RUANG SEKITAR PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA
NUKLIR DALAM PENYIAPAN TANGGAP DARURAT
Studi Kasus : Ujung Lemahabang, Semenanjung Muria, Kabupaten Jepara
Oleh
JUPITER SITORUS PANE
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi saya berjudul
KAJIAN DAMPAK RADIOLOGI DAN PEMANFAATAN RUANG SEKITAR PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA NUKLIR DALAM PENYIAPAN
TANGGAP DARURAT.
Studi Kasus : Ujung Lemahabang, Semenanjung Muria, Kabupaten Jepara
adalah benar merupakan hasil karya saya sendiri dengan arahan Komisi Pembimbing dan belum pernah dipublikasikan. Semua data dan informasi yang digunakan telah dinyatakan dengan jelas dan benar dan diperiksa kebenarannya.
Bogor, 12 Juli 2006
Yang menyatakan
Land Use Surrounding Nuclear Power Plant Installation for Emergency Preparedness. A Case Study is at Ujung Lemahabang, Semenanjung Muria, County of Jepara. Under supervision of MUHAMMAD SRI SAENI, BUNASOR SANIM, ERNAN RUSTIADI, AND HUDI HASTOWO.
JUPITER SITORUS PANE. Kajian Dampak Radiologi dan Pemanfaatan Ruang Sekitar Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir Dalam Penyiapan Tanggap Darurat. Studi kasus: Ujung Lemahabang, Semenanjung Muria, Kabupaten Jepara. Dibimbing oleh MUHAMMAD SRI SAENI, BUNASOR SANIM, ERNAN RUSTIADI, HUDI HASTOWO.
Ada empat hal yang menjadi tujuan penelitian, pertama, menganalisis secara spasial kemungkinan penyebaran bahan radionuklida bila terjadi kecelakaan suatu Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) di Ujung Lemahabang; kedua, menganalisis dampak radiologi secara individu dan kolektif dan dampak ekonomi yang ditimbulkannya, ketiga, menganalisis pertumbuhan penduduk dan pengaruhnya terhadap dampak radiologi dan ke empat menganalisis pemanfaatan ruang sekitar PLTN dalam kaitannya dengan penyiapan tanggap darurat. Hipotesis dari penelitian ini adalah: melalui pengendalian pemanfaatan ruang sekitar PLTN dan perencanaan sistem tanggap darurat penduduk dapat terhindar dari dampak radiologi lebih besar bila terjadi kecelakaan. Studi dilakukan dengan observasi ke lapangan, mengumpulkan data dari berbagai sumber dan menganalisisnya berdasarkan distribusi pelepasan radionuklida pada kondisi kecelakaan parah. Pelepasan radionuklida dihitung mengikuti fasa lolosnya radionuklida melalui berbagai lapis (barrier) sampai ke pengungkung. Sumber radionuklida yang keluar dari pengungkung didispersi ke atmosfir dengan menggunakan model distribusi Gauss untuk mengestimasi sebaran konsentrasi dan dosis individu. Berdasarkan perkiraan dosis ini dan dengan bantuan sistem informasi geografis (SIG) disusun zone kedaruratan yang meliputi zone PAZ, 0-2 km, UPZ, 2-10 km, LPZ, > 10 km. Selanjutnya diperkirakan besar dampak radiologi dan biaya kerusakan yang ditimbulkannya. Hasil penting dari penelitian ini adalah: (1) teridentifikasinya sebaran dosis dominan pelepasan bahan radionuklida yaitu ke arah Selatan, lokasi critical group pada radius 500 m ke arah Barat, dan zone ekslusi pada jarak < 1 km dari Ujung Lemahabang, (2) terbukti bahwa tidak terdapat dampak radiologi segera oleh pelepasan bahan radionuklida pada kondisi normal maupun kecelakaan, namun untuk jangka panjang dampak tersebut menunjukkan konsekuensi namun masih dibawah batas yang diijinkan, (3) terindikasi bahwa pola pertumbuhan penduduk di sekitar PLTN berpusat pada kota berpenduduk rapat dengan jarak di atas 10 km dari PLTN, hal ini sesuai dengan persyaratan penentuan lokasi PLTN dimana PLTN harus dibangun jauh dari pusat kerapatan penduduk untuk menghindari dampak radiologi yang lebih besar dan biaya kerusakannya, 4) kondisi pemanfaatan ruang saat ini masih berpenduduk rendah karena wilayah didominasi oleh perkebunan karet dan tidak ada aktivitas yang dapat mengancam beroperasinya PLTN. Kondisi ini harus dipertahankan dengan memasukkan rencana lokasi PLTN ini ke dalam kebijakan tata ruang Kabupaten Jepara, demikian pula hasil ini dijadikan landasan untuk mempersiapkan rencana tanggap darurat.
© Hak cipta milik Institut Pertanian Bogor, tahun 2006
Hak cipta dilindungi
Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa izin tertulis dari
institut pertanian bogor, sebagian atau seluruhnya dalam bentuk
KAJIAN DAMPAK RADIOLOGI DAN PEMANFAATAN
RUANG SEKITAR PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA
NUKLIR DALAM PENYIAPAN TANGGAP DARURAT
Studi Kasus : Ujung Lemahabang, Semenanjung Muria, Kabupaten Jepara
JUPITER SITORUS PANE
Disertasi
Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Doktor pada
2006
PENGESAHAN
Judul : Kajian Dampak Radiologi dan Pemanfaatan Ruang Sekitar Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir Dalam Penyiapan Tanggap Darurat (Studi Kasus: Ujung Lemahabang, Semenanjung Muria, Kabupaten Jepara) Nama Mahasiswa : Jupiter Sitorus Pane
No. Pokok : P 026014061
Program Studi : Ilmu Pengelolaan Sumber Daya Alam dan Lingkungan (PSL)
1. Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Ir. M. Sri Saeni M.S. Prof. Dr. Ir. Bunasor Sanim M.S.
Ketua Anggota
Dr.Ir. Ernan Rustiadi, M.Agr. Dr. Hudi Hastowo Anggota Anggota
Mengetahui,
2. Ketua Program Studi Ilmu 3. Dekan Sekolah Pascasarjana IPB Pengelolaan Sumber Daya Alam
dan Lingkungan
Tanggal Ujian: 12 Juli 2006 Tanggal Lulus :
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan pada tangggal 11 Mei 1960 di kota Padang, Sumatra Barat sebagai anak ke-2 dari 9 bersaudara dari ayah Stephanus Sitorus Pane, SE, MM. dan Ibu Kristiana Br. Siregar, SE. Pada bulan Oktober tahun 1984 penulis memperolah gelar sarjana bidang Fisika dari Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Teknologi ITB, Bandung. Pada tahun 1991 penulis diterima pada program Pascasarjana University of Tennessee, Amerika Serikat dan memperoleh gelar Master of Science bidang Teknik Nuklir pada bulan Mei, tahun 1993. Selanjutnya memperoleh kesempatan untuk melanjutkan ke program doktor pada Program Studi Pengelolaan Sumber Daya Alam dan Lingkungan, Sekolah Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor pada tahun 2001 dengan bea siswa dari Badan Tenaga Nuklir Nasional. Penulis bekerja di Badan Tenaga Nuklir Nasional sejak Tahun 1985 hingga sekarang.
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa karena rahmat dan karuniaNya penulis dapat menyelesaikan disertasi ini. Penulis menyadari bahwa selesainya disertasi ini juga berkat segala upaya serta bantuan dari berbagai pihak. Semoga Tuhan yang Maha Esa membalas segala jasa yang telah mereka berikan.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan penghargaan dan terimakasih yang tulus kepada Prof. Dr. Ir. Mucha mmad Sri Saeni, M.Si atas kesediaan beliau menjadi Ketua Komisi Pembimbing. Jasa dan budi baik beliau begitu besar dalam membantu kelancaran studi penulis hingga penyelesaian pendidikan S-3 ini. Penghargaan dan ucapan terimakasih yang sama juga penulis sampaikan kepada Prof. Dr. Ir. Bunasor Sanim, M.Sc, Dr. Ir. Ernan Rustiadi, M.Agr., dan Dr. Hudi Hastowo atas kesediaannya menjadi Anggota Komisi Pembimbing. Bimbingan, saran, dorongan dan dukungan beliau-beliau sangat membantu daya sintesis dan sistematis berpikir penulis. Pengalaman selama proses bimbingan telah menjadi pengajaran yang tidak akan pernah dapat penulis lupakan
dalam menyelesaikan masalah administrasi di Program Studi PSL.
Ucapan terimakasih penulis sampaikan juga kepada Bapak Dr. Ir. Asep Saefuddin dan Dr. Ir. Khairil Anwar Notodiputro, MS yang dengan tulus membuka jalan kepada penulis memasuki program S-3 IPB sekaligus membina penulis selama tahap awal di IPB. Kepada Dr. Ir. Sunsun Saefulhakim selaku penguji luar komisi pada ujian tertutup, Prof. Dr. Ir. Latifah K. Darusman dan Dr. Arnold Yohanes Soetrisnanto selaku penguji luar komisi, penulis menyampaikan terimakasih atas semua saran dan masukan untuk memperbaiki naskah disertasi ini.
Kepada Kepala PPEN-BATAN, Dr. Arnold Y. Soetrisnanto, Kepala PRSG-BATAN Ir. Iman Kuntoro, Kepala PTRKN-BATAN Dr. Anhar Riza Antariksawan, penulis mengucapkan terimakasih atas bantuan beliau selama penulis mencari data ke PPEN dan penggunaan fasilitas di kantor PPEN, PRSG maupun PTRKN.
