PERKIRAAN PAPARAN RADIASI INTERNAL GAS RADON
DARI PEMAKAIAN BETON RINGAN AERASI HEBEL
UNTUK BAHAN BANGUNAN
Oleh :
POETRI AMALIA DEWI
G74101035
PROGRAM STUDI FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
ABSTRAK
POETRI AMALIA DEWI. Perkiraan Paparan Radiasi Internal Gas Radon dari Pemakaian Beton
Ringan Aerasi Hebel untuk Bahan Bangunan. Dibimbing oleh IRMANSYAH dan A. BUNAWAS.
PERKIRAAN PAPARAN RADIASI INTERNAL GAS RADON
DARI PEMAKAIAN BETON RINGAN AERASI HEBEL
UNTUK BAHAN BANGUNAN
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains
Pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor
Oleh :
POETRI AMALIA DEWI
G74101035
PROGRAM STUDI FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Judul
: Perkiraan Paparan Radiasi Internal Gas Radon dari Pemakaian Beton
Ringan Aerasi Hebel untuk Bahan Bangunan.
Nama
: Poetri Amalia Dewi
NRP
: G74101035
Menyetujui,
Pembimbing I,
Pembimbing II,
Ir. Irmansyah, M.Si
Drs. A. Bunawas, APU
NIP 132104953
NIP 330003249
Mengetahui,
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor
Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, M S
NIP 131473999
“
D an seandainya pohon-pohon di bumi menjadi pena dan laut
(menjadi tinta), ditambahkannya tujuh laut (lagi) sesudah
(kering)nya, niscaya tidak akan ada habisnya (dituliskan)
kalimat (I lmu dan H ikmah) Allah”
( Q.S. L uqman : 27)
Kepada kedua or ang t uaku, kakak, adik dan
keluar gaku. .
Kepada par a pej uang yang t idak per nah ber hent i
menyeru manusia pada j alan Allah. .
Kepada pewar is neger i. .
“t he agent of change”. .
gener asi yang mampu meninggikan kalimat Allah
dimuka bumi dengan kesucian hat i dan j iwa. .
PRAKATA
Segala Puji bagi Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya yang tak terhingga kepada penulis sehingga skripsi dengan topik Perkiraan Paparan Radiasi Internal Gas Radon dari Pemakaian Beton Ringan Aerasi Hebel untuk Bahan Bangunan dapat diselesaikan. Salawat dan salam tercurah kepada Nabi besar Muhammad SAW, pembawa risalah kebenaran.
Dalam penyusunan skripsi ini, penulis banyak menerima bantuan ataupun masukkan dari berbagai pihak karenanya penulis penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Irmansyah MSi dan Bapak Drs. A. Bunawas, APU, selaku dosen pembimbing yang telah menyediakan sebagian waktunya untuk memberikan bambingan dan masukan kepada penulis dalam pelaksanaan penelitian dan penyusunan skripsi.
2. Kedua orang tuaku.. Umi dan Abi tercinta.. terimakasih atas doa-doa tulusnya, dukungan, pengertian dan kasih sayangnya selama ini.
3. Bapak M. Nur Indro dan Bapak Setyanto (Pak Umar) sebagai dosen penguji, terima kasih atas saran dan krit iknya.
4. Bapak Ir. Hanedi Darmasetiyawan, M.S, selaku Komisi Pendidikan Departemen Fisika. 5. Kepada semua Dosen dan staf Departemen Fisika, terimakasih atas ilmu dan bantuannya
selama di perkuliahan.
6. Pak Dadong Iskandar selaku pembimbing lapangan, terimakasih atas masukan ilmu dan buku-bukunya.. sangat membantu..
7. Staf P3KRBiN gedung B (Bu Leli, Pak Buchori, Pak Mas’ud, Pak Gatot, Pak Asep, dkk) terimakasih atas saran dan dukungannya..
8. Pia, sebagai rekan sepenelitian.. Jazakillah khoir ukh..! juga Rika, dan Supri thanks for dukungan dan kerjasamanya.. Perjuangan ini sangat indah.
9. Rekan-rekan Fisika 38 terimakasih atas dukungan, semangat, dan kebersamaan yang indah ini (Esti_thanks atas jawaban2nya, ’Nda_syukron katsir atas lap-top ’umat’ dan bantuannya, Didie, Wi2t, Epi, Ade, Ayank, Eruss_jazakallah khoir bro!, Wiko, Yayat, Hsan, Moogie, Sigit, Ain, Yerri, Mas Dodi, Tb, Richie, Gerald, Cucu, Laode, Iman, Ki Agus, Jani, Maman ).
10. Mas Wisnu thanks atas transletannya.. you’re the best i ever have.
11. Kakak dan adik kelas ( Fis 36, Fis 37, Fis 39, Fis 40, Fis 41, Inst 39), makasih atas dukungannya.
12. M’Tyas, M’Midah, Moez, Novi, Yani, Nda, Piah.. Syukron atas motivasi, semangat dan doa-doanya..
13. Pejuang-pejuang di Chating, Qudwah 3, Sigma_01, dan IM38, syukron atas kesempatan dan ketsiqohan yang diberikan ”Ana uhibukum fillah ”.
14. Rekan-Rekan di M17 (Ruri, Meri, M’Elvan, Kiki, Phepa,Fhutri, Fela, Dwi, Ade, dkk ). 15. Segenap keluarga besar yang telah berdoa dan memberikan dukungan selama ini, kakak
dan adik-adikku tercinta ( Mas Inu, Dewa, Bagus), makasih atas bantuannya.
16. Rekan-rekan yang telah membantu terselesainya skripsi ini.. Thanks 4 All.. Jazakumullah khoiron katsir..!
Penulis menyadari bahwa karya ini masih jauh dari sempurna, semoga banyak manfaat yang dapat disum bangkan dari karya ilmiah ini. Akhir kata, semoga Allah selalu senantiasa merahmati kita, memberikan ilmu yang bermanfaat pada kita dan meridhoi setiap langkah kita.
Bogor, Januari 2006
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakart a pada tanggal 24 Oktober 1983 dari pasangan Suradi Kasan Ahmad S.E, M.M dan Dra. Sumilah. Penulis merupakan putri kedua dari empat bersaudara. Tahun 2001 penulis lulus dari SMU Negeri 3 Jakarta dan pada tahun yang sama melanjutkan studinya di Institut Pertanian Bogor, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Program studi Fisika melalui jalur Ujian Masuk Perguruan Tinggi Negeri (UMPTN).
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ... vii
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR LAMPIRAN ... vii
PENDAHULUAN ... 1
Latar Belakang ... 1
Perumusan Masalah ... 1
Tujuan ... 2
Hipotesa ... 2
TINJAUAN PUSTAKA ... 2
Beton Ringan ... 2
Beton Ringan Hebel ... 2
Radiasi Alamiah ... 3
Radon –222 ... 3
Radon dalam Ruang ... 3
Laju Lepasan ( Exhalation Rate ) Radon-222 ... 4
Dosis Internal ... 6
Detektor Continous R adon Monitor ... 6
Detektor Ortec GEM -25185 ... 7
BAHAN DAN METODE ... 7
Waktu dan Tempat ... 7
Bahan dan Alat ... 7
Metode Penelitian ... 8
HASIL DAN PEMBAHASAN ... 9
Konsentrasi Radon ... 9
Laju Lepasan Radon... 9
Konsentrasi 226Rn dalam ruang 3x4x3 ... 12
Perkiraan Dosis Internal dari Inhalasi Gas Radon ... 13
SIMPULAN DAN SARAN ... 14
DAFTAR PUSTAKA ... 14
DAFTAR TABEL
Halaman
1. Spesifikasi teknis beton Hebel ...2
2. Laju lepasan radon dari dinding bahan bangunan di kota Nordic ...5
3. Laju lepasan radon dari beton ringan di kota Hongkong ... ...5
4. Variasi laju lepasan radon dari beberapa jenis bangunan... 6
5. Paparan radiasi alam rata-rata yang diterima penduduk dunia ... 6
6. Konsentrasi 222Rn dan laju lepasan 222Rn ... 9
7. Konsentrasi 226Ra, 228Th dan 40K ... 10
8. Konsentrasi 226Ra dalam ruang 3x4x3 dan dosis internal...12
DAFTAR GAMBAR
Halaman 1. Peluruhan radon dalam ruang ... 42. Blok beton Hebel ... 8
3. Susunan Blok beton Hebel ... 8
4. Skema pengukuran laju lepasan radon... 8
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman 1. Diagram Alir Penelitian... 182. Peluruhan Radionuklida Primordial ... 19
3. Properti Fisik Radon-222 ... 20
4. Tingkat tindakan radon di rumah secara nasional dan internasional ... 21
5. Lampiran 5 Rata-rata dunia dosis efektif yang diterima manusia ... 22
6. Skema Pengukuran Konsentrasi Radon-222... 23
7. Skema Pengukuran Konsentrasi Radium -226 ... 24
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Manusia dengan segala macam aktifitasnya, tidak dapat menghindarkan diri dari penerimaan paparan radiasi alami yang berasal dari radionuklida primordial dan kosmogenik. Radionuklida alami ini terdapat dalam berbagai komponen lingkungan hidup dan mempunyai potensi memberikan paparan
radias i secara eksternal dan internal (Lubis 2005).
