EVALUASI KESELAMATAN DAN KRITERIA PENERIMAAN
ASPEK STRUKTUR BUNGKUSAN ZAT RADIOAKTIF
Rahmat Edhi Harianto(1), Supyana(1), Sri Budi Utami(2) (1)Direktorat Perizinan Instalasi Bahan Nuklir - BAPETEN
(2)Pusat Pengkajian Sistem dan Teknologi Pengawasan Instalasi dan Bahan Nuklir - BAPETEN
Abstrak
Dalam Peraturan Pemerintah Nomor 26 Tahun 2002 tentang Keselamatan Pengangkutan Zat Radioaktif disebutkan, sebelum dilakukan pengangkutan, bungkusan zat radioaktif perlu dilakukan serangkaian uji untuk memastikan keselamatan dan keamanannya. Selanjutnya badan pengawas akan menerbitkan sertifikasi maupun validasi terhadap bungkusan tersebut. Aspek struktur merupakan salah satu bagian yang harus dinilai oleh badan pengawas sebelum diterbitkan sertifikasi dan validasi bungkusan.
Kata Kunci : bungkusan, aspek struktural, aspek termal, keselamatan.
Abstract
According to Goverment Regulation No. 26 year 2002, as they relate to safe transport of radioactive material, stated that, in order to ensure their safety and securiy, the package of radioactive material prior to transpor necessary to several testing. Furthermore, regulatory body will issuance validation or sertification to such package. One of the aspect of is structural aspect which regulatory body shall evaluation before the issuance of package of sertification and validation.
Keywords : package, structural aspect, safety.
I. PENDAHULUAN
Zat radioaktif merupakan salah satu jenis bahan berbahaya dan beracun (B3) yang harus terus menerus diawasi sejak produksinya hingga penyimpanannya sebagai limbah. Dalam pengangkutannya dari satu tempat ke tempat lain, zat radioaktif perlu dibungkus secara khusus agar tidak terjadi kecelakaan yang dapat membahayakan keselamatan baik pekerja pengangkut, masyarakat umum maupun lingkungan di sekitar lokasi terjadinya kecelakaan.
Kebanyakan pengangkutan zat radioaktif merupakan radiofarmasi yang diangkut oleh manufaktur ke rumah sakit, dan zat radioaktif untuk penggunaan di industry dan penelitian. Meskipun jumlah total pengangkutan
radiofarmasi dan zat radioaktif yang digunakan di industry dan penelitian relatif tinggi, massa,volume dan aktivitas zat radioaktif per bungkusan dalam pengangkutan biasanya rendah. Secara umum, seluruh maupun sebagian masing-masing pengangkutan ini melibatkan pengiriman mealui jalan raya (misalnya dari pemasok ke bandara maupun dari bandara ke pengguna. Selain itu, jumlah pengiriman yang besar melalui jalan raya dan kereta api melibatkan pengguna produk yang berisi jumlah zat radioaktif yang sangat kecil.
diangkut melalui udara. Banyak kecelakaan yang melibatkan pengangkutan zat radioaktif melalui udara yang terjadi di bandara sewaktu penanganan bungkusan[1].
Penggunaan zat radioaktif merupakan bagian penting dari kehidupan dan teknologi modern. Zat radioaktif digunakan secara luas dalam kedokteran/medis, pertanian, penelitian, produk consumer dan pembangkitan energy listrik. Puluhan juta bungkusan yang mengandung zat radioaktif dikirim untuk pengangkutan setiap tahun keseluruh dunia. Kuantitas pengangkutan zat radioaktif dalam bungkusan ini beragam dari jumlah produk consumer yang dapat diabaikan sampai jumlah bahan nuklir teriradiasi yang sangat besar.
Untuk menjamin keselamatan manusia, asset/kepemilikan dan lingkungan, maka dewasa ini banyak disusun peraturan pengangkutan nasional dan internasional. Peraturan pengangkutan digunakan oleh badan yang berwenang di setiap negara untuk mengendalikan pengiriman zat radioaktif. Upaya/tindakan yang ketat dipersyaratkan dalam peraturan ini untuk menjamin pengungkungan memadai, shielding, dan pencegahan kekritisan dalam kejadian kecelakaan pengangkutan[2].
Untuk menjamin keutuhannya baik selama pengangkutan normal maupun dalam kondisi kecelakaan, bungkusan perlu dievaluasi terhadap sejumlah aspek-aspek penting baik untuk kondisi normal dan kondisi kecelakaan hipotetis.