Secara khusus penulis menyampaikan terimakasih kepada Dr. Hudi Hastowo sebagai atasan pertama penulis sejak masuk di BATAN dan yang merekomendasikan penulis, saat itu menjabat sebagai Kepala PRSG, untuk melanjutkan studi ke program S-3 dan yang di dalam kesibukan beliau yang luar biasa sebagai pejabat negara beliau masih bersedia menjadi komisi pembimbing dalam penyelesaian Program S-3 penulis. Keteladanan hidup dan cara kerja beliau yang tidak kenal lelah telah menjadi pelajaran yang sangat berharga bagi penulis.
Akhirnya penulis ucapkan terimakasih kepada seluruh keluarga, Bapa St. Sitorus Pane, S.E,. M.M, dan Ibu Kristiana Br. Siregar, S.E, dan Ibu Mertua Ny. S. Purba Br. Bangun, keluarga besar Sitorus Abang dan Adik dan Lae dan Keluarga besar Kalimbubu kami Purba mergana dan pariban-pariban kami yang secara moril dan materil tak henti- hentinya mendukung kami. Special thank I also address to Dr. Ronald Hasting Augustson and wife, Olga. I am so proud of you. Your carrying and attention will never be forgotten in our whole life.
Penghargaan yang tak hingga kepada istri penulis tercinta Dra. Norma Purba yang dengan setia mendampingi penulis melalui masa masa sulit, menggantikan beberapa tugas-tugas penulis dalam tugas sosial dan bahkan mencari jalan untuk menopang secara ekonomi agar penulis dapat menyelesaikan tugas dengan baik. Terimakasih atas ketabahan, kesabaran, kesetiaan, dan pengorbanan serta pengertian yang telah diberikan. Demikian juga kepada anak-anak tersayang Josua, Augustson, dan Nopiane yang telah dengan sabar menerima keadaan dan penuh pengertian memberi kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan pendidikan S3. Semoga Tuhan senant iasa memberi rahmat dan karuniaNya kepada kita semua.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ... xi
DAFTAR GAMBAR ... xiv
DAFTAR LAMPIRAN ... xvii
DAFTAR ISTILAH ... xviii
1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Perumusan Masalah ... 4
1.3 Ruang Lingkup ... 5
1.4 Tujuan Penelitian ... 5
1.5 Kegunaan Penelitian ……… 6
1.6 Kerangka Pemikiran ... 6
1,7 Hipotesis…………... 9
II.. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Karakteristik Pelepasan bahan Radionuklida ... 10
2.2 Karakteristik Populasi Penerima ... 26
2.3 Dampak Radiasi Terhadap Manusia dan Ekologi... 30
2.4 Nilai Ekonomi Dampak Radiologi ... 37
2.5 Kajian Pemanfaatan Ruang dan lingkungan... 40
2.6 Penelitian Terdahulu ... 44
III. METODE PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ... 47
3.2 Bahan dan Alat Penelitian ... 48
3.3 Metode Pengumpulan Data ... 48
IV. ANALISIS KONDISI UMUM WILAYAH SEKITAR LOKASI PLTN UJUNG LEMAHABANG
4.1 Kondisi Fisik Wilayah ... 66
4.2 Kondisi Penduduk... 78
4.3 Kondisi Sosial Ekonomi ... 81
4.4 Kondisi Wilayah Radius 10 km ... 81
V. POLA SPASIAL PELEPASAN RADIONUKLIDA, DAMPAK DAN SKENARIO PENYIAPAN TANGGAP DARURAT 5.1 Pelepasan dan Penyebaran Bahan Radionuklida ... 86
5.2 Analisis Pertumbuhan Penduduk Sebagai Penerima Dampak ... 109
5.3 Analisis Perubahan Dampak oleh Pertumbahan Pendud uk ... 126
5.4 Analisis Ekonomi Dampak Kerusakan ... 129
5.5 Analisis Pemanfaatan Ruang ... 135
5.6 Rencana Tanggap Darurat ... 146
KESIMPULAN DAN SARAN ... 157
DAFTAR PUSTAKA ... 160
DAFTAR TABEL
Halaman
1. Pengelompokan radionuklida dalam 7 kelompok ... 14
2. Lapis Pertahanan Defense In Depth ... 15
3. Fraksi pelepasan bahan radionuklida jenis PWR ... 19
4. Ukuran zona berdasarkan kategori fasilitas ... 41
5. Nama- nama variabel pertumbuhan penduduk ... ... 60
6. Tindakan protektif berdasarkan dosis ... 62
7. Tingkat dosis generik untuk relokasi sementara dan pemindahan tetap 63 8. Nilai batas paparan radiasi radionuklida pada makanan konsumsi umum dan anak... 63
9. Wilayah administrasi radius 50 km sekitar PLTN ... 68
10. Profil atmosfir dan karakteristik dispersi di sekitar Lokasi ULA ... 74
11. Persentasi penggunaan tanah sekitar PLTN ... 76
12. Persentasi perubahan penggunaan tanah wilayah sekitar PLTN... 76
13. Luas tanam dan produksi pertanian wilayah 50 km... 78
14. Penduduk wilayah kecamatan sekitar lokasi PLTN ... 78
15. Ratio penduduk terhadap luas pemukiman ... 81
16. PDRB berdasarkan harga konstan Kabupaten Jepara ... 82
17. Data teknis reaktor untuk PLTN ... 87
18. Inventory radionuklida reaktor jenis PWR 1000 MWe ... 88
19. Data pelepasan pada kondidi normal ... 90
20. Fraksi pelepasan setiap tahapan pelepasan ... 92
21. Lama pelepasan untuk berbagai tahapan pelepasan saat terjadi kecela- kaan rusaknya teras reaktor... 92
22. Hasil perhitunga n fraksi pelepasan radionuklida ... 93
23. Kategori kecepatan angin ... 94
24. Sektor arah angin ... 95
25. Kelas stabilitas atmosfir... 95
28. Kontribusi berbagai jalur radiasi (pathway) terhadap dosis yang di-
terima organ tubuh pada jarak 0.5 km... 103
29. Kontribusi berbagai jalur radiasi (pathway) terhadap dosis yang diterima organ tubuh pada jarak 7.5 km ... 103
30. Kontribusi (%) jalur penyinaran dan nuklida dosis rata pada organ dalam waktu 50 tahun pada jarak 0.5 km ... 105
31. Kontribusi (%) jalur penyinaran dan nuklida dosis rata pada organ dalam waktu 50 tahun pada jarak 7.5 km... 106
32. Presentasi bahan radionuklida memberi dosis kepada organ tubuh melalui seluruh jalur... 106
33. Presentase bahan radionuklida memberi dosis kepada organ tubuh melalui jalur makanan... 107
34. Faktor dengan nilai eigen > 1... 111
35. Matrix faktor loading... 113
36. Hasil regresi ganda 14 variabel yang diduga mempengaruhi kepadatan penduduk... 115
37. Rata-rata hasil perhitungan Beta, t dan p ... 115
38. Parameter koefisien eksponensial... 116
39. Hasil estimasi jumlah penduduk dengan model regresi ganda Eksponensial, geometri dan logisti ... 117
40. Estimasi jumlah penduduk tahun 2016 dalam radius 50 km dalam grid spasial... 122
41. Estimasi jumlah penduduk tahun 2036 dalam radius 50 km dalam grid spasial... 122
42. Estimasi jumlah penduduk tahun 2056 dalam radius 50 km dalam grid spasial... 122
43. Rata-rata penduduk pada empat kabupaten sekitar okasi PLTN ... 123
44.. Korelasi spasial kepadatan penduduk Kabupaten Pati, Kudus, Jepara, dan Demak ... 126
45. Probabilitas kejadian gangguan kesehatan dan kematian ... 129
46. Nilai ekonomi dan dampak radiologi ... ... 130
47. Estimasi nilai ekonomi dampak radiologi terhadap kesehatan ... 130
51. Perhitungan jumlah kasus yang terjadi secara stokastik saat reaktor
beropersi normal ... 133
52 . Estimasi nilai ekonomi dampak radiologi terhadap kesehatan ... 134
53. Estimasi nilai ekonomi dampak radiologi terhadap kesehatan pada kondisi darurat ... 134
54. Faktor pelindung deposisi permukaan gedung ... 143
55. Upaya penanggulangan berdasarkan proyeksi dan pengukuran ... 151
1. Kerangka pemikiran ... 7
2. Komponen utama rektor jenis PWR... 10
3. Proses terjadinya reaksi fisi ... 12
4. Sistem pengungkung reaktor... 16
5. Persentase pelepasan bahan iod dari bahan bakar metalik ... 18
6. Persentase pelepasan bahan 137Cs dari bahan metalik ... 18
7. Hubungan faktor demografi dan non-demografi dalam studi kependudukan ... 27
8. Jalur penerimaan paparan radiasi pada manusia ... 32
9. Proses masuknya bahan radionuklida ke dalam tubuh manusia ... 35
10. Metabolisme perpindahan radionuklida dalam tubuh... 35
11. Sumber radiasi di Alam ... 45
12. Peta Jepara dengan lokasi calon PLTN di Ujung Lemahabang ... 47
13. Grid spasial penyebaran penduduk dan bahan radionuklida... 51
14. Peta wilayah sekitar calon tapak PLTN ... 67
15. Peta topografi wilayah sekitar PLTN ... 70
16. Aliran sungai lokasi sekitar PLTN Ujung Lemahabang ... 70
17. Distribusi penyebaran arah angin sekitar lokasi tapak PLTN... 71
18. Distribusi kecepatan angin sekitar calon tapak PLTN ... 71
19. Histogram frekuensi curah hujan sekitar ULA ... 72
20. Persentase kategori atmosfir di sekitar ULA ... 72
21. Tata guna lahan sekitar PLTN Ujung Lemahabang... 77
22. Kepadatan penduduk sekitar PLTN Ujung Lemahabang Tahun 1998 – 2002 ... 80
23. Jalan utama lokasi sekitar PLTN ... 83
24. Infra struktur dan an fasilitas wilayah umum wilayah radius 10 km... 84
25. Skema diagram pengungkung berkondensasi es untuk reaktor jenis PWR ... 89
26. Ilustrasi pelepasan bahan radionuk lida dari pengungkung reaktor... 91