Radiasi alami memberikan kontribusi dosis radiasi yang lebih tinggi dibandingkan dengan radiasi buatan, yaitu sekitar 87 % (www.batan.go.id) . Kontribusi dosis radiasi alam yang terbesar dari radionuklid a primordial berasal dari Radon, yang besarnya 1300 µSv / 53% dari total dosis yang diterima dari alam per tahun (Setiawan Y. 2002).
Menurut International Commission on Radiation Protection (ICRP;1981), konsentrasi gas radon rata-rata di dunia di dalam rumah (40 Bq/m3) lebih tinggi dibandingkan dengan tempat terbuka (10 Bq/m3), sehingga radionuklida alami radon merupakan komponen terbesar dari polusi udara di dalam ruangan (UNSCEAR 2000).
Paparan gas radon di dalam ruangan bertingkat, pada prinsipnya berasal dari bahan bangunan yang mengandung unsur radioaktif alamiah yaitu radium-226, yang merupakan hasil peluruhan dari 238U. Radium yang terkandung di bahan bangunan pada waktu meluruh menghasilkan gas radon (222Rn) yang dapat berpindah ke dalam ruangan dengan cara difusi dan atau aliran, sehingga akan menyebabkan adanya polusi radioaktif dalam ruangan (Bunawas et al. 1996).
Jika radon dan hasil peluruhan radon ada di udara, mereka akan terhisap, dan akan menempel pada jaringan paru – paru. Energi yang dilepas pada peluruhan isotop, dapat menyerang sel dalam paru -paru, merusak jaringan dan biasanya dapat berkembang menjadi kanker paru-paru (Clarkin 1991). Hal ini memerlukan perhatian yang serius mengenai dampak tersebut, karena 80% masyarakat modern tinggal di dalam ruangan, dengan waktu tinggal sekitar 7000 jam/tahun (UNSCEAR 2000).
Mengingat bahaya yang disebabkan paparan radiasi, maka sangat diperlukan adanya upaya proteksi radiasi. Upaya proteksi radiasi adalah kegiatan yang dapat
mengurangi penerimaan dosis radiasi total dengan cara mempengaruhi bentuk jalinan proses penyebaran radiasi yang ada (Wiryosimin 1995). Pada kasus ini, upaya yang harus dilakukan adalah mengurangi konsentrasi gas radon di dalam ruangan sampai dib awah batas konsentrasi radon yang telah direkomendasikan, yaitu dosis radiasi yang masih dapat diterima seseorang tanpa menimbulkan kelainan gen/somatic. Salah satu upaya untuk menurunkan konsentrasi radon dalam ruangan, dapat dilakukan dengan memperbesar laju ventilasi udara atau pun dengan mengecilkan porositas beton, seperti memplester ataupun dengan pengecatan.
Pengaruh plester dan pengecatan dengan cat tembok, akan menurunkan laju lepasan radon antara 38% - 72% dibandingkan dengan dinding belum diplester (Bunawas et al. 1996) bahkan hingga 90% (Stranden 1988 ). Pada studi ini akan diteliti perkiraan laju lepasan radon untuk beberapa balok beton hebel , variasi laju lepas radon dari bahan bangunan beton hebel sebelum diplester, setelah diplester, dan s etelah dicat (lapisan permukaan) dan perkiraan dosis internal dari inhalasi gas radon secara teoritis.
Perumusan Masalah
Beton ringan aerasi digunakan sebagai alternatif bahan bangunan yang memiliki banyak kelebihan, seperti hemat energi, ringan, tahan api, kedap suara, berukuran sama/teliti, serbaguna, pemasangan yang cepat dan mudah (www.hebel.co.nz ). Melihat banyaknya keuntungan yang diperoleh dari pemanfaatan beton ringan, sehingga banyak konsumen yang menggunakanny a sebagai bahan bangunan.
Hal ini perlu diketahui informasi mengenai laju lepasan radiasi internal yang terkandung di dalam beton ringan dan perkiraan dosis internal dari inhalasi radon, karena material yang digunakan untuk membuat bangunan (rumah/gedung) ternyata turut menyumbang konsentrasi gas radon dalam ruang .
Tujuan
1.Mengukur laju lepasan radon dari pemakaian beton ringan aerasi Hebel dan mengamati pengaruh perlakuan variasi beton sebelum diplester, setelah diplester dan setelah dicat.
2.Perkiraan konsentrasi gas radon dalam ruangan yang berukuran 3 x 4 x 3 m3. 3.Perkiraan dosis internal dari inhalasi gas
radon secara teoritis.
Hipotesa
1.Finishing dinding yang terbuat dari beton ringan Hebel akan menurunkan laju lepasan radon.
2.Pemakaian beton ringan akan menurunkan dosis internal yang berasal dari gas radon dibandingkan dengan bahan bangunan lain.
TINJAUAN PUSTAKA
Beton Ringan
Beton Ringan mempunyai berat jenis dibawah 1850 kg.m-3, lebih ringan dibandingkan degan beton normal, yaitu sebesar 2350kg.m-3. Berdasarkan metode pembuatannya diklasifikasikan menjadi Beton Aerasi / Gas (Aerated Concrete), no - fine concrete, dan beton agregat ringan (lightweigh aggregate concrete). Beton Aerasi (Aerated Concrete), diperoleh dari gelembung-gelembung sabun yang berada di dalam metrik semen atau campuran pasir-semen. Dengan memvariasikan rasio busa-semen-pasir, densitas betonnya berkisar antara 300-1600 kg.m-3. No-fine concrete, merupakan beton tanpa penambahan agregat halus, dengan meniadakan partikel halus yang ukurannya kurang dari 5 mm, kekosongan akan dihasilkan di dalam matrik semen yang dapat mengurangi densitas beton namun dapat menahan tekanan dengan kuat. Beton agregat ringan (lightweigh aggregate concrete), berasal dari sumber yang lebih luas, terdiri dari berbagai macam sumber yang berasal dari material alam, diproses dari bahan alami atau substansi sintetis dari produksi sisa / limbah lingkungan ( Yu, K.N et al. 1996) .
Banyak keuntungan yang didapat dari penggunaan beton ringan, seperti hemat energi, ringan, tahan api, kedap suara,
berukuran sama/teliti, serbaguna, pemasangan yang cepat dan mudah (www. hebel.co.nz ).
Beton Ringan Hebel
Beton ringan Hebel merupakan beton ringan Aerasi (Aerated Autoclaved Concrete /AAC), terbuat dari bahan baku pasir kuarsa, kapur, semen, dan bahan pengembang yang dikategorikan sebagai bahan -bahan untuk beton ringan. Proses pembuatannya yaitu, pasir kuarsa digiling dalam ball mill, sehingga tercapai ukuran butiran yang dibutuhkan. Seluruh bahan baku yang sudah dicampur, air dan bahan pengembang ditimbang dan diukur dalam sebuah mesin pencampur menjadi adonan lalu dituang ke dalam cetakan baja. Melalui proses kimia, terciptalah gas hidrogen yang membuat adonan mengembang membentuk jutaan pori-pori kecil dan terbentuklah beton ringan Aerasi (www.hebel.co.id).
Aerasi merupakan proses pengolahan dimana air dibuat mengalami kontak erat dengan udara dengan tujuan meningkatkan kandungan oksigen dalam air tersebut atau dapat juga sebagai upaya untuk menambah oksigen terlarut di dalam air .
Dalam proses pembuatan AAC Hebel, pengendalian mutu dilakukan di laboratorium pabrik Hebel dengan menggunakan standar DIN (Deutsch Industrie Norm). Beton ringan Hebel diproduksi oleh PT. Hebel Indonesia yang bekerja sama dengan PT. Hokibel Indonesia dan Hebel International, GmbH & Co., Jerman. Pabrik produksi Hebel berada di Jl.Kosambi - Curuk Km.4 Cimahi, Klari 41371 Karawang Timur, Indonesia. (www.hebel.co.id). Spesifikasi teknis jenis beton Hebel yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1 Spesifikasi Teknis Beton Hebel (www.hebel.co.id)
Format- Standar Ukuran
Panjang (l) 600 (mm) Tinggi (h) 200 (mm) Tebal (t) 75; 100; 125;
150;175; 200 (mm) Berat jenis kering 500 (kg/m3) Berat jenis Normal 575 (kg/m3) Kuat Tekan = 4,0 (N/mm2)
Konduktivitas termis
Radiasi alamiah
Radiasi alamiah berasal dari luar angkasa (radionuklida kosmogenik) dan dari dalam bumi (radionuklida primodial). Radionuklida kosmogenik adalah radionuklida yang dihasilkan dari sinar kosmik sedangkan radionuklida primodial dapat ditemukan dalam lapisan tanah dan batuan, air serta udara (Wiryosimin 1995). Radionuklida yang sampai saat ini masih terdapat dibumi ialah radionuklida yang berumur paro sangat pan jang, melebihi umur bumi, yaitu, 40K (T1/2= 1,3 x 109 thn ), 87Rb (T1/2=5x1010 thn), 238
U (T1/2 = 4,51 x 109 thn) dan 232T h
(T1/2 = 1,39x109 thn) (Assaidah 2004).
