PEMBUATAN PROGRAM UNTUK MENGIllTUNG PENYEBARAN DOSIS RADIASI GAS RADIOAKTIF YANG TERLEP AS DARI CEROBONG REAKTOR KARTINI

Prosiding Pertemuan dun Presentasi Ilmiah PPNY-BATAN Yogyakarta, 25-27 Apri/1995

9C3

Buku 11 369

PEMBUATAN PROGRAM UNTUK MENGIllTUNG

PENYEBARAN DOSIS RADIASI GAS RADIOAKTIF YANG

TERLEP AS DARI CEROBONG REAKTOR KARTINI

Purwanto, Gede Sutresna Wijaya, M. Yazid

PPNY-BATAN, Jl. Babarsari, P.D. Box 1008, Yogyakarta 55010

ABSTRAK

PEMBUATAN PROGRAM UNTUK MENGHITUNG PENYEBARAN DOSIS RADIASI GAS RADIOAKTIF YANG TERLEPAS DARl CEROBONG REAKTOR KARTINl. Penelitian ini dilaku/wn dengan tujuan untuk membuat program komputer yang mampu menghitung dan menggambar lo/wsi penyebaran laju dosis eksterna beta dan gamma dari asap (plume)yang terlepas lewat cerobong reaktor

Kartini. Program ini merupakan kelanjutan dari program yang dibuat sebelumnya yang hanya

me.nghitungpenyebaran asap radioaktif. Asap yang dihitung dalampenelitian ini adalah Kr-85, Kr-85m, Kr-87, Kr-88, Xe-133m, Xe-135m. Ruang lingkuppenelitian meliputipembuatan program mengguna/wn bahasa QBASlc. Metode yang diguna/wn adalah mema/wi rumus Gaussian-Pasquill untukpenyebaran asap dan selanjutnya menghitungbesarnya dosiseksterna radiasi beta dangamma. Hasil keluaran berupa

2 buah garis kurva tertutup isodosispada peta /wsar sekitar reaktor dan haJjIperhitungan laju dosis Nap

krnsampai radius 9,9 km. Kesimpulanyang diperoleh bahwa program ini dapat digzma/wn secara cepat untuk menentu/wn penyebaran dosis eksterna beta dan gamma akibat penyebaran asap radioaktif dari cerobong reaktor Kartini.

ABSTRACT

COMPUTER PROGR4M TO DEFINE THE SPREAD OF RADIATION DOSES DISCHARGED FROM KARTINJ'S REACTOR STACK. The purpose of the research is to make a computer program calculating and defining the spread of beta and gamma externaldoseratedischargedfrom Kartini 's reactor stack to its environment. Theprogram is the expansion of the previous program calculating the spread of radioactive plume only. The source terms are Kr-85, Kr-85m, Kr-87, Kr-88, Xe-I33m, Xe-135m. The

program was made on QBASIC language. The spread of radioactive plume was calculated by

Gaussian-Pasquill methode, and then the doserate was calculated by aformula. The Olltputof theprogram is a map sorounding Kartini reactor with two isodoserate contours and the doserate calculation every I km up to distance 9,9 km. The program will be useful to define the spread of plume doserate in case of radiation accident.

PENDAHULUAN

P

ad a makalah sebelumnya telah dibahas

pembuatan program untuk menentukan

penyebaran asap radioaktif dari cerobong reaktor Kartini dengan menggunakan bahasa BASICA Versi 3.23 (I). Dalam makalah ini pembuatan program dilanjutkan sehingga dapat menghitung besamya laju dosis radiasi ekstema beta daDgamma yang mengenai personel di sekitar reaktor.

Ruang lingkup penelitian meliputi

pembuatan program untuk menghitung daD

menentukan penyebaran laju dosis ekstema beta daDgamma pacta permukaan tanah akibat lepasan asap radioaktif dari cerobong reaktor Kartini. Program dibuat dengan bahasa QBASIC. Gas yang

diperhitungkan adalah Kr-85, Kr-85m, Kr-87, Kr-88, Xe- 133m, Xe- 135m. Selain basil perhitungan laju dosis dalam program ini juga dibuat peta kasar sekitar reaktor Kartini sampai

radius 9,9 km untuk menggambarkan

tempat-tempat yang mempunyai harga laju dosis yang sarna atau kurva tertutup isodosis. Hanya tempat terpilih saja yang dapat digambarkan karena terbatasnya ruangan gambar. Reaktor Kartini mempunyai daya operasi nominal 100 kW, daD pemonitoran radioaktivitas lingkungan secara rutin dilakukan sampai radius 5 kill. .

