√ 18 Model Distribusi Spasial Radionuklida pada Kecelakaan
4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.3 Seleksi Radionuklida
Pergerakan udara akan menyebarkan cemaran radionuklida di udara dengan mencampur polutan tersebut dengan udara yang mempunyai tingkat konsentrasi lebih rendah dan kemudian menurunkan konsentrasi cemaran beberapa waktu setelah terlepas dari sumber. Cemaran menyebar karena pengaruh kecepatan (velocity) angin dan memiliki arah laju (speed). Arah angin mempunyai pengaruh pada arah pergerakan cemaran yang dilepaskan.
Perhitungan jumlah konsentasi cemaran pada jarak, koordinat dan waktu adalah bagian yang penting dalam upaya memperkirakan distribusi radionuklida di wilayah studi. Dasar perhitungan menggunakan parameter-parameter kondisi asumsi kecelakaan dan parameter iklim di wilayah studi, persamaan gaussian untuk menghitung cemaran yang terdistribusi.
Penelitian ini berasumsi bahwa radionuklida terdistribusi ke arah enam belas arah angin dengan total sudut 360 derajat. Perhitungan menggunakan persamaan 3 pada halaman 84 dengan menginputkan faktor-faktor penting wilayah studi yang berpengaruh. Data awal adalah komponen radionuklida yang keluar dari reaktor nuklir pada saat kecelakaan parah dan hasil penelitian IAEA pada reaktor berjenis PWR ditampilkan pada Tabel 14 yang merupakan inventory hasil fisi Reaktor PWR daya 1000 Mwe.
Skrining data awal dengan mengasumsikan bahwa kebocoran reaktor tidak dapat ditangani segera dan terus menerus terjadi kebocoran menuju udara dimaksudkan untuk melakukan seleksi radionuklida yang berperan besar sebagai cemaran bagi lingkungan. Unsur cemararan radionuklida yang dimaksud adalah Pu-241, PU-240, Pu-239, Pu-238, Np-239, Ce-144, Ce-141, Ba-140, Cs-137, Cs- 134, Xe-133, I-131, Te-132, Ru-105, Ru-103, Mo-99, Zr-95, Sr-90 dan Sr-89. Tabel 1 Inventory radionuklida reaktor jenis PWR 1000 Mwe.
No Radio nuklida Waktu paruh Cosyma (Bq)
Tecdoc IAEA-955 (Bq) 1 Xe-133 5.3 hari 7.60E+18 6.29E+18 2 I-131 8.0 hari 3.85E+18 6.29E+18 3 Cs-134 2.0 tahun 5.11E+17 2.78E+17 4 Cs-137 30.0 tahun 2.61E+17 1.74E+17 5 Te-132 78.0 jam 5.36E+18 4.44E+18 6 Sr-89 52.0 hari 3.37E+18 3.38E+18 7 Sr-90 28.0 tahun 1.75E+17 1.37E+17 8 Ba-140 12.8 hari 6.88E+18 3.38E+18 9 Zr-95 65.0 hari 6.59E+18 5.55E+18 10 Mo-99 67.0 jam 7.07E+18 5.92E+18 11 Ru-103 39.6 hari 5.07E+18 4.07E+18 12 Ru-106 1.0 tahun 1.47E+18 9.25E+18 13 Ce-141 33.0 hari 6.66E+18 5.55E+18 14 Ce-144 285.0 hari 4.03E+18 3.15E+18 15 Np-239 2.4 hari 7.92E+19 5.92E+19 16 Pu-238 86.0 tahun 3.17E+15 2.11E+15 17 Pu-239 24400.0 tahun 1.11E+15 7.77E+14 18 Pu-240 6580.0 tahun 1.06E+15 7.77E+14 19 Pu-241 13.2 tahun 2.23E+17 1.26E+17 20 Cm-242 163.0 hari 5.25E+16 1.85E+16
Data hasil radiasi total setelah 1 hari sampai 360 hari kejadian (apabila pusat sumber tidak tertangani) menginformasikan bahwa karakteristik cemaran radionuklida total akan mencapai jumlah aktivitas terbesar adalah pada waktu 7 hari setelah kejadian kecelakaan yang mencapai penurunan signifikan setelah radius 5 km. Hasil perhitungan radionuklida arah selatan cemaran radiasi pada jarak 5 km dari sumber, terdapat beberapa radionuklida memiliki aktivitas di udara relatif tinggi tetapi waktu meluruh pendek antara lain Iodium-131, Neptunium-239, Zr-95, Ce-141, Ba-140, Ce-144, Ru-103 dan Sr-89 dengan aktivitas tertinggi dalam waktu tujuh hari.