Radiasi yang dilepaskan oleh radionuklida alam dapat berupa sinar X dan sinar gamma. Dapat pula berupa partikel yang mempunyai energi tinggi separti partikel alfa, beta dan proton. Radiasi pengion ini bila menumbuk atau mengenai benda hidup ataupun tak hidup memiliki kemampuan untuk menguraikan atom-atom stabil yang ada di dalam benda tersebut menjadi ion-ion positif dan negatif. Bila radiasi ini mengenai organ atau jaringan tubuh manusia maka akan menyebabkan terjadinya kesusakan sel-sel pada organ atau jaringan ters ebut (Setiawan Y 2002).
Manusia terpapar radiasi alam dari sumber eksterna, termasuk radionuklida di bumi dan radiasi kosmik, dan dari sumber radiasi interna oleh radionuklida turunan uranium dan thorium yang masuk ke dalam tubuh melalui ingesi (mulut) dan inhalasi (udara yang terhirup) (Alatas 2003).
Beberapa radionuklida primodial lainnya seperti 235U beserta turunannya, 87Rb, 138La,
147
Sm, dan 176Lu berada di alam, namun pada level yang rendah, kontribusi mereka dalam dosis yang diterima manusia sangat kecil (UNSCEAR 2000). Beberapa data peluruhan radionuklida primodial dapat dilihat pada T abel Peluruhan Radionuklida Primordial (lampiran 2).
Radon-222
Radon merupakan unsur golongan gas mulia yang inert (nomor atom= 86) dengan massa jenis 9,73 g/L. Sifat fisis yang dimilikinya: tidak berwarna, tidak berbau dan tidak berasa pada s uhu kamar. Radon mendidih pada suhu –61,8°C dan meleleh pada suhu -71°C. Pada temperatur yang lebih dingin radon padat akan memancarkan sinar
kuning hingga sinar orange kemerah-merahan jika suhunya mencapai –195°C (Assaidah 2005). Beberapa properti fisik radon diberikan pada Lampiran 3 .
Pada umumnya radon ditemukan dalam tiga isotop utama, yaitu radon-222 (yang merupakan deret peluruhan Uranium -238), Radon-220 (yang merupakan deret peluruhan Thorium-232) dan Radon-219 (deret peluruhan Actinium-228). Akan tetapi Radon-222 lebih mudah ditemukan di alam kerena umur paruhnya lebih lama (3,823 hari) dibanding kedua isotopnya yang hanya berorde detik (Assaidah 2005).
Ketika radon meluruh, anak luruhnya merupakan logam berat, yaitu 218Po, 214Pb, 214Bi, dan 214Po. Secara khusus kelompok ini
adalah keseimbangan sekuler dan hasil peluruhan ini berada bersama-sama, dengan keseimbangan sekitar 50% didalam ruangan (Wilkening 1990). Keseimbangan sekuler adalah keseimbangan yang diperoleh ketika waktu paruh induk jauh lebih besar dari pada waktu paruh anak (Alpen 1990).
Radon dalam Ruang
Sebuah rumah / ruangan akan mengandung radon jika ada 4 kondisi berikut yang mengikutinya, yaitu :
1.Adanya sebuah sumber radium untuk menghasilkan radon.
2.Adanya sebuah jalan (pathway) dari radium menuju rumah
3.Adanya gaya dorong (driving force) untuk menggerakan radon ke dalam rumah
4.Adanya lubang di dalam rumah yang dapat menyebabkan radon masuk. Jika satu dari kondisi berikut tidak ada, maka rumah tersebut tidak bermasalah dengan radon (Clarkin 1991).
Gambar 1, mengi lustrasikan unsur-unsur dan isotop dalam ruang. Gambar ini menunjukan rangkaian unsur-unsur yang dimulai dengan Uranium-238, setelah mengalami sebuah rangkaian peluruhan radioaktif, berakhir pada lead-210. Pada waktu radium meluruh menjadi gas radon, energi dibebaskan. Radon adalah satu-satunya yang berkelakuan seperti gas dan dapat dengan mudah membebaskan diri kedalam ruangan (Clarkin 1991).
Gambar 1 Peluruhan Radon dalam Ruang Jika radon dan hasil peluruhannya ada di
udara, maka mereka akan terhisap. Karena hasil peluruhannya merupakan partikel (bukan gas), mereka akan menempel pada jaringan paru-paru atau partikel udara yang lebih besar dimana nantinya akan menempel pada paru-paru ( Clarkin 1991).
Radon dan hasil peluruhannya meluruh dengan memancarkan partikel alpha, beta dan gamma. Energi karekteristik untuk partikel alpha dari 222Rn dan hasil peluruhannya yang
mempunyai waktu singkat adalah 6,17 MeV (222Rn, 218Po dan 214Po). Partikel beta mempunyai energi maksimun sekitar 1,1 MeV
sedangkan sinar gamma 1 MeV ( Wilkening 1990).
Radon itu sendiri secara tidak langsung menyebabkan kanker paru tapi partikel alfa dari turunan radon yang secara langsung merusak sel-sel target pada paru dan menginduksi pembentukan kanker. Radiasi alfa yang dipancarkan oleh radon dan turunannya berpotensi merusak sel dalam organ paru. Karena jarak lintasan partikel alfa sangat pendek, maka radiasi alfa dalam paru tidak dapat mencapai sel-sel organ lain. Dengan demikian organ target paparan radon adalah sel epitel pada paru, sehingga kanker paru adalah resiko kenker terpenting akibat paparan radon di udara (Alatas 2003).
Efek radon dalam jumlah aktivitas yang kecil, bersifat probabilistik (stokastik), artinya peluang atau keboleh jadian terkena efek
tergantung pada dosis yang diterima. Semakin besar dosis yang diterima, berarti peluang terkena kanker paru-paru akan semakin besar, namun tidak ada kepastian untuk terkena efek tersebut.
ICRP telah mengestimasikan besar konsentrasi radon dalam bangunan, nilai ini berkisar antara 10 hingga 100 Bq/m3 sedangkan EEC merekomendasikan konsentrasi radon di dalam ruang yang berkisar antara 2 - 50 Bq/m3, dengan nilai
tengah 15 Bq/m3 (UNSCEAR 2005).
Jika besar konsentrasi dalam suatu bangunan melebihi nilai maksimal yang telah ditentukan, maka akan ada tindakan untuk menguranginya. Tingkat tindakan (action level) /baku mutu berbeda tiap negara. Lampiran 5 memperlihatkan baku mutu (tingkat tindakan) radon di dalam rumah secara nasional dan internasional dengan konentrasi antara 100-600 Bq/m3 untuk rumah lama, dan antara 20-600 Bq/m3 untuk rumah masa depan (baru) (Bunawas et al.2002).
Laju Lepasan
(Exhalation Rate)
Rado n-222
Laju lepasan adalah laju waktu pelepasan radon dari bahan dan secara normal diekspresikan melalui unit jumlah atom radon per unit waktu (sat. atom.s- 1) atau perkalian dari curie dengan unit waktu yang tersedia
ß ?
214
Po 164 µs
?
a
a
a ?
a
?
ß ?
210Pb
19,4 thn
214Bi
19,7 min
214Pb
27min
218Po
3 min
222Rn
3,824 hari
238
U
4,47.109 thn
226
Ra
(sat. pCi.s- 1). Secara metematis diberikan oleh (National Bureau of Standards 1981) :
=
dt
dA
dt
dn
11
1λ
... (1)dimana : dn1 : jumlah atom radon yang
dilepaskan dari bahan perwaktu dt
dA1 : aktifitas radon yang
berhubungan (dengan konstanta peluruhan ?) Gas Radon sewaktu dalam bahan bangunan dapat berpindah ke dalam ruangan melalui 2 cara, yaitu ( Bunawas et al. 1996) :
1. Aliran, bila didalam bahan bangunan mengandung air, uap air atau udara yang mengisi sela-sela por i, digunakan oleh radon sebagai media berpindah. 2. Difusi, karena sifat radon sangat mobile
dan beratom tunggal, maka dapat berpindah di dalam pori -pori bahan bangunan untuk lolos ke atmosfer. Fraksi hasil radon yang dikeluarkan dari pori-pori dalam bahan merupakan parameter yang penting dalam kedua proses. Parameter ini mengacu pada koefisien emanasi, fraksi emanasi atau daya emanasi (emanation power), yang didefinisikan sebagai besar fraksi radon hasil peluruhan radium yang dapat melepaskan diri ke permukaan material atau secara matematisnya perbandingan antara jumlah atom radon emanasi per satuan waktu. Hanya fraksi 222Rn yang dapat berdifusi dalam
bahan bangunan dan keluar ke udara terbuka (Stranden 1988).
Karakteristik internal (proses emanasi) dan sifat bahan bangunan seperti lokasi radium (induk radon) dalam bahan dan geometri internal dari sistem pori dapat mempengaruhi transport radon secara signifikan (National Bureau of Standart 1981). Menurut Stranden (1988), koefisian emanasi bergantung kepada beberapa faktor, seperti ukuran butir, ukuran pori dan kandungan air (moisture content) dalam pori-pori.
