SEMINAR NASIONAL VIII SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 31OKTOBER 2012 ISSN 1978-0176
PERHITUNGAN PERKIRAAN KONSENTRASI RADIOAKTIVITAS ALPHA DI DALAM SALURAN PERNAPASAN PADA KONDISI OPERASI NORMAL INSTALASI ELEMEN BAKAR EKSPERIMENTAL Budi Prayitno1, Suliyanto2, Eko Pudjadi3 1,2
Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir, Gedung 20, BATAN, Serpong
3
Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi, BATAN, Jakarta
ABSTRAK PERHITUNGAN KONSENTRASI RADIOAKTIVITAS ALPHA DI DALAM SALURAN PERNAPASAN PADA KONDISI OPERASI NORMAL INSTALASI ELEMEN BAKAR EKSPERIMENTAL. Perhitungan perkiraan konsentrasi radioaktivitas alpha di dalam saluran pernapasan pada kondisi operasi normal Instalasi Elemen Bakar Eksperimental, telah dilakukan. Perhitungan ini bertujuan untuk melihat seberapa besar konsentrasi radionuklida gross alpha yang terhirup oleh pekerja, dibandingkan dengan batasan yang direkomendasikan oleh IAEA (International Atomic Energy Agency). Metode yang digunakan menggunakan pendekatan model biokinetika sistem pernapasan manusia sesuai ICRP (International Commission on Radiological Protection) Publikasi 66/1994, yang diekstrapolasi dari pengukuran konsentrasi aktivitas radionuklida pemancar alpha di udara. Pengukuran radionuklida pemancar alpha, jumlah dan diameter partikulat di udara dilakukan di ruang HR-05. Hasil pengukuran radioaktivitas alpha di udara tertinggi sebesar (3,053 ± 0,095) Bq/m3 di ruang HR-05, namun masih di bawah batasan yang diperbolehkan (20 Bq/m3). Hasil perkiraan konsentrasi radioaktivitas alpha untuk organ saluran pernapasan tertinggi terjadi pada bulan Mei 2011 pada Extrathoracic bagian atas, Extrathoracic bagian bawah, Bronchi, Bronchioles dan Alveolar-interstitial, berturut turut sebesar: 0,441 Bq/m3; 0,562 Bq/m3; 0,038 Bq/m3; 0,058 Bq/m3 dan 0,340 Bq/m3. Hasil perhitungan selanjutnya, menunjukkan bahwa, aktivitas radionuklida pemancar alpha di paru-paru untuk pekerja di ruang HR-05 sebesar 0,745 Bq/menit per-gram paru-paru. Mengingat adanya akumulasi partikel alpha dalam saluran pernapasan, maka petugas proteksi radiasi (PPR) dan pekerja radiasi perlu memperhatikan prinsip ALARA (As Low As Reasonably Achievable). Kata kunci: Diameter partikulat, model biokinetika, proses inhalasi, radioaktivitas alpha ABSTRACT ESTIMATE CALCULATION OF ALPHA RADIOACTIVITY CONCENTRATION IN THE RESPIRATORY TRACT IN NORMAL OPERATING CONDITION OF EXPERIMENTAL FUEL ELEMENT INSTALLATION. Estimate calculation of Alpha Radioactivity concentration in the respiratory tract in normal operating condition of Experimental Fuel Element Installation has been done. This calculation is intended to see how much gross alpha radionuclide concentrations are inhaled by the worker, compared with the limits recommended by the IAEA (International Atomic Energy Agency). The method used is to use the approach biokinetic model of the human respiratory system according ICRP (International Commission on Radiological Protection) Publication 66/1994, which was extrapolated from measurements of alpha emitting radionuclide activity concentration in the air. Measurement of alpha emitting radionuclides, the number and diameter of the particulates in the air performed at room HR-05. Measurement of alpha emitting radionuclides, the number and diameter of the particulates in the air performed at room HR-05. The results of measurements of alpha radioactivity in the air at the highest is (3.053 ± 0.095) Bq/m3 in the room HR-05, but still below the allowed limit (20 Bq/m3). Estimates alpha radioactivity concentration for the highest organ of the respiratory tract occurred in May 2011 at Extrathoracic above, Extrathoracic below, bronchi, bronchioles and Alveolar-interstitial, respectively: 0.441 Bq/m3; 0.562 Bq/m3; 0.038 Bq/m3; 0.058 and 0.340 Bq/m3 Bq/m3. the calculation results further indicate that the activity of alpha emitting radionuclides in the lungs of workers in the HR-05 is 0.745 Bq / min per gram of lung. Given the accumulation of alpha particles in the respiratory tract, the radiation protection STTN-BATAN & PTAPB BATAN
