ANALISIS RAOIONUKLIOA PAOA SAM PEL TANAH PERMUKAAN 01 HIGASHI ISHIKAWA, JEPANG. Chevy Cahyana Pusat Teknologi Limbah Radioaktif - SATAN

Prosiding Seminar Teknologi Pengelolaan Limbah V Pusat Teknologi Limbah Radioaktif - BATAN

ISSN 1410-6086

ANALISIS RAOIONUKLIOA PAOA SAM PEL TANAH PERMUKAAN 01 HIGASHI ISHIKAWA, JEPANG

Chevy Cahyana

Pusat T eknologi Limbah Radioaktif - SATAN

ABSTRAK

ANALISIS RAOIONUKLIOA PAOA SAM PEL TANAH PERMUKAAN 01 HIGASHI ISHIKAWA, JEPANG. Efluen radioaktif yang terlepas ke lingkungan dapat mempengaruhi populasi secara eksternal dan internal. Untuk melindungi populasi dari pengaruh bahaya radiasi, konsentrasi radionuklida di lingkungan harus dipantau secara berkala. Analisis radionuklida pada sampel tanah permukaan merupakan salah satu kegiatan dalam program pemantauan radiasi lingkungan. Radionuklida yang terkandung di dalam sampel tanah permukaan yang dicuplik dari titik sampling Higashi Ishikawa telah dianalisis. Hasil analisis menunjukkan perbedaan yang tidak signifikan dibandingkan dengan estimasi teoritis dan rata-rata data hasil analisis dari tahun 1977 sampai 2005 yang dimiliki Japan Atomic Energy Agency (JAEA).

ABSTRACT

ANALYSIS OF RAOIONUCLIOE AT SURFACE SOIL SAMPEL AT HIGASHI ISHIKAWA, JAPAN. Radioactive effluent that released to the environment may influence the population externally and internally. In order to protect the population from the impact of radiation hazard, environmental radionuclide concentration must be monitored periodically. Analysis of radionuclide in surface soil sample is one of the environmental radiation monitoring programs task. The radionuclide content in surface soil sample from Higashi Ishikawa sampling point has been analyzed. The analysis results show insignificant difference compared with the theoretical estimations and the average of JAEA's analytical result data since 1977 until 2005.

PENOAHULUAN

Efluen radioaktif dapat terlepas ke atmosfir atau ke ling kung an perairan. Radionuklida yang terlepas ke atmosfir akan mengalami dispersi sesuai dengan arah angin dan akan mengiradiasi populasi manusia secara eksternal dan internal. Radionuklida dapat pula terdeposisi pada tanah permukaan sebagai akibat dari turunnya hujan. Radionuklida yang terdeposisi pada tanah permukaan dapat mengiradiasi manusia melalui tiga jalur, yaitu iradiasi eksternal. iradiasi internal melalui inhalasi aktivitas resuspensi, dan ingesi dari makanan yang terkontaminasi. Efluen radioaktif cair dapat terlepas ke dalam air sungai. muara atau laut. Radionuklida yang terlepas ke sungai terdispersi oleh aliran air dan proses sedimentasi. Radionuklida yang terlepas ke sungai akan mengiradiasi manusia melalui iradiasi eksternal dari sedimen dan iradiasi internal melalui ingesi air minum dan makanan yang berasal dari sungai [1].

Lepasan radionuklida ke lingkungan yang berasal dari aktivitas manusia antara lain adalah pada percobaan senjata nuklir terutama dalam kurun 1950-an dan 1960-an. Deposisi tahunan 90Sr dan 137Cs yang terbesar tercatat pada tahun 1963. Setelah itu deposisi

radionuklida dari atmosfir menurun, namun sebagian besar radionuklida telah terdeposit dalam tanah permukaan. Penentuan laju migrasi radionuklida pada lapisan tanah permukaan dan transfer faktor dari tanah ke