Pelepasan atom radon ke celah pori-pori pada sebuah bahan dihubungkan pada proses atom recoil yang mengikuti peluruhan atom radium. Ketika aton 226Ra berada dalam bahan dan meluruh dengan memancarkan partikel alfa, 222Rn terbentuk sebagai atom recoilnya. Atom recoil radon tidak hanya bergantung pada lokasi asal radium tetapi juga pada jalan recoil dan komposisi bahan (National Bureau of Standart 1981). Sejumlah penulis
membuktikan bahwa fraksi arah recoil dari koefisien emanasi meningkat cepat ketika kandungan air dalam pori-pori meningkat (Stranden 1988).
Sebagai perbandingan, pada Tabel 2, dapat dilihat nilai laju lepasan radon yang berbeda dari masing-masing bahan bangunan di kota Nordic dan pada Tabel 3, nilai laju lepasan dari variasi beton ringan yang digunakan di kota Hongkong.
Tabel 2 Laju lepasan radon dari dinding bahan bangunan di kota Nordic (Stranden 1988)
Bahan Laju lepasan Rn
(Bq.m-2.j-1)
Beton
Produk Gipsum Beton Alum shale Beton ringan Batu Bata 2-30 5-40 50-200 1-3 2-5
Tabel 3 Laju lepasan radon dari beton ringan di Kota Hongkong (K. N. Yu et al 1996).
Bahan Laju lepasan
Rn (mBq.m-2.s-1)
Autoclave aerated (plus lime)
Autoclave aerated (plus PFA*)
Syntetic aggregate ‘Leca’
Polystyrene bean as aggregate
Wood fibre as aggregate (plus PFA)
< 1,2 < 1,2 < 1,2 3,0 ± 1,2 2,7 ± 1,2 2,6 ± 1,2 < 1,3 < 1,3 < 1,3 < 1,3 < 1,3 < 1,3 < 1,3 < 1,3 2,6 ± 1,2
* PFA : Pulverised fuel ash (abu bahan bakar)
Tabel 4 Variasi laju lepasan radon dari beberapa jenis bahan bangunan (Bunawas et al 1996)
Jenis bahan
Laju lepasan radon E ( Bq/m2.jam) Sebelum diplester Sesudah diplester Sesudah dicat Batako Putih
1,18 - 1,32 (1,21±0,11)
0,70 - 0,77 (0,75±0,07)
0,59 - 0,65 (0,61±0,05) Batako
Semen
1,10 - 1,23 (1,15±0,09)
0,43 - 0,48 (0,45±0,04)
0,38 - 0,41 (0,39±0,04) Batako
merah
1,05 - 1,18 (1,07±0,06)
0,33 - 0,36 (0,34±0,02)
0,29 - 0,32 (0,30±0,02) Beton
Ringan
0,80 - 0,84 (0,83±0,04)
0,29 - 0,31 (0,24±0,01)
0,25 - 0,27 (0,26±0,01)
Laju lepasan radon dari keempat jenis bahan bangunan tertinggi pada beton putih dan terendah pada beton ringan. Hal ini terjadi karena porositas pada beton putih dan beton semen tinggi dengan kerapatan rendah. Dari tebel juga terlihat bahwa untuk keempat bahan bangunan yang teramati, laju paparan radon tinggi untuk kondisi bahan yang belum diplester. Pengaruh plester dan pengecetan akan menurunkan laju paparan radon antara 38% sampai 72% (Bunawas et al 1996).
Dosis Internal
Manusia terpapar radiasi alam dari sumber eksterna, termasuk radionuklida di bumi dan radiasi kosmik, dan dari sumber radiasi interna oleh radionuklida turunan uranium dan thorium yang masuk ke dalam tubuh. Jalur masuk radionuklida melalui ingesi (mulut) dan inhalasi. Paparan radiasi interna merupakan paparan paling besar dari sumber radiasi alam (Alatas 2003) dimana total dosis yang diteri na manusia dari radiasi alam sebesar 2,4 mSv (lampiran 5).
Kontribusi dosis radiasi alam yang terbesar dari radionuklida primordial berasal dari Radon, besarnya 1300 µSv /53% dari total dosis yang diterima dari alam per tahun (Setiawan Y. 2002).
Penerimaan dosis efektif rata-rata penduduk dunia dari inhalasi radon yaitu sebesar 1,2 mSv/tahun, seperti ditunjukkan pada Tabel 5 (Bunawas 2004).
Perhitungan dosis efektif, ditentukan oleh (UNSCEAR 2000):
a. Koefisien konversi dari dosis serap b. faktor occupancy dalam ruangan.
Tabel 5 Paparan radiasi alam rata-rata yang diterima penduduk dunia ( Bunawas 2004)
Sumber Paparan Dosis efektif tahunan (mSv)
Min Max Rata-rata Radiasi kosmis 0,30 1,0 0,39 Radiasi gamma
teresterial
0,30 0,60 0,48
Paparan inhalasi radon, thoron
0,20 10,0 1,20
Paparan ingesi K -40, deret U-238 dan deret Th-232
0,20 0,80 0,29
Paparan radiasi total
1,00 12,4 2,36
Secara teoritis, dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (UNSCEAR 2000):
DinRn= CRn x F x T x FKD ( nSv/tahun) ... (2)
CRn = konsentrasi radon (Bq/m3)
F = faktor kesetimbangan antara LRnvs Rn
= 0,4 untuk dalam ruangan.
T = waktu tinggal ruangan ~ 7000 jam/th FKD = faktor konversi dosis radon
= 9 nSv (Bq jam m-3)-1
Dimana nilai konsentrasi radon secara matematis, dapat diperoleh dengan persamaan ( K. N. Yu et al. 1996 ) :
xV
xE
S
C
v B Rnλ
=
( Bq/m3) ... (3)SB = luas dinding total ( m2 )
E = laju lepasan gas udara (Bq/m2s) V = volume ruangan ( m3 )
? v = laju ventilasi ruangan (jam)-1
Besar resiko bergantung dari beberapa seseorang terpapar sampai dengan beberapa tinggi konsentrasi dari radon dan hasil peluruhan radon (Clarkin 1991). Sebuah pendekatan fisik dan biologik telah dilakukan untuk menggambarkan batasan dosis dan laju dosis rendah. Dari aspek mikrodosimetri, dosis rendah adalah dibawah 1 mGy. Sedang dari radiologi, sekitar 20mGy adalah dosis rendah (Alatas 2003).
Detektor Continous R adon Monitor
Deteksi dengan menggunakan Conti nous Radon Monitor ; Model 1027 dilakukan untuk mengetahui konsentrasi radon dalam ruang exhalasi, dari data yang diperoleh dapat dihitung nilai laju lepas radon dan dosis internal secara teoritis. )
Continous Radon Monitor Model 1027 menggunakan sebuah sensor diffused juction photodiode untuk mengukur konsentrasi dari gas radon. Alat ini dapat dioperasikan dengan menggunakan sumber listrik atau dengan sebuah batu batre 9-volt (Manual Book Continous Radon Monitor).
Prinsip kerja diffused junction photodiode mengacu pada prinsip kerja persambungan semikonduktor (semikonduktor junction), khususnya pada semikonduktor ekstrinsik (tipe-n dan tipe-p), yaitu persambungan n-p (dioda semikonduktor). Dua bahan (lapisan) semikonduktor silikon ekstrinsik dengan tipe berbeda (tipe-n dan tipe -p) dibuat saling kontak (dapat dibuat dengan berbagai metode).
Ketika terjadi persambungan kedua tipe semikonduktor tersebut (pada kesetimbangan termal), pembawa-pembawa negatif (elektron) pada sisi n akan berdifusi ke sisi p sedang pembawa-pembawa positif (hole) pada sisi p akan berdifusi ke sisi n. Sehingga pada saat keseimbangan, terjadi akumulasi muatan berbeda pada dua sisi persambungan, yang disebut sebagai daerah deplesi.
Kedalaman dari lapisan difusi tipe n berkisar antara 0,1 - 2,0µm. Karena lapisan permukaan tipe n lebih tebal dibandingkan dengan kristal asli tipe p, wilayah deplesi akan membesar hingga sisi sambungan tipe p, sehingga banyak dari lapisan permukaan tertinggal pada bagian luar daerah deplesi dan menimbulkan death layer/ windows yang dapat dilewati radiasi ( Knoll 1989).
Spektrometer Gamma
Spektrometer Gamma yang digunakan pada percobaan ini menggunakan detektor HPGe (High Purity Germanium);GEM -25185. Tahapan kerja detektor sebagai berikut :
1. Mengubah energi foton menjadi energi elektron (positron) dengan serapan fotolistrik, hamburan comton atau produksi pasangan.
2. Pembentukan pasangan elektron-ion, pasangan elektron-hole atau tingkat molekul tereksitasi oleh elektron-elektron tersebut.
3. Pengumpulan dan pengukuran pembawa muatan (charge carrier) atau cahaya yang dipencarkan dalam dieksitasi tingkat molekul.