106
Budi Prayitno, dkk
SEMINAR NASIONAL VIII SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 31OKTOBER 2012 ISSN 1978-0176 officer (PPR) and radiation workers need to pay attention to the principle of ALARA (As Low As Reasonably Achievable). Keywords : Particulate diameter, biokinetic model, inhalation process, alpha radioactivity
PENDAHULUAN Instalasi Elemen Bakar Eksperimental (IEBE) merupakan salah satu fasilitas laboratorium yang dibangun di Kawasan PUSPIPTEK Serpong dan mempunyai dua fungsi pokok yaitu : memproses yellow cake menjadi serbuk UO2 berderajad nuklir (nuclear grade), dan memproduksi elemen bakar reaktor air berat (High Water Reactor) jenis CIRENE dengan menggunakan bahan baku utama uranium pengkayaan rendah. Untuk mendukung Pusat Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) IEBE akan dikembangkan untuk memproduksi elemen bakar reaktor daya [1]. Proses kerja di IEBE berdasar desain menggunakan uranium pengayakan rendah di bawah 5 %, namun hingga kini masih menggunakan uranium alam. Dalam setiap penanganannya didukung dengan sistem keselamatan radiasi dan keamanan fisik bahan uranium tersebut. Dalam pemantauan radiasi/kontaminasi dioperasikan alat-alat deteksi radiasi dan kontaminasi, baik untuk keperluan keselamatan radiasi personel maupun keselamatan daerah kerja serta lingkungan. Beberapa proses penanganan bahan uranium (dalam bentuk serbuk dan cairan) menggunakan pengungkung seperti glove-box dan fume-hood yang dilengkapi dengan sistem ventilasi. Walaupun demikian, namun potensi kontaminasi uranium ke daerah kerja tetap ada, misalkan akibat terjadinya kegagalan sistem ventilasi dan kesalahan penanganan uranium atau bahan yang mengandung uranium. Kontaminasi uranium di daerah kerja yang memancarkan radiasi alpha dan konsentrasinya melampaui batas keselamatan berpotensi terhadap bahaya radiasi interna bagi personel jika kontaminan tersebut masuk ke dalam tubuh (melalui pernapasan, mulut dan luka). Untuk itu perlu dilakukan pemantauan kontaminasi udara di laboratorium IEBE. Perubahan konsentrasi radioaktivitas udara dalam kondisi VAC normal dan VAC mati telah dikaji melalui pengukuran radioaktifitas udara. Analisis keselamatan radiasi interna bagi pekerja radiasi tidak cukup hanya didasarkan pada besarnya konsentrasi radioaktivitas udara saja, tetapi proses masuknya radionuklida tersebut ke dalam sistem pernapasan perlu juga dipelajari. Hal ini dapat dipahami mengingat kemampuan paru-paru setiap orang dalam menghisap udara berbeda-beda. Akibatnya volume udara yang masuk memenuhi paru-paru pun berlainan antara orang yang satu Budi Prayitno, dkk
dengan yang lain. Pada akhirnya, serangkaian analisis ini dapat digunakan untuk memperkirakan konsentrasi aktivitas radionuklida yang ada di udara, di dalam tubuh, dan yang keluar dari tubuh (ekshalasi dan sekresi). Oleh karena itu dalam dibuat perhitungan besarnya radioaktivitas pemancar alpha di udara yang masuk ke dalam tubuh khususnya ke dalam sistem pernapasan. Perhitungan ini akan menguraikan besarnya konsentrasi aktivitas radonuklida pemancar alpha yang terdeposit di daerah pernapasan bagian atas seperti hidung dan trachea, serta pernapasan bagian bawah seperti bronchioles. Melalui dasar perhitungan ini diharapkan dapat diaplikasikan untuk membuat variasi kemampuan bernapas tiap pekerja dan lamanya bekerja. Dengan demikian perhitungan ini bertujuan untuk memperkirakan beban organ pernapasan pekerja radiasi selama bekerja di daerah tersebut.
