ISSN 1410-1998 Prosiding Presentasi I/miah Daur Bahan Bakar Nuklir VP27BDU & P2BGN -BA TAN Jakarta, 22 Februari 2000

ANALISIS SUMBER RADIASIINTERNA DAN RADIOTOKSISIT AS AT ASDASAR DISTRIBUSI AEROSOL DIIRM

Indro YuwonoPusat Teknologi Pengamanan Bahan Nuklir -BATAN

ABSTRAK

ANALISIS SUM8ER RADIASIINTERNA DAN RADIOTOKSISITAS AT AS DASAR DISTRI8USIAEROSOL DI IRM. Hasil fisi bahan bakar nuklir pasca iradiasi dalam pengujian merusak diinstalasi radiometalurgi dapat menyebabkan kontaminasi udara daerah kerja berupa aerosolradioaktif. Penghisapan aerosol radioaktif oleh para pekerja akan menjadi sumber radiasi interna.Potensi bahaya partikel radioaktif dalam tubuh tergantung juga pada klasifikasi radiotoksisitasnya.Prosentase pengendapan partikel radioaktif dalam tubuh ditentukan oleh ukuran partkel. Analisissumber radiasi intema dan radiotoksisitas menunjukan bahwa sumber radiasi intema padaoperasi normal berupa radioaktif alam dengan radiotoksisitas tinggi yaitu Pb-212 dan Ac-228.Pengendapan tertinggi terdapat pada daerah aveo/ar instersial (Ai) sebesar 95% dan terendahpada daerah bronchial (88) sebesar 1 %, keduanya untuk ukuran partikel11, 7 nm dan 350 nm.

ABSTRACT

ANAL YSIS OF INTERNAL RADIA TION AND RADIO TOXICITY SOURCE BASE ON AEROSOLDISTRIBUTION IN RMI. Destructive testing of nuclear fuel element during post irradiationexamination in radiometallurgy installation may cause air contamination in the working area in theform of radioactive aerosol. Inhalation of the radioactive aerosol by worker will to become internalradiation source. Potential hazard of radioactive particle in the body also depends on the level ofradiotoxicity. Deposit of radioactive particle in the body depends on the particle size. Analysis ofintemal radiation source and radiotoxicity showed that in the normal operation only naturalradioactive materials are found with high radiotoxicity,i.e. Pb-212 and Ac-228. High deposit in theaveolar instersial (Ai) is 95% and lower in the bronchial area (BB) is 1 % for particle size 11.7 nmand 350 nm respectively.

PENDAHULUAN berpotensi melepaskan debu radiaoaktifmelalui cerobong lepasan udara buanginstalasi yang terkait maka ada kemungkinanudara yang telah terkontaminasi tersebutmasuk sebagai udara segar melalui prefilterdalam sistem. Walaupun udara buang dariinstalsi nuklir telah dilewatkan HEPA filter,namun karena efisiensinya maksimum hanya99,97% maka masih ada kemungkinan yang0,03% lolos, kemungkinan adanya kebocoransistem aliran udara negatif dari luar gedungserta turnnya efisiensi filter. Dengan demikianmaka udara yang telah terkontaminasitersebut dapat merupakan sumber radiasiintema bagi para pekerja radiasi bila terhirupmelalui pernapasan. Dalam operasi normalatau tak ada kecelakaan sumber radiasiintema bagi para pekerja radiasi cenderung

tetap.