30. Grafik laju dosis maksimum rata-rata sepanjang 50 km ... 98 31. Distribusi dosis individu untuk kelas stabilitas A-F terhadap jarak
dari sumber pada tinggi efektif 40 m... 98 32. Distribusi dosis individu untuk kelas stabilitas A-F terhadap jarak
dari sumber pada tinggi efektif 100m... 99 33. Sebaran dosis individu paling pesimis arah radial pada jarak 50 km
dari sumber ... 100 34. Sebaran dosis individu sektor 1-16, kelas stabilitas D, dengan Heff =
40 m ... 100 35. Sebaran dosis individu sektor 1-16, kelas stabilitas D, denga n Heff =
100 m ... 101 36. Sebaran dosis individu arah radial, pada kelas stabilitas atmosfir D
dengan Heff = 100m... 101
37. Dosis yang diterima seseorang individu dan organ vs jarak ... 102 38. Presentasi unsur dalam dosis ekivalen untuk organ paru-paru dan
keseluruhan tubuh... 104 39. Gambar hasil perhitungan dosis rata-rata dari jalur awan radiasi,
inhalasi, dan deposisi di tanah dan makanan... 109 40 Sebaran dosis individu selama 1 tahun yang terlepas dalam kondisi
normal... 110 41. Scree plot factor ... 111 42. Hasil estimasi pertumbuhan penduduk dengan model geometri, regresi
ganda, eksponensial dan logistik ... 118 43. Gambar spasial variabel- variabel yang mempengaruhi pertumbuhan
penduduk tahun 1998... ... 119 44. Gambar spasial variabel- variabel yang mempengaruhi pertumbuhan
penduduk tahun 2002 ... 120 45. Peta prediksi pertumbuhan penduduk di sekitar PLTN ... 121 46. Lokasi pemusatan penduduk pada kabupaten Jepara, Kudus, Pati dan
Demak ... 124 47. Kepadatan penduduk tertinggi di empat kecamatan wilayah radius 50
km dari PLTN ... 125 48. Kerapatan penduduk terendah untuk masing- masing kabupaten di
wilayah radius 50 km dari PLTN... 125 49. Grafik peningkatan angka ganguan kesehatan tahun ke 1 (2016)
51. Peta sebaran radiasi dan pertumbuhan penduduk sekitar PLTN
Halaman
1. Jenis kecelakaan dalam analisis kecelakaan reaktor daya ………. 169
2. Kandungan hasil fisi ……… 171
3. Pola pelepasan bahan radionuklida dari cerobong …………... 176
4. Sequence data meteorologi stasiun UjungLemahabang tahun 1996... 178
5. Lampiran data untuk PC COSYMA. ... 182
6. Kontribusi jalur penyinaran terhadap dosis individu jarak 0,5 dan 7,5 km dari sumber ...…... 186
ALARA, singkatan dari as low as reasonably achievable, yaitu dosis serendah mungkin yang dapat dicapai.
Bahan nuklir adalah bahan yang dapat menghasilkan reaksi pembelahan berantai atau bahan yang dapat diubah menjadi bahan yang dapat menghasilkan reaksi pembelahan berantai.
Bahan galian nuklir adalah bahan dasar untuk pembuatan bahan bakar nuklir.
Bahan bakar nuklir adalah bahan yang dapat menghasilkan proses transformasi inti berantai.
Bencana adalah suatu gangguan serius terhadap keberfungsian suatu masyarakat sehingga menyebabkan kerugian yang meluas pada kehidupan manusia dari segi materi, ekonomi atau lingkungan dan yang melampaui kemampuan masyarakat tersebut untuk mengatasi dengan menggunakan sumberdaya mereka sendiri.
Daerah eksklusif ialah daerah langsung di sekitar reaktor dimana penguasa instalasi berwenang menentukan semua kegiatan, termasuk menutup masuknya dan pindahan orang atau barang dari daerah tersebut.
Daerah ini boleh dilintasi oleh jalan raya atau jalan air dengan ketentuan bahwa :
letaknya tidak terlalu dekat dengan instalasi sehingga mengganggu operasi reaktor, dapat diatur pengawasan lalu lintas dalam terjadi keadaan darurat. Persyaratan ini perlu agar supaya dalam hal terjadi keadaan darurat dapat lebih mudah memberikan perlindungan terhadap keselamatan dan kesehatan penduduk. Bertempat tinggal di daerah itu adalah terlarang, kecuali dalam hal-hal/keadaan tertentu dengan jaminan bahwa tidak mengakibatkan bahaya bagi penduduk yang bertempat tinggal di situ. wilayah dengan radius sedemikian rupa sehingga setiap individu yang berada pada setiap lokasi di dalam Exclusion Area tidak akan menerima dosis radiasi melebihi 25 rem Total Effective Dose Equivalent (TEDE) atau 0.25 Sv dalam rentang waktu 2 jam setelah pelepasan produk fisi ke pengungkung.
Daerah penduduk rendah (Low Population Area) ialah daerah di sekitar Daerah Eksklusif dimana diperbolehkan untuk bertempat tinggal. Jumlah penduduk, kepadatan dan sarananya adalah sedemikian dalam hal teriadi kecelakaan tindakan penyelamatan dapat segera dilakukan.
pengamanan akhir.
Dosis (dose) adalah jumlah radiasi yang terdapat medan radiasi atau energi radiasi yang diserap atau diterima oleh materi. (rad)
Dosis ambang (threshold dose) (1) Dosis radiasi minimum yang dapat menimbulkan efek biologis yang terdeteksi, (2) Dosis serap minimum yang menimbulkan pengaruh tertentu.
Dosis efektif adalah jumlah dosis ekivalen yang diterima jaringan (HT) dengan
faktor bobot jaringan(WT). Satuan khusus J.kg-1 atau Sv.
Dosis ekivalen(H) besarnya tingkat kerusakan pada jaringan tubuh akibat terserapnya sejumlah energi radiasi dengan memperhatikan faktor yang mempengaruhinya H = Q.N.D, Satuan = Sv atau rem.
Dosis ekivalen efektif jumlah dosis ekivalen sesuai dengan bobotnya pada semua jaringan
Dosis ekivalen efektif terikat adalah jumlah integral selama 50 tahun dosis ekivalen sejak radionuklida masuk ke dalam tubuh atau
Dosis ekivalen efektif terikat kolektif (SE,C) dosis terikat kolektif pada
populasioleh hasil integrasi laju dosis efektif ekivalen terhadap waktu. SE,C
= ?o SE(t)dt.
Dosis ekivalen efektif kolektif, SE dosis paparan radiasi pada populasi yang
dinyatakan oleh integrasi dosis efektif ekivalen dengan jumlah individu populasi yang terkena radiasi. Satuan man.Sv.
Dosis ekivalen tahunan maksimum yang diijinkan adalah dosis untuk seluruh tubuh merupakan jumlah dosis internal dan eksternal, besarnya 5 rem (50 mSv).
Instalasi nuklir adalah fasilitas yang digunakan untuk pengoperasian reaktor, pemurnian, konversi, pengayaan bahan nuklir, fabrikasi bahan bakar nuklir dan/atau pengolahan ulang bahan bakar nuklir bekas; dan/atau fasilitas yang digunakan untuk menyimpan bahan bakar nuklir dan bahan bakar nuklir bekas.
Instalasi Reaktor: dalam hal Pusat Listrik Tenaga Nuklir meliputi sistim pembangkitan uap dengan tenaga nuklir sistim turbin dan generator, sistim pendingin sistim tambahan (auxiliary), serta sistim keselamatan. Dalam hal reaktor uji meliputi sistim pembangkitan panas, fasilitas penelitian, sistim pendingin, sistem tambahan (auxiliary) dan sistim keselamatan.
∫
∞=
0 E ( E) E
E H P H dH
Ketenaganukliran adalah hal yang berkaitan dengan pemanfaatan, pengembangan, dan penguasaan ilmu pengetahuan dan teknologi nuklir serta pengawasan kegiatan yang berkaitan dengan tenaga nuklir.
Kecelakaan alah suatu kejadian diluar dugaan yang memungkinkan timbulnya bahaya radiasi dan kontaminasi, baik bagi pekeria radiasi maupun bukan pekerja radiasi.
Kecelakaan nuklir adalah setiap kejadian atau rangkaian kejadian yang menimbulkan kerugian nuklir.
Kesiapsiagaan darurat (emergency preparedness) adalah upaya yang dilakukan untuk mengantisipasi bencana, melalui pengorganisasian langkah-langkah yang tepat guna dan berdaya guna untuk melindungi kesehatan masyarakat dan keselamatan saat kejadian darurat radiologi.
Kerugian nuklir adalah setiap kerugian yang dapat berupa kematian, cacat, cedera atau sakit, kerusakan harta benda, pencemaran dan kerusakan lingkungan hidup yang ditimbulkan oleh radiasi atau gabungan radiasi dengan sifat racun, sifat mudah meledak, atau sifat bahaya lainnya sebagai akibat kekritisan bahan bakar nuklir dalam instalasi nuklir atau selama pengangkutan, termasuk kerugian sebagai akibat tindakan preventif dan kerugian sebagai akibat atau tindakan untuk pemulihan lingkungan hidup.
Korban bencana adalah manusia yang mengalami kerugia n akibat bencana, baik secara fisik, mental maupun sosial.
Limbah radioaktif adalah zat radioaktif dan bahan serta peralatan yang telah terkena zat radioaktif atau menjadi radioaktif karena pengoperasian instalasi nuklir yang tidak dapat digunakan lagi.
Mitigasi kedaruratan (emergency mitigation) adalah upaya yang dilakukan untuk mengurangi dampak bencana, baik secara fisik struktural melalui pembuatan bangunan-bangunan fisik, maupun non fisik-struktural melalui perundang-undangan dan pelatihan.