Spektrum foton yang dipancarkan oleh sebuah sumber akan diubah kedalam kombinasi puncak dan komponen kontinyu oleh detektor. Kemampuan detektor untuk menghasilkan p uncak untuk foton energi tunggal ditunjukan dengan lebar puncak dan efesiensi puncak. Lebar puncak dinyatakan sebagai resolusi dan efesiensi puncak detektor adalah rasio jumlah cacah dalam puncak yang berkaitan dengan serapan semua energi foton (puncak energi penuh) dengan jumlah foton energi tersebut yang dipancarkan oleh sumber. Lebar dan efesiensi puncak adalah fungsi energi (Iskandar 1993). Data yang diperoleh pada monitor berupa hubungan energi dengan cacahan nuklida dari unsur yang sama (isotopnya). Dari hubungan ini besar konsentrasi masing-masing nuklida pun dapat diperoleh.
BAHAN DAN METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilakukan pada bulan Desember 2004 sampai September 2005 di Pusat Penelitian Pengembangan Keselamatan Radiasi dan Biomedika Nuklir (P3KRBiN) - BATAN.
Bahan dan Alat
plester berupa semen, plester cempuran semen dan pasir, kayu sebagai pengaman beton, cat dinding dengan merk Avian , t abung Marinelli, batre 9 V.
Alat yang digunakan adalah Monitor Radon C ontinous; Model 1027. Merk Sun Nuclear Comparition, Spektrometer Gamma Detektor HPGe; GEM -25185, Sungkup Alumunium berukuran 50 x 50 x 4 cm3, pompa.
Metode Penelitian
Persiapan sampel
Blok beton Hebel ukuran yang berukuran p = 60 cm, l = 7,5 cm dan t =20cm (Gambar 1) disusun menjadi tiga tingkat (Gambar 2), persambungannya direkatkan, kemudian diberi balok pengaman di sisinya dengan tebal 2 cm.
Gambar 2 Blok beton Hebel
Gambar 3 Susunan tiga blok beton Hebel
Pengukuran Konsentrasi Radon
Sampel beton Hebel disungkup dengn menggunakan sungkup alumunium sehingga gas radon akan terakumulasi pada ruang exhalasi. Besar konsentrasi radon yang berdifusi keluar dari material diukur dengan menggunakan Monitor Radon Continous seperti pada Gambar 4 . (Tso, Man-yin et a1 1994 dan Wilkening 1990).
Gambar 4 Skema pengukuran konsentrasi Rn.
Perhitungan Laju Lepasan
(Exhalation Rate) Radon
Kuantitas laju paparan radon dapat didefinisikan sebagai perbedaan konsentrasi pada waktu tertentu persatuan waktu dikalikan tinggi ruang difusi. Secara matematis dapat ditulis ( Wilkening 1990) :
h
t
C
C
E
t 0
.
−
=
( Bq/m-2s –1)... (4)E = laju lepasan radon
Ct = konsentrasi radon akhir (Bq/m3) C0 = konsentrasi radon awal ( Bq/m3)
t = waktu paparan (s) h = tinggi ruang exhalasi (m)
= perbandingan antara volume total (0,025 m3) dengan luas permukaan yang tersungkup ( 0,25 m2 ) = 0,025 m3/ 0,25 m2 = 0,01 m.
Beton Hebel
kayu pengaman
62 cm cm
2 cm
62 cm
- 600mm
lem Ruang exhalasi
Pompa Monitor Rn-222
Sampel bahan bangunan (Hebel)
Perkiraan Konsentrasi Radon
dalam Ruangan
Konsentrasi radon di dalam ruangan dengan V = P x Lx T = 3 x 4 x 3 m3, diberikan oleh persamaan (3)
Perhitungan Dosis Internal
Dosis internal dari inhalasi radon secara teoritis, dihitung dengan menggunakan persamaan (2).
HASIL DAN PEMBAHASAN
Konsentrasi Radon
Konsentrasi radon yang berdifusi keluar dari bahan bangunan akan terdeteksi oleh Detektor Radon (Continous Radon Monitor ; Model 1027) . Hasil nilai konsentrasi radon yang berdifusi dari beton Hebel dapat dilihat pada Tabel 6.
Laju Lepasan Radon
Laju lepasan radon dapat diperoleh setelah nilai konsentrasi radon pada bahan bangunan
(batako Hebel) diketahui. Dengan menggunakan persamaan (4), dimana waktu paparan (t) selama 1 jam dan tinggi exhalation (h) = 0.101m akan didapat nilai laju lepasan untuk tiap nilai konsentrasi.
Dari percobaan yang dilakukan, pada kelima sampel beton habel dengan variasi lapisan permukaan (plester) diperoleh hasil seperti pada Tabel 6. Konsentrasi radon pada saat hebel sebelum di plester bernilai 11,1 Bq/m3 dan laju lepasan bernilai 1,12 Bq/m2jam. Dalam hipotesa diperkirakan dengan penambahan plester akan mengecilkan porositas bahan bangunan, sehingga dapat memperkecil konsentrasi radon yang berdifusi keluar dari bahan bangunan, dan nilai laju lepasan pun mengecil, namun dari hasil percobaan dengan adanya penambahan plester, konsentrasi radon yang keluar dari bahan bangunan justru semakin besar.
Hal ini terlihat pada sampel kedua, yaitu beton hebel setelah di plester dengan campuran semen dan pasir, dari tiga kali ulangan untuk setiap sampel bahan bangunan, diperoleh data pada pengukuran pertama sebesar 11,1 Bq/m3 dan laju lepasan bernilai 1,12 Bq/m2jam, namun pada pengukuran yang kedua dan ketiga terjadi kenaikan konsentrasi radon menjadi 25,9 Bq/m3, sehingga menyebabkan meningkatnya laju lepasan sebesar 2,61 Bq/m2jam.
Tabel 6 Konsentrasi 222Rn dan laju lepasan 222R n
No Sampel Konsentrasi
222
Rn (Bq/m3)
Laju Lepasan
222
R n (Bq/m2jam) 1 Hebel sebelum
diplester
11,1 1,12
11,1 1,12
11,1 1,12
2 Hebel setelah diplester ( semen & pasir )
11,1 1,12
25,9 2,62
25,9 2,62
3 Hebel setelah di plester (semen)
11,1 1,12
11,1 1,12
< 3,7* < 0,37 4 Hebel setelah
dicat
< 3,7* < 0,37 < 3,7* < 0,37 < 3,7* < 0,37 5 Hebel setelah
dicat (tanpa plester)
Sedangkan pada sampel ke tiga, dimana Hebel diplester dengan menggunakan semen saja, pada ulangan pertama dan kedua besar konsentrasi radon sama dengan Hebel non-plester namun pada ulangan ketiga terjadi penurunan konsentrasi radon sehingga laju lepasan pun menurun.
Pada awalnya penulis menganalisis peningkatan konsentrasi pada sampel kedua dikarenakan adanya konsentrasi radium yang lebih besar pada plester semen dan pasir, sehingga terjadi penambahan konsentrasi radon yang dibebaskan (berdifusi) keluar dari plester dan beton Hebel. Hal ini dapat menyebabkan total konsentrasi gas radon yang keluar bertambah besar dan akan meningkatkan laju lepasan gas radon dari bahan bangunan tersebut.
Untuk membuktikan hal ini, maka perlu adanya pengukuran besar konsentrasi radium sebagai atom induk radon dari beton Hebel dan dari plester campuran semen dan pasir agar dapat dibandingkan besar konsentrasi dari masing-masing bahan. Pengukuran konsentrasi radium dengan menggunakan Spektrometer Gamma detektor HPGe ; GEM -25185 .
Sampel berupa campuran pasir dan semen dimasukkan ke dalam tabung Marinelli 1 L, kemudian didiamkan selama empat minggu dalam tabung Marinelli yang tertutup agar keseimbangan radiasi antara radium (induk) dengan radon dan hasil peluruhan waktu singkatnya (anak luruhnya) tercapai. Tabung Marinelli yang berisi sampel tersebut dimasukkan ke dalam detektor HPGe. Data yang diperoleh pada monitor berupa hubungan energi dengan cacahan nuklida dari unsur yang sama (isotopnya). Dari hubungan ini besar konsentrasi masing-masing nuklida pun dapat diperoleh.
Besar konsentrasi yang diperoleh dapat dilihat pada tabel 7. B esar konsentrasi radium pada pada beton Hebel (25,11 ± 0,32 Bq / kg) lebih besar jika dibandingkan dengan sampel plester (pasir+semen) (21,58 ± 0,34 Bq/Kg). Pada kasus ini konsentrasi radium pada plester tidak terlalu berperan penting. Sehingga penambahan konsentrasi radon pada sampel
yang kedua bukan terjadi karena adanya penambahan konsentrasi yang berdifusi keluar dari plester. Menurut M. Wikening (199 0), effektivitas radium untuk mensuplay radon dari pari-pori tanah ke udara, tidak hanya bergantung pada total konsentrasi radium per unit massa, tetapi juga transport radon dalam bahan .
Banyak faktor yang mempengaruhi proses transport radon dalam bahan menuju ruang. Menurut Stranden, fr aksi hasil radon yang dikeluarkan dari pori-pori dalam bahan mengacu pada koefisien emanasi atau daya emanasi dimana koefisien emanasi bergantung kepada beberapa faktor, seperti ukuran butir, ukuran/bentuk pori dan kandun gan air (moisture content) dalam pori-pori. Ditambahkan juga, difusi atau transport massa oleh aliran fluida yang melewati pori atau butiran bahan dipengaruhi oleh bentuk pori ukuran dan volume pori, butiran dan distribusi ukuran pori. (National Bureau of Standart 1981).