Instalasi Radiometalurgi (IRM) adalahinstakasi di Bidang Teknologi Daur Ulang danPasca Iradiasi (BTDUPI) dalam PusatPengembangan Teknologi Bahan Bakarnuklir dan Daur Ulang (P2TBDU) merupakansarana untuk melakukan pengujian bahanbakar bekas I pasca iradiasi. Pengujiandilakukan secara merusak atau destructivetesting (DT) dan non destructive testing(NDT) yang semuanya dilaksanakan di dalamhot cell. Pada proses penyiapan cuplikanuntuk pengujian merusak, bahan bakarbekas dibongkar dan dipotong dalam ukuransesuai kebutuhan. Dalam prosespemotongan tersebut dimungkinkan adanyaserbuk/debu radioaktif yang tersebar diudaradalam bentuk aerosol. Aerosol radioaktif hasilproses pemotongan bahan bakar bekasmelalui saluran udara atau ducting" padasistem Ventilation and Air Conditioning (VA C)memungkinkan tersebar ke daerah kerja.Penghisapan aerosol ini memberikan resikoadanya sumber radiasi interna bagi pekerjaradiasi. Mengingat lokasi instalasi yangberdekatan dengan instalasi lain yang juga

Adanya berbagai radionuklida produkfisi serta masuknya udara segar I udara luarmelalui saluran hisap akan memberikanvariasi tingkat radiotoksisitas radionuklidayang terhirup oleh pekerja. Kondisi tersebutakan tergantung pula pad a pola distribusiaerosol dalam instalasi. Ukuran butir dan

283

Prosiding Presentasi I/miah Daur Bahan Bakar Nuklir VP2TBDU & P2BGN -BA TAN Jakarta, 22 Februari 2000 ISSN 1410-199"

pola aliran udara yang berpengaruh padapola distribusi aerosol dapat menyebabkanjenis radionuklida yang berbeda di setiapzona daerah kerja BTDUPI, meliputi zona I,II, III dan IV. Semakin tinggi zona kerjanyasemakin pula tekanan negatif udaranyaterhadap udara luar. Dari hasil penelitian inidiharapkan dapat diketahui jenis radionuklidayang berpotensi terhirup melalui pernapasanoleh pekerja radiasi dan kemungkinantertinggal dalam tubuh sebagai sumberradiasi interna.

Teknologi Reaktor Riset (P2TRR) danperkiraan dari PSAR radionuklida yang adadalam bahan bakar pasca iradiasi danberpotensi terlepas ke lingkungan ataudaerah kerja adalah:1. Kelas I :Am(241, 243), Cm£242, 243,

244), Pu(238, 239, 240, 242)(P AR)

2. Kelas II: Sr90SARu 106, /131, Cs 134, Ce144, Eu 154(P R), Sr, Y, Zr, Nb, Ru, Sb, I,Ce, Cs.

.Kelas III: Y 90, Zr 95, Nb 95, Te (125 m,127 my, Cs 137, Eu 155 (PSAR), As, Rb,

Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Sn, Sb, Te,I, Xe, Cs, Ba, La, Ce, Pro

.Kelas IV: H 3, Kr 85, Xe 131 m, U238(nat) (PSAR) , Cs, Nb, Kr, I

3

4

Oari kondisi tersebut diatas terlihat bahwakemungkinan sumber radiasilnterna bagipara pekerja radiasi dalam pengujian bahanbakar pasca iradiasi meliputi berbagai jenisradionuklida dengan ragam tingkatradiotoksisitas yang berbeda-beda.Tabel1. Hasil fisi eb RSG-GAS dari Origen IIdan PSAR

11NO, I Onaen II I PSAR I KeteranaanI As

I 2I Br I Sr90

I 4 I Kr I Y90I 5 I Rb I Zr 95I 6 , Sr I Nb95

TEaRISesuai dengan fungsi utamanya

instalasi radiometalurgi melakukan pengujianbahan bakar pasca iradiasi dan yang banyakdilakukan pengujian dalam instalasi iniadalah bahan bakar pasca iradiasi dariRSG.GA.Siwabessy yaitu bahan bakar tipeMTR-30. Berbagai jenis produk fisikemungkinan terlepas keluar darikungkunganya dalam proses pemotonganpersiapan cuplikan. Menurut hasilperhitungan dalam disain dasar yangtertuang di preliminary safety analysis report(PSAR) (1) dari pemasok utama yaitu

Interatom GCNF Jerman, produk hasil fisiyang terkandung dalam bahan bakar pascairadiasi RSG-GAS jenis MTR-30 yangkemungkinannya terlepas dari hot cell dankeluar serta hasil fisi dengan origen IIdisampaikan dalam tabel 1. Dalamperjalanan udara ke cerobong yangkemungkinan terkontaminasi denganberbagai radionuklida, ada kemungkinanterlepas ke dalam daerah kerja khususnyabila ada arus balik karena kegagalan sistemVAG. Apabila hal tersebut terjadi makaradionuklida yang terhirup akan menjadisumber radiasi interna bagi para pekerjaradiasi.