TEORI Bernapas merupakan proses penghisapan sejumlah volume udara yang ada di udara ambien yang masuk melalui hidung atau mulut. Kemampuan penghirupan udara ini dipengaruhi oleh berbagai faktor seperti ukuran aerodinamik partikel, laju alir, kecepatan dan arah angin. Fraksi terhirup rata-rata untuk semua arah angin sebagai fungsi ukuran aerodinamik partikel (dae) dinyatakan dalam hubungan sebagai berikut[2]:
dengan 0 < dae 100 µm E = Fraksi partikel udara yang terhirup dae = Diameter aerodinamik partikel alpha (µm) Nilai fraksi yang dihasilkan dari persamaan (1) tidak akan berubah apabila kecepatan angin 0,5 – 9 m/s. Untuk partikel yang lebih besar dari 100 µm, fraksi yang terhirup belum diketahui dengan pasti. Namun beberapa penelitian menunjukkan fraksi yang terhirup sebesar 0,5 untuk partikel berukuran > 100 µm[3]. Diameter geometris partikel yang paling umum ada di alam berukuran 0,001 sampai 100 µm. Ada dua cara yang biasa digunakan untuk menyatakan ukuran partikel yaitu diameter Stokes (dst) dan diameter aerodinamis (dae)[4,5]. Hampir seluruh aerosol terdiri dari partikel yang mempunyai jangkauan ukuran yang lebar. Oleh karena itu aerosol biasanya dinyatakan sebagai fungsi dari distribusi ukuran. Untuk aerosol 107
STTN-BATAN & PTAPB-BATAN
SEMINAR NASIONAL VIII SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 31OKTOBER 2012 ISSN 1978-0176 radioaktif, besarnya radioaktivitas dinyatakan dalam Activity Median Aerodynamic Diameter (AMAD). Jika aerosol radioaktif itu homogen maka Mass Median Aerodynamic Diameter (MMAD) akan sebanding dengan AMAD[2].
Tabel 1. Fraksi Dan Ukuran Partikulat Debu Di Udara[5] Fraksi PM10 (thoracic) PM2.5 (respirable)
Ukuran Partikulat
PM1
≤ 1 µm
Ultrafine (UFP atau UP) PM10-PM2.5 (coarse fraction)
≤ 10 µm ≤ 2.5 µm
≤ 0.1 µm 2.5 µm – 10 µm
Ada banyak mekanisme yang menyebabkan partikel terdeposit di dalam jalur pernapasan setelah partikel tersebut masuk melalui pernapasan hidung atau mulut. Mekanisme pertama adalah impaksi inersial karena partikel mempunyai massa, dan mekanisme ini untuk ukuran partikel > 1 µm. Dari model Biokmod Probabilitas mekanisme ini dinyatakan dalam Persamaan (2) dan (3) [7]. Gambar 1. Sistem Pernapasan Manusia [6]
Pada Gambar 1merupakan jalur masuk udara dalam daerah ET dibagi menjadi dua kategori yaitu jalur anterior nasal (ET1, hidung bagian luar), dimana endapan didalamnya dibuang melalui sistem pembuangan di hidung seperti ekshalasi dan selaput lendir hidung, dan jalur posterior nasal yaitu hidung bagian dalam (ET2). Jalur masuk udara pada thorax meliputi daerah bronchi (BB), bronchioles (bb) dan alveolar-interstitial (AI). Partikel yang terdeposit dalam jalur thoracic akan dibersihkan lewat darah melalui proses absorpsi dan diteruskan ke sistem pencernaan (GI, Gastrointestinal Tract). Debu merupakan salah satu polutan sebagai partikulat di udara (Particulate Matter) dengan ukuran 1 mikron sampai dengan 100 mikron. Partikulat debu akan berada di udara dalam waktu yang relatif lama dalam keadaan melayang di udara, kemudian dapat masuk ke dalam tubuh manusia melalui pernafasan. Partikulat ini bervariasi dalam bentuk, ukuran dan komposisi kimia, dan dapat terdiri dari berbagai bahan seperti logam, jelaga, tanah, dan debu. Coarse particle merupakan debu dari udara ambient yang berukuran ≥ 2,5 mikron dan biasanya terbentuk dari proses mekanik dan permukaan debu yang tersuspensi. Partikulat berdiameter 10 mikron atau kurang dari 10 mikron didefinisikan sebagai PM10. Partikulat halus yang berdiameter 2,5 mikron atau kurang dari 2,5 mikron didefinisikan sebagai PM2,5 (partikulat debu respirable), juga dapat memberi kontribusi kepada pengurangan jarak penglihatan (Tabel 1). STTN-BATAN & PTAPB BATAN
Persamaan (2) berlaku untuk St < 1 dengan: P1 : : St
:
Probabilitas deposisi impaksi Sudut belokan atau sudut percabangan (dalam radian) C p rp2 Bilangan Stokes = 9 R
Mekanisme kedua adalah sedimentasi (pengendapan) yang disebabkan adanya gaya gravitasi yang bekerja pada partikel, dan ini penting untuk ukuran partikel > 0,5 µm. Probabilitas deposisi sedimentasi dihitung dengan Persamaan (4).