Makalah ini berisi lingkup evaluasi berikut kriteria penerimaan evaluasi terhadap aspek struktur bungkusan zat radioaktif.
II. Konsep Keselamatan Dasar : Zat Radioaktif dan Bungkusan
Secara umum, bungkusan zat radioaktif merupakan pembungkus dengan isi zat radioaktif didalamnya yang disiapkan untuk diangkut. Bungkusan dapat dibedakan atas empat jenis, yaitu: bungkusan dikecualikan, bungkusan industri, bungkusan Tipe A dan
bungkusan Tipe B[3], sementara pembungkus
adalah perangkat komponen yang diperlukan untuk mengungkung isi zat radioaktif sepenuhnya. Pembungkus tersebut, khususnya, dapat terdiri satu wadah atau lebih, bahan penyerap, kerangka, penahan radiasi, peralatan untuk mengisi dan mengosongkan, pengatur ventilasi dan tekanan, dan peralatan untuk pendinginan penyerap goncangan, untuk pengangkutan dan pengokohan, untuk penahan panas, dan peralatan yang menjadi bagian integral dari bungkusan[4].
III. Keselamatan desain bungkusan dalam pengangkutan.
Filosofi dasar yang memandu pengembangan peraturan pengangkutan adalah keamanan yang sangat bergantung pada desain dari bungkusan. desain bungkusan yang dikombinasikan dengan kendali peraturan tambahan mencakup pemberian label, pemberian plakat, rekaman perawatan dan jaminan kualitas, dan memungkinkan zat radioaktif akan diangkut dengan aman dalam semua mode pengangkutan seperti jalan, jalur kereta api, dan pengangkutan udara dan laut.
Gambar 2.1. Zat radioaktif, pembungkus dan bungkusan
Terdapat persyaratan desain umum yang berlaku untuk semua jenis bungkusan untuk memastikan bahwa bungkusan bisa ditangani dengan selamat dan mudah, dijamin kemananannya dengan baik, dan mampu menahan kondisi pengangkutan rutin.
Bungkusan tanpa sertifikasi
Dalam praktik pengangkutan bungkusan yang diterapkan di Kanada, bungkusan yang dirancang untuk pengangkutan zat radioaktif tingkat risiko rendah tidak memerlukan sertifikasi dari badan pengawasnya. Bungkusan-bungkusan ini membawa jumlah yang akan berdampak kecil bahkan tidak berdampak pada kesehatan dan keselamatan. Tanggung jawab pemenuhan ketentuan terletak pada pengirim, yang harus mampu menunjukkan secara tertulis bahwa bungkusan tersebut memenuhi standar kinerja badan pengawas. Zat radioaktif yang diangkut dalam jenis bungkusan ini dapat mencakup benda yang terkontaminasi di permukaan, alat pengukur portabel, bungkusan kosong yang dikembalikan, dan isotop radioaktif untuk keperluan medis.
Bungkusan yang memerlukan sertifikasi
Di Kanada, bungkusan yang dirancang untuk pengangkutan zat radioaktif tingkat risiko tinggi memerlukan sertifikasi oleh CNSC sebelum bungkusan digunakan. Orang harus mendaftarkan penggunaan bungkusan ke CNSC dan memahami bahwa mereka memiliki pelatihan yang diperlukan untuk mempersiapkan dengan benar pengiriman bungkusan. Bungkusan ini diperlukan untuk menjalani pengujian ketat karena penanganan yang tidak tepat terhadap isi bungkusan dapat menimbulkan konsekuensi yang parah. Pengujian harus mensimulasikan kondisi pengangkutan normal dan hipotetis dan meliputi uji jatuh bebas, uji tusuk, uji termal, dan kecelakaan pesawat yang disimulasi. Bungkusan ini dirancang untuk mengangkut bahan seperti Cobalt-60, sumber yang digunakan untuk industri radiografi,
penggunaan bahan bakar nuklir, dan uranium diperkaya.
Proses Sertifikasi Bungkusan
Untuk bungkusan yang memerlukan sertifikasi, evaluator badan pengawas melakukan kajian teknis terhadap informasi bungkusan dan hasil uji yang disampaikan pemohon, untuk memastikan bahwa desain bungkusan memenuhi semua ketentuan persyaratan yang berlaku. Peraturan tersebut mengharuskan bahwa kesesuaian dengan peraturan harus ditunjukkan melalui tes aktual terhadap prototipe atau skala model uji, dengan perhitungan teknik dan disertai alasan ilmiah menggunakan standar industri nasional maupun internasional, atau melalui daftar referensi terhadap desain yang telah disertifikasi sebelumnya.