Program ini akan dapat dimanfaatka.:luntuk menghitung besarnya laju dosis ehterna asap radioaktif daDmenentukan lokasi penyebarannya di sekitar reaktor Kartini sampai radius 9,9 km secara relatif cepat dalam keadaan darurat radiasi.

370

Teori

Model penyebaran asap kontinyu yang digunakan untuk perhitungan adalah model Gaussian(2). Asapdilepaskandarisuatucerobong

dengan tinggi efektif H, selanjutnya oleh angin yang berkecepatan v asap akan disebarkan ke arah sumbu x clan secara vertikal clan horisontal yaitu kearah sumbu z clan y, seperti pada gambar 1. Perhitungan konsentrasi aktivitas asap dilakukan dengan persamaan penyebaran asap Gaussian sebagai berikut:

Q.G(z)

~

-At

X(x,y,?)= . e 2ay

.

e

21t .cry .crz . V

XI(x,y,z) = konsentrasi aktivitas pada titik (x,y,Z) untuk pelepasan dari titik setinggi H meter di atas tanah (Bq/m\

=

laju aktivitas asap yang dilepaskan, Bq/detik.

Q

G (z) = exp(-1/2 « z -IVa,)2) + exp (-1/2 « z - Hla,)2 )(2)

= koefisien penyebaran (difusi) atmosfer horisontal, meter.

= koefisien (difusi) atmosfer vertikal, meter.

= kecepatan angin rata-rata, m/detik =jarak melintang horisontal angin, m = tinggi efektif cerobong (3)

= koordinat titik tempat konsentrasi aktivitas dilakukan perhitungan. Luas penyebaran asap yang terjadi tergantung pada keadaan cuaca atau stabilitas atmosfer. Ada beberapa kondisi stabilitas atmosfer yang diberikan oleh Pasquill yaitu A, B, C, D, E, F, seperti diperlihatkan pada tabeli.

A : kondisi sangat tidak stabil. B : kondisi talcstabil moderato C : kondisi tak stabil ringan. D : kondisi netral

E : kondisi stabil ringan. F : kondisi stabil moderato

Sy crz v Y H (x,y,z)

Gambar 1. Penyebaran asap daTicerobong (1)

BlIkuII

Prosiding Pertemllan don Presentasi Ilmiah PPNY-BATAN Yogyakarta, 25-27 Apri/1995

Tabell. Stabilitas atmosfer kategori Pasquill (4)

TATAKERJADANBAHAN

Untuk dapat menghitung rumus penyebaran asap radioaktif pada rumus (1) diperlukan input data laju aktivitas zat radioaktif yang dilepaskan lewat cerobong, tinggi cerobong, arah clan kecepatan angin clan kelas kondisi stabilitas atmosfer. Data gas radioaktif yang digunakan dalam perhitungan dituliskan dalam tabel2. Harga crydancrzyangsesuai dengan kondisi stabilitas atmosfer dihitung dengan suatu persamaan, yaitu rumus (3) clan (4):

y(x)= (al In(x) + a2)x

z(x) = (exp (bl + b2 In(x) + b3 In2 (x))12,15

(3) (4)

Rumus y(x) digunakan sebagai ganti simbol cryclan z(x) sebagai ganti O'z(5). Harga tetapan aI, a2, bI, b2, b3 yang sesuai dengan kondisi stabilitas atmosfer A, B, C, D, E clanF dituliskan pada tabel 3.

Tabel2. Data gas radioaktif(5)

Kecep.atan Insolasi siang ;::4/8 $ 3/8 angm

m/detik kuat moderat ringan berawan berawan

<2 A A-B B

2 A-B B C E E

4 B B-C C D E

6 C CoD D D D

>6 C D D D D

Nuklida Tetapan luruh, detik'\

Kr-85 2,1 E-9 Kr-85m 4,3 E-5 Kr-87m 1,5 E-4 Kr-88 6,9 E-9 Xe-133 1,5 E-6 Xe-133m 3,6 E-6 Xe-135 2,1 E-5 Xe-135m 7,1 E-4

Prosiding Pertemuan don Presentasi llmiah

PPNY-BATAN Yogyakarta, 25-27 April 1995 Buku 11 371

Tabel3. Harga tetapan aI, a2, bl, b2 daD b3 untuk koefisien difusi y(x) daD z(x)

Konsentrasi aktivitas asap di pennukaan tanah dihitung dari rumus (1) dengan harga z sarna dengan Dol,maka diperoleh :

-H2 -/ Q . G (z) -:--1" -:--1" -At X(x,y,z) = . e 2.Oz . e 2.0,. . e

271: .cry .crz . V

(5)

Laju dosis ekstema beta dan gamma selanjutnya ditentukan dengan rumus :

LD = 0,229 .X.Ep + 0,262

.

