HasH Penelitian
P2PLR Tahun 2002
RADROC: PROGRAM KOMPUTER UNTUK PENGKAJIAN DA~.~PAK DARt TERLEPASNYA BAHAN RADIOAKTtF KE LAUT Chevy Cahyana, Heru Umbara Pusat Pengembangan Pengelolaan Limbah Radioaktif
ABSTRAK RADROC: PERANGKAT LUNAK KOMPUTER UNTUK PENGKAJ!AN DAMPAK DAR! TERLEPASNYA BAHAN RADIOAKTIF KE LAUT. Perangkat lunak komputer RADROC telah dibuat untuk memperkirakan dosis yang diterima manusia dan pengaruhnya terhadap kesehatan sebagai akibat dari terlepasnya bahan radioaktif ke laut. Dosis yang dihitung berasal dari jalur ingesi, inhalasi, paparan radiasi don imersi. Metoda perkiraan dosis yang digunakan adalah metoda faktor konversi dosis. RADROC ditulis dalam bahasa pemrograman Borland Delphi 5 dan diverifikasi dengan perangkat lunak MARINRAD buatan RSIC Oak Ridge National Laboratory, Tennessee. Hasil verifikasi tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan.
ABSTRACT RADROC: COMPUTER SOFTWARE FOR ASSESSING THE CONSE-QUENCES OF RELEASES OF RADIOACTIVE MA TERIAL INTO THE OCEANS. The RADROC computer software has been made for predicting the dose to man and health effects from ingestion, inhalation, radiation exposure and immersion pathways as consequences of releases of radioactive material to the oceans. The dose conversion factor ,'nethod is used for the calculations. The RADROC computer software was written with Borland Delphi 5 language and verified with MARINRAD, RSICC Oak Ridge, Tennessee. The results snow no significant difference.
PENDAHULUAN Salah satu kegiatan di Sub Bidang Radioekologi dan Lingkungan , Kelautan -Puslitbang Pengeiolaan Limbah Radioaktif (RLK -P2PLR) adalah melakukan pengkajian damp3.k dari terlepasnya bahan radioaktif ke laut. Bahan radioaktif dapat terlepas ke laut secara langsung, misalnya pada kecelakaan saat pengangkutan bahan radioaktif dengan menggunakan kapal laut, atau dapat berasal dari kanister limbah radioaktif yang...dikubur di dalam sedimen di dasar laut. Bahan radioaktif yang terlepas ke laut akan menyebar ke seluruh bagian laut baik; air, sedimen maupun biota yang ada di dalamnya sebagai fungsi dari waktu. Bahan radioaktif yang terlepas ke laut melalui berbagai jalur (pathways) pada akhirnya akan sampai pada man usia. Jalur-jalur tersebut berupa ingesi, inhalasi, paparan radiasi dan imersi. Ingesi terjadi karena mengkonsumsi garani dan makanan yang berasal dari laut dan meminum air laut yang telah didesalinasi. Inhalasi dapat berasal dari sedimen pantai dan percikan air laut. Paparan radiasi dapat terjadi jika berada di dekat sedrmen pantai yang terkontaminasi. Imersi dapat terjadi apabila berenang di laut yang terkontaminasi.
Hasil Penelitian P2PLR Tahun 2002
Dalam pengkajian dampak dari terlepasnya bahan radioaktif ke laut, laut dibagi menjadi beberapa kompartemen air dan kompartemen sedimen yang saling berkaitan. Dimensi kompartemen ditentukan berdasarkan proses pencampuran air laut. Pad a setiap kompartemen diasumsikan terjadi pencampuran yang homogen. Proses dinamik antar kompartemen disajikan dalam bentuk koefisien transfer. Konsentrasi radionuklida yang terlepas dihitung pada setiap kompartemen sebagai fungsi dari waktu. Besarnya dosis yang akan diterima manusia dan pengaruhnya pada kesehatan (hea/th effects) sebagai akibat dari terlepasnya bahan radioaktif ke laut dihitung untuk setiap jalur (pathway)[iJ. Untuk mempermudah penghitungan, perlu dibuat suatu perangkat lunak komputer yang dapat menghitung besarnya konsentrasi, dosis dan pengaruh pada kesehatan dengan cepat dan akurat. Dalam makalah ini dibahas pembuatan perangkat iunak komputer untuk keperluan tersebut dengan menggunakan bahasa pemrograman Borland De/phi 5. perangkat lunak komputer ini diberi nama RADROC (B!lQionuc/ide Ee/eases to QQean).