I 10 I Mo I Sb 125-/1-1 I Tc I Te 125M. 127. 127MI 12 \ Ru I 1131

114 IS" I Cs 134.Cs 137, 15 -I ~"- I Ba 137 M-

, 16, 17

I T~ I Ce 144

Pu 238, 239, 240,242Am 241, 243Cm 242. 243. 244

123 I~

Sumber radiasi interna yang perludiperhatikan atas dasar sifat radiasinyaadalah radionuklida dengan pemancar alfa(a) karena daya rusaknya yang tinggi.Paparan radiasi interna melalui jalurpernapasan disebabkan karena menghirupaerosol radioaktif dan terjadi pengendapan.Jalur pengendapan partikel yang terhirupdisampaikan dalam gambar 1.

Pengertian radiotoksisitas adalahukuran kemampuan radionuklida apabilamasuk dalam tubuh menyebabkan kerusakanjaringan dan organ tubuh. Tingkatan dariradiotoksisitas didasarkan pada derived airconcentration (DAC) dari masing-masingradionuklida. Menurut Council of theEuropean Communities (CEcf2) danketentuan BATAN(3) ,radiotoksisitasdibedakan dalam 4 kelas yaitu, kelas I .

Radiotoksisitas sangat tinggi, kelas II :Radiotoksisitas tinggi, kelas IIIRadiotoksisitas sedang dan kelas IV :Radiotoksisitas rendah. Menurut perhitunganorigen II oleh Pusat Pengembangan

284

ISSN141D-1998 Prosiding Presentasi Ilmiah Daur Bahan Bakar Nuklir VP2TBDU & P2BGN -BA TAN Jakarta, 22 Februari 2000

partikel di u?~ra yang masuk melalui sistem

pernapasan.

TATA KERJA

Sistem alur pernapasan dandaerah penegndapan partikel

Gi3mbar 1

Setelah persiapan secara lengkapmulai dari peralatan pengambil cuplikan dananalisis selesai kemudian dilakukanpenelitian dengan tahapan sebagai berikut.1. Pengukuran efisiensi HEPA filter untuk

daerah hot cell dan daerah kerja dengan

portacount plus bekerjasama denganP3KRBiN.

2. Dilakukan pengambilan cuplikan udara didaerah operasi, daerah perawatan dandaerah luar gedung sebagi pembandingdengan alfa «:1)- beta (l3)aerosol,kapasitas hisap 40 m3/jam dan lamapenghisapan 30 men it.

3. Filter berisi cuplikan udara dicacahdengan MCA Ortec detektor PGT -HPGeselama 600 detik.

4. Dari hasil cacahan tersebut diidentifikasi

jenis radionuklidanya.

Dalam gambar 1 terlihat ada tiga bagianutama pengendapan yaitu diluar thorax dandalam thorax serta daerah bronchiolar

Kemungkinan pengendapan partikelradioaktif dalam tubuh utamanya sesuaidengan alur pernapasan yaitu daerah hidung(ET1), daerah dari ujung saluran hidunghingga tenggorakan (ET2), salurantenggorokan sampai ke saluran masuk paru-paru (88), saluran anak cabang ke paru-paru(bb) dan ujung saluran [ ] (AI) sepertidigambarkan dalam gambar 1 4

