MODEL MATEMATIKA UNTUK TRANSPORT RADIONUKLIDA PADA BIOSFER
Dadang Suganda, Pratomo Budiman S.
Pusat Pengembangan Pengelolaan Limbah Radioaktif
ABSTRAK
MODEL MATEMATIKA UNTUK TRANSPORT RADIONUKLIDA PADA BIOSFER.
Model matematika untuk transport radionuklida pada biosfer telah dipelajari. Limbah radioaktif yang disimpan dalam penyimpanan limbah dekat permukaan (PLDP) di PPTA Serpong adalah limbah aktivitas rendah dan sedang. Penelitian bertujuan untuk memperkirakan dosis radiasi yang diterima oleh populasi penduduk di sekitar PLDP. PLDP berukuran panjang 11 m, lebar 7 m, volume limbah 300,9 m3, aktivitas total 59.2 Ci , ketebalan tanah urug 0.6 m dan waktu pengoperasian maksimal 1000 tahun. Penghitungan dosis radiasi dilakukan dengan menggunakan PRESTO-EPA-CPG computer code, dengan menggunakan dua asumsi jalur paparan radionuklida yaitu transport melalui lingkungan dan atmosfir. Hasil pengkajian menunjukan bahwa dosis radiasi yang mengenai populasi penduduk sekitar PLDP masih memenuhi standar keselamatan.
ABSTRACT
MATEMATICAL MODEL FOR TRANSPORT OF RADIONUCLIDE ON BIOSFER.
Matematical model for transport of radionuclide on biosfer has been done. The radioactive waste disposed in shallow land burial (SLB) PPTA Serpong is low and intermediate level waste. The research is carried out to predict the content of radiation dose accepted by population sorround SLB. SLB is 11 m of length, 7 m of width, 300.9 m3 of volume, 59.2 Ci of total activity, 0.6 m of the thick of cap SLB, and 1000 year of operating time. Calculation of radiation dose is carried out by PRESTO-EPA-CPG computer code, it was used two asumsion of radionuclide pathway were the transport through environment and atmosfere. The result of investigation show that the content of radiation dose accepted population sorround SLDF is still under the safety of population.
PENDAHULUAN
Berbagai aktifitas dalam bidang nuklir akan menimbulkan limbah radioaktif. Sebagian besar limbah radioaktif yang dihasilkan adalah limbah radioaktif tingkat rendah dan sedang. Agar dampak paparan radiasi aman bagi lingkungan maka limbah tersebut perlu disimpan dalam suatu tempat penyimpanan. Model PLDP dipilih untuk jenis limbah tersebut. PLDP merupakan suatu sistem penyimpanan yang cukup sederhana, murah dan menggunakan relatif sedikit penahan teknik buatan. Dari pengalaman penyimpanan limbah di negara-negara maju, PLDP termasuk sistem penyimpanan yang aman, sehingga IAEA telah merekomendasikan untuk menggunakan sistem tersebut di dalam penyimpanan limbah aktifitas rendah dan sedang[1].
Beberapa paket program untuk memperkirakan paparan dosis radiasi telah dikembangkan oleh negara-negara maju, diantaranya SOURCE2 oleh ORNL USA, PATHREA dan PRESTO-EPA-CPG oleh The US Environmental
EPA-CPG karena selain lebih sederhana juga cukup lengkap untuk mengkaji dosis radiasi yang mengenai populasi penduduk sekitar PLDP di PPTA Serpong.
METODOLOGI
Model matematika yang direkomendasikan oleh The US Environ- mental Preotection Agency (EPA) dalam program komputer PRESTO-EPA-CPG digunakan untuk memperkirakan dosis radiasi yang mengenai populasi penduduk disekitar PLDP.
Secara umum untuk memperkirakan tingkat radiasi akibat adanya fasilitas PLDP memandang dua macam jalur paparan yaitu untuk transport lingkungan dan atmosfir[2]. Model jalur paparan untuk transprot lingkungan melibatkan air permukaan dan air tanah. Radionuklida dapat lepas dari bagian bawah PLDP atau luapan dari penutup PLDP. Radionuklida yang tumpah pada daerah permukaan ditransportasi ke air permukaan atau ke lapisan air tanah melalui rembesan. Akhirnya radionuklida mencapai lingkungan populasi baik melalui air sumur atau air permukaan.
Pada jalur paparan atmosfir, material dapat mencapai atmosfir dari permukaan tanah yang terkontaminasi melalui proses luapan (overflow) dari PLDP, tumpahan operasional, atau melalui erosi penutup PLDP yang terhembus ke udara.