dengan: Ps : Probabilitas deposisi sedimentasi p : Kerapatan partikel : Sudut inklinasi relatif terhadap gravitasi (dalam radian) Mekanisme ketiga adalah difusi apabila ukuran partikel sangat kecil < 0,5 µm, gerak acak (gerak Brownian) dan tumbukan dengan molekul udara. Probabilitas deposisi difusi untuk aliran laminar dinyatakan dalam Persamaan (5).
108
Budi Prayitno, dkk
SEMINAR NASIONAL VIII SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 31OKTOBER 2012 ISSN 1978-0176 PD 1 0,819 e 7,315 x 0,0976 e 44,61x 0,0325 e 114 x 0, 0509 e 79,31x
2/ 3
(5) Untuk aliran turbulen, probabilitas deposisi difusi adalah: Dt Dt PD 2 1 2 . .. 2 , 828 x 1 / 2 (1 0 , 314 x 1 / 2 ...).....( 6 ) R 9R dengan: PD : D : R :
L
: :
:
Tabel 2. Fraksi Deposisi Aerosol Berukuran 1 µm Untuk Orang Dewasa [5]
Kecepatan aliran rata-rata, cm.s-1 Panjang tabung atau bagian jalur udara, cm
Fraksi Deposisi (%)
2R 2
Daerah Dalam Sistem Pernafasan ET1 (extrathoracic bagian atas) ET2 (extrathoracic bagian bawah)
Waktu yang dibutuhkan ketika melewati
BB (bronchi)
1,29
bb (bronchioles)
1,95
AI (alveolarinterstitial)
11,48
Total
48,58
x t
menghasilkan besarnya fraksi deposisi aerosol dalam sistem pernapasan, dapat dilihat pada Tabel 2.
Probabilitas deposisi difusi Koefisien difusi partikel, cm2.s-1 Jari-jari tabung atau jalur udara, cm
=
LD
jalur udara = L/ Rekomendasi ICRP untuk aerosol yang terhirup didasarkan pada inhalasi dan deposisi aerosol yang berukuran 1 µm. Berdasarkan ukuran aerosol 1 µm ini, model Biokmod[7] yang dikembangkan oleh Eckerman (ORNL, USA) dengan menggunakan Persamaan (1) sampai (6)
14,89 18,97
Sedangkan laju deposisi partikel di daerah paru-paru dinyatakan sebagai berikut[8]:
Laju deposisi = laju pernafasan x fraksi deposisi x konsentrasi ………………………………….… (7)
Fraksi laju pembuangan / pengeluaran oleh organ paru-paru per hari di daerah paru-paru mengikuti persamaan berikut: M(t) = 0,005.e-0,02t + 0,001
(8)
dengan : M(t) : Fraksi laju pembersihan di paru-paru t : Waktu setelah inhalasi dalam hari
METODOLOGI Perhitungan dosis radiasi dari aerosol udara yang dihirup oleh orang yang berada di ruangan HR-05 dilakukan menggunakan program Microsoft Excel. Analisis ini didasarkan dari hasil pemodelan dalam BiokMod (ORNL, USA). Data konsentrasi aktivitas udara yang telah disampling dan dihitung konsentrasinya[7], lalu dianalisis menggunakan model biokinetik ICRP 66 dan diperoleh konsentrasi aktivitas pada 5 (lima) daerah dalam sistem pernapasan yaitu daerah extrathoracic, thoracic dan respirasi, yaitu : Extrathoracic atas, Extrathoracic bawah, Bronchi, Bronchioles dan Alveolar-interstitial. Pelaksanaan pengambilan sampling udara di laboratorium IEBE ruang HR05pada tahun 2011. Budi Prayitno, dkk
Pencacahan Radioaktivitas Alpha Pencacahan radioaktivitas alpha cuplikan udara menggunakan PSR 8, adapun langkah langkahnya sebagai berikut : Sebelum pengambilan cuplikan udara, air sampler dipersiapkan dahulu, antara lain dipasang kertas filter yang telah diketahui cacah latarnya pada air sampler. Kemudian dicatat jam pada saat air sampler dihidupkan dan dioperasikan selama 30 menit. Skala bacaan flow meter dicatat. Setelah selesai dimasukkan kertas filter ke dalam cawan patri yang sudah disediakan dan selanjutnya kertas filter tersebut siap untuk dicacah aktivitasnya dengan alat cacah Portable Scaler Ratemeter-8 (PSR-8). Langkah selanjutnya cacah kertas filter tersebut dengan alat cacah yang tersedia dan dicacah selama 1 menit minimal sebanyak tiga kali pencacahan. Kemudian hasil cacahan tersebut dirata-rata dan dikurangi dengan cacah latarnya dan ditampilkan pada ditampilkan pada Tabel 3. Tahapan berikutnya dihitung besarnya radioaktivitas alpha di udara dengan menggunakan Persamaan (2).