Meningkatnya konsentrasi pada sample kedua dapat disebabkan karena adanya keretakan pada plester sehingga distribusi ukuran pori tidak sama/merata dan tingginya kandungan air pada plester. Dalam transport radon sistem pori yang dapat dilalui, akan mengontrol pergerakan fluida, sehingga distribusi ukuran pori sangat penting. Sebuah bahan bangunan mungkin mempunyai porositas yang relatif tinggi namun mempunyai permaebilitas yang relatif rendah, dikarenakan ukuran dan distribusi pori-pori (National Bureau of Standart 1981).
Hebel sebelum diplester mempunyai distribusi pori dan butiran yang lebih merata dibandingkan dengan plester pasir dan semen. Pasir dan semen sebagai plester dalam penelitian ini mempunyai ukuran butiran yang tidak sama, sehingga distribusi pori yang tercipta tidak sama. Hal ini dapat menimbulkan keretakan pada plester. Keretakan dalam bahan bangunan (plester) dapat menyebabkan penggabungan arah radon untuk keluar dan berubahnya transport radon menjadi besar (National Bureau of Standart 1981).
Tabel 7 Konsentrasi 226Ra, 228Th dan 40K Material Konsentrasi ( Bq / kg)
226
Ra 228Th 40K
Beton Hebel 25,11 ± 0,32 31,8 ± 0,41 28,28 ± 0,29 Plester
(pasir+semen)
Wilkening (1990) juga menjelaskan bahwa keretakan dalam kontruksi bahan bangunan atau terbukanya tangki air dalam bangunan akan menyebabkan transport radon ke udara meningkat. Hal ini dapat terjadi karena adanya difusi radon dan gas lain dari tanah yang melewati pori-pori dan retakan melawan transfer oleh transport karena adanya perbedaan tekanan.
Faktor lainnya, pencampuran pasir, semen dan air untuk plester menyebabkan moisture content (kandungan air) pada plester lebih besar dibandingkan Hebel non plester. Sejumlah penulis sudah membuktikan bahwa fraksi recoil dari koefisien emanasi meningkat dengan cepat ket ika kadar kelembaban meningkat (Stranden 1988).
Kehadiran cairan dalam pori akan meningkatkan arah fraksi recoil dari daya emanasi. Karenanya daya emanasi (terutama fraksi arah recoil) sangat bergantung pada ukuran dan struktur sistem pori bahan dan komposisi fluida dalam pori yang nantinya akan mentransportasikan radon dalam pori-pori bahan ke luar. Air dalam pori-pori-pori-pori suatu bahan bangunan yang mengandung radium, akan mempertinggi penangkapan recoil atom radon dalam pori-pori.
Berdasarkan mekanisme transport yang didiskusikan oleh Tanner (1980) , semakin besar fraksi air dalam pori, dan semakin besar fraksi air yang mengisi (parsial/total) pori-pori dalam bahan, akan semakin memperbesar kemungkinan radon menjadi ”entrained” dalam pori-pori dan bebas untuk bergerak walaupun pendifusian gas yang melalui air dalam pori-pori secara signifikan lebih kecil dibandingkan difusi melalui udara yang berada dalam pori. Sehingga dapat dipahami mengapa pada sampel kedua, dengan penambahan plester campuran pasir dan semen semakin meningkatkan konsentrasi radon, walaupun kondungan radon dalam bahan juga kecil. Hebel yang mengandung radium yang lebih tinggi , mempunyai laju lepasan yang rendah, karena disebabkan ukuran distribusi pori yang sama (banyak pori-pori kecil) dan mempunyai penangkapan radon yang rendah karena kekurangan air.
Pada sampel ketiga, untuk mengurangi konsentrasi radon yang berdifusi keluar dari bahan bangunan, penulis melapisi batako hebel dengan plester semen saja, tanpa pasir, karena hal ini dapat lebih mengurangi porositas dari bahan bangunan tersebut , semen mempunyai butiran sama sehingga distribusi ukuran pori yang terbentuk sama, dan memperkecil terjadinya keretakan.
Dari hasil yang diperoleh, pada pengulangan pertama dan kedua, konsentrasi radon sama dengan konsentrasi Hebel tanpa plester, yaitu 11,1 Bq/m3 dengan laju lepasan sebesar 1,12 Bq/m2jam sedangkan pada pengulangan ketiga, konsentrasinya menurun menjadi sangat kecil, dibawah batas nilai yang mampu ditangkap oleh detektor radon yaitu <3,7 Bq/m3 dengan laju lepasan sebesar < 0,37 Bq/m2jam. P engecatan pada batako Hebel juga menurunkan nilai konsentrasi
hingga < 3,7Bq/m3 dan laju lepasan < 0,37Bq/m2jam. Nilai ini sangat kecil, dan
penulis tidak mendapatkan hasil yang real untuk nilai konsentrasi radon pada hebel setelah pengecatan, karena adanya keterbatasan alat. Detektor radon yang digunakan pada penelitian ini tidak dapat mendeteksi konsentrasi radon dibawah nilai 0,1 pCi/l ~ 3,7 Bq/m3. Sehingga penulis mencantumkan nilai konsentrasi untuk Hebel setelah dicat sebesar < 3,7Bq/m3.
Turunnya nilai konsentrasi radon pada Hebel yang sudah dicat tanpa ataupun dengan plester dapat terjadi pengecatan akan mengurangi atau bahkan menutup porositas pada bahan bangunan, sehingga tidak ada gas radon yang berdifusi keluar. Dengan mengecilnya porositas, maka lepasan radon dari dinding ke udara menurun. Prinsip utama pengurangan transport radon dalam bahan bangunan ke dalam ruang adalah dengan menggunakan lapisan (penutup) untuk tembok. Lepasan radon dari bahan yang dilapisi dengan epoxies atau lapisan yang lain akan mengurangi hingga 90% (Stranden 1988).
Pada beton H ebel, pengecatan dapat dilakukan tanpa ataupun dengan pemplasteran dengan semen atau campuran semen dengan pasir. Karena walaupun tanpa adanya pemplasteran, pengecatan pada beton Hebel sudah cukup signifikan untuk mengurangi reduksi gas radon ke dari beton Hebel tersebut.
Hasil penelitian ini memperkuat penelitian Bunawas et al (1996) bahwa pengaruh plester dan pengecetan akan menurunkan laju paparan radon antara 38% sampai 72% dan Man-yin W. Tso (1994) bahwa pelapisan pada permukaan pada bahan material yang ada di Hongkong efektif mengurangi laju lepasan radon antara 27% hingga 68%.
pelapisan, walaupun menghalangi difusi dalam peningkatan hasil peluruhan radon, namun menghasilkan peningkatan dalam radiasi gamma ( Stranden 1988). Hal ini dapat terjadi karena gas radon terkurung dalam bahan bangunan, dan tidak dapat keluar bebas ke udara, sehingga radon dan anak luruhnya terakumulasi dalam bahan bangun yang akan memancarkan radiasi gamma. Namun efek ini kecil dibandingkan dengan efek reduksi dari exhalasi radon.
Konsentrasi
222Rn dalam ruang
3x4x3m
3Besar konsentrasi radon dalam ruang 3x4x3m3 dapat diukur secara teoritis dengan
menggunakan persamaan (3). Dengan mengasumsikan volume ruang total 36 m3, luas dinding total (SB) = 66 m2 dan variasi
laju vantilasi udara (?v) = 0,3 jam-1, 0,5 jam-1
dan 1 jam- 1, akan dihasilkan nilai konsentrasi radon dalam ruang untuk tiap laju lepasan yang berbeda pada masing-masing sampel (Tabel 8).
Konsentrasi radon dalam ruang, tidak hanya dipengaruhi oleh konsentrasi radon dalam bahan dan laju lepasan radon (sistem transport radon, geometri bahan) saja namun laju ventilasi ruangan juga berpengaruh. Konsentrasi radon diluar ruangan biasanya hanya dibawah 15% dari konsentrasi radon dalam ruangan (Wikening 1990), maka sangat penting untuk mempertimbangkan efek ventilasi.
T abel 8 Konsentrasi 222Rn dalam ruang 3x4x3 dan dosis internal No Sampel Laju Lepasan
226Ra
(Bq/m2jam)
Laju Ventilasi (jam- 1)
Konsentrasi 2 22Rn dalam ruang 3x4x3 (Bq/m3)
Dosis Internal (mSv/tahun) 1 2 3 4 5
Hebel s ebelum di plester
Hebel setelah di plester (semen & pasir)
Hebel setelah diplester (semen tanpa
pasir )
Hebel setelah diplester dan dicat Hebel setelah dicat (tanpa plester) 1,12 1,12 2,62 1,12 < 0,37
< 0,37
< 0,37
Besar laju ventilasi dalam ruang rumah berkisar antara 0,1 (apabila jendela dan pintu ditutup) hingga 1 per jam (Wilkening 1990). Semakin besar laju ventilasi dalam suatu ruangan, maka semakin besar pula pergantian udara bersih (dari luar) ke dalam ruang sehingga konsentrasi radon dalam ruang tersebut semakin kecil.