tumbuhan sangat penting untuk

memperkirakan besarnya dosis radiasi [2]. Pengoperasian suatu instalasi nuklir juga dapat menyebabkan terlepasnya radionuklida ke lingkungan. Untuk melindungi manusia dan lingkungan dari bahaya radiasi yang disebabkan pengoperasian suatu instalasi nuklir. perlu dilakukan pemantauan konsentrasi radionuklida di alam secara berkala. Konsentrasi radionuklida yang terkandung di atmosfir, tanah permukaan, air sungai. bahan makanan maupun air laut dapat diukur melalui serangkaian metoda analisis dan prosedur. Pengambilan sampel tanah permukaan dan bahan makanan yang akan dianalisis dilakukan pada daerah observasi dan daerah referensi. Daerah observasi adalah daerah pada radius kurang dari lima kilometer dari suatu instalasi nuklir. sedangkan daerah referensi adalah daerah di luar daerah observasi yang dipantau untuk memperoleh data pembanding.

Dalam makalah ini dibahas analisis radionuklida yang terkandung pada sam pel

Prosiding Seminar Teknologi Pengelolaan limbah V Pusat Teknologi Limbah Radioaktif - BATAN

tanah permukaan yang diambil dari titik sampling Higashi Ishikawa, Jepang. Higashi Ishikawa merupakan salah satu titik sampling pada daerah observasi yang terletak pada radius kurang dari lima kilometer dari fasilitas nuklir Japan Atomic Energy Agency (JAEA) yang terletak di Tokai.

Pada penelitian tnl analisis radionuklida pad a sampel tanah permukaan dilakukan dengan tiga metoda analisis, yaitu pengukuran langsung dengan spektrometri gamma untuk analisis 137Cs, presipitasi oksalat untuk analisis 90Sr dan pertukaran ion untuk analisis 239240pU. Hasil analisis dibandingkan dengan data hasil analisis tahun 1977-2005 yang diperoleh dari bank data JAEA, dan juga dibandingkan dengan estimasi secara teoritis dengan menggunakan data dari UNSCEAR 2000 REPORT [3].

METODOLOGI

Sampling Tanah Permukaan

Dalam penelitian ini sam pel tanah permukaan diambil dari Higashi Ishikawa, Jepang. Kedalaman tanah permukaan yang dicuplik adalah sekitar 0-5 cm, karena ;J°Sr, 137Cs dan 239:240pU sebagian besar terakumulasi pada lapisan tanah pada kedalaman kurang dari 10 cm. Semakin besar kedalaman tanah, konsentrasi radionuklida semakin kecil.

Analisis 137CS

Sampel tanah permukaan dikeringkan dalam oven dengan suhu 105°C selama lima hari. Setelah itu sam pel tanah disaring dan kemudian dimasukkan ke dalam wadah yang memiliki geometri yang sama dengan sumber kalibrasi standard. Massa sampel 0.272 k~ kering dengan kerapatan 0.771 g/cm. Selanjutnya sampel di ukur dengan menggunakan detektor semikonduktor germanium.

Analisis 90Sr

Kandungan organik pada sampel dibakar sampai menjadi abu pada tanur elektrik. Sampel tanah kemudian dipanaskan dan dilindi dengan asam nitrat dan peroksida air. Larutan amoniak ditambahkan untuk melindi larutan sehingga terbentuk endapan hidroksida. Asam oksalat ditambahkan ke dalam filtrate endapan hirdroksida, terbentuk Ca-oksalat dan Sr-oksalat. Setelah menghilangkan Ra dengan metoda barium kromat ko-presipitasi, Sr dimurnikan sebagai karbonat dengan menambahkan y3+, La3+ and

ISSN 1410-6086

Fe3+. Karena hubungan keseimbangan tetap antara 90Sr dan 9OY, larutan dibiarkan selama 10-14 hari untuk mendapatkan 90y. Kemudian sejumlah Y carrier ditambahkan ke dalam

larutan untuk mempermudah proses

pengendapan sebagai ytrium oksalat (Y2(C204h.9H20). Selanjutnya 90Sr ditentukan dengan pengukuran radiasi ~.