Sebelum diterbitkan sertifikasi dan validasi bungkusan, bungkusan harus dievaluasi terhadap 9 (Sembilan) tahapan evaluasi, yaitu evaluasi umum, evaluasi terhadap struktur bungkusan, evaluasi termal, evaluasi pengungkung, evaluasi terhadap perisai
(shielding) bungkusan, evaluasi kekritisan
bungkusan, evaluasi pengoperasian bungkusan, evaluasi program perawatan dan uji penerimaan, serta evaluasi jaminan kualitas.
Untuk bungkusan yang telah disertifikasi oleh negara lain, BAPETEN melakukan validasi untuk bungkusan yang akan digunakan di Indonesia. Proses ini memastikan bahwa desain bungkusan memenuhi semua persyaratan peraturan yang ada di Indonesia.
IV. Hasil dan Pembahasan
terdiri tiga aspek yang dievaluasi, yaitu (1) pembungkus meliputi dimensi keseluruhan, berat maksimum untuk kondisi muatan penuh, dan berat minimum untuk kondisi muatan kosong, Fitur pengungkung, Fitur perisai neutron dan gamma, termasuk penghalang untuk perlindungan personil, Fitur kendali kritikalitas, mencakup racun neutron, moderator dan penjarak (spacer), Fitur struktur, termasuk alat pengangkat dan pengikat, pembatas tumbukan atau fitur penyerap energi lainnya, fitur pendukung atau pengatur posisi internal, pelindung luar atau pembungkus bagian luar dan peralatan penutup pembungkus, fitur perpindahan panas dan fitur penanda pembungkus; (2) Isi Bungkusan meliputi identifikasi dan jumlah maksimum (radioaktifitas atau massa) zat radioaktif, Identifikasi dan jumlah maksimum bahan fisil, bentuk kimia dan fisik, termasuk densitas dan kandungan uap, serta adanya bahan moderator, lokasi dan konfigurasi isi dalam pembungkus, mencakup kontainer sekunder, selubung (wrapping), penopang (shoring) dan bahan lain yang bukan bagian dari pembungkus., identifikasi dan kuantitas bahan nonfisil yang digunakan sebagai penyerap neutron atau moderator, setiap material yang dapat mengalami reaksi kimia, galvanis, atau reaksi lain termasuk pembentukan gas, berat maksimum isi zat radioaktif dan berat maksimum muatan termasuk kontainer sekunder dan pembungkus (jika ada), panas peluruhan maksimum dan Semua pembatasan muatan.
Khusus untuk Plutonium, evaluator memastikan bahwa isi plutonium harus berbentuk padatan jika beratnya lebih dari 0.74 Tbq (20 Ci). Dalam evaluasi informasi awal, evaluator juga perlu memastikan fitur operasional dan lampiran mencakup diagram yang memperlihatkan semua katup, sambungan, pemipaan, pembukaan (opening) segel, batasan pengungkung, gambar teknik pembungkus. Gambar tersebut harus secara jelas menunjukan fitur keselamatan rinci termasuk daftar bahan, dimensi, katup, pengencang, dan persyaratan kualifikasi pengelas dan prosedur pengelasan. Gambar tersebut harus menunjukkan spesifikasi semua sambungan las bungkusan
dengan simbol las yang sesuai termasuk metode uji tak rusak dan standar penerimaannya.
Gambar 2.2. Tahapan Evaluasi informasi awal bungkusan
yaitu setiap bungkusan harus difabrikasi sesuai dengan gambar teknik.[5]
Tahapan ke dua dari evaluasi bungkusan adalah evaluasi terhadap aspek struktur bungkusan. Lingkup evaluasi aspek ini meliputi :
a. uraian terhadap struktural desain, b. material,
c. Fabrikasi dan Pengujian,
d. persyaratan umum untuk semua bungkusan, e. standar pengangkatan dan tie-down semua
bungkusan,
f. kondisi normal pengangkutan, g. kondisi kecelakaan hipotetis,
h. kondisi kecelakaan pengangkutan plutonium dengan moda pengangkutan udara,
i. kondisi kecelakaan pengangkutan bungkusan yang mengandung bahan fissil dengan moda pengangkutan udara,
j. bentuk khusus dan k. tempat bahan bakar.