METODOLOGI Persamaan Dasar Konsentrasi radionuklida" dihitung berdasarkan kesetimbangan pada setiap kompartemen. Persamaan kesetimbangan untuk kompartemen adalah :
massa setiap
~(!2 dt. dimana
C~)(t) A(N) mn
R~)(t)
= kcnsentrasi nuklida N dalam kompartemen m (Ci/m3) = ".airik koefisien transfer untuk nuklida N dari kompartemen m ke ~nmpartemen n (1/tahun) = \ulume sumber ternormalisasi untuk nuklida N dalam kompartemen m pad a waktu t (Ci/tahun.m3)
Matrik koefis:en transfer untuk nuklida N dihitung d..~ngan persamaan
A(N) -=A(N) ~ mn nm V
I
untuk m * n
m
A(N) = _",(N) mn
untuk m = n
186
1/tahun)
Hasi/ Penelitian
P2PLR Tahun 2002
Volume sumber ternormalisasi untuk nuklida N dihitung dengan persamaan: R~) (t) =
dimana : A~~ = fraksi
(3)
nuklida
N
dalam
kompartemen
m
yang
ditransfer
k~)
kompartemen n per satuan waktu (1/tahun) :;; fraksi nuklida N dalam komparterllen m yang dipindahkan
S~)
kompartemen per satuan waktu (1/tahun) = laju iepasan nuklida N ke daiarll kompaiiemen m (Ci/tahun)
Vm
= volume kompartemen m (m3)
ke
ke sistem
A(N) = konstanta peluruhan untuk radionuklida N
Jenis Sumber Dalam makalah ini pembahasan sulnber radionuklida dibatasi ke dalam tiga jenis, yaitu lepasan langsung dari kanister limbah radioaktif dan-lepasan dari kanister limbah radioaktif yang dikubur dalam sedimen di dasar laut berupa lepasan sesaat dan lepasan kontinyu. ,: Untuk kanister yang dikubur da:am sedimen, kanister dianggapl sebagai sumber garis. Batas antara air. dan sedimen dimodelkan sebagai bidang batas. Konsentrasi kontaminan pada pada bidang batas ini ditentukan sam a dengan nol untuk mensimulasikan penurunari konsentrasi yang disebabkan peng~nceran oleh air laut. Dalam model in! tidak ada batas ke dua di bawah sumber garis yang menggambarkan dasar dari sedimen. Penyerapan radionuklida dalam sedimen dianggap ~ebagai proses sesaat, linear dan reversibel[1]. Persamaan untuk sumber lepasan langsung adalah :
(4) Persamaan untuk kanister yang dikubur da~am sedimen : s~) = B.Ld .Q(N)(t).Jm
B Ld Jm I(N)(t) L(H)
to Q(N)(t)
(5)
== banyaknya kanister == muatan kanister (MWe.tahun/kanister) == vektor yang menunjukkan == inventori
radionuklida
tempat terj::Adinya lepasan
N pada waktu t (Ci/MWe.tahun)
== laju lepasan radionuklida == waktu terjadinya lepasan == fluks nuklida
kompartemen
N (1/tahun) (tahun)
N dari sedimen
(Ci/MWe.tahun/tahun)
187
Hasil Penelitian P2PLR Tahun 2002
Model Rantai Makanan Madel rantai makanan yang digunakan adalah model stasioner manusia-pemangsa-mangsa, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Untuk setiap kompartemen dan radionuklida, penghitungan faktor konsentrasi pemangsa dimulai dari pemangsa (predator-k) yang memakan biota (prey) yang terdapat pada kompartemen. Kemudian faktor konsentrasi untuk pemangsa yang lebih tinggi (oredator-j) pada rantai makanan dihitung dengan memperhitungkan faktor konsentrasi pemangsa yang lebih rendah.