Analisis 239.240pU

Plutonium pada sampel dilindi dengan asam nitrat. Hasil pelindian dipisahkan dengan metoda pertukaran ion. Plutonium hasil pemisahan dielektrodeposisi pada pelat stainless steel dan diukur secara kuantitatif dengan a - ray analyzer olomatis yang lerhubung dengan detektor semikonduktor silikon.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil analisis sam pel tanah permukaan disajikan pada tabel 1. Hasil analisis tersebut dibandingkan dengan hasil estimasi secara teoritis dengan menggunakan data dari UNSCEAR 2000 REPORT seperti yang ditunjukkan pada tabel 2. Secara teori konsentrasi 90Sr ditentukan dengan persamaan 1. Konsentrasi 137Cs dan 239,240pUdiperkirakan dengan perbandingan terhadap konsentrasi 90Sr pada deposisi global [3].

Tabel1. Hasil analisis sampel tanah

Nuklida Konsentrasi Error

i

Bq/kg -Sr-90 5.68E-015.87E-02 Cs-137 1.99E+01 2.83E-01 Pu-239, 240 9.63E-01 5.62E-02 ... (1) CN :konsentrasi 90Sr (Bq/kg)

pdep :kerapatan deposisi per satuan deposisi (Bq m2/PBqJ

Idep :total deposisi °Sr (PBq)

P :asumsi kerapatan tanah permukaan (kg/m3)

Prosiding Seminar Teknologi Pengelolaan Limbah V Pusat Teknologi Limbah Radioaktif - SATAN

ISSN 1410-6086

Tabel 2. Sebaran lintang dari deposisi radionuklida yang berasal dari percobaan nuklir di atmosfir berdasarkan pengukuran 90Sr [3]

Latitude PopulationArea ofIntegratedFractionalDepositionLatitudinal band

band

distributiondensityper unitdepositiondepositionvalue relativeto (degrees) (10'2(0/0)m2) ofin bandgOSr deposition(Bqhemispheric (PBq) m2/PBq) value Northern hemlsphere80 - 90 3.9 0 1 0002056012 70 - 80 11.60 7.9 0.017148032 60 - 70 18.9 04 32.900713780.81 50 - 60 256 137 73.9 0.161627135 40 - 50 315 155 10160221701151 30 - 40 364 204 853 0185509109 20 - 30 402 327 71 2 0155385083 10 - 20 42811 5090111258056 0-10 44.163 35700781 76038 Total 255100 46010 Southernhemisphere 80 - 90 39 0 0.3 0002053014 70 - 80 1160 25 0017150040 60 - 70 1890 67 0046246066 50 - 60 256 0.5 121 0084328088 40 - 50 315 09 281 0195619165 30 - 40 36413 2760191526140 20 - 30 402 149 281 0195485129 10- 20 428 167 178 0123289077 0-10 441215·1 0146330088

---c---'-

Total 2)51".-'10010

.---Tabel 3. Radionuklida yang dihasilkan dan sebaran global percobaan nuklir di atmosfir [31

FISSionYI010J r·Jorrn.JIIZt~lj GlotlJI r'11>:3511 Radlonuchd'l Half-ht" pro.:lu([1I)n ("!o) (PBI]Mt') (PGq) 311 12331:~')OOOa 740 !.IC '5730213a I)85 ~'IMIl 3123 d 15') 39;30

"Fe

2738 61 15:30 80Sr 50 53 d7303 17 117000 ""Sr 28 788388622350 g,y 5851 d120000743376 g~Zr 64 02 d148000921507 103Ru 39 261540520d 247000 IMRu 3736d12200760244 I"Sb 2 76"162741040a '311 8026750004210290d 1-1I'Ba 12754730518d 759000 '·'Ce 32 50 d16·10458 263000 H'Ce 284 9191469d 30700 1J1Cs 30 07 8590948557 23"PU 24110 a 6 52 2""PU 6563 a 4 35 2·'PU 1435 a 142

Letak geografis Jepang pada permukaan bumi adalah pada 30-40 derajat lintang utara. Berdasarkan data dari tabel 2, kerapatan deposisi per satuan deposisi adalah 5.09 Bq m2 / PBq, total deposisi 90Sr adalah

460 PBq. Berdasarkan pengukuran

laboratorium, kerapatan sampel tanah permukaan adalah 771 kg/m3. Kedalaman sampel tanah permukaan adalah 0.05 m. Sehingga dengan menggunakan persamaan 1,

dapat dihitung secara teori konsentrasi 90Sr

adalah 6.07E+01 BNk~ Sedangkan

konsentrasi 137Cs dan 239.4 Pu berturut-turut adalah 9.26E+01 dan 1.06E+00 Bq/kg. Besarnya konsentrasi Cs dan Pu diperoleh dari estimasi dengan perbandingan terhadap konsentrasi 90Sr pada deposisi global seperti yang ditunjukkan pada tabel 3.

