transport radionuklida H-3, C-14, FE-55, NI-59, Co-60, NI63, SR-90 dari fasilitas PL TO ke lingkungan penerima untuk tahun 1, 100, 300, dan 1000 pasca penutupan seperti terlihat dalam tabel 2. Oengan melihat label 1. terlihat bahwa penutup fasilitas PL TO masih utuh sampai dengan 100 tahun setelah penutupan, sehingga secara otomatis belum ada air yang masuk ke dalam fasilitas PLTO. Baru pada tahun ke 200 penutup PL TO mengalamai kerusakan sebesar 10 %. Oari hasil perhitungan didapat kerusakan maksimal penutup PL TO sebesar 20 %, ini menunjukkan bahwa spesifikasi bahan penutup cukup baik, juga terlihat kedalaman maksimal air di dalam PL TO hanya 0,09 m dari atas lantai dasar PLTO, akibatnya tidak ada luapan air dari PL TO. Sedangkan maksimal air yang keluar dari PL TO sebesar 1,1666 x102 m3. Oari label 2 terlihat bahwa tidak pernah te~iadi luapan radionuklida dari PL TO sampai dengan tahun ke 1000. Hasil perhitungan memperlihatkan bahwa radionuklida FE-55, NI-59, dan SR-90 tidak pernah mencapai sumurlsungai Cisalak sampai dengan tahun ke 1000, sedangkan radionuklida C-14 memiliki konsentrasi tertinggl ketika mencapai sungai Cisalak yaitu berorde 10-1 Ci/tahun. Begitu juga dengan jumlah konsentrasi C-14 di dalam PL TO yang berorde 10+2 Ci/tahun pada tahun ke 1000. Konsentrasi C-14 pada drainage juga memiliki nilai tertinggi dibanding dengan radionuklida lainnya yang berorde 10-1 Ci/tahun. Oari hasil evaluasi ini dapat disimpulkan bahwa radionuklida C-14 harus lebih cermat diamati untuk waktu selanjutnya. Tabel1.
Kondisis
Hasil Penelitian
Tahun 2000
fasilitas
PI_TO tahunan
190
Tabel 2. Informasi
I Nuklida
Oa
a
(m
Transport
PL
TO
C) O
I
H-3
4.3994E+O2
C-14
6,091 OE~ 2,5883E-O1 3,3872E+01
Radionuklida
Luapan
dari
Oalam
PL TO
Air
Oalam
SumurlSungai
(Ci)
Drainase
(Ci)
(Ci)
6,4430E-O2
0,00 0,00 5,0890E-04 3,1490E-04 0,00
~, 7832E+OQ 7,8701 E+OO 6,O200E+03
. 5,8658E-O1 5,1521E-O7 3,4633E-O4 5,1328E-O4 3,1490E-O4 9,9838E-O3
Tahun 300 Oalam PL TO
Nuklida t
H-3;
( Ci) I
4,9556E-03 3,7704E+02
Luapan dari PL TO (Ci)
5.4681 E-O1 . 0,00 000
3, :J .
-3
:,
,
0.00 '
(Ci)
3.1760E-O6
.
2,6472E-01 2,3741E+00
Dalam Drainase (Ci)
SumurlSungai
0,00 0,00
M380E-13
~~I
Dalam Air
5,9
-7
4.5638E-03
1,4895E-03
Tahun 1000
5,8900E-01 6 I~ 0.00 5,6500E-01 ~4 ,4597E-O2
Dalam Drainase (Ci)
191
SIMPULAN Oari hasil penelitian maka beberapa kesimpulan dapat diberikan sebagai berikut: 1. Perhitungan memberikan hasil konsentrasi radionuklida FE-55, NI-59, dan SR-90 tidak pernah mencapai sungai Cisalak sampai dengan tahun ke 1000 pasca penutupan PL TO. 2. Radionuklida C-14 memiliki konsentrasi yang terbesar dibanding radionuklida yang lainnya ketika sampai pada sungai Cisalak oleh karena itu harus lebih cermat untuk diamati pada waktu selanjutnya. 3. Kondisi fasilitas PL TO mengalami kerusakan total sebesar 20 % saja sampai dengan di atas tahun 300 setelah penutupan PL TO. 4. Mengingat beberapa data masukkan sel
DAFTARPUSTAKA 1. IAEA, Operational Experience in Shallow Ground Disposal of Radioaktive Wastes Technical Report Series No. 69, IAEA, Vienna, 1985. 2. HUNG, CHEN YENG, User's Guide for the SYSCPG Program a PC Version of the PRESTO-EPA-CPG Operation System Version 2.0, US Environmental Protection Agency Office of Radiation Programs Washington, DC 20460, 1993.
Hasil Penelitian
Tohun 2000
192