, -~;:~"'.I
'- -"..'"
I
,...I" ,...' ",,'
"..'" -
PREY L1.
Gambar 1. Model Rantai Makanan[1]
Faktor konsentrasi untuk predator j dan k dihitung dengan persamaan berikut
I
CF 1 (N) mk --
CF2(~)
mJ
(6.a)
--
Ihmj,CFO~) I
dimana : CFO, CF1, CF2 E1,E2 ~1,~2 1,2 b1, b2 f, g, h
faktor konsentrasi ingesi (m3/kg) fraksi nuklida N yang terserap laju turnover biologis nuklida N (1/tahun) laju ingesi (kg/tahun) biomass (kg) fraksi mangsa yang dikonsumsi pemang~a
188
(6.b)
Hasil Penelitian P2PLR Tahun 2002
Penghitungan Dosis dan Health Effects Persamaan dasar yang digunakan fungsi dari waktu adalah :
Uiltuk menghitung
dosis sebagai
(7) dimana
D~~(t) =
mp
U;np Mmp
DF(N) p
m, jalur p, dan
=
nukl:da N pada waktu t (rem/tahun) konsentrasi nuklida N pada kompartemen m pada waktu t (Ci/m3)
=
faktor konsentrasi untuk kompartemen m, jalur p dan nuklida N
=
laju pemakaian pada kompartemen m dan jalur p
C~)(t) CF(N)
dosis yang diterima manusia pada kompartemen
= faktor modifikasi pad a komparterllen m dan jalur p = faktor dosis nuklida N untuk jalur p
Health effects adalah banyaknya kelainan fatal dan pengaruh genetik geherasi pertama sebagai dampak dari terkena dosis radiasi. Health effects dihitung dengan cara mengalikan dosis pada persamaan 7 dengan faktor konversi health effects.
~8) H~J(t) = HF
health effects pada kompartemen m, jalur p dan nuklida N- ;Jada waktu t (kematian/tahun) = faktor konversi health effects (kematian/rem)
,
Struktur Perangkat Lunak RADROC Dalam membuat perangkat lunak RADROC, terlebih dahulu dibuat $uatu rancangan berupa organigram seperti yang ditunjukkan pada Gamba( 2. RADROC terdiri dari tiga menu pilihan yaitu transpot radionuklida, model rantai makanan dan penghitungan dosis. Menu transpot radionuklida berfungsi ui,,;tuk menghitung sebaran konsentre.si radionuklida di laut. Data masukan untuk menu ini berupa data komparternen, data nuklida dan data sumber. Konsentrasi radionuklida dihitung dengan menggunakan persamaan 1, 2 atau 3 tergantung dari jenis sumber. Menu model rantai makanan berfungsi untuk menghitung faktor konsentrasi denggn menggunakan persamaan 6 dengan data masukan berur;>adata predator. Pad a menu penghitungan dosis, dosis dan health e(t;9cts yang diterima manusia dihitung dengan persamaan 7 dan 8 sesuai dengan jalur yang dipertimbangkan.