Operator ialah seorang ahli yang telah mendapat izin dari Pemerintah untuk menjalankan Reaktor Atom dan alat-alat tenaga atom lainnya.
Pemanfaatan adalah kegiatan yang berkaitan dengan tenaga nuklir yang meliputi penelitian, pengembangan, penambangan, pembuatan, produksi, pengangkutan, penyimpanan, pengalihan, ekspor, impor, penggunaan, decomisioning, dan pengelolaan limbah radioaktif untuk meningkatkan kesejahteraan rakyat.
Pemerintah adalah Pemerintah Pusat dan Pemerintah Daerah
Pemulihan (Emergency Recovery) adalah proses pemulihan kondisi masyarakat yang terkena bencana, dengan memfungsikan kembali sarana dan prasarana pada keadaan normal.
Pengungsi adalah orang-orang atau kelompok-kelompok orang yang telah dipaksa atau terpaksa melarikan diri atau meninggalkan rumah mereka atau tempat mereka dahulu biasa tinggal, terutama sebagai akibat dari, atau dalam rangka menghindarkan diri dari, dampak-dampak konflik bersenjata, situasi-situasi rawan yang ditandai oleh maraknya tindak kekerasan secara umum, pelanggaran-pelanggaran hak-hak asasi manus ia, bencana-bencana alam, atau bencana-bencana akibat kegiatan manusia.
Penanganan Bencana (disaster management) adalah seluruh kegiatan yang meliputi aspek perencanaan dan penanganan bencana, pada sebelum, saat dan sesudah terjadi bencana, mencakup pencegahan, mitigasi, kesiapsiagaan, tanggap darurat, dan pemulihan.
Penyinaran atau exposure, pemancaran bahan radioaktif mengenai organ tubuh.
Pengelolaan limbah radioaktif adalah pengumpulan, pengelompokan, pengolahan, pengangkutan, penyimpanan, dan/atau pembuangan limbah radioaktif.
Pengusaha instalasi nuklir adalah orang perseorangan atau badan hukum yang bertanggung jawab dalam pengoperasian instalasi nuklir.
Pengungkung atau containment, penahan (barrier) yang dibuat untuk mengungkung bahan radionuklida agar tidak terlepas ke lingkungan pada kondisi kecelakaan.
Peringatan Dini (early warning) adalah upaya untuk memberikan tanda peringatan bahwa kemungkinan bencana akan segera terjadi, yang menjangkau masyarakat (accesible), segera (immediate), tegas tidak membingungkan (coherent), dan resmi (official).
Radioisotop adalah isotop yang mempunyai kemampuan untuk memancarkan radiasi pengion.
Radiasi pengion adalah gelombang elektromagnetik dan partikel bermuatan yang karena energi yang dimilikinya mampu me ngionisasi media yang dilaluinya.
Reaktor nuklir adalah alat atau instalasi yang dijalankan dengan bahan bakar nuklir yang dapat menghasilkan reaksi inti berantai yang terkendali dan digunakan untuk pembangkitan daya, atau penelitian, dan/atau produksi radioisotop.
Ruang adalah wadah yang meliputi ruang daratan, ruang lautan, dan ruang udara sebagai. satu kesatuan wilayah, tempat manusia dan makhluk lainnya hidup dan melakukan kegiatan serta memelihara kelangsungan hidupnya.
Tata ruang adalah wujud struktural dan pola pemanfaatan ruang, baik direncanakan maupun tidak.
Tanggap Darurat (emergency response) adalah upaya yang dilakukan segera pada saat kejadian kondisi darurat atau bencana dengan mengaktifkan tim-tim penanggulangan kedaruratan untuk menanggulangi dampak yang ditimbulkan, terutama berupa penyelamatan korban dan harta benda, evakuasi dan pengungsian.
Tenaga nuklir adalah tenaga dalam bentuk apa pun yang dibebaskan dalam proses transformasi inti, termasuk tenaga yang berasal dari sumber radiasi pengion.
Wilayah adalah ruang yang merupakan kesatuan geografis beserta segenap unsur terkait padanya yang batas dan sistemnya ditentukan berdasarkan aspek administratif dan atau aspek fungsional.
Zat radioaktif adalah setiap zat yang memancarkan radiasi pengion dengan aktivitas jenis lebih besar dari pada 70 kBq/kg (2 nCi/g).
Zone PAZ (zone precautionary protective action zone) adalah zone di sekitar PLTN dimana tindakan tanggap darurat diimplementasikan segera tanda darurat diumumkan.
Zone UPZ (urgent protective action zone) adalah zone yang mana tindakan darurat dilaksanakan setelah dilakukan monitoring terhadap lingkungan Zone LPZ (long term protective action zone) adalah zone yang mana tindakan
1.1 Latar Belakang
Energi merupakan faktor yang sangat penting dalam pembangunan ekonomi, sosial maupun peningkatan kualitas hidup. Oleh karena itu kecukupan persediaan energi secara berkelanjutan untuk generasi sekarang maupun generasi yang akan datang haruslah dijamin dan dipertahankan.
Untuk keamanan ketersediaan energi, kestabilan harga dan pasokan, maka setiap negara harus memperhatikan diversifikasi penggunaan sumber energi dalam perencanaan strategis energi jangka panjangnya, khususnya untuk mengantisipasi pertumbuha n pemintaan energi (Trinnaman dan Clarke 2004). Oleh karena itu energi alternatif merupakan sasaran energi masa depan yang sangat dibutuhkan dunia (Simmons 2001).
Disamping itu untuk menjaga keberlanjutan pembangunan pencarian alternatif energi tidak cukup dilakukan oleh pertimbangan kebutuhan ekonomi saja, tetapi juga harus diintegrasikan dengan pertimbangan lingkungan (Sharp 2001). Dalam pernyataan akhir (final statement) pada International Ministerial Conference: “Nuclear Power for 21st Century” disebutkan bahwa tenaga nuklir tidak menimbulkan polusi udara atau emisi gas CO2 dan secara ekonomi tenaga
listrik nuklir menawarkan harga listrik yang kompetitif dibanding sumber energi lainnya dan memberikan kontribusi terhadap keamanan pasokan maupun kestabilan harga energi (OECD 2005).
Organisasi Non-Pemerintah di bidang energi, serta dibantu oleh pihak Badan Tenaga Atom Internasional (IAEA).
Hasil studi menunjukkan bahwa pemakaian total kebutuhan energi final di Indonesia (termasuk energi non-komersial) mengalami kenaikan sekitar 2 kali lipat dari 4028,4 PJ pada periode 2000 menjadi 8145,6 PJ pada tahun 2025 dengan asumsi bahwa tidak ada perubahan urutan sektor ekonomi berdasarkan pemakaian energi final selama masa 2000 – 2025. Ditinjau dari penyebaran pemakaian energi, pulau Jawa-Bali merupakan pemakai terbesar dari energi yaitu sebesar 63% total penyediaan energi di Indonesia meningkat 4 kali lipat dari 130 TWh pada tahun 2000 menjadi 540 TWh pada tahun 2025, sedang Jawa Bali meningkat 3,5 kali lipat (BATAN-IAEA 2002).
Untuk memenuhi kebutuhan energi penduduk di masa mendatang, berbagai sumber energi seperti gas, biomassa, geothermal dan air harus ditingkatkan bersamaan dengan pemanfaatan energi fosil. Namun peningkatan ini belum dapat memenuhi seluruh kebutuhan masyarakat. Untuk mencapai sasaran tersebut maka perlu diintroduksi penggunaan energi nuklir dalam bentuk pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN) dimulai sejak tahun 2016 (Soetrisnanto 2002). PLTN dengan satuan unit skala besar ~ 1000 MWe diperlukan untuk
memenuhi kebutuhan jaringan Jawa-Bali. Dengan tingkat teknologi keselamatan PLTN yang ada saat ini, penempatan PLTN di dekat pusat beban jaringan listrik akan sangat menguntungkan dan mengurangi ongkos transmisi.
Dalam rangka pembangunan PLTN di Indonesia telah dilakukan studi kelayakan penentuan lokasi PLTN di Indonesia sejak tahun 1991 sampai dengan 1996. Hasil studi menunjukkan bahwa Ujung Lemahabang, Ujung Grenggrengan, Ujung Watu di Kabupaten Jepara merupakan lokasi yang tepat untuk pembangunan PLTN mengingat lokasi tersebut telah terbebas dari faktor penghalang alamiah (natural exclussion factor) yaitu bahaya letusan gunung api, bahaya patahan permukaan, dan bahaya instabilitas pondasi. Di antara ketiga lokasi tersebut maka Ujung Lemahabang, Semenanjung Muria, dijadikan prioritas pertama sebagai dijadikan tempat pembangunan PLTN pertama di Indonesia (Newject Inc. 1996).
Kehadiran PLTN di Ujung Lemahabang dapat menimbulkan kekuatiran masyarakat terhadap dampak radiologi yang mungkin muncul pada kondisi operasi normal maupun kondisi kecelakaan. Pada operasi normal, dampak radiologi pelepasan bahan radionuklida sehari-hari dapat dianggap tidak ada, karena PLTN telah dirancang sedemikian rupa, sehingga pelepasan radionuklidanya memenuhi prinsip serendah mungkin yang dapat dicapai (As Low As Reasonably Achievable). Untuk mencapai prinsip ini, maka berbagai persyaratan baik teknis maupun non-teknis harus diimplementasikan dalam rancangan, pembangunan atau konstruksi, komisioning, serta operasi suatu PLTN. Analisis terhadap keselamatan reaktor PLTN dilakukan denga n memperhatikan berbagai kemungkinan terjadinya kecelakaan dalam reaktor PLTN untuk diujikan terhadap kemampuan sistem reaktor mengatasi setiap kejadian tersebut. Hanya kejadian yang sangat parah saja (severe accident) yang memungkinkan pelepasan bahan radionuklida ke lingkungan. Pengendalian terhadap pencapaian persyaratan dan analisis keselamatan reaktor dilakukan dengan menerapkan Program Jaminan Kualitas dalam setiap tahap kegiatan pembangunan dimulai dari perancangan, konstruksi, operasi dan perawatan dan komisioning (IAEA 1988).