HASIL DAN BAHASAN

Aerosol merupakan kumpulan partikelyang terdispersi dan mengapung dalam gas Iudara Khusus untuk partikel alfa (a) masihmarupakan masalah yang pelik karena takdapat dilakukan pengukuran secara langsungpada para pekerja tetapi hanyamenggunakan model teoritik. Jumlah partikelterhirup dan fraksi pengendapan dalam tubuhdipengauruhi oleh ukuran butiran partikelaktif. Ukuran partikel aktif menururtInternational Commission RadiationProtection (ICRP) publikasi 68 dinyatakandalam satuan AM AD (Activity MedianAerodynamic Diameter) untuk partikel > 0,5

Jlm dan dalam satuam AMTD (ActivityMedian Thermod~namic Diameter) untukpartikel < 0,5 Jlm. ,5) Satuan tersebut adalah

satuan yang diharapkan telah mewakili sifatkarakteristik partikel radioaktif yaituhamburan, radiasi, kelembaban, difusielektrostatik, pengendapan termal dan jejak

Mendukung asumsi adanyaradionuklida yang terlepas ke daerah kerjadisamping disebabkan kemungkinan adanyaarus balik juga turunnya tingkat efisiensi filterdilakukan penelitian berkenaan denganefisiensi filter. Oari hasil penelitian Ipengujianefisiensi dengan Portacount plus diperolehhasil ada beberapa filter di daerah hot cellyang efisiensinya relatif rendah dibawah 90%yaitu untuk :.Filter6A= 86,31% Filter6B= 88,75%.Filter 1= 86,97% Filter II = 78,14%.Filter III = 85,44%Oari data tersebut diatas terlihat bahwakemungkinan adanya radionuklida yangterlepas ke dalam daerah kerja relatif besaruntuk partikel berukuran < 0,3 11m karenaefisiensi filter dirancang sebesar 99,97%untuk partikel dengan ukuran > 0,31lm .

Jenis radionuklida yang terdapat didaerah operasi dan daerah perawatandisampaikan dalam tabel 2. Oari data dalamtabel 2 dan atas dasar tabel 1 terlihat bahwadalam proses pengujian bahan bakar bekasdi instalasi radiometalurgi selama ini tidakada radionuklida hasil fisi yang terlepas kedaerah kerja/operasi. Kondisi ini menunjukanbahwa selama operasi pengujian bahanbakar bekas yang telah dilakukan di BTOUPI

285

Prosiding Presentasi /lmiah Daur Bahan Bakar Nuklir VP27BDU & P2BGN -BA TAN Jakarta, 22 Februari 2000 ISSN 1410-1988

udara daerah kerja bebas dari radionuklidahasil fisi walaupun ada beberapa filter yangefisiensinya telah menurun. Dengan demikianmaka potensi bahaya sumber radiasi internabagi para pekerja radiasi dalam keadaannormal tanpa ada kegagalan operasi systemmisalr1ya V AC maka hanya beruparadionuklida alam yang merupakan turunandari deret U-238 dan deret Th-232.

2

3

Semua partikel dalam daerah kerjamaupun di luar daerah kerja/instalasiberdiameter < 0,5 ~m, oleh sebab itusatuan yang digunakan adalah AMTD.Diameter partikel di daerah perawatan(service area) sebesar 11,7 nanometerAMTD.Diameter partikel di daerah operasi dansebesar 350 nanometer AMTD

Tabel 2.

daerahSTOUPI.

Radionuklida yang terdapat dioperasi dan daerah perawatan

Atas dasar tinjauan distribusi aerosoldiatas maka daerah yang mempunyai resikotingkat kontaminasi paling tinggi adalahdaerah perawatan, daerah ini merupakanbagian zona III dengan tekanan negatif lebihrendah terhadap zona I. Dengan demikianmaka resiko pekerja menghirup deburadioaktif paling tinggi di daerah perawatan.Menurut prosentase pengendapan partikeldalam sistem pernapasan dalam setiapbagian untuk diameter partikel antara 0,00111m sampai dengan 100 11m (4,5) dan atas

dasar ukuran aerosol yang semuanya < 0,5

11m kemungkinan pengendapan tertinggi didaerah AI sekitar 95% untuk ukuran partikel11,7 nm dan sekitar 12% untuk ukuran 350nm. Pengendapan terendah dalam daerahBB antara 1 % sId 3%. Untuk daerah bb, ET1dan ET2 berkisar antara 3% sId 10%.Menurut pustaka (5), sebagai pembandinguntuk orang dewasa dengan kecepatanbernapas 1,2 m3/jam total fraksi terdeposisidalam tubuh untuk partikel ukuran 0,01 11mdan 0,35 11m masing-masing sebesar 8,8 x10.1 dan 2,9 x 10.1