189
Hasil Penelitian P2PLR Tahun 2002
-~
~ I
Menu: 1. Transpot 2. Rantai
RN
7
makanan
3. Dosis
Gambar 2. Organigram
Perangkat Lunak RADROC
HASIL DAN PEMBAHASAN Organigram yang telah dibuat kemudian dijadikan panduan dalam membuat perangkat lunak RADROC. ";ampilan dari perangkat lunak RADROC ditunjukkan pad a Gambar 3. RADROC memiliki tiga menu, yaitu Radionuclide Transport, Steady State Food Chair! dan Pathway to Man. Ketiga menu tersebut dapat dipilih dengan cara n~engklik tombol yang terdapat di depan setiap menu. Menu Radionuclide Transport berisi program untuk menghitung sebaran konsentrasi radionuklida pada setiap kompartemen laut. Pada menu ini, sumber lepasan dibatasi pada ti!Ja kasus, yaitu lepasan langsung dari kanister dan lepasan dari kanister yang dikubur pada sedimen yang terdiri dari lepasan sesaat dan lepasan kontinyu. Ketiga pilihan kasus ini dapat dip~!ih dengan mengklik pilihan pada kot;3k Source Term. Tampilan menu Radionuclide Transport ditunjukkan pada Gambar 4. Menu Steady State Food Chain berisi program untuk menghitung faktor konsentrasi ingesi untuk predator tin!]kat satu dan predator tingkat dua-. Tampilan menu Steady State Food Chain ditunjukkan pada Gambar 5. Data masukan berupa data predator dapat I,~ngsung dimasukkan pad a kotak yang tersedia. Setelah data masukan terisi, foktor konsentrasi dapat dihitung dengan mengklik tombol Concentration Factor.
~~O
Hasil Penelitian P2PLR Tahun 2002
I' ~.5
I:.*e ~1
~ ~
1oitC--
.-
.
), ~ t~ e() ~
L,.
"J.O~.1 I8r. 8ii' ~-, ~...'.. E~
~ itr'
~.~ ~
~_.
W,"-1
0
~9.. s...N51t ~A
1.1
. ;Vil
/I
11
TIi~
\-' ,'
"..j.
" '
t!:. ;
~E;. .I;)~tl,,-
¥~
.,.,,~ iiONt.."'--1 -.HU
a
~ 0_.
~
, ~'
~
~;,):1)
Gambar 3. Tampilan
Perangkat Lunak RADROC
T,"""'~M..A~_d-_"""}
QIX\lZ
2
~0115
O~
Q~J9
o.ozn
OJ
0
C
$'..c.
0
0,
0
-;
F~N"((;!/.""--"
'1
0
ccc::?:A~:o~
~
4
0
".
5
. & 7
'"
t
10 II
() ~~ccO
12 1J
14 )5
,
16
I' !
c
U
0 ,
0
't~ 0
="o,!Q1S4ri c~ 0 0'
0 0
c,~.J" 0::: ---
'---~",.",."
_T--,_~--~ r O,~'--f~~~.. ~ "" ~r~"h~I""'--) r ",;.~.~O)h~I~','_n)
0 0
0
~, .;
.fIi. i
'"-~,
I
c"""""C"
I! r_~ ! N~It L
1"'
1:--
" ".,
t'
"
121" ",,' "" ""wc",c,,
Gambar 4. Tampilan Menu Radionuclide
191
,
"""""""'WWW"'"o",
Transport
""""
Hasil Penelitian P2PLR Tahun 2002
Gambar S. Tampilan
me~u Food Chain Mode!
Menu Pathway to ,"Aan berisi program untuk menghitung dosis total dan health effects yang diterima manusia melalui tujuh jalur. Ketujuh jalur tersebut adalah ingesi garam laut, inhalasi sedimen pantai, imersi air laut, paparan sedimen pantai, ingesi bahan makanan dari laut, ingesi air desalinasi dan inhalasi embun dari air laut. Hasil penghitungan konsentrasi, dosis yang diterima manusia dan health effects dapat dicetak dalam bentuk tabel. Tampilan menu Pathway to Man ditunjukkan pada Gambar 6.
Gambar 6. Tampilan Menu Pathway to Man
192
~
!