Deskripsi struktural desain dapat dianggap memenuhi kriteria apabila pemohon telah mengidentifikasi bagian-bagian struktur utama dan sistem (seperti bejana pengungkung, pembatas impact, penahan radiasi, peralatan penutup, dan port) yang penting untuk pengoperasian bungkusan secara aman, telah mencantumkan kriteria desain yang mengkombinasi beban dan faktor yang merupakan kriteria desain yang antara lain, penetapan code dan standar yang digunakan, pertimbangan terjadinya kegagalan struktur lainnya (misal: brittle fracture, fatigue,
buckling, dll), tegangan dan regangan yang
diperbolehkan (prosentase hasil atau nilai akhir kegagalan perubahan bentuk).
Seperti yang ditunjukkan dalam gambar 2.3, dalam evaluasi struktur desain harus dicantumkan berat dan pusat gravitasi, data berat total kemasan dan isinya serta tabulasi berat masing-masing sub kumpulan dimana jumlah bagian-bagian itu setara dengan total
kemasan, identifikasi lokasi pusat gravitasi kemasan dan pusat gravitasi lainnya, identifikasi dan penilaian terhadap code dan standar yang digunakan dalam desain, fabrikasi, perakitan, pengujian, perawatan, dan penggunaan bungkusan.
Subbagian material dapat dianggap memenuhi syarat, apabila terdapat data sifat mekanis material yang digunakan dalam evaluasi struktur, mencakup yield stress, tegangan maksimum, modulus elastisitas, regangan maksimum, rasio racun, densitas, dan koefisien ekspansi panas, berisi penjelasan reaksi kimia, galvanis, atau reaksi lainnya yang mungkin terjadi dalam pembungkus atau diantara isi pembungkus dan bungkusan, termasuk metode yang digunakan untuk mencegah terjadinya reaksi tertentu, terdapat uraian pengaruh penuaan atau kerusakan karena radiasi pada material pembungkus, mencakup perubahan pada segel, material segel, pelapis, perekat, dan struktur material.
Subbagian fabrikasi dan pengujian telah memenuhi persyaratan apabila telah berisi penjelasan mengenai proses pabrikasi bungkusan, seperti fitting, aligning, welding
danbrazing, penanganan panas, dan penuangan
busa dan timbale, tercantum code dan standar yang digunakan dalam penentuan spesifikasi fabrikasi, terdapat uraian metode kendali yang digunakan pada saat fabrikasi untuk memastikan spesifikasi evaluasi terpenuhi bagi penentuan komponen yang tidak menggunakan
code dan standar, berisi metode dan kriteria pengujian yang ditetapkan fabrikasi untuk dapat diterima.
tersebut memberikan fitur perlindungan yang baik sehingga bungkusan tersebut tidak dapat dirusak oleh orang yang tidak berwenang.
Gambar 2.3. Tahapan Evaluasi struktur bungkusan
Standar pengangkatan dan tie-down semua bungkusan dapat diterima jika terdapat hasil identifikasi semua peralatan dan kelengkapannya yang digunakan untuk mengangkat bungkusan atau penutupnya, berisi uraian semua sistem tie-down bungkusan,
identifikasi setiap peralatan yang merupakan bagian struktur bungkusan dan dapat digunakan untuk tie-down, gambar atau sketsa yang memperlihatkan lokasi dan konstruksi sistem tie-down secara keseluruhan dan peralatan individual.
Bungkusan dengan potensi tingkat radioaktif tinggi seperti bungkusan tipe B harus diuji untuk kondisi normal pengangkutan dan kondisi kecelakaan hipotetis. Kriteria penerimaan kondisi normal pengangkutan adalah berisi ringkasan evaluasi termal yang terdapat pada Bab III. Evaluasi Termal, yang mencakup :
Ringkasan tekanan dan temperatur Ekspansi termal diferensial, berisi perhitungan deformasi sirkumferensial dan aksial dan tegangan (jika ada) yang dihasilkan dari perhitungan ekspansi termal diferensial serta harus mempertimbangkan kondisi steady-state dan transient.
Perhitungan tegangan, berisi perhitungan tegangan yang diakibatkan oleh gradient termal, tekanan, beban mekanik (termasuk tegangan pabrikasi yang berasal dari penuangan dan pendinginan timbal).