Karakteristik cemaran radionuklida dari 1 hari sampai dengan 360 hari setelah kejadian pada jarak 5 km dari sumber untuk arah selatan untuk semua arah angin memiliki grafik dengan karakteristik yang tidak berbeda, sehingga secara umum aktivitas radionuklida tertinggi dicapai setelah tujuh hari kejadian, dan disimpulkan bahwa cemaran radionuklida akan mengalami penurunan yang signifikan setelah tujuh hari kejadian kecelakaan. Radionuklida di udara konsentrasinya akan berkurang sebanding dengan pertambahan jarak sumber. Semakin jauh dari sumber maka jumlah cemaran akan semakin berkurang. Penurunan besar terjadi setelah cemaran menempuh jarak 5 km dari sumber. Oleh karena itu, dalam kondisi normal mulai jarak 5 km atau lebih merupakan jarak yang relatif baik untuk menghindari dari cemaran radionuklida.
Radionuklida dengan waktu paruh panjang dalam rentang waktu 7 hari sampai 360 hari setelah kejadian, densitas radionuklida yang terdeposisi dari udara relatif konstan. Radionuklida yang dimaksud adalah Pu-241, Cs-137, Cs- 134 dan Sr-90 seperti disajikan pada Gambar 29.
Gambar 29 menunjukkan bahwa radionuklida I-131 akan terdeposisi dari udara dengan densitas tertinggi setelah 7 hari kejadian dan akan mengalami penurunan dengan bertambahnya waktu. Sementara densitas radionuklida Cs-137 mulai dari 7 hari sampai waktu 360 hari akan mengalam peningkatan.
Radionuklida Cs-137 dan I-131 dalam penelitian ini berikutnya akan dimodelkan lebih lanjut. Seleksi terhadap kedua radionuklida ini dikuatkan oleh banyak data mengenai fakta kecelakaan yang pernah terjadi telah ditemukan
bahwa kedua radionuklida tersebut merupakan radionuklida yang terdistribusi ke lingkungan pada jarak jauh dan waktu yang lama ketika terjadi kecelakaan PLTN.
0,0E+00 5,0E+08 1,0E+09 1,5E+09 2,0E+09 2,5E+09 3,0E+09 3,5E+09 4,0E+09 4,5E+09 1 7 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360
Hari setelah Kejadian
D en si tas U n su r ( B q /m 2 ) Sr_89 Sr_90 Zr_95 Mo_99 Ru_103 Ru_106 Te_132 I_131 Xe_133 Cs_134 Cs_137 Ba_140 Ce_141 Ce_144 Pu_238 Pu_239 Pu_240 Pu_241 III-131 Cs-137
Gambar 3 Jumlah hari setelah kejadian terhadap jenis Radionuklida pada Jarak 5 km Arah Selatan (densitas radionuklida terdeposisi dari udara)
Data laporan IAEA (2008) menunjukkan bahwa Cs-137 memiliki efek kesehatan bagi makhluk hidup seperti kanker dan tumor. Karakteristiknya di lingkungan sangat mudah bereaksi dengan air menghasilkan senyawa cesium hidroksida yang mudah larut, dan memiliki karakteristik tersebar merata di seluruh organ badan dengan konsentrasi terbesar dalam otot dan konsentrasi terkecil terdapat dalam tulang. Sementara untuk radionuklida I-131 meskipun memiliki waktu paruh lebih pendek 8 hari, tetapi pada saat kecelakaan terjadi pada 7 hari setelah kejadian, terdistribusi ke lingkungan dengan konsentrasi tinggi dan memiliki efek sebagai penyebab kanker tyroid. Selain itu, dari fakta kecelakaan yang pernah terjadi kedua radionuklida telah diketahui sebagai cemaran dominan ke lingkungan pada saat kecelakaan PLTN terjadi. Oleh karena itu, kedua radionuklida masing-masing Cs-137 dan I-131 dalam penelitian ini yang diamati lebih lanjut.