Dalam kondisi kecelakaan parah yang tidak dapat dihindarkan, maka tindakan untuk mengurangi dampaklah yang menjadi aktivitas utama proteksi radiasi, yaitu upaya melindungi pekerja dan penduduk dan lingkungan dari bahaya radiasi (IAEA 1997a). Upaya proteksi radiasi dapat dilakukan dengan menangani sumber radiasinya (proteksi radiasi terkait sumber), lingkungan maupun terhadap orang (proteksi radiasi terkait orang). Tindakan proteksi terkait sumber meliputi perancangan sistem keselamatan, misalnya penggunaan sistem penahan berlapis (multiple barrier) pada pembangunan PLTN. Dengan demikian kemungkinan menyebarnya radionuklida ke lingkunga n menjadi sangat minimal.
dan struktur pemanfaatan ruang suatu wilayah, maka zone pemanfaatan ruang wilayah sekitar PLTN harus direncanakan sejak dini untuk menghindarkan penduduk dari dampak negatif jangka panjang atau selama usia PLTN.
Dalam disertasi ini dilakukan kajian dampak radiologi yang mungkin timbul bila terjadi kecelakaan nuklir selama usia PLTN, serta langkah tanggap darurat (emergency preparedness). Kajian ini menjadi masukan dalam menyusun pemanfaatan ruang wilayah sekitar PLTN Ujung Lemahabang, penyiapan program tanggap darurat dan sekaligus menentukan biaya kerusakan yang diakibatkannya.
1.2 Perumusan Masalah
Permasalahan yang dihadapi dalam menganalisis dampak radiologi terhadap lingkungan dalam waktu yang panjang adalah terdapatnya perubahan-perubahan yang cukup berarti dalam jumlah penduduk dan pola pemanfaatan ruang dimulai sejak tahap perencanaan, konstruksi, komisioning dan dekomisioning. Sehingga yang menjadi pertanyaan adalah apakah perubahan ini akan menyebabkan peningkatan resiko yang cukup berarti, apa usaha yang dapat dilakukan untuk mengurangi dampak oleh adanya pertumbuhan penduduk dan perubahan pola pemanfaatan ruang tersebut, dan dalam kondisi terjadi kecelakaan bagaimana seharusnya pengusaha nuklir maupun penduduk berrespon? Untuk menjawab pertanyaan tersebut maka dilakukanlah tahapan penelitian sebagai berikut ini:
(1) melakukan estimasi penyebaran bahan radionuklida secara spasial yang mungkin akan diterima oleh penduduk sekitar PLTN.
(2) memperkirakan dampak radiologi yang ditimbulkan oleh penyebaran tersebut sekaligus mengestimasi biaya kerusakan yang mungkin timbul oleh penerimaan bahan radionuklida oleh penduduk sekitar
(4) melakukan analisis pemanfaatan ruang wilayah sekitar PLTN setelah kehadiran PLTN dan mengkaji langkah- langkah tanggap darurat yang harus dilakukan untuk mitigasi kerusakan.
1.3 Ruang lingkup
Dalam penelitian ini dampak radiologi yang diteliti adalah dampak pelepasan bahan radionuklida dari reaktor PLTN jenis reaktor air ringan bertekanan (Pressurized Water Reactor, PWR ) dengan daya nominal 1000 MWe, yang terdispersi di udara mengingat dampak inilah yang sangat dominan dalam suatu kecelakaan nuklir. Demikian pula radius penelitian dibatasi pada radius 50 km di sekitar PLTN mengingat konsentrasi radionuklida sudah sangat rendah pada jarak tersebut. Wilayah pada radius tersebut meliputi Kabupaten Jepara, Pati, Kudus, dan sebagian kecil Demak dengan jumlah penduduk selalu berkembang secara spasial dan temporal selama usia PLTN. Diperkirakan usia PLTN adalah 40 tahun dan diasumsikan akan mulai beroperasi pada tahun 2016. Analisis perkiraan biaya kerusakan dibatasi pada biaya kerugian akibat langsung dampak radiologi seperti kematian (kanker fatal), gangguan kesehatan serius (kanker no n-fatal), kehilangan pekerjaan dan penggunaan tindakan tanggap darurat yang dapat dibuktikan terkait atau disebabkan oleh pelepasan zat radiasi dari kecelakaan PLTN tersebut.
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan umum penelitian ini adalah mengkaji dampak pencemaran radiologi terhadap penduduk di wilayah sekitar PLTN di Ujung Lemahabang, Semenanjung Muria, Kabupaten Jepara untuk meminimumkan dampak radiologi dan biaya kerusakan bila terjadi kecelakaan nuklir melalui pengaturan pemanfaatan ruang dan tindakan tanggap darurat. Secara khusus penelitian ini bertujuan,
(1) Menganalisis secara spasial kemungkinan penyebaran bahan radionuklida di sekitar PLTN bila terjadi kecelakaan yang tidak dapat dihindari.
(3) Menganalisis pertumbuhan penduduk dan perubahan penggunaan lahan sekitar PLTN selama usia hidupnya serta pengaruhnya terhadap kemungkinan dampak radiologi secara kolektif dan biaya kerusakan
(4) Menganalisis kondisi pemanfaatan ruang wilayah sekitar PLTN serta langkah tanggap darurat untuk meminimumkan dampak.
1.5 Kegunaan Penelitian
Hasil analisis ini dapat dipakai sebagai bahan kajian tata ruang wilayah sekitar PLTN untuk menyus un rencana detil tata ruang sekitar lokasi PLTN, rencana umum tata ruang wilayah Kabupaten Jepara dan wilayah lain di sekitarnya. Demikian pula informasi ini dapat digunakan untuk merencanakan tanggap darurat bila terjadi kecelakaan yang tidak dapat dihindari dengan dampak dan biaya seminimal mungkin.
1.6 Kerangka Pemikiran
Secara diagram kerangka pikir dalam penelitian ini dapat digambarkan seperti Gambar 1. Dengan mengasumsikan telah terjadi kecelakaan kehilangan air pendingin (loss of coolant accident) yang menyebabkan melelehnya teras reaktor pada Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir di daerah tapak Ujung Lemahabang, maka ada kemungkinan terjadi pelepasan bahan radionuklida yang bersifat radioaktif di udara atau atmosfir antara lain xenon (Xe), kripton (Kr), iod (I), cesium (Cs), dan lain- lain. Tidak seluruh bahan radionuklida lepas ke udara karena sebagian besar akan terkungkung di dalam pengungkung (containment). Berdasarkan persyaratan keselamatan rancangan pengungkung, maka sistem pengungkung (containment) PLTN harus dirancang sedemikian rupa sehingga kebocoran yang diijinkan adalah sebesar < 0,1 % per hari dari volume pengungkung (IAEA 1997b, Yvon 1996).
Gambar 1 Kerangka pemikiran
Dampak secara individu
Dampak secara kolektif
Dispersi
Lepasan ke Atmosfir
lease
Deposisi
sitio
PLTN
Mitigasi Dampak:
Kendalikan penduduk melalui kebijakan pemanfaatan ruang (tata ruang).
Tanggap darurat
Udara
Co
Tanaman
Hewan Tanah
IInhalasi
Iradiasi eksternal
γ
Makanan n
Manusia
Makan Hirup
maka wilayah sekitar tapak PLTN dibagi dalam grid-grid berdasarkan arah angin dan jarak dari sumber. Dalam penelitian ini arah angin dibagi dalam 16 sektor dan 7 pembagian jarak yaitu 1 km, 2 km, 5 km, 10 km, 20 km, 35 km, dan 50 km. Selanjutnya estimasi penyebaran bahan radionuklida dilakukan dengan menggunakan model dispersi Gauss di udara yang dikoreksi terhadap faktor deposisi, peluruhan, dan kondisi cuaca lokal. Untuk maksud ini, sebagai tujuan pertama penelitian, dilakukan analisis tentang sebaran radionuklida di sekitar PLTN dimulai dengan perhitungan kuat sumber radionuklida yang mungkin terlepas ke lingkungan dan perkiraan penyebarannya berdasarkan sektor dan jarak dengan memperhatikan berbagai kondisi lingkungan yang mempengaruhinya di wilayah sekitar Ujung Lemahabang,
Bahan radionuklida yang terdispersi di atmosfir dapat sampai dan memberikan dampak kepada manusia melalui empat jalur (pathway), yaitu sebagai awan radiasi (iradiasi eksternal), terhisap ke dalam tubuh (inhalasi), menempel di kulit, termakan melalui makanan, karena sebagian bahan radionuklida terdeposisi ke permukaan tanah, terserap ke dalam tanah dan masuk ke dalam tanaman dan dimakan oleh manusia, pada berbagai lokasi radius 50 km dari Ujung Lemahabang. Oleh karena itu sebagai tujuan kedua dari penelitian ini adalah menganalisis dampak radiologi terhadap manusia baik secara individu maupun kelompok atau kolektif sekaligus memperkirakan kerugian secara ekonomi yang ditimbulkannya.
Selama usia PLTN dipastikan akan terjadi pertumbuhan kepadatan penduduk dan perubahan pemanfaatan lahan secara spasial dari waktu ke waktu (ditandai sebagai t1, t2, t3). Dinamika pertumbuhan ini akan mempengaruhi
laju pertumbuhan penduduk, jarak dari pusat bisnis, sosial ekonomi, geografi, dan lain- lain.