MODEL MATEMATIKA
A. Model Matematika Untuk Jalur Paparan (Pathways) Transport Lingkungan meliputi:
Transportasi Radionuklida di Bawah PLDP
Untuk menghitung konsentrasi radionuklida dalam air sumur, CW digunakan persamaan :
Cw = Q/ WA (1) dengan :
Cw = konsentrasi dalam air sumur (Ci /m3)
Q = laju transport radionuklida pada jarak L dari sumber (Ci/yr) WA = laju air yang terkontaminasi dalam sumur (m3 /yr)
Transport luapan PLDP dan Kontaminasi Sungai Kecil
Air akan meluap dari PLTD ke permukaan tanah jika air di dalam PLTD melebihi kapasitas. Untuk menghitung konsentrasi radionuklida dalam air di pemukaan tanah digunakan persamaan berikut :
Css = CSW Kdl / 1000 (2)
dengan :
Css = Konsentrasi radionuklida di tanah permukaan yang terkontaminasi (Ci/m3)
CSW = konsentrasi radionuklida dalam air di tanah permukaan ( Ci/m3 )
Kdl = koefisien distribusi di tanah permukaan ( ml/g )
1000 = faktor konversi yang digunakan untuk Kd (1 ml/g=1 m3/1000 kg) dan
untuk ρW ( 1 g/cm3 = 1000 kg/m3 )
B. Model Matematika Untuk Menghitung Dosis Radiologi
Dosis tahunan yang mengenai individu pada suatu lokasi k untuk organ l, nuklida i, dan jalur paparan j dinyatakan sebagai :
Dijl (k) = (KjEij (k) . DFijl ) / P (k) (3) dengan :
Kj = faktor numerik yang diintroduksi oleh satuan Eij(k), Eij(k) = paparan untuk radionuklida i pada jalur paparan j,
Dfijl = faktor lajun dosis radionuklida i jalur paparan j dan organ l, dan P(k) = populasi pada lokasi k.
Paket Program PRESTO-EPA-CPG
Paket program PRESTO-EPA-CPG dapat menghitung dosis radiasi pada organ-organ penting manusia seperti sumsum merah, endosteum , thyroid, dada, paru-paru, dinding perut, usus, hati kelnjar ludah perut, ginjal, dan lain-lain. Dihasilkan juga suatu grafik Dosis tahunan (dalam Ci) yang diterima oleh individu terhadap waktu tertentu (dalam tahun).
Data Masukkan
Data masukkan yang digunakan dalam paket program PRESTO-EPA-CPG adalah data yang diperoleh dari data primer yaitu dari hasil penelitian laboratorium dan data sekunder mengenai data geologi, curah hujan, cuaca, serta beberapa data asumsi mengenai kondisi fasilitas PLTD, dan data radionuklida yang secara kuantitas cukup banyak dan memiliki toksisitas tinggi. HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari hasil perhitungan diperoleh beberapa keluaran yaitu dosis/paparan yang mengenai organ-organ tubuh manusia pada radius 150 m dari PLTD, yaitu
red marrow (sumsum merah), endosteum, thyroid, breast (dada), pulmonary
(paru-paru), stomach wall (dinding perut), intestine (usus), liver (hati), pancreas (kelenjar ludah perut), kidney (ginjal),dan lain-lain serta untuk seluruh tubuh
seperti terlihat dalam Tabel 1. Disamping itu juga diperoleh mengenai dosis individu maksimum tahunan seperti terlihat dalam Gambar 1.
Tabel 1. Dosis/Paparan Organ
Gambar 1. Dosis Individu vs Waktu
Dari Tabel 1, terlihat bahwa dosis individu pada organ-organ manusia mencapai nilai maksimum pada seluruh tubuh di tahun ke-331 sebesar 17,40 mrem/tahun. Dosis individu untuk seluruh tubuh menurun hingga hanya sebesar 6,28 mrem/tahun pada tahun ke-1000.
Dari Gambar 1 ditampilkan dosis individu terhadap waktu yang menaik sampai tahun ke-32 sebesar 12,03 mrem/tahun, selanjutnya menurun sampai tahun 51 sebesar 11,76 mrem/tahun. Menaik lagi sampai dengan tahun ke-71 sebesar 12,01 mrem/tahun, menurun lagi sampai tahun ke-131 sebesar 10,05 mrem/tahun. Dosis individu maksimum terjadi pada tahun ke-331 sebesar 17,40 mrem/tahun dan nilai ini sesuai dengan Tabel 1. Untuk dosis individu maksimum bagi seluruh tubuh, selanjutnya menurun lagi sampai tahun ke-1000 sebesar 6,28 mrem/tahun.
KESIMPULAN
Dari hasil pengkajian maka beberapa kesimpulan dapat diberikan sebagai berikut :
1. Perhitungan memberikan hasil dosis individual maksimum tahunan yang masih dibawah batas ambang yang aman yaitu dibawah 5 rem/tahun.
2. Dosis/paparan yang mengenai masing-masing organ penting masih dianggap aman.
3. Mengingat beberapa data masukkan sekunder yang diperoleh berdasarakan asumsi maka hasil dari pengkajian ini masih perlu diperbaharui.
DAFTAR PUSTAKA
1. IAEA, Operational Experience in Shallow Ground Disposal of Radioactive
Wastes, Technical Report Series No. 69, IAEA, Vienna 1985.
2. HUNG, CHEN YENG, User’s Guide for the SYSCPG Program a PC Version
of the PRESTO-EPA-CPG Operation System Version 2.0, US
Environmental Protection Agency Office of Radiation Programs Washington, DC 20460, 1993.