Hasil analisis dan hasil estimasi teoritis ditampilkan pada gambar 1. Tampak

Prosiding Seminar Teknologi Pengelolaan limbah V Pusal Teknologi Limbah Radioaklif - BATAN

bahwa untuk 239,240pUperbedaan antara hasil analisis dan estimasi teoritis tidak signifikan (9.15%), tapi untuk 90Sr dan 137Cs, perbedaan hasil analisis dan estimasi teoritis sang at signifikan, sekitar 97.4% dan 40.2%. Hal ini dapat terjadi karena perbedaan karakteristik radionuklida. Koefisien Distribusi (Kd) biasanya digunakan untuk memprediksi perilaku radionuklida pad a air maupun tanah. Kd didefinisikan sebagai konsenlrasi radionuklida per satuan massa tanah dibagi konsentrasi

ISSN 1410-6086

radionuklida persatuan volume larutan Rada keadaan setimbang [2]. Nilai Kd untuk 90Sr• 137Cs dan 239,240pUberturut-turut adalah 200, 2000 dan 100000 [5]. Dari nilai Kd ini tampak bahwa 90Sr memiliki nilai Kd terkecil dan ~erbedaan konsentrasi terbesar. Sebaliknya

39,240pU memiliki nilai Kd terbesar dan perbedaan konsentrasi terkecil. Pada kasus ini tampak bahwa terdapat korelasi antara nilai Kd dan perbedaan anlara hasil analisis dan hasil eslimasi teoritis.

[J"

:1,'<-,>~ "

.

...•'.j,

..--,c:- 100 "0 0> :.: C;-eo

:;-: ~ 10 Q) u OJ 't:

_~

'" ,S c: Q

~

C' Q) u c: o U 01 ,. oAnalysis

o

Theory Sr-90 Pu-239, 240 Nuclide Cs-137

Gambar 1. Data hasil analisis dan hasil estimasi teoritis

100 10 c:-"0 (J) :.: 0-@. (5 '" Q)

u

OJ 't:

_~

'" .S c: Q

~

C' Q) u c: o

u

0.1 oThis study

o

JAEA lTOn/toring average (1977-2005) as of 2006

Sr-90 Pu-239, 240 Nuclide

Cs-137

________________ . .1

Gambar 2. Hasil analisis dibandingkan dengan data JAEA Pada Gambar 2 ditunjukkan data hasil

analisis dibandingkan dengan data hasil analisis tahun 1977-2005 yang diperoleh dari bank data JAEA (tabel 4). Perbedaan hasil

analisis dengan data JAEA untuk 90Sr. 137CS dan 239,240pUadalah 69.2%. 6.30% dan 7.38%. Konsentrasi 90Sr memiliki perbedaan yang besar dibandingkan dengan data JAEA. Hujan

Prosiding Seminar Teknologi Pengelolaan Limbah V Pusat Teknologi Limbah Radioaktif - BATAN

asam yang sering terjadi di Jepang boleh jadi merupakan penyebabnya. Hujan asam yang

jatuh pada tanah permukaan dapat

menyebabkan terjadinya de-sorption 90Sr, sebab hujan asam dapat secara efektif melindi

ISSN 1410-6086

90Sr dari tanah permukaan, sehingga konsentrasi 90Sr pada tanah permukaan terus berkurang [6]. Hujan asam sering terjadi di Jepang. Kejadian hujan asam (pH<4) adalah 26% dan 10% di Tokyo dan Tsukuba [7]. Tabel 4. Konsentrasi radionuklida pada sampel tanah permukaan (data JAEA) [8]