Sifat independensi masing- masing variabel terlebih dahulu diuji dengan menggunakan analisis komponen utama (Principal Component Analysis). Selanjutnya kekuatan pengaruh variabel- variabel yang dipilih terhadap pertumbuhan kepadatan penduduk akan diuji dengan menghitung koefisien determinan, sedang koefisien beta dan alfa ditentukan dengan melakukan analisis regresi ganda. Validitas masing- masing parameter diuji dengan uji-t dan level-p. Variabel yang tidak memiliki validitas yang kuat dihilangkan. Selanjutnya variable-variabel dengan parameter koefisien yang memiliki validitas yang kuat dijadikan variabel untuk memprediksi pertumbuhan kepadatan penduduk di desa-desa dan diterjemahkan ke dalam grid-grid yang ada. Dengan demikian akan diperoleh peta dampak radiologi yang mungkin terjadi pada radius 50 km yang terdiri dari zone esklusi (exclusion zone) dan zone berpenduduk jarang (low population zone). Walaupun kemungkinan terjadinya kecelakaan nuklir dapat dikatakan sangat kecil, namun pengusaha PLTN harus menyiapkan rencana penanganan kedaruratan (emergency planning) dengan menetapkan zone-zone kedaruratan yang terdiri dari Precautionary Action Planning Zone, Urgent Protective Action Zone, dan Long Term Protective Action Zone. Zone ini digunakan kemudian dijadikan dasar untuk pengendalian pemanfaatan ruang dan penyusunan langkah tanggap darurat. Untuk maksud ini maka dilakukan analisis pemanfaatan ruang sekaligus penyiapan tanggap darurat, sebagai tujuan keempat penelitian ini, sekaligus perkiraan biayanya.
1.7 Hipotesis
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Karakteristik Pelepasan Bahan Radionuklida
2.1.1 Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir
Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) pada prinsipnya sama dengan pembangkit listrik lainnya seperti pembangkit listrik tenaga air, tenaga uap, dan batubara yaitu membangkitkan listrik dengan memutar turbin. Perbedaannya terletak pada sumber energi yang digunakan untuk menggerakkan turbin. Pada PLTN energi berasal dari hasil reaksi fisi nuklir dalam reaktor.
Salah satu jenis reaktor yang akan digunakan pada pembangkit listrik tenaga nuklir di Jepara adalah reaktor jenis reaktor air ringan bertekanan (pressurized water reaktor, PWR) yang secara diagram komponen utamanya ditunjukkan Gambar 2
Sumber: http://contest.thinkquest.jp/
Gambar2 Komponen utama reaktor jenis PWR
Komponen utama reaktor terdiri dari teras reaktor (fuel core), bejana tekan, batang kendali, kendali tekanan, dan pembangkit uap (OECD-IAEA 2002; IAEA 1997c. Teras reaktor yaitu susunan bahan bakar uranium sekaligus tempat terjadinya reaksi fisi yang menghasilkan energi dan bahan radionuklida yang sangat bersifat radioaktif. Komponen bejana tekan (pressure vessel), yaitu bejana
Uap Bejana Pengungkung
Kendali Tekanan
Batang Kendali
Bejana Tekan
Teras
Generator
Kondenser Turbin
Pompa pengumpan air
Kanal buang pendingin sekunder
Pembangkit uap
tempat teras dan pendingin teras berada. Bejana ini diberi tekanan sedemikian rupa, sehingga pendingin tidak mengalami pendidihan sebelum sampai ke komponen pembangkit uap (steam generator). Pada pembangkit uap, pendingin primer dengan suhu dan tekanan tinggi berubah menjadi uap untuk disalurkan ke turbin. Batang kendali berfungsi untuk mengendalikan daya reaktor dalam kondisi transient maupun tunak atau steady state. Komponen lain berupa kendali tekanan atau pressurizer digunakan untuk mengendalikan tekanan yang ada pada bejana tekan melalui dinamika fluktuasi ketinggian pendingin pada tabung pengontrol tekanan (pressurizer). Seluruh komponen reaktor dikungkung dalam suatu pengungkung atau containment untuk menghindarkan pelepasan bahan radionuklida ke lingkungan, bila terjadi kecelakaan.
Komponen lain di luar reaktor adalah turbin dan generator yang digunakan untuk membangkitkan listrik, dan komponen kondensor beserta pompa feed waternya untuk sirkulasi air pendingin ke pembangkit uap.
2.1.2 Proses Pembangkitan Listrik
Akibat terjadinya reaksi inti, panas dibangkitkan pada teras reaktor. Untuk mempertahankan suhu teras, maka air pendingin dialirkan dengan tekanan operasi 150 – 160 bar (15 sampai 16 Mpa). Oleh karena itu suhu pendingin dapat mencapai suhu sangat tinggi tanpa mengakibatkan perubahan fasa air, dari fasa cair ke fasa uap. Untuk mengendalikan tekanan pada sistem primer terdapat pressurizer yang prinsip kerjanya seperti manometer.
uap. Demikian sirkuit pendingin primer reaktor bekerja untuk menghasilkan energi dan produk fisi lainnya.
2.1.3. Pembangkitan Panas dan Radionuklida Hasil Fisi
Proses pembangkitan panas dan timbulnya radionuklida berawal dari terjadinya tumbukan ne utron terhadap inti atom 235U yang tidak stabil. Hasil tumbukan ini menyebabkan terbelahnya inti 235U menjadi dua bagian besar (kelompok 90Sr dan 143Xe beserta kombinasi lainnya) sambil melepaskan energi dan dua atau tiga netron seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.
[image:37.596.113.535.315.525.2]
Gambar 3 Proses terjadinya reaksi fisi (OECD 2003)
berantai. Dalam bentuk rumus reaksi berantai digambarkan seperti pada persamaan reaksi berikut ini.
1
n + 235U è X1 + X2 + . . . + Xn + 1n + E
Keterangan: 1n
: neutron termal 235U
: unsur uranium
X1 : unsur radioaktif 1 hasil belah 235U
X2 : unsur radioaktif 2 hasil belah 235U
Xn : unsur radioaktif n hasil belahan 235U
E : energi (MeV).
Bahan radionuklida yang terbentuk sebagai hasil fisi akan tetap tersimpan dalam kristal uranium atau bahan bakar dan jumlahnya akan semakin membesar. Jumlah radionuklida hasil fisi (Xi ) yang terjadi dihitung dengan menggunakan
persamaan diferensial derajat satu non- homogenous (ORNL 1996),
N i F X r X f X l dt dX i i N k i i i k k ik j j N j ij
i ( ) 1...,
1 1 = + + + − + =
∑
∑
= = φσ λ σ φ λ Keterangan,Xi : kerapatan atom nuklida i
Xj : kerapatan atom nuklida lain j
Xj : kerapatan atom nuklida lain k
N : jumlah nuklida
lij : fraksi peluruhan nuklida lain j untuk membentuk nuklida i. λi : tetapan peluruhan
φ : fluks rata-rata pada energi dan posisi tertentu
fik : fraksi serapan neutron oleh nuklida lain untuk membentuk nuklida i. σk : tampang lintang rata-rata penyerapan neutron nuklida k
ri : continuous removal rate nuklida i dari sistem
Fi : continuous feed rate nuklida i.
Bila terdapat sebanyak N nuklida yang menjadi obyek perhitungan maka akan terdapat sebanyak N persamaan dalam bentuk yang sama. Perhitungan besar kandungan (inventory) dilakukan dengan menggunakan berbagai program komputer yang sudah banyak tersedia seperti Origen versi 2.1.
Untuk memudahkankan memahami dampak yang ditimbulkan oleh bahan radionuklida, berbagai jenis radionuklida yang dihasilkan dalam reaksi fisi dikelompokkan dalam beberapa kelompok tergantung pada sifatnya. Dalam pembahasan ini pengelompokan dibuat dalam tujuh kelompok seperti terlihat pada Tabel 1. Radionuklida tersebut ada yang dihasilkan langsung dari hasil fisi dan ada juga yang merupakan hasil turunannya.
Tabel 1 Pengelompokan radionuklida dalam 7 kelompok
Group Elemen Keterangan Sifat
1 Kr, Xe Gas mulia Tidak dapat
difilter
2 I, Br Halogen Mengendap di
gondok
3 Rb, Cs Logam alkali Umur paroh
panjang
4 Te, Se Telerium Group
5 Ba, Sr Barium, Strontium Mengumpul di
tulang
6 Co, Mo, Tc, Ru, Rh Logam mulia
7 Y, Zr, Nd, Eu, Nb, Pm, Pr, Sm, Y, Cm, Am, Ce, Pu, Np
Lantanida dan Cerium group (Soffer et al. 1995)
2.1.4 Pelepasan sumber radionuklida ke lingkungan
Bahan radionuklida hasil fisi harus tetap dipertahankan berada di dalam kristal uranium atau bahan bakar dengan membuat rancangan elemen bakar, teras reaktor, dan pemasangan sistem keselamatan sedemikian rupa sehingga sangat kecil kemungkinan radionuklida terlepas ke lingkungan. Hanya dalam kondisi kecelakaan yang sangat parah saja reaktor PLTN dapat menjadi ancaman yang membahayakan keselamatan manusia dan lingkungan. Dimana sejumlah tertentu bahan radionuklida hasil fisi beserta turunannya akan terlepas ke ruang kerja maupun lingkungan.