Kecepatan hasil peluruhan dalam ion atau dalam bentuk gugus (cluster) lebih besar dibandingkan dengan laju hasil pelururan
yang menempel pada udara biasa (Wikening 1990). Karena itu, pembersihan
partikel udara dalam ruang bertujuan untuk menurunkan konsentrasi hasil peluruhan radon dalam udara yang disebabkan meningkatnya hasil peluruhan radon pada permukaan dinding. Pada Tabel 8 terlihat bahwa semakin besar laju ventilasi, maka semakin kecil konsentrasi radon daram ruang. Sistem ventilkasi yang baik dapat menjadi cara yang efektif untuk mengurangi konsentrasi dalam ruangan, seperti memperbanyak ventilasi udara (jendela) pada ruang atau dengan menggunakan kipas angin. Cara lain adalah dengan menambal celah dinding dan lantai yang berlubang atau melapiskannya dengan cat/ kertas dinding untuk dinding dan dengan kerpet plastik untuk lantai. Dari hasil yang diperoleh terlihat bahwa dengan adanya pelapisan cat pada Hebel dengan ataupun tanpa plester dapat menurunkan konsentrasi radon dalam ruang.
Konsentrasi radon dalam ruang yang dihasilkan oleh beton ringan aerasi Hebel cukup baik. Nilai ini jauh lebih kecil jika dibandingkan dengan konsentrasi yang dihasilkan oleh beton ringan pada percobaan yang dilakukan Standen dan Nyblom di Sw edia dan Norwegia. Dimana pada volume ruang yang sama (3x4x3)m3 dan laju ventilasi
ruang yang sama 0,5/jam, nilai konsentrasi radon dalam ruang oleh beton ringan aerasi Hebel non plester sebesar 4,11 Bq/m3 dan pada percobaan Standen dan Nyblom sebesar 7 Bq/m3 (Stenden 1988).
Perkiraan Dosis Internal dari
Inhalasi Gas Radon
Ketika besar konsentrasi radon dalam ruang diperoleh, maka besar dosis internal dari inhalasi gas radon secara teoritis dapat diperoleh dari persamaan (2).
DinRn= CRn x F x T x FKD ( nSv/tahun)... (2)
Dengan faktor kesetimbangan antara LRnvs Rn di dalam ruang ( F ) = 0,4 , waktu tinggal ruangan (T ) = 7000 jam/th dan faktor konversi dosis radon (FKD) = 9 nSv (Bq jam m-3)-1, akan
diperoleh nilai dosis internal dari inhalasi gas radon untuk tiap konsentrasi gas radon dalam ruang.
Dari hasil percobaan yang dilakukan, besar dosis internal gas radon berkisar antara < 0,06 hingga 0,40mSv/thn. Terjadi penurunan dosis saat Hebel belum dicat dengan setelah dicat. Besar dosis pada beton Hebel yang sudah dicat menurun menjadi < 0,06 mSv/thn. Penulis tidak dapat menghitung dengan tepat besar dosis internal pada hebel setelah di cat, karena adanya keterbatasan alat, dimana detektor tidak dapat mendeteksi konsentrasi radon yang sangat kecil setelah Hebel dicat, dengan batas minimal < 0,1 pCi/l ~ 3,7 Bq/m3.
N ilai dosis yang diperoleh masih dibawah batas ambang dosis yang telah direkomendasikan oleh Komisi Internasional Perlindungan bahaya Radiasi (International Commission on Radiological Protection /ICRP), yaitu sebesar 1,0 mSv/thn untuk anggota masyarakat, namun bukan berarti lepas dari efek radiasi, karena radiasi pada dosis serendah apapun, dapat menimbulkan kerusakan pada DNA sehingga tidak ada dosis yang benar-benar aman dalam menimbulkan efek pada manusia (Alatas 2003).
Dalam kasus pada penulisan ini, efek radon dan hasil peluruhan waktu hidup singkat memancar dengan lambat namun secara langsung dapat merusak sel-sel pada paru dan menginduksi pembentukan kanker. Walaupun radon itu sendiri tidak menyebabkan kanker namun hasil peluruhannya meluruh dengan memancarkan partikel alpha, beta dan gamma. Energi yang dilepaskan pada peluruhan isotop inilah yang dapat menyerang sel paru -paru, merusak jaringan kulit dan biasanya dapat berkembang menjadi kanker paru-paru.
Partikel alpha dari 222Rn dan hasil peluruhannya diduga berperan penting dalam perusakan sel karena energinya yang sangat besar, yaitu 6,17 MeV, sedangkan beta dan gamma hanya berperan sangat kecil, dengan energi masing-masing 1,1 MeV dan 1 MeV (Wilkening 1990) .
SIMPULAN DAN SARAN
1.Laju lepasan radon pada bahan bangunan beton ringan aerasi Hebel yang belum diplester sebesar 1,12 Bq/m2jam. Nilai lepasan radon ini cukup rendah jika dibandingkan dengan bahan bengunan yang lain seperti batu bata, beton biasa, atau produk gipsum yang nilai laju lepasannya berkisar antara 2-40 Bq/m2jam. Namun laju lepasan pada beton ringan Hebel non-plester lebih besar dinbandingkan laju lepasan beton ringan pada percobaan Bunawas et al (1996) yang bernilai 0,80-0,84 Bq/m2jam. 2.Konsentrasi radon dalam ruang 3x4x3 dengan menggunakan bahan bangunan beton aerasi Hebel berkisar antara 2,06 Bq/m3jam hingga 6,85 Bq/m3jam , bergantung pada variasi laju ventilasi ruang. Semakin besar laju ventilasi semakin memperkecil konsentrasi radon. Nilai yang diperoleh rendah, jauh dibawah tingkat tindakan.
3.Konsentrasi radon dalam ruang dapat dikurangi dengan cara menambal celah dinding dan lantai yang retak/berlubang atau melapiskannya dengan cat/ kertas dinding untuk dinding dan dengan kerpet plastik untuk lantai. Pemplesteran dengan campuran semen dan pasir kurang efektif karena memungkinkan terjadinya keretakan dan be rtambahnya nilai
moisture content pada plesteran campuran semen dan pasir yang dapat memperbesar nilai konsentrasi radon dalam bahan bangunan dan laju lepasan radon.
4.Sistem ventilasi yang baik dapat juga menjadi cara yang efektif untuk mengurangi konsentrasi dalam ruangan, seperti memperbanyak ventilasi udara (jendela) pada ruang atau dengan menggunakan kipas angin.
5.Dosis efektif yang diperoleh berkisar antara < 0,06 mSv/thn hingga 0,40 mSv/thn. Nilai ini cukup aman karena masih di bawah ambang batas dosis yang telah direkomendaskan oleh Komisi Internasional Perlindungan bahaya Radiasi (International Commission on Radiological Protection / ICRP) untuk masyarakat umum yaitu 1 mSv/thn.
SARAN
1.Untuk penelitian lebih lanjut, dalam perhitungan nilai konsentrasi radon dan laju lepasannya pada bahan bangunan, akan lebih baik jika perhitungan dari sudut pandang mikroskopik, seperti daya emanasi, porositas, dan kadar uap air (mousture content) dalam bangunan (sampel) di masukkan, agar faktor yang mempengaruhi transportasi radon dalam bahan terlihat jelas.
2.Perlu dilakukan perkiraan konsentrasi radon dalam ruang dari beton Hebel dan bahan bangunan yang lain secara eksperimen sesuai dengan standar ruangan Indonesia dan nilainya dibandingkan dengan perkiraan secara teori (ruang acuan).
DAFTAR PUSTAKA
Alatas, Zubaidah. 2003. Efek Kesehatan Pajanan Radiasi Dosis Rendah. Di dalam : Prosending Seminar Aspek Keselamatan Radiasi dan Lingkungan pada Industri Non –Nuklir; Jakarta. 18 Maret 2003. Jakarta : PSPKR-BATAN. hlm 27 -37. Alpen, Edward L. 1990. Radiation Biophysics.
Assaidah. 2004. Studi Lepas Radon dari Kerak Air Industri Minyak [Skripsi]. Bogor : Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
Bunawas. 2004. Status Mutakhir Paparan Radon dan Resiko Kanker serta upaya Proteksi Radiasi ke Depan. Presentasi Ilmiah Pengukuhan A hli Penelitian Utama Bidang Fisika di Badan Tenaga Nuklir Nasional . Jakarta: P3KRBiN - BATAN. Bunawas, Emlinarti dan Minarti A. 1996.
Penentuan Laju Lepasan Radon dari Bahan Bangunan Menggunakan Metode Pasip dengan Detektor Jejak Nuklir. Di dalam : Abubakar R et al., editor. Proteksi Radiasi, Dosimetri dan Standarisasi. Prosending Presentasi Ilmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan; Jakarta. 20-21 Agu 1996. Jakarta: PSPKR-BATAN. hlm 16 -20. Bunawas, Syarbaini dan Muji Wiyono. 2002.