Ak N x
109
1 1 x .....................(2) V E
STTN-BATAN & PTAPB-BATAN
SEMINAR NASIONAL VIII SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 31OKTOBER 2012 ISSN 1978-0176 dengan : Ak = aktivitas radioaktif alpha dalam satuan Bq/m3 N = cacah netto cuplikan dalam satuan cacah per menit V = volume udara yang dihisap dalam satuan m3 E = efisiensi alat cacah detektor α sebesar 19 %. Langkah-Langkah Pemantauan Jumlah Partikulat Bateray alat GT-521 di isi ((charge) sekitar 15 jam dan hidupkan alat tersebut dengan memasang terlebih dahulu filter HEPA yang tersedia diperangkat alat. Filter HEPA tersebut
berfungsi untuk membersihkan udara / partikulat yang berada di dalam alat GT-521. Selanjutnya diatur alat GT-521 untuk menghitung jumlah partikulat yang berdiameter partikulat 1 µm, 2,5 µm, 4 µm dan 5 µm dengan lama pencuplikan selama 1 menit serta besarnya satuan dalam jumlah partikulat/liter. Alat GT-521 tersebut dilengkapi dengan perangkat ujung pengambilan partikulat. Selanjutnya operasikan alat ditempat pencuplikan udara dititik-titik pengambilan masing-masing sebanyak 5 kali setinggi ± 150 Cm. Pada alat GT521 akan terekam jumlah partikulat yang dipantau. Selanjutnya data yang didapat dirata rata dan ditampilkan pada Tabel 4 untuk masing masing diameter dan jumlah partikulat.
Gambar 2. Posisi Pengukuran Radioaktivitas Alpha Dan Kualitas Udara Di Ruang HR-05 IEBE[1]
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil pemantauan radioaktivitas alpha di laboratorium IEBE untuk ruang HR-05 di tabelkan pada Tabel 3. Fungsi ruang HR-05 merupakan tempat kegiatan pembuatan pelet/penanganan uranium dalam keadaan terbuka dan paling memungkinkan terjadinya kontaminasi radioaktif di udara. Pada Tabel 3 radioaktivitas alpha di udara HR-05 IEBE tertinggi terjadi pada bulan Mei tahun Budi Prayitno, dkk
2011, sebesar (3,053 ± 0,095) Bq/m3 dan berada di bawah batasan yang diijinkan (20 Bq/m3) [1]. Walaupun keberadaan radioaktivitas alpha di HR05 ini berada di bawah batasan yang diperbolehkan perlu dilakukan prinsip ALARA (As Low As Reasonably Achievable), yaitu diusahakan seminimal mungkin bahaya radiasi yang diterima pekerja radiasi. Hasil pemantauan jumlah partikulat untuk diameter 1 µm, 2,5 µm, 4 µm dan 5 µm di ruangan HR- 05 IEBE terdapat pada Tabel 4.
109
STTN-BATAN & PTAPB-BATAN
SEMINAR NASIONAL VIII SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 31OKTOBER 2012 ISSN 1978-0176
Tabel 3. Radioaktivitas Alpha Di Udara Tertinggi Ruang HR05 Pada Tahun 2011 Radioaktivitas alpa di udara tertinggi pada tahun 2011, Bq/m3
Bulan
HR05/U1
HR05/U2
HR05/U3
HR05/U4
Rerata
Januari.
2,870
3,398
2,920
2,940
3,032 ± 0,246
Februari.