No Radionuklida I Umur paruh Indukradionuklida

1 Pb-212 10,64 jam Th-2322 Pb-214 26,8 menit U-2383 Ti-208 3 menit Th-2324 Bi-214 19,7 menit I U-2385 Ac-228 6 jam I Th-2326 K-40 1,28.10. tahun I Alam

Umur paruh terpanjang adalah K-40 disusulPb-212 dan Ac-228. Kondisi udara tersebutdapat berubah sewaktu-waktu khususnya bilaada i(egagalan operasi, oleh sebab itupengecekan jenis radionuklida dalam daerahkerja harus secara rutin dilakukan dankhususnya bila sedang dalam prosespemotongan bahan bakar bekas. Sementaraini dapat dikatakan bahwa sebagai sumberradiasi interna dalam pengujian bahan bakarbekas utamanya berasal dari alamo Tetapiradionuklida lain non hasil fisi bahan bakarkemungkinan dapat juga masuk melaluiprefilter dari udara luar, mengingat lokasifasilitas ini berdekatan dengan fasilitas lain

yang kemungkinan dapat meleRaskanradionuklida hasil fisi non bahan bakar (7]

.Dengan demikian maka perludiwaspadai adanya radionuklida Pb-212 danAc-228, walaupun tingkat radioaktivitasnyadalam daerah kerja rendah (8) namun tingkat

toksisitasnya cukup tinggi. Daerah kerjadengan ukuran aerosol terkecil yaitu 11,7 nmhanya di daerah kerja yang jarang digunakankarena daerah perawatan yang berartikemungkinan adanya penghisapan aerosolradioaktif oleh pekerja juga relatif rendah.

Tinjauan dari sisi radiotoksisitas dalamkondisi operasi normal selama ini yaitu hanyaada radionuklida alam termasuk tingkatradiotoksisitas tinggi untuk Pb-212 dan Ac-228 sedangkan untuk yang lain yaitu Pb-214,Ti-208 dan Bi-214 tidak termasuk dalamkategori beracuno(3) Tetapi bila terjadikegagalan operasi maka ada kemungkinanbeberapa radionuklida yang mempunyaitingkat toksisitas beragam, dari tingkatsangat tinggi sampai dengan tingkat rendahmasuk dalam daerah kerja dan berpotensisebagai sumber radiasi interna bila terhirup.

SIMPULAN

Dari hasil analisis tersebut maka dapatdisimpulkan beberapa hal yaitu:

1. Dalam kondisi normal tanpa adakegagalan salah satu sistemkhususnya VAG, sumber radiasiinterna bagi para pekerja di IRMselama ini utamanya berasal dariradionuklida alamo

Hasil penelitian tentang distribusiaerosol di lingkungan BTDUPI untuk daerahkerja yang memiliki potensi cukup tinggitingkat kontaminasi udaranya diperoleh hasil(8] sebagai berikut:

286

Prosiding Presentasi llmiah Daur Bahan Bakar Nuklir VP2TBDU & P2SGN -SA TAN Jakalta. 22 Februari 2000

ISSN141O-1998

2.

.Apakah HEPA Filter dapat diregenerasi

lagi?

3.

Indro Yuwono.Secara umum bila penyimpangan ! 5 -

10% harus diganti..Filter yang telah jenuh tidak dapat di

regenerasi, tetapi harus dibuangl diganti.