I Year I

Sr-90

I

Cs-137ICS-137I Pu-239,240_{I Pu-239,240}I Year_ISr-90 I

1977

3.42E+00348E-0119922.17E+014.02E+OO6.27E-014.74E-01 1978

2.71 E+OO19935.94E+OO1.98E-01 3.12E+001.36E+014.85E-01 1979

2.53E+005.69E-011.74E+0119947.25E+012.25E+006.60E-01 1980

5.32E+OO3.30E-012.56E+0119951.07E+022.93E+00640E-01

1981 2.07E+001.94E+OO1.60E-01

1996 7.86E-011.91 E+01690E-01 1982

1.63E+0019975.11 E+OO1.48E-01 1.13E+001.79E+016.50E-01 1983

2.23E+OO19986.54E+003.41 E-Ol 1.07E+OO2.24E+018.60E-0 1 1984

3.31 E+OO7.26E-0119991.53E+011.56E+01590E-015.37E-01 1985

4.78E+007.10E-0120002.44E+012.67E+019.10E-016.96E-01 1986

2.19E+00425E:o'11.60E+0120011.60E+01574E+00rOOE-01 1987

3.82E+00345E-Ol20021.46E+01149E+01580E-01433E-01 1988

2.18E+008.37E-0120033.08E+011.02E+011.20E+003.38E-0 1 1989

697E-0120041.52E+Ol484E-Ol 515E-Ol210E+Ol8.50E-01 1990

1.20E+0020052.03E+01595E-01 4.59E-Ol1.56E+0 1690E-0 1 1991

400E +001.82E+015.54E-0!

I Average

184E+OO2.12E+Ol8.97E-0 1 .

Stand.:Hd De\jl.~tlon 145E+00

2.07E+0 11.09E+00

KESIMPULAN

Konsentrasi 9OSr, 137Cs dan 23')2.10pU sebagian besar terakumulasi pada lapisan tanah permukaan pada kedalaman kurang dari 10 em. Semakin dalam dari tanah permukaan, konsentrasi semakin berkuran. Sam pel tanah permukaan dari titik sampling Higashi Ishikawa dicuplik pada kedalaman 5 cm dan telah dianalisis dengan tiga metoda yang berbeda. Hasil analisis menunjukkan perbedaan yang tidak signifikan dibandingkan dengan hasil estimasi teoritis dan dibandingkan dengan data JAEA.

DAFTAR PUSTAKA

1. SIMMONDS J. R, LAWSON G., MAYAll A., 1995. Radiation Protection 72:

Methodology for Assessing the

Radiological Consequences of Routine Releases of Radionuclide to Environment, Directorate General Environment, Nuclear Safety and Civil Protection, European Commission.

2. UCHIDA S., 2003. Distribution and Migration of Radionuclide in the Japanese Terrestrial Environment, Proceeding of the International Symposium on Radioecology and Environmental Dosimetry, Institute for Environmental Sciences, Japan.

3. UNSCEAR 2000 REPORT VOL. I, Source and Effects of Ionizing Radiation, Annex

250

C: Exposures to the Public from Man-made Source of Radiation, http://www unscearorq/ docs/reports/annexc pdf. 4. lEE C.

w.,

et ai, 2003. Depth Distribution

of Humic Substances and Radionuclide in Soil: Effect of Humic Substance on the Migration, Proceeding of the International Symposium on Radioecology and Environmental Dosimetry, Institute for Environmental Sciences, Japan.

5. ANONYMOUS, 1996. Environmental Parameter Series 7, Transfer Parameter of Radionuclide in the Marine Environment, Radioactive Waste Management Center, Tokyo, Japan.

6. MORTENSEN, Jl, et ai, 1963. Strontium Exchange Characteristics of Soil from the Ogotoruk Creek Watershed in Alaska, The Ohio Journal of Sciences, Ohio.

7. KANAZAWA T, et ai, 1984. A Study on pH of Meteoric Water, Meteorology and Geophysics, Vol 35, No.3, Japan.

8. JAEA, The Quarterly Report of

Environmental Radiation to the Japanese Government, Japan, 1977-2005.