Hasil Penelitian P2PLR Tahun 2002
Verifikasi Perangkat Lunak RADROC Verifikasi dilakukan dengan cara membandingkan hasil penghitungan perangkat lunak RADROC dengan hasil penghitungan perangkat lunak MARINRAD buatan RSIC Oak Ridge National Laboratory, Tennessee. Hasil verifikasi ditunjukkan pad a Tabel1 dan Tabel 2. Tabel1.
Penqhitunaan
Inve~!ori 9.45E.O1
9.40E~1 ,
~~"~~~!
9.~~~1... 8..00E~1
c.c-~-
850 .~"£::"'1-'1 670E .,,-v1
C-14 denqan RADROC dan MARINRAD R,AUROC MAR.lNRAO
MARINRAD
RADROC
2.00E..Q4 5.30E-O6 1.60E-16
9.01E..Q1 8.ZQ§~1 ..
8.48E..Q1 6.66E..Q1
1\
C"
5.2QE-O1
5.23E..Q1
4,10E..Q1
4.10E..Q1
2.WE::91
2.85E..Q1 1.56E..Q1 " 2.545..02 2.26E..o3
1.60E.:o1
2.00E.o2 2:30E..o3
2.01r?;.,()4
5.32E:06 ",,"'C 1.64E~16 5.08E~2( 1.57E~37
5.10E~27
1.60E~3i ?,7_0E-53 2.10E~158 '"! 1.70F:~263
"
2::70E:S3 i
O.OOE+OO O.OOE+OO
1.71E~263
O:OOE+OO
O..OOE+OO
!
2.15E~158 :
:
O..OOE+OO
9.9QE+QO
. T~_~I?;. Penqhitunaan
.RADROC
konsentrasi
C 14 denqan
MARINRAD 0
Q
()
i'j
5.10E-17
3.:40E-17 1.9OE-17 1.40E-17 1.70E-18 9.'50E~19 5:20t::~19
RADROC
dan MARINRAD
MAR:NRAO
RAD!'>.OC
-
3.63E.1~
2.70E.20;
7,50E-~v,.
8.9ZE-21
1 3OE. 20
3.44E~21
-
4.32E.18 4.85E.1§
_c
".'."S,20E:21
2..17E~Z1 1...07E~21
1.60E-21
[~~ 3..10E-24
4. 72§:1~
1.~E:1! 6.71E.19 "
2.00E-2$
2.22E-19
4..~E~Z1
.,.
-7,-~E.@
1.47E~22 1.02E-?~
i
6 OOE 25"! ..~-
8.92E~21
KESIMPULAN 1. Besarnya dosis radiasi dan p9ngaruhnya terhadap manusia akibat terlepasnya bahan radioaktif ke laut dapat dikaji dengan simulasi menggunakan perangkat lunak komputer. 2. Hasil verifikasi perangkat lunak RADROC tidak menunjukkan selisih yang signifikan, sehingga dapat dig'.Jnakan dalam simulasi seperti yang disebutkan pada butir 1. . 3. Data masukan untuk perangkat iunak RADROC dapat diubah, sehingga dapat digunakan sesuai dengan ke~daan laut yang diamati (site specific).
DAFT AR PUST AKA 1. RSIC Computer Code Collection, Marinrad: Code System Model for Assessi ng the Consequences of Releases of Radioactive Material into the Oceans, Oak Ridge National Laboratory, Tennessee, 1984. 193
Hasil Penelitian P2PLR Tahun 2002
2
3
4
RSICC Computer Code Collection, LADTAP II A Program for Calculating Radiation EX.Dosure to Man from Routine Release of Nu(;lear Reactoi- Liquid Effluents, Oak Ridge National Laboratory, Tennessee, 1989. Safety Report Series No. 19, Generic Models for Use in Assessing the Impact of Discharges of Radioactive Substances to the E.'1vironment, International Atomic Energy Agency, Vienna, 2001. RSICC Computer Code Collection, GENII 1.485: Environmental Radiation Dosimetry Software System, Oak Ridge N~tional Laboratory, Tennessee, 1997.
194