Ada beberapa skenario kecelakaan yang dapat menimbulkan kerusakan integritas bahan bakar nuklir. Secara garis besar skenario ini dikelompokkan ke dalam dua bagia n yaitu kecelakaan yang dijadikan basis rancangan (Design Basis Accident) dan kecelakaan yang parah (Severe Accident) (IAEA 2000). Jenis-jenis kecelakaan yang dijadikan Design Basic Accident disebut sebagai jenis kecelakaan awal yang dipostulasikan (Postulated Initiating Event). Secara rinci jenis kecelakaan tersebut dapat dilihat pada Lampiran 1. Berdasarkan jenis-jenis kecelakaan ini dilakukan analisis keselamatan reaktor dengan tujuan agar sistem reaktor yang akan dibangun telah diuji dapat mengatasi jenis-jenis kecelakaan tersebut bila terjadi.
memungkinkan lepasnya bahan radionuklida ke lingkungan. Jenis kecelakaan tersebut antara lain:
a) hilangnya pasokan listrik untuk periode tertentu,
b) hilangannya secara total air pengisi untuk suatu periode waktu,
c) hilangnya air pend ingin bersamaan dengan kegagalan pada sistem pendingin teras darurat (emergency core cooling system, ECCS) dan kehilangan pendingin yang diikuti kegagalan sistem resirkulasi air.
Tindakan mencegah terjadinya kecelakaan yang menyebabkan pelepasan bahan radionuklida maupun langkah mengurangi dampak pelepasan tersebut disebut tindakan keselamatan nuklir. Sedangkan tindakan yang diambil untuk mencegah penduduk atau lingkungan terhadap bahaya pelepasan bahan radionuklida disebut tindakan proteksi radiasi.
Implementasi keselamatan nuklir diterapkan dengan prinsip pertahanan berlapis atau dikenal dengan Defence in Depth (IAEA 1997d) yang meliputi 5 aspek lapis pertahanan seperti yang diuraikan dalam Tabel 2.
Tabel 2 Lapis pertahanan defense in depth
Lapis Pertahanan
Sasaran Metode
Lapis 1 Mencegah operasi yang tidak normal atau kegagalan fungsi keselamatan
Membuat rancangan yang
konservatif dan kualitas konstruksi dan operasi yang tinggi
Lapis 2 Mengontrol operasi yang tidak normal dan deteksi kegagalan
Pengendalian, pembatasan dan proteksi sistem dan peralatan
surveilance lainnya. Lapis 3 Pengendalian kecelakaan yang masih
dalam basis skenario kecelakaan
Tindakan keselamatan secara keteknikan dan prosedur kecelakaan. Lapis 4 Pengendalian kondisi instalasi yang
rusak parah termasuk pencegahan perluasan kecelakaan dan pengurangan akibat kecelakaan parah
Menggunakan peralatan pencegahan dan manajemen kecelakaan
Lapis 5 Pembatasan akibat radiologi dari pelepasan bahan radionuklida
Tindakan darurat luar kawasan
(Sumber : IAEA 1997d)
untuk mencegah terlepasnya baha n radionuklida ke lingkungan. Gambar 4 menunjukkan contoh rancangan sistem pengungkung reaktor.
Gambar 2.3 Sistem pengungkung reaktor (KNSP)
Gambar 4 Sistem pengungkung reaktor
2.1.5. Pelepasan Bahan Radionuklida Pada Kondisi Normal
Pada kondisi normal hanya gas mulia (kelompok 1) dan bahan yang bersifat mudah menguap yang mungkin keluar dari teras maupun sistem pendingin primer reaktor. Reaktor dirancang sedemikian rupa, sehingga bahan radionuklida lain tersebut tidak keluar dari pengungkung reaktor ke lingkungan. Apabila karena sifatnya yang mudah menguap dan tidak dapat dihindari pelepasannya, maka melalui rancangan reaktor pelepasan ini dibuat sedemikian rupa sehingga pelepasannya ke lingkungan menjadi serendah mungkin ( As Low As Reasonably Achievable, ALARA). Jumlah yang keluar tersebut bukan saja berasal dari hasil fisi dan aktivasi bahan bakar, tetapi juga dari hasil fisi dan aktivasi bahan pengotor pada sistem primer.
2.1.6. Pelepasan bahan radionuklida pada kondisi kecelakaan
Pelepasan pada kondisi kecelakaan sangat tergantung jenis kecelakaannya seperti yang telah diuraikan terdahulu. Kecelakaan ini ada yang dapat memicu
4. Pengungkung
(Containment)
3. Sistem Pendingin Kolam
5. Struktur beton – baja 2 Kelongsong
Elemen Bakar
pelepasan bahan radionuklida, ada pula yang tidak. Dalam kaitannya dengan analisis pelepasan bahan radionuklida ini, maka jenis kecelakaan yang dijadikan dasar perhitungan adalah jenis kecelakaan parah yang menyebabkan terjadinya kerusakan teras (core damage).
Kerusakan teras terjadi bila panas yang diambil pendingin lebih kecil dari panas yang dihasilkan teras. Suhu dapat naik sampai pada titik tertentu yang menyebabkan integritas bahan bakar tidak dapat dipertahankan lagi. Kondisi ini dapat dicapai pada kecelakaan kehilangan pendinggin (Loss of Coolant Accident) yang walaupun reaksi nuklir cenderung sudah terhenti, tetapi sisa panas tidak dapat dihilangkan oleh sisa pendingin yang ada. Sedang pada kasus reaktivitas transient, kondisi kerusakan teras dapat dicapai bila laju kenaikan panas teras sangat cepat tetapi kemampuan pendingin tidak cukup untuk menarik panas tersebut.
Bila kerusakan teras terjadi, maka produk fisi yang ada dalam teras elemen bakar lepas ke sistem pendingin melalui pelelehan ataupun rusaknya integritas bahan bakar. Proses pelelehan ataupun kerusakan teras dapat terjadi karena akumulasi panas teras telah sampai melebihi titik lelehnya. Akumulasi ini terus berjalan bila penyerapan panas oleh pendingin reaktor tidak mampu mengatasi kenaikan panas yang ditimbulkan oleh teras reaktor.
Selama proses kenaikan suhu di teras, pelepasan bahan radionuklida sudah mulai terjadi sejalan dengan pertumbuhan kerusakan integritas bahan bakar secara gradual. Gambar 5 dan 6 menunjukkan persentase pelepasan bahan radionuklida iod dan cesium pada bahan bakar metalik sebagai fungsi kenaikan suhu bahan bakar teras.
Pada kondisi telah terjadi pelelehan, maka bahan teras akan jatuh ke dasar bejana tekan disertai pelepasan gas- gas mulia dan unsur- unsur yang mudah menguap seperti iod dan cesium ke pengungkung (containment). Pelepasan ini disebut sebagai pelepasan dalam bejana tekan (in-vessel).
0.1 1 10 100
700 800 900 1000 1100 1200 1300
Temperature (K)
Percentage Release of Iodine
Gambar 5 Persentase pelepasan bahan iod dari bahan bakar metalik (Soffer et al. 1995)
0.1 1 10 100
700 800 900 1000 1100 1200 1300
Temperature (K)
Percentage Release of Caesium
Gambar 6 Persentase pelepasan cesium dari bahan bakar metalik (Soffer et al. 1995)
disebut juga sebagai pelepasan dari luar bejana tekan (ex-vessel). Pada saat yang sama bahan radionuklida yang tadinya sudah berada pada bejana tekan dalam selang waktu yang sudah cukup panjang akan keluar ke pengungkung. Pelepasan ini dikenal sebagai pelepasan dari bejana tekan yang tertunda (late vessel).
Jika pada kejadian kecelakaan suhu pendingin primer juga tinggi, maka pada saat kerusakan yang terjadi pada bagian bawah bejana, sejumlah bahan bakar teras akan terinjeksi ke pengungkung dengan kecepatan tinggi. Dalam kondisi ini
Persentase pelepasan iod
Suhu (K)
Persentase pelepasan cesium
bahan radionuklida yang bersifat aerosol dapat terlepas ke pengungkung. Demikian pula terjadinya ledakan uap sebagai hasil interaksi antara sisa-sisa bahan teras dan air dapat menyebabkan peningkatan produksi fisi ke pengungkung. Dengan demikian terlepasnya produk fisi ke pengungkung pada kecelakaan teras reaktor jenis PWR ditentukan oleh adanya celah (gap), pelepasan dalam bejana, pelepasan luar bejana, pelepasan tertunda yang fraksi pelepasannya seperti pada Tabel 3.
Tabel 3 Fraksi pelepasan bahan radionuklida jenis PWR
Elements Pelepasan
pada gap (gap release)
Pepasan awal dalam bejana tekan (early in vessel)
Pelepasan luar bejana tekan (ex-vessel)
Pelepasan tertunda dalam bejana tekan (late invessel)
Kr, Xe 0.05 0.95 0 0
I, Br 0.05 0.35 0.25 0.1
Rb, Cs 0.05 0.25 0.35 0.1
Te, Se 0 0.05 0.25 0.005
Ba, Sr 0 0.02 0.1 0
Co, Mo, Tc, Ru, Rh 0 0.0025 0.0025 0
Y, Zr, Nd, Eu, Nb, Pm, Pr, Sm, Y, Cm, Am, Ce, Pu, Np
0 0.0005 0.005 0
Sumber : Soffer (1995)
Seperti yang telah diuraikan terdahulu dalam kondisi normal seluruh bahan hasil belah terkungkung dalam kisi kristal elemen bakar. Bahan hasil fisi ini hanya akan keluar dari kristal bila terjadi penaikan panas yang tinggi, sehingga kisi kristal menj adi pecah. Kemungkinan terjadi pecahnya kisi kristal diasumsikan dengan probabilitas (p1). Akan tetapi radionuklida yang lepas dari
kristal masih terkungkung di dalam kelongsong elemen bakar. Apabila kelongsong juga mengalami pecah, dengan kemungkinan (p2), maka bahan
radionuklida masih terkungkung di dalam sistem pendingin primer. Apabila sistem primer mengalami kebocoran, dengan kemungkinan terjadinya (p3) maka
bahan radionuklida masih terkungkung di tabung pengungkung (containment). Selanjutnya apabila tabung pengungkung mengalami kebocoran, dengan kemungkinan (p4) maka bahan radionuklida masih terkungkung di dalam struktur
lingkungan bila terjadi kebocoran pada struktur beton dan baja dengan kemungkinan bocornya sebesar (p5). Dengan demikian kemungkinan terjadinya
pelepasan bahan radionuklida ke lingkungan menjadi sangat kecil yaitu, P = (p1)*(p2)*(p3)*(p4)*(p5)
Besarnya kemungkinan pelepasan bahan radionuklida P sangat terga ntung pada teknologi yang sudah dicapai saat itu. Berbagai usaha secara teknologi dilakukan untuk memperkecil resiko terlepasnya bahan radionuklida ke lingkungan oleh kecelakaan nuklir (Hastowo 2005). Sejak pada generasi pertama teknologi PLTN sistem keselamatan PLTN dibuat dengan didasarkan pada penerapan prinsip redundansi dan pada beberapa hal juga menggunakan prinsip diversitas (diversity). Setiap komponen sistem keselamatan dilengkapi dengan komponen redundan. Bila terjadi kegagalan fungsi, maka komponen redundan secara otomatis mengambil alih fungsi komponen yang gagal dan sebagai akibatnya sistem keselamatan dianggap tidak mengalami kehilangan fungsi. Kombinasi penerapan redundansi dan diversitas bersama dengan penerapan rangkaian logika (logic gating) digunakan untuk dapat menjamin keboleh jadian kecelakaan terparah 10-4 per tahun-reaktor.