Dalam hal ada kegagalan operasimaka perlu dilakukan pengecekansegera mung kin mengingat adaberbagai radionuklida hasil fisi daribahan bakar pasca iradiasi dengantingkat radiotoksisitas beragam.Dalam operasi normal radionuklidayang perlu diwaspadai adalah sifatracunnya khususnya untuk Pb-212 danAc-228 yang toksisitasnya tergolong

tinggi.Pengendapan tertinggi untuk ukuranpartikel 11,7 nm dan 350 nm di daerahAI yaitu daerah ujung saluranpernapasan ke paru-paru.

4

PUSTAKA

Eric Johneri.Daerah kerja mana yang potensial

sebagai sumber dari terjadinyakebocoran, kontaminasi yang akanberdampak kepada pekerja ?

.Apa indikator agar pekerja segeramengetahui adanya kebocorankontaminasi dan lain lain sebelum alarm,sehingga radiasi tidak sampai terhirupoleh pekerja ? .'

.Mohon disosialisasikan.

Indro Yuwono.Oi IRM urutan daerah paling potensial

adanya sumber radiasi interna sesuaiurutan zona, yaitu tertinggi zona IV, ZonaIII, Zona II dan Zona I. Oaerah zona IIIdaerah perawatan.

.Indikator langsung tidak ada, jadi bila adaalarm untuk gas buangl stack monitor,maka pekerja harus diberitahu oleh

petugas (BKK).

Siti Amini.Mengapa dianalisis sumber radiasi interna

saja, apakah sumber-sumber radiasi lainyang merupakan eksterna juga tidak perludianalisis untuk keselamatan pekerja ?

.Apa yang dapat dideteksi oleh alataerosol di IRM/ BTOUPI ?

.Bagaimana partikel yang berukuran <0,5J.lm itu dapat ditahan oleh HEPA Filter?Jadi bagaimana dengan hasilpengamatan yang menunjukkan ukuran11,7 nm ~ 0,011 J.lm bisa didapat ?

[1]. PSAR -IRM, GCNF Interatom "General

Description".[2]. Australian Standard 2243.4 -1986,

"Safety in Laboratories -Part 4",Standard Association of Australia.

[3]. BAT AN, "Ketentuan Keselamatan Kerjaterhadap Radiasi", SK. No.PN03/160/DJ/89, Badan Tenaga AtomNasional, Jakarta 1989.

[4]. ICRP, "Publication 68"[5]. ICRP, "Publication 66, Annals of the

ICRP, Human Respiratory tract Model forradiological Protection"

[6]. INDRO YUWONO, "Penentuan distribusiAerosol Di Fasilitas Pusat Elemen BakarNuklir", Prosiding Pertemuan danPresentasi Ilmiah Peneltian Dasar IlmuPengetahuan Dan Teknologi Nuklir",Yogyakarta 8 -10 Juli 1997. ISSN 0216-

3128.[7]. BUDI PRAYITNO DKK, "Analisis

Radionuklida Udara Masuk SistemVentilasi Di IRM", Prosiding presentasiIlmiah Daur Bahan Bakar Nuklir IV,PEBN-BA TAN, Jakarta 1-2 Desember1998.

[8]. INDRO YUWONO, "EvaluasiKeselamatan Kerja IRM Atas Dasar DataLapangan Dan Rancang Bangun",Prosiding Presentasi Ilmiah Daur BahanBakar Nuklir, Jakarta 10 -11 Nopember1998.

Indro Yuwono.Sumber radiasi lain (eksterna) perlu,

tetapi untuk sumber radiasi interna yangpaling berbahaya adalah a karena daya

rusaknya tinggi..Ketelitian cukup tinggi untuk a, sedangkan

dengan alat survey meter yang adaradiasi lain dapat terdeteksi cukup teliti (y).

.Efisiensi HEPA Filter adalah 99,97%untuk partikel 70,3 ~m, jadi dibawah0,3~m yaitu 0,011 ~m tetap 10105.

TANYA JAWAB

Riau Amarino.Berapa batasan efisiensi HEPA FILTER

yang diizinkan ?

287