1,620
1,700
1,470
1,780
1,643 ± 0,132
Maret
2,430
2,340
2,150
2,540
2,365 ± 0,165
April
2,410
2,830
2,520
2,760
2,603 ± 0,198
Mei
2,970
2,970
3,140
3,130
3,053 ± 0,095
Juni
2,460
2,686
2,420
2,560
2,532 ± 0,119
Juli
1,962
1,976
2,094
2,044
2,019 ± 0,062
Agustus.
2,423
2,528
2,357
2,186
2,374 ± 0,143
September.
1,883
1,923
1,949
1,672
1,857 ± 0,126
Oktober.
1,756
1,711
1,500
1,653
1,655 ± 0,112
November.
2,192
2,496
2,464
2,306
2,365 ± 0,142
Desember.
2,186
2,338
2,357
2,376
2,140 ± 0,087
Tabel 4. Jumlah Partikulat Di Ruangan HR- 05 IEBE Ruang/ posisi cuplik
diameter 1 µm
Jumlah partikulat dalam 1 liter per menit diameter diameter diameter 2,5 µm 4 µm 5 µm
HR-05/U1
461 ± 21
127 ± 31
42 ± 6
22 ± 3
HR-05/U2
584 ± 19
141 ± 13
34 ± 5
18 ± 3
HR-05/U3
597 ± 16
144 ± 16
43 ± 3
21 ± 2
HR-05/U4
544 ± 26
120 ± 12
32 ± 4
20 ± 4
Rerata HR-05
547 ± 21
133 ± 18
38 ± 5
20 ± 3
Adapun fraksi terhirup rata-rata sebagai fungsi ukuran aerodinamik partikulat (dae) dihitung dengan menggunakan persamaan
E 0,5 ( 1 e 0 ,06 dae )
STTN-BATAN & PTAPB BATAN
dengan nilai 0 < dae 100 µm, atau besarnya fraksi partikulat udara yang terhirup berdasarkan persamaan (1) dapat dilihat pada Gambar 1.
110
Budi Prayitno, dkk
SEMINAR NASIONAL VIII SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 31OKTOBER 2012 ISSN 1978-0176 Gambar 1. Fraksi Aerosol Yang Terhirup Fungsi Diameter Aerodinamik Partikel[8]
Fraksi partikel yang terhirup akan semakin kecil secara eksponensial untuk diameter aerodinamik partikel yang membesar. Fraksi yang terhirup relatif stabil sebesar 50 % untuk partikel yang memiliki diameter lebih dari 50 µm. Fraksi terhirup 50% berarti apabila konsentrasi udara sebesar 100 Bq/m3 maka 50 Bq/m3 partikel berukuran lebih dari 50 µm akan terhirup masuk ke dalam sistem pernapasan. Hal ini dapat dipahami mengingat partikel yang berukuran besar akan
dibersihkan/ditahan terlebih dahulu oleh bulu-bulu dan selaput lendir yang ada di daerah hidung (ET1). Rekomendasi ICRP untuk aerosol yang terhirup didasarkan pada inhalasi dan deposisi aerosol yang berukuran 1 µm. Berdasarkan rekomendasi ini maka untuk partikulat yang berukuran 1 µm ini yang diperhitungkan dalam pembahasan selanjutnya. Fraksi partikulat udara untuk diameter berukuran 1 µm yang terhirup dihitung berdasarkan Persamaan (1), didapat :
E 0,5 (1 e 0 , 06 dae ) = 0,5 ( 1 e0, 06 x1 ) Pengertian dari nilai E= 0,97 ialah jumlah partikulat yang berdiameter 1 µm ini 97 % akan terhirup masuk ke dalam paru-paru. Hasil perhitungan fraksi partikulat yang terhirup (E) untuk masing masing partikulat berdiameter 1 µm, 2,5 µm, 4 µm dan 5 µm, ditampilkan pada Tabel 5. Perkiraan radioaktivitas alpha yang terhirup paru paru untuk diameter partikulat 1 µm ditampilkan pada Tabel 6. Tabel 6 kolom 2 berasal dari Tabel 3 kolom 6 dan Tabel 6 kolom 3 dihitung dari kolom 2 Tabel 6 dikalikan nilai E= 0,97. Perkiraan fraksi deposisi alpha yang masuk ke bagian organ pernapasan, ditamplikan pada Tabel 7. ET1, ET2, BB, bb dan AI didapat dari perkalian kolom 2 pada Tabel 7 dengan fraksi deposisi pada Tabel 2. Perkiraan laju deposisi partikel di daerah paru-paru dinyatakan dengan persamaan (7) , yaitu : Laju deposisi = laju pernapasan x fraksi deposisi x konsentrasi. Dari persamaan (7) ini dapat diperkirakan besarnya radioaktivitas alpha yang terhirup sewaktu bekerja didaerah HR-05 tersebut. Beban paru-paru akibat deposisi partikel dapat dihitung dari laju deposisi partikel yang terhirup per gram paru-paru. Apabila kita menggunakan asumsi laju pernapasan manusia standar sebesar 20 liter per menit ( = 0,020 m3/menit) dan berat paru-paru adalah 1,4 % dari berat tubuh maka laju deposisi partikel alpha di daerah paru-paru untuk orang yang melakukan aktivitas ringan di daerah tersebut dapat dihitung menggunakan persamaan (7). Untuk mendapatkan perkiraan laju deposisi partikel alpha di daerah paru-paru untuk orang tersebut diasumsikan bekerja pada bulan Mei 2011 (Tabel 7 kolom 5) di HR-05 dalam sehari, maka diperkirakan akan menerima sebesar : 20 liter/menit x BB(bronchi) pada Tabel 7 kolom 5 x 1,4 % berat tubuh standar pekerja. Hasilnya didapat : 20 liter/menit x 0,038 Bq/m3 x 1,4% (70 kg) atau = 0,020 m3/menit x 0,038 Bq/m3 x 1,4 % (70 x 1000 gram) = 0,745 Bq/menit gram paru-paru.
Budi Prayitno, dkk
= 0,97
Seperti halnya organ tubuh lainnya, paruparu juga memiliki sistem pertahanan tubuh terhadap serangan racun dari luar tubuh. Partikel yang terdeposit di paru-paru akan dibuang oleh sistem yang ada di jaringan paru-paru. Pembuangan ini nantinya bisa melalui proses ekshalasi (pengeluaran udara melalui hidung atau mulut), keringat, urine ataupun darah yang keluar ketika mengalami luka. Perlu diwaspadai kemungkinan terjadinya akumulasi zat radioaktif yang masuk ke dalam sistem organ pernapasan. Mengingat efek somatik Stokastik dimana dimungkinkan terjadinya efek tersebut merupakan fungsi dari dosis radiasi yang diterima oleh seseorang tanpa suatu nilai ambang sehingga bagaimanapun kecilnya dosis radiasi yang diterima oleh seseorang, resiko akibat dari radiasi selalu ada. Semua penyinaran harus diusahakan serendah-rendahnya yang dapat dicapai (ALARA), dengan mempertimbangkan faktor ekonomi dan sosial, yaitu: kerugian dari suatu penanganan zat radioaktif harus diperkecil dengan menggunakan peraturan proteksi radiasi sampai diperoleh suatu nilai dimana pengurangan selanjutnya menjadi kurang penting jika dibandingkan dengan upaya tambahan yang dibutuhkan. Tabel 5. Fraksi Partikulat Yang Terhirup (E)
111
Diameter aerodinamik partikulat dae (µm)
Fraksi partikulat yang terhirup (E)
1
0,97
2,5
0,93
4
0,89
5
0,87
STTN-BATAN & PTAPB-BATAN
SEMINAR NASIONAL VIII SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 31OKTOBER 2012 ISSN 1978-0176 Tabel 6. Perkiraan Radioaktivitas Alpha Yang Terhirup Paru Paru Untuk Diameter Partikulat 1 µm Bulan
Radioaktivitas alpa di udara HR05 (Bq/m3)
Radioaktivitas alpha yang terhirup (Bq/m3)
Januari
3,032 ± 0,246
2,941
Februari
1,643 ± 0,132
1,593
Maret
2,365 ± 0,165
2,294
April
2,603 ± 0,198
2,525
Mei
3,053 ± 0,095
2,961
Juni
2,532 ± 0,119
2,456
Juli
2,019 ± 0,062
1,956
Agustus
2,374 ± 0,143
2,302
September
1,857 ± 0,126
1,801
Oktober
1,655 ± 0,112
1,605
Nopember
2,365 ± 0,142
2,294
Desember
2,140 ± 0,087
2,076
Tabel 7. Perkiraan Fraksi Deposisi Alpha Yang Masuk Ke Bagian Organ Pernapasan Radioaktivitas alpha yang terhirup (Bq/m3)