Peningkatan sistem keselamatan dilakukan dengan memanfaatkan perilaku keselamatan inherent dalam desain reaktor. Dengan desain generasi kedua ini, maka keandalan reaktor dapat ditingkatkan sehingga frekuensi kerusakan teras menjadi 10-5 – 10-4 per tahun-reaktor. Walapun demikian sistem keselamatan ini juga memiliki kelemahan seperti yang ditunjukkan pada kecelakaan Three Miles Island.
Pemutahkiran teknologi keselamatan tidak berhenti, penelitian lebih lanjut terus dilakukan dengan mengembangkan teras kompak dengan kerapatan yang lebih kecil, memakai sistem pasif dan memperkecil daerah proteksi menjadi kurang dari 800 m. Generasi reaktor ini dikelompokkan sebagai generasi ke 4, dengan frekuensi kerusakan teras <10-6 per reaktor-tahun. Dengan perkembangan teknologi reaktor ini, maka sesungguhnya kekuatiran akan terjadinya kecelakaan reaktor sudah semakin sangat kecil. Secara prinsip pada kondisi normal tidak ada pelepasan radionuklida ke udara kecuali bahan-bahan tertentu yang bersifat volatile, yang berasal dari produk fisi pada sistem primer, aktivasi terhadap bahan yang korosif, bahan kimia tambahan maupun bahan pendinginnya.
2.1.7. Penyebaran Radionuklida di Atmosfir
2.1.7.1. Model Dispersi Atmosfir
Bahan radionuklida yang terbentuk pada teras maupun pendingin reaktor berpotensi lepas ke lingkungan baik dalam kondisi normal maupun kondisi kecelakaan. Oleh karena itu sebelum suatu reaktor dibangun, perlu dilakukan analisis terhadap pelepasan bahan radionuklidanya ke lingkungan, sehingga secara dini dapat diantisipasi langkah- langkah pencegahan dampak terlepasnya bahan radionuklida secara maksimum.
Untuk memperkirakan besar bahan radionuklida yang tersebar di atmosfir dan sampai ke bumi terlebih dahulu dimodelkan pola penyebaran bahan radionuklida di atmosfir dengan menggunakan model dispersi atmosfir seperti yang ditunjukkan pada persamaan (2.2). Model ini sangat luas dipakai dalam menghitung besar konsentrasi gas atau radionuklida yang sampai ke permukaan bumi (IAEA 1980a, 2001; NRPB-FZK 1995).
Keterangan:
X (x, y, z) : konsentrasi aktivitas dalam udara pada titik (x, y, z) (Bq /m3)
x : jarak ke arah angin bertiup (m)
y : jarak ke arah sumbu y yang tegak lurus arah angin (m)
z : tinggi dari atas tanah dimana konsentrasi diukur (m) : standar deviasi distribusi horizon Gauss (m)
: standar deviasi distribusi vertikal Gauss (m)
Qo : laju pelepasan (Bq/detik)
y σ z σ
(
)
(
)
− + −= 22 22
2 2 exp 2 , , z e y z y
o y z h
u : kecepatan angin rata-rata (m/detik)
he : tinggi efektif pelepasan (m)
Hal yang paling kristis dalam menentukan distribusi spasial dan temporal radionuklida adalah kondisi atmosfir dimana PLTN tersebut didirikan (Cao et al. 2000). Oleh karena itu pengambilan data setiap jam dalam satu tahun merupakan persyaratan dalam menghitung konsentrasi radionuklida dengan menggunakan PC COSYMA (Tan 1997). Dalam prakteknya kondisi atmosfir ini diwakili oleh besaran parameter dispersi (σ) bersama dengan stabilitas atmosfir dan turbulensi (IAEA 1980a). Ada beberapa metode yang digunakan untuk menentukan stabilitas atmosfir antara lain Metode Pasquil - Gifford, metode laju penurunan suhu, metode fluktuasi angin, metode Split Gamma, dan metode gabungan laju penurunan suhu dan kecepatan angin. Dalam penelitian ini, metode Pasquil-Gifford akan digunakan untuk menentukan stabilitas angin (NRPB-FZK 1995, Susilo et al. 2004).
Banyaknya faktor penghambat aliran angin, seperti angin yang tidak stabil, kekasaran permukaan dan pemanasan udara yang tidak merata, dapat membuat gerakan angin menjadi tersendat-sendat atau turbulensi. Hubungan parameter dispersi dengan turbulensi digambarkan dalam rumus (2.3)
Keterangan:
σi : parameter dispersi arah i
Ci : koefisien difusi virtual Sutton arah i
u : kecepatan angin (m/detik)
Untuk pelepasan yang memakan waktu cukup lama, penyebaran horizontal bahan radionuklida dipengaruhi oleh fluktuasi arah angin. Untuk pelepasan yang kontinu dengan kondisi meteorologi dianggap tetap dan arah angin yang merata (uniform) persamaan (2.2) dapat ditulis kembali menjadi,
Keterangan :
: konsentrasi aktivitas rata-rata di udara pada titik (x, z)(Bq/m3)
us : kecepatan angin pada ketinggian pelepasan (m/detik)
he : tinggi efektif (m)
(2.3) n
i
i = C u −
2 2 2 ) ( 2 1 σ X
( )
− = 2 2 2 ) ( exp 2 2 , z e s zo z h
( )
∑
∞(
)
= ± ± − = 0 2 2 2 2 exp 2 2 , s z e s zo sA h z
u x Q z x X σ σ π π
Aktivitas yang terdispersi ada yang sampai ke tanah dan karena massanya yang ringan dapat dipantulkan kembali ke atmosfir. Dengan demikian persamaan (2.4) dapat disempurnakan menjadi,
( )
(
)
(
)
+ − + − −= 22 2 2
2 2 exp 2 2 exp 2 2 , z e z e s z
o h h
U x Q z x X σ σ σ π
π (2.5)
Pembatasan pantulan terjadi pada lapisan campur (mixing layer) di atmosfir dan ini terjadi pada berbagai ketinggian sebagai akibat perubahan gradien suhu. Bahan yang terdispersi terperangkap antara batas atas dan bumi. Apabila tidak ada lapisan campuran, bungkah akan terus naik ke arah vertikal. Dengan memasukkan pantulan maka konsentrasi yang terdapat di udara merupakan penjumlahan dari berbagai kontributor radionuklida terhadap persamaan Gauss. Disamping itu, dispersi primer karena adanya sumber pada tinggi efektif harus dimasukkan, bersama dengan pantula n dari sumber pada ketinggian, he, berkaitan
dengan besaran pada persamaan (2.5)
Untuk suatu lapisan campur, konsentrasi rata-rata diberikan sebagai:
Jika s : 0 hanya z positif yang diperlukan. Dalam prakteknya ketelitian yang cukup diperoleh jika urutan dibatasi pada s : 1.
Secara umum, urutan ini akan konvergen segera dan dapat dijumlahkan sampai pada tingkat akurasi tertentu. Pada jarak ke arah angin yang besar, setelah pantulan (refleksi) yang berulang atau ketika harga koefisie n dispersi vertikal menjadi lebih besar dari ketebalan lapisan campur, profil konsentrasi vertikal aktivitas menjadi merata antara tanah dan batas atas lapisan campur. Persamaan (2.6) disederhanakan menjadi,
Keterangan: A : luas wilayah
2.1.7.2. Faktor Koreksi.
Konsentrasi aktivitas di udara dapat berkurang oleh berbagai sebab antara lain oleh adanya peluruhan, deposisi basah, deposisi kering. Berikut ini diuraikan masing- masing penyebab pengurangan konsentrasi di udara.
Peluruhan. Konsentrasi radionuklida yang ada di atmosfir dapat berkurang oleh adanya peluruhan. Faktor peluruhan dirumuskan sebagai,
− = s p p u x
R exp λ
Keterangan:
Rp : faktor peluruhan
λp : konstanta peluruhan radionuklida (s-1)
x : Jarak ke x arah angin
Produk turunan alamiah bertambah ke dalam bungkah dengan peluruhan radionuklida dan konsentrasi produk tur unan dapat diperoleh dengan mensubstitusi Qo Rd untuk Qo dalam persamaan (2.9)
Keterangan:
Rd : faktor peluruhan turunan
λd : konstanta peluruhan turunan (s-1)
Deposisi Basah. Ada 2 proses hujan yang nyata dapat membuat pengurangan konsentrasi di udara yaitu :
1. hujan jatuh melalui bungkah (wash out) 2. awan hujan (rain out)