Radionuklida Cs-137 dan I-131 yang akan menjadi fokus penelitian model distribusi spasial radionuklida pada kecelakaan PLTN Muria juga sejalan dengan
laporan data IAEA (2008) yang melaporkan bahwa radionuklida penting yang diperhatikan konsentrasinya agar tidak sampai kepada manusia adalah I-131, Cs- 134 dan Cs-137. Senyawa tersebut memiliki waktu paruh 8 hari, 2 tahun dan 30 tahun. Efek radionuklida tersebut adalah gangguan kesehatan untuk jangka waktu yang panjang misalnya adalah kanker thyroid pada masyarakat. Dilaporkan bahwa pada tahun 1991 setelah 5 tahun kejadian kecelakaan PLTN ditemukan lebih banyak 40 per satu juta anak dibandingkan dengan sebelum kecelakaan. Antara tahun 1986-2002 terdapat hampir 5000 kasus kanker tiroid pada pada anak dan usia remaja (0-18 tahun), diantaranya terdapat 4000 kasus kanker tiroid pada remaja kurang dari 15 tahun (IAEA 2008). Kasus ini memberi informasi bahwa kejadian kecelakaan Chernobyl memberi kontribusi pada peningkatan kanker thyroid meskipun di lapangan menunjukkan banyak variasi kanker, berupa gondok kecil, ataupun kanker kadar rendah
Hasil skrining data dan dan dari rujukan yang ada dapat disimpulkan bahwa radionuklida Cs-137 dan I-131 adalah radionuklida penting yang berpotensi sebagai cemaran ketika kecelakaan PLTN terjadi. Kesimpulan ini sesuai dengan Tolgyessy T & Bujdoso E (1993) yang menguraikan sifat fisika kimia cesium-137 yang memiliki produk hasil fisi Barium-137m dan memiliki waktu paruh 30,17 tahun dengan sinar emisi beta yang membentuk isomer metastabil barium-137 (5%) dan barium-137m (95%), Barium-137m memiliki waktu paruh 2,55 menit dan dalam peluruhannya memancarkan sinar gamma. Sejalan dengan Begichev (1989) yang menjelaskan bahwa dalam kaitannya dengan radionuklida yang mencemari lingkungan dijelaskan bahwa yang paling bertanggung jawab adalah kedua radionuklida tersebut.
Radionuklida penting yang berpotensi mencemari lingkungan hasil proses seleksi yang perlu mendapat perhatian adalah Cs-137 dan I-131 dan dari studi literatur pada proses pengujian nuklir Amerika Serika di Nevada tahun 1952, memberi informasi yang menguatkan bahwa cesium yang menyebar ke lingkungan dalam bentuk cesium-134 jumlahnya kecil dan bagian terbesarnya adalah cesium-137 dengan spectrum gamma 660 keV dan 30 keV Barium. Informasi serupa dihasilkan dari kejadian kecelakaan nuklir Chernobul 1986. Oleh karena itu Cesium-137 menjadi hal penting yang perlu dikontrol dalam
menentukan cemaran bagi lingkungan. Pada kasus kecelakaan PLTN Chernobyl diketahui pula bahwa telah tersebar cemaran radionuklida yaitu cesium-137, iodium-131 dan stronsium-90 dan telah terbukti mengganggu kesehatan lingkungan (IAEA (2001).
Cs_137 I_131 0,00E+00 5,00E+05 1,00E+06 1,50E+06 2,00E+06 2,50E+06 1 7 30 60 90 120150180210240270300330360
Hari setelah Kejadian
Un su r ( Bq /m2) Batas Sakit Batas Sakit Parah
Gambar 4 Grafik karakteristik Cs-`137 dan I-131 terdeposisi ke darat setelah 1- 360 hari kejadian kecelakaan pada jarak 35 km dari sumber.
Skrining data hasil terhadap kecelakaan dengan asumsi sumber tidak dapat ditangani atau melebihi waktu 7 hari dengan plot grafik selang 7- 360 hari setelah kejadian terhadap radionuklida Cs-137 & I-131 yang jatuh ke permukaan darat pada jarak 35 km dari sumber, apabila serapan tanah dan vegetasi tidak bekerja disajikan dalam Gambar 30, maka aktivitas Cs-137 dalam kurun waktu 360 hari konsentrasi Cs-137 masih di atas ambang batas sakit, tetapi masih di bawah ambang batas sakit parah; sedangkan aktivitas I-131 dalam kurun waktu 4 bulan sudah dapat dinyatakan aman. Oleh karena itu, bila sumber kecelakaan terlambat menanganinya maka dalam radius 35 km dalam waktu 360 hari belum bebas dari aktivitas radionuklida Cs-137.
4.4 Parameter untuk Menentukan Densitas Radionuklida di Lingkungan