Perkiraan fraksi deposisi alpha yang masuk ke organ pernapasan (Bq/m3)
Bulan
Diameter (1 µm)
Extrathoracic atas (ET1)
Extrathoracic bawah (ET2)
Bronchi (BB)
Bronchioles (bb)
Alveolar-interstitial (AI)
Januari
2,941
0,438
0,558
0,038
0,057
0,338
Februari
1,593
0,237
0,302
0,021
0,031
0,183
Maret
2,294
0,342
0,435
0,029
0,045
0,263
April
2,525
0,376
0,479
0.033
0,049
0,290
Mei
2,961
0,441
0,562
0,038
0,058
0,340
Juni
2,456
0,366
0,466
0,032
0,048
0,282
Juli
1,956
0,291
0,371
0,025
0,038
0,225
Agustus
2,302
0,343
0,437
0,030
0,045
0,264
September
1,801
0,268
0,342
0,023
0,035
0,207
Oktober
1,605
0,239
0,304
0,021
0,031
0,184
Nopember
2,294
0,342
0,435
0,029
0,045
0,263
Desember
2,076
0,309
0,394
0,027
0,040
0,238
KESIMPULAN Pada tahun 2011 hasil pantauan radioaktivitas alpha di HR-05 tertinggi terjadi pada bulan Mei, yaitu sebesar (3,053 ± 0,095) Bq/m3 dan nilainya berada di bawah batasan yang diperbolehkan ( 20 Bq/m3). Perkiraan konsentrasi
STTN-BATAN & PTAPB BATAN
radioaktivitas alpha yang masuk kedalam saluran pernapasan dalam kondisi operasi normal masing masing untuk organ pernapasan extrathoracic atas, extrathoracic bawah, bronchi, bronchioles dan alveolar-interstitial sebesar : 0,441 Bq/m3, 0,562 Bq/m3, 0,038 Bq/m3, 0,058 Bq/m3 dan 0,340 Bq/m3. Untuk hasil perhitungan beban aktivitas radionuklida pemancar alpha di paru-paru untuk
112
Budi Prayitno, dkk
SEMINAR NASIONAL VIII SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 31OKTOBER 2012 ISSN 1978-0176 orang yang bekerja didaerah HR-05 sebesar 0,745 Bq/menit gram paru-paru. Adanya akumulasi partikel alpha dalam saluran pernapasan ini perlu diwarpadai karena konsep bekerja di daerah kontaminasi perlu memperhatikan prinsip ALARA.
DAFTAR PUSTAKA 1.
2.
3.
4.
5.
6.
7. 8.
PUSAT ELEMEN BAKAR NUKLIR, Laporan Analisis Keselamatan Instalasi Elemen Bakar Eksperimental, Revisi 6, Pusat Elemen Bakar Nuklir, Serpong 2007. NATIONAL COUNCIL ON RADIATION PROTECTION AND MEASUMEREMENTS (NCRP), Deposition, Retention and Dosimetry of Inhaled Radioactive Substances, NCRP Report No. 125, USA, 1997. USACHPPM. Inhalability and Respirability of Airborne Particles and Adjusting the ALI and CEDE for Various Particle Sizes. Appendix D, HRA Consultation No.26-MF-7555D, September 15, 2000. RUZER, L.S and HARLEY, N.H. (Ed.). Aerosols Handbook: Measurement, Dosimetry and Health Effects. CRC Press, 2005. HINDS, W.C. Aerosol Technology: Properties, Behavior and Measurement of Airborne Particles. John Wiley and Sons, USA 1982. INTERNATIONAL COMMISSION ON RADIOLOGICAL PROTECTION (ICRP). Committee 2: Supporting Guidance Document Interpretation of Bioassay Data. Tables And Figures, Vienna, 26 January 2006. ECKERMAN, K.F. Biokinetic Model of Respiratory Tract. Oak Ridge National Laboratory, Tennessee, 2000. EKO PUDJADI, BUDI PRAYITNO, SRI WAHYUNINGSIH, Analisis Deposisi Radionuklida Pemancar Alfa Pada Saluran Pernapasan Melalui Proses Inhalasi Dalam Kondisi Sistem Tataudara Yang Berbeda Di Instalasi Radiometalurgi, Jurnal Ilmiah Daur Bahan Bakar- Urania volume 15 nomor 2 April 2009 ISSN 0852-4777, BATANPTBN, Serpong 2009.
Budi Prayitno, dkk
113
STTN-BATAN & PTAPB-BATAN