Perbandingan dengan tegangan yang diperpolehkan, berisi kombinasi tegangan yang sesuai dan membandingkan tegangan yang dihasilkan dengan kriteria desain yang dicantumkan dalam permohonan
ringkasan evaluasi termal untuk kondisi dingin (jika ada)
tekanan beban termasuk analisis kelelahan.
uraian bahwa hasil uji semprot air tidak akan mempengaruhi bungkusan
uraian pengaruh uji jatuh bebas terhadap bungkusan
uraian pengaruh sudut jatuh terhadap bungkusan
uraian pengaruh kompresi terhadap bungkusan dengan berat lebih dari 5.000 kg (11.000 lbs).
uraian pengaruh penetrasi terhadap bungkusan, termasuk identifikasi bagian permukaan bungkusan yang paling rentan.
Kriteria penerimaan kondisi kecelakaan hipotetis meliputi :
uraian evaluasi unjuk kerja dan integritas bungkusan pada saat uji jatuh yang menyebabkan kerusakkan terparah, mencakup center-of-gravity-over-corner, orientasi miring dengan dampak kedua (slap jatuh), sisi jatuh, dan penjatuhan pada bagian penutup. Orientasi bagian pusat gravitasi yang berada di atas titik tumbukan juga harus dipertimbangkan. uraian pengaruh dari uji jatuh pada bagian bawah bungkusan
uraian pengaruh dari uji jatuh pada bagian samping bungkusan
uraian pengaruh dari uji jatuh pada bagian sudut bungkusan
uraian pengaruh uji jatuh miring atau memberikan informasi bahwa uji jatuh pada bagian bawah, samping, dan sudut akan menyebabkan kerusakan pada semua system dan komponen yang penting bagi keselamatan
kesimpulan akhir kondisi bungkusan setiap pasca uji jatuh, dan menjelaskan kerusakan yang terjadi pada setiap orientasi
uraian pengaruh uji tumpuk pada bungkusan
uraian pengaruh uji tembus pada bungkusan, dan hasil identifikasi serta justifikasi bahwa kerusakan maksimum
yang mungkin terjadi telah di evaluasi. Uraian ini juga harus telah mempertimbangkan setiap kerusakan yang dihasilkan dari uji jatuh dan uji tumpuk, baik kerusakan lokal di dekat titik dampak batang penembus dan semua pengaruh pada bungkusan. Katup sistem pengungkung dan fitting, Penembusan pada sudut miring, dekat katup pendukung, pada bagian penutup bungkusan, dan pada saat penembusan. uraian pengaruh uji panas pada struktur desain bungkusan.
ringkasan semua temperatur dan tekanan pada saat uji panas sebagaimana yang tercantum pada bagian Evaluasi Termal telah mencantumkan perhitungan deformasi sircumferensial dan axial dan tegangan (jika ada) yang dihasilkan dari ekspansi termal deferensial pada kondisi puncak, kondisi pasca pemanasan dan kondisi tunak saat pemanasan, dan semua kondisi transient.
Telah mencantumkan perhitungan tegangan yang disebabkan oleh gradient termal, ekspansi diferensial, tekanan, dan pembebanan mekanik lainnya
Terdapat uraian mengenai kombinasi tegangan yang sesuai dan membandingkan tegangan yang dihasilkan dengan kriteria desain
Kajian perendaman bungkusan yang mengandung material fissil
Kajian perendaman untuk semua bungkusan.
Kajian pencelupan bungkusan pada air dalam (untuk bungkusan Tipe B dengan aktivitas lebih dari 105A2).
ringkasan kondisi bungkusan setelah rangkaian uji kecelakaan, berisi penjelasan kerusakan sistem dan komponen keselamatan, dan kondisi bungkusan dihubungkan dengan standar penerimaan.
V. Kesimpulan
mengantisipasi kecelakaan pengangkutan pada kondisi normal maupun kondisi kecelakaan hipotetis.
VI. Daftar Pustaka
1. IAEA Safety Standards Series No. TS-G-1.5, Safety Guide Of Compliance Assurance For The Safe Transport Of Radioactive Material, International Atomic Energy Agency Vienna, 2009.
2. Safety Standards Series No. TS-G-1.2 (ST-3), Safety Guide Of Planning And Preparing For Emergency Response To Transport Accidents Involving Radioactive Material, International Atomic Energy Agency, Vienna, 2002.
3. Eri Hiswara, PENGUJIAN BUNGKUSAN ZAT RADIOAKTIF, Buletin ALARA 1 (3), 37 – 42 (1998), Pusat Standardisasi dan Penelitian Keselamatan Radiasi, Badan Tenaga Atom Nasional.
4. US Departement Of Energy, Packaging Review Guide for Reviewing Safety Analysis Reports for Packagings Revisi 3, February 2008.