Studi Kelayakan Pener apan Standar IAEA M engenai Proteksi Radon di Rumah dan tempat Kerja di Indonesia. Di dalam: Amil L et al., editor. Keselamatan Radiasi. Prosending Seminar Keselamatan Nuklir II; Jakarta, 6-8 Mei 2002. Jakarta: BAPETEN. Hlm 367-374.
Clarkin, Mike and Terry Brennan. 1991. Radon-resistant Construction Techniques for New Residential Construction. US, Washinton DC : Enviromental Protection Agency.
Cliff, K.D et al. 1984. The Incidence and Origin of Radon and It’s Decay Products in Building. Oxfor d : NRPB ; NRPB Report No. 159
http://www.batan.go.id http://www.hebel.co.id http://www.hebel.co.nz
Iskandar, Dadong. 1993. Spektrometri Gamma. Di dalam : Pengukuran Kandungan Cs-137 dan Sr-90 dalam Bahan Makanan dan Air. Diklat Latihan Keahlian : 11 januari-8 Februari 1993. Jakarta: Pusat Standarisasi dan Pelatihan Keselamatan Radiasi- BATAN
Knoll, Glenn F. 1989. Radiation Detection and Measurement. Secon Edition. New- York : John Wiley & Sons
Lubis, Erwansyah.2003. Keselamatan Radiasi Lingkungan dalam Pengelolaan Limbah Radioaktif di Indonesia. Teknologi Pengelolaan Limbah ; volume 6:2. http://www.batan.go.id [Desember 2003]. Manual Book Continous Radon Monitor. National Bureau of Standards, Department of
Commerce. 1981. A Review and Assessment. Radon Transport Through and Exhalation from Building Materials. Was hinton, DC.
[NCRP 97] 1988. Measurement of Radon and Radon Daughters in Air. National Council on Radiation Protection and Measurements, Bethesda. MD . p.24 Ouindos, Luis S. et al. 1989. Estimation of
Indor 222Rn from Concrete. Health Physics 56. pp.107-109.
Setiawan Y. 2002. Artikel. Radiasi dalam
Kehidupan sehari hari.
http://www.iatpi.org [7 November2005]. Tanner, A B. 1980. Radon Migration in the
Ground : Supplementary Review, in T. F Gesell and W.M. Lowder (eds.). Natural Radiation Environment III. (pro cennding of a meeting held in April, 1978, Houston , Texas). U.S. Department of Energy Report CONF-780422. National Technical Information Serveice. Springfield. Virginia. pp 5-56
Tso, Man-yin W, et al. 1994. Radon Release from Building Materials in Hong Kong. Health Physics Sosiety .p.378-384. [UNSCEAR] 2000. Sources and Effects of
Ionizing Radiation Vol 1, United Nation, N ew York.
Wilkening, M. 1990. Radon in The Environment. USA : New Mexico Institute of Mining and Technology.
Lampiran 1 Diagram Alir Penelitian
Sampel 5 Sampel 1
Ya
Tidak
Siap
Penelitian literatur
Persiapan Penelitian untuk pengukuran paparan Radon pada batako dengan variasi
lapisan permukaan permukaan.
Pengukuran dengan Continous Radon Monitor
Analisa
Penyusunan Skripsi Sampel 3
Pengukuran sample plester pasir dan semen dengan Detektor
Ortec GEM -25185
Analisa Sampel 2
Sampel 4
Keterangan : Sampel 1:
Hebel tanpa plester dan cat Sampel 2 :
Hebel setelah di plester dengan campuran semen dan pasir
Sampel 3 :
Hebel setelah diplester dengan semen
Sampel4 :
Hebel setelah diplester dan dicat
Sampel 5 :
Lampiran 2 Tabel Peluruhan Radionuklida Primordial ( UNSCEAR 2000)
Elemen Isotop Waktu paruh Cara peluruhan
Potassium 40K 1,28.109 a beta (89,3%)
Rubidium 87Rb 4,75.1010 a beta (100%)
Lanthanum 138La 1,05.1011 a beta (33,6%)
Samarium 147Sm 1,06.1011 a alpha (100%)
Lutecium 176Lu 3,73.1010 a beta (100%)
238
U series : Uranium Thorium Protactium Uranium Thor ium Radium Radon Polonium Lead Bismuth Polomium Lead Bismuth Polomium Lead 238U 234 T h
234P a 234U 230T h 226R a 222R n 218Po 214Pb 214B i 214Po 210 Pb 210 B i 210 Po 206 Pb
4,47.109 a 24,10 d
1,17 m 2,45.105 a 7,54.104 a 1600 a 3,824 d 3,05 m 26,8 m 19,9 m 164 µs 22,3 a 5,013 d 138,4 d stabil alpha (100%) beta (100%) beta (99,8%) alpha (100%) alpha (100%) alpha (100%) alpha (100%) alpha (99,98%), beta (0.02%)
beta (100%)
alpha (0.02%), beta (99,98%) alpha (100%) beta (100%) beta (100%) alpha (100%)
232
Th series : Thorium Radium Actinium Thorium Radium Radon Polonium Lead Bismuth Polonium Thalium Lead
232T h 228 R a 228 A c 228 T h 224 R a
220R n 216 Po 212 Pb 212 B i 212 Po 208 T l 208 Pb
1,405.1010 a 5,75 a 6,15 h 1,912 a 3,66 d 55,6 s 0,145 s 10,64 h 60,55 m 0,299 µs 3,053 m stabil alpha (100%) beta (100%) beta (100%) alpha (100%) alpha (100%) alpha (100%) alpha (100%) beta (100%) alpha (36%), beta (64%)
alpha (100%) beta (100%)
235
U series : Uranium Thorium Protactium Actinium Thorium Francium Radium Radon Polonium Lead Bismuth Thalium Lead 235 U 231 T h
231P a 227A c 227T h 223Fr 223R a 219R n 215Po 211Pb 211B i 207
T l
207Pb
7,038.108 a 25,52 h 32760 a 21,77 a 18,72 d 21,8 m 11,44 d 3,96 s 1,781 ms 36,1 m 2,14 m 4,77 m stabil alpha (100%) beta (100%) alpha (100%) alpha (1,4%), beta (98,6%)
alpha (100%) beta (100%) alpha (100%) alpha (100%) alpha (100%) beta (100%) alpha (99,7%), beta (0,3%)
Lampiran 3 Properti Fisik Radon-222 ( NCRP No. 97 1988) Densitas pada 0° C dan 1 atm
Titik didih normal (1 atm)
Densitas liquid pada titik didih normal Koefisien difusi dalam udara bebas Vikositas pada tekanan 1 atm dan 20° C Tekanan kritis ( Critical pressure) Temperatur kritis (critical temperatures) Kelarutan dalam air pada 1 atm dan 20° C Kelarutan dalam variasi liquid pada 1 atm dan 18° C :
§ Glycerine § Ethyl alcohol
§ Petroleum (liquid paraffin) § Toluene
§ Carbon disulfide § Olive oil
9,73 g/l -62C 4,4 g/cm3 0,1 cm2/ det 229,0 micropoise 62 atm
105° C
230 cm3. (STP)/ kg air
0,21cm3/kg 7,4 cm3/kg 9,2 cm3/kg
Lampiran 4 Tingkat tindakan radon di rumah secara nasional dan internasional (Bunawas et al. 2002)
No Negara/ Lembaga Tahun Disiapkan
Konsentrasi Rn dalam Rumah Lama
( Bq/m3)
Konsentrasi Rn dalam Rumah Baru
Lampiran 5 Rata-rata dunia dosis efektif yang diterima manusia (UNSCEAR 2000)
Sumber Range Rata-rata
(mSv)
Paparan external
Sinar kosmik Radiasi Gamma
Paparan Internal
Inhalasi Radon Ingesti TOTAL
0.3 - 1.0 0.3 – 0.6
0.2 - 10 0.2 – 0.8
1-10
0.4 0.5
Lampiran 6 Skema Pengukuran Konsentrasi Radon-222
a. Sampel Beton Hebel b. Continous Radon Monitor
c. Transfer Data Konsentrasi 222Rn ke Komputer
d. Pengukuran Konsentrasi 222R n Lampiran 7 Skema Pengukuran Konsentrasi Radium-226
a. Skema pengukuran konsentrasi radium -226 dengan spektrometer Gamma
Lampiran 6 Has il konsentrasi atom induk radon dengan menggunakan spektrometer gamma- Detektor HPGeOrtec GEM -25185
Detektor : Ortec GEM -25185 W : 1000 g
Sampel : Semen + pasir Seal : 30/08/05 Count : 03/10/05
Dalam
Marinelli 34 hari ρ : 1,11111 g/cc
Nuklida keV Yield t
cacah Cacah Cacah latar Pert (%) Efisiensi Fk (ρ) : Aktivitas Dev. Konsentrasi
(detik) Sampel 1-Aug-05 hari 24 Nov 2004 1.11111 (Bq) ( Bq / kg )
Th-228 238.63 0.4350 61200 8773 477 99.55 0.02239 1.2874 13.92 0.16 18,00 ± 0,21
Ra-226 609.31 0.4460 61200 1008 1008 99.9 0.01092 1.1861 18.17 0.29 21,58 ± 0,34