X.Er (6)

Laju dosis LD dalam samail rem/detik.

Data lokasi tempat-tempat terpilih di sekitar reaktor sampai radius 9,9 km digunakan untuk

membuat peta. Peta lokasi dibagi dalam

kotak-kotak, masing-masing seluas 2x2 km2. Program dibuat dengan mengikuti diagram alir program pada gambar 2.

HASIL DAN PEMBAHASAN

HasH dari program ini adalah gambar penyebaran laju dosis daDharga laju dosis tiap km sampai jarak 9,9 kID. Titik-titik dengan harga laju dosis yang sarna dihubungkan membentuk garis kurva tertutup isodosis. Ada 2 kurva tertutup isodosis, kurva dalam adalah untuk laju dosis yang lebih besar. Penyebaran laju dosis searah dengan arab angin. Besamya harga laju dosis pada kurva tertutup isodosis ditentukan terlebih dahulu oleh pemakai program.

Bila input diisi dengan data yang ditentukan maka program dapat dijalankan. Sebagai confab di bawah ini input diisi dengan data sembarang yaitu bukan data dari suatu kejadian sesungguhnya, lihat tabel 4.

"'"

U."""111

Gambar 2. Diagram aUrprogram

Tabel4. Data input untuk menjalankan program

AKTIVITAS Kr-85, SATUAN Bq/detik = 3.7E+JO AKTIVIT AS Kr-85m, SA TUAN Bq/detik = I E+ 10 AKTIVITAS Kr-87, SATUAN Bq/detik = IE+IO AKTIVIT AS Kr-88, SA TUAN Bq/detik = I E+ I 0 AKTIVITAS Xe-133, SATUAN Bq/detik = IE+IO AKTIVITAS Xe-133m, SATUAN Bq/detik = IE+IO AKTIVITAS Xe-135, SATUAN Bq/detik= IE+IO AKTIVIT AS Xe-135m, SATUAN Bq/detik = I E+ I 0 TINGGI CERa BONG EFEKTIF, SATUAN METER = 38 KECEPATAN ANGIN, SATUAN mIdetik = 5

ARAH ANGIN DENGAN SUDUT TERHADAP TIMUR, MELA WAN JARUM JAM, SA TUAN DERAJAD = 320 ST ABILIT AS UDARA, PILIH A SAMP AI Z, HURUF KAPITAL = C

LAJU DOSIS KURV A TEPI, SA TUAN mremljam = 0.01 LAJU DOSIS KURV A DALAM, SA TUAN rnremljam = I Apakah semua data betul, y/n ?

StabiJitas al a2 bl b2 b3 Udara A -0,0234 0,3500 0,8800 -0,1520 0,1475 B -0,0147 0.2480 -0,9580 0,8200 0,0168 C -0,0117 0,1750 -0,1860 0,8500 0,0045 D -0,0059 0,1080 -1,3500 0,7930 0,0022 E -0,0059 0,0080 -2,8800 1,2550 -0,0420 F -0,0029 0,0540 -3,8000 1,4190 -0,0550

372 Buku /I

Prosicling Pertemuan dan Presentasi Ilmiah PPNY-BATAN Yogyakarta, 25-27 April 1995

Dengan menjawab y maka program dapat

dijalankan clanhasilnya ditunjukkan dalam gambar 3.

Dalam gambar 3 tersebut diperlihatkan peta dengan lokasi beberapa kola kecamatan di sekitar reaktor Kartini. Luas peta dibagi dalam kalak kalak kecil seluas 2x2 km2. Lokasi reaktor terletak di tengah bidang peta. Dari lokasi reaktor diperlihatkan hasil penggambaran oleh program ini yaitu 2 buah kurva tertutup isodosis, dengan isodosis dalam mempunyai harga laju dosis yang lebih besar. Sedangkan data laju konsentrasi aktivitas yang dilepas lewat cerobong, kecepatan clanarah angin, stabilitas udara, besarnya laju dosis untuk kurva isodosis dalam clan luar (tepi) diperlihatkan pactasebelah kiri peta. Demikianpula harga laju dosis liar km sampai jarak 9,9 km diperlihatkan pactasebelah kiri bawah peta.

TIPI:,I1-.1. : !diu",."';""';"": : : -1"'"'i- ..,..;.. '~":;::""';"";"";Ni~<""~"" ~\lm:dt-.I7UU Wbl : ~': : : : : , :"'.: 1'Di ~ &- sl,_,~ , ; ~ ; ~ ;..:.;.... ~.L.rJ~1 . I 1Il~1"": 9 : : c: ci i,\,..: cr'" 'UILITUDAL-C ":"'~t---':""'IIiIl9ll;.IItW...;,...;'t :, MlClII:, IV'" c':

: : : : :

c

~

; ", IPI~" ';"'jj"";"";""~~rlill'JI"'~); -- JQ:

~

..,.,,;.: ;

:

tiNS 1aL: : : :' ; , " ~:l';n ; , "', ~:CI."..",,, .', ,..' ' """"'C"" ..

Ed lit c.otl~..,j.foIri..~,!,~,j;,,;, ,;, i,~~~)

.: 13t1!11 ',;:::::

"

: :: '

e:t'WJ!!

I

:! .::,: ,..."..,CI;"";""""':":';"""":'i

;: !'um' =B ',n:: 1Ct~~ ; : :'~, :,' I ...: ,'"Jfll=a ..,IIU.I"': : lIlIM : "'b:""~""

,t!.:'..mM1Ha ,..,r>~J..,j (.),..,L,:,~~,(..,

IIUSJlotItCIIU... . , ", ' , , ," , ,

Gambar 3. Hasil perhitungan don pemetaan

Dengan program ini maka besamya laju dosis pactaliar jarak I km dapat ditentukan dengan cepat clan lokasi penyebaran dosis pactadaerah di sekitar reaktor dapat di lihat sehingga akan bermanfaat untuk tujuan keselamatan radiasi.

Waktu yang diperlukan untuk menjalankan program ini relatif singkat, tergantung dari besarnya aktivitas yang terlepas dari cerobong clanbesarnya harga laju dosis pacta kurva isodosis yang dipilih, Program ini dapat dijalankan clan hasil dapat diperoleh dalam waktu sekitar 6 menit. Untuk aktivitas terlepas dari cerobong yang besar clan harga laju dosis pacta kurva isodosis yang dipilih kecil maka diperlukan waktu perhitungan yang lebih lama.

KESIMPULAN

Telah dapat dibuat suatu program komputer untuk menghitung laju dosis ekstema beta gamma clanlokasi penyebarannya di sekitar reaktor Kartini sampai radius 9,9 km akibat pelepasan asap radioaktif dad cerobong reaktor Kartini. Program ini akan sangat bermanfaat untuk menentukan penyebaran dosis radiasi oleh asap radioaktif dalam hal terjadi kecelakaan penyebaran zat radioaktif lewat cerobong reaktor atau bocoran lewat puncak gedung,

DAFTAR PUST AKA

I, PURWANTO. "Pembuatan Program Untuk Menentukan Peta Penyebaran Radioaktif Yang Lepas Dari Cerobong Reaktor Kartini, Lokakarya Komputasi Dalam Sains Nuklir IV, PPI-BA TAN, Jakarta 2-3 Februari (1994).

2. LAMARSH, JOHN R., Introduction to Nuclear Engineering, Addison Wesley Publishing Company, Inc, USA (1983).

3. EKO EDY KARMANTO, SY ARIP,

PURWANTO, "Pengukuran clan Analisis Pola Plume Stack Reaktor Kartini", Kimia Nuklir, Biologi, Teknologi Proses, Fisika, Fisika Reaktor clan Instrumentasi Nuklir (Prosiding Pertemuan clanPresentasi Ilmiah Penelitian Dasar clanIlmu Pengetahuan clan TeknologiNuklir,PPNY, Yogyakarta21-22 maret 1990),

4. CEMBER H., Introduction to Health Physics, Pergamon Press, New York (1983). 5. HOFFMAN loG., HP-4IC Plume Program,

ANL, USA (1984).

6. ISAAC VAN DER HOVEN, Basic

Meteorologi Plume Transport, ANL,

Illinois, USA (1984).

TANYAJAWAB

Pramudita

1. Mengapa harga dibatasi sampai radius 9,4

km?

2, Bagaimana dampak radionuklida seperti 1-131 ?

Prosiding Pertenwan dan Presentasi /lmiah PPNY-BATAN Yogyakarta, 25-27 April /995

Purwanto

I. Rumus Gaussian pasqull hanya akurat sampai jarak 10 kill.

2. Studi pembuatan program untuk 1-131 sedang akan dibuat.

Mudjilan

Sejauh mana uji coba kehandalan program yang dapat menghitung secara cepat? Karena Kr

Buku II 373

don Xe adalah gas produk fisi yang timbul jika terjadi keretakanlkegagalan bahan bakar.

Purwanto

Program yang dibuat adalah untuk

menghitung clan menentukan luas penyebaran dosis. data Kr clanXe seharusnya diambil dari basil perhitungan prediksi. Data tersebut digunakan untuk data input dalam program ini.