PRO SIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLffi

Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

EVALUASI HASIL PEMANTAUAN RADIOAKTIVITAS UDARA DI RUANGREAKTORKARTINIPTAPB-BATANYOGYAKARTA

Supamo, Elisabeth SupriyatoiPusat Teknologi Akselerator Dan Proses Bahan - BATAN

ABSTRAK

EVALUASI HASIL PEMANTAUAN RADIOAKTIVITAS UDARA DI RUANGREAKTOR KARTINI PTAPB BATAN YOGYAKARTA. Telah dilakukan evaluasi hasilpemantauan radioaktivitas udara di ruang reaktor Kartini. Tujuan pemantauan iniadalah untuk mengetahui tingkat radioaktivitas udara yang terjadi dengan mengukurgross beta. Oigunakan metode penghisapan dengan menggunakan pompa vakumtinggi, udara dilewatkan filter kemudian filter dicacah menggunakan alat cacah GeigerMuller Ortec, efisiensi pencacahan 14 %, debit udara masuk 36 x 303 celmenit danfaktor perkalian luasan filter 6,612. Hasil analisis menunjukkan bahwa radioaktivitaspemancar gross beta di udara paling rendah (3,4 ± 0,01) W·7 Bq/cc dan paling tinggi(26,86 ± 0,02) 1(J7 Bq/cc. Hasil analisis ini masih jauh berada di bawah batasspesifikasi teknis yang telah ditetapkan dan tertuang pada Laporan AnalisisKeselamatan Reaktor Kartini yang besarnya 4 x 10-5Bq/cc.

ABSTRACT

THE EVALUA TION OF AIRBORNE RADIOACTIVITY MONITORING RESULT INKARTINI REACTOR ROOM AT PTAPB-BA TAN YOGYAKARTA. The evaluation ofairborne radioactivity monitoring result in Kartni reactor room has been done. Thepurpose of this evaluation is to know the level of the airborne radioactivity in reactorhall by measuring gross beta. The vacuum method was done by using high vaccumpump, the air is passed through the filter, then is counted by Geiger Muller Ortecdetector, detector efficiency is 14 %, of air flow is 36 x 3d celminute and the areafactor of filter 6.612. The analysis result shown that the lowest gross beta radioactivityin the air is (3.4 ± 0.01) 1(J7Bq/cc and the highest is (26.86 ± 0.02) 10-7Bq/cc. Thosemeasurement results shown that the radioactivity level still less than maximumpermissible concentration of the air radioactivity is 4 x 10-5 Bq/cc, that has beendeclared on Safety Analysis Report of Kartini reactor.

PENDAHULUAN

Radioaktivitas udara alam sudah menjadi bagiandari lingkungan hidup manusia, yang adakarena keberadaan kandungan deret uranium dantorium dalam tanah. Radioisotop U-238 dan Th-232merupakan radionuklida alam, memiliki rantaipeluruhan panjang. Salah satu anak turunnya berupagas mulia. Radionuklida primordial yang memberikontribusi besar pada radioaktivitas udara adalahanak turun Rn-222 dan Rn-220. Aktivitas mereka

bervariasi dalam jangkau yang cukup besar sebagaifungsi dari letak geograti dan waktu. Hal ini terjadididuga karena radium yang dikandung oleh tanahterdistribusi secara tidak seragam dan karenamereka tidak membebaskan radon maupun toronpada tempat yang sarna. Aktivitas di setiap lokasi

bervariasi dengan variabel meteorologi seperti arahangin dan kecepatannya, temperatur dankelembaban. Anak turun radon dan toron yangberupa gas dan partikel di udara, merupakan debuatmosferik berukuran antara 0,005 hingga 0,04mikro inci(l). Mereka dapat ditangkap oleh filter danaktivitas mereka dapat diketahui bila dicacahsesegera mungkin setelah pengambilan cuplikanudara. Hila pencacahan dilakukan dengan waktutunda beberapa saat setelah pengambilan cuplikanudara, radioaktitas terukur akan jauh lebih rendah,karena umur pam anak turun radon dan toron yangrelatif pendek. Kontaminasi di udara: Jeniskontaminan di udara adalah gas dan uap sertapartikulat.

Kontaminasi gas dan uap: Gasdidetinisikan sebagai substansi yang berada dalam

344 ISSN 1410 - 8178 Suparno, dkk

PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

fase gas ketika kondisi temperatur dan tekanan dibawah normal. Perbedaan antara gas dan uap tidakbegitu jelas. Uap seeara umum didefinisikansebagai substansi yang dapat berada dalam fase gasdan terutama dalam fase eair atau padat bila kondisitekanan dan temperatumya dibawah normal.

Kontaminasi partikulat: Partikulat terdiriatas partikel-partikel padat dan eair dengandiameter lebih besar dari pada diameter molekul.Partikulat padat dikelompokkan dalam asap, beluk(fumes) dan debu, sedangkan eair berupa kabut.Bentuk lain dari partikel di udara adalah aerosolyang merupakan gabungan antara partikel padat daneair yang membentuk suspensi. Kontaminasi udarasering dijumpai dalam bentuk kombinasi antara gasdan partikulat. Partikel-partikel di udara memilikiwaktu hidup, yaitu suatu saat partikel-partikeltersebut melayang-Iayang di udara sebelum jatuh dipermukaan tanah. Waktu hidup berkisar antarabeberapa detik sampai beberapa bulan. Kecepatanmengendap partikel tergantung dari ukuran partikel,massa jenis, arah dan keeepatan angin serta faktorfisik lainnya Pencemaran radioaktif di udaradiakibatkan oleh operasi-operasi yang mengolahatau menggunakan zat radioaktif atau yangmemproduksi zat radioaktif. Beberapa aktivitasyang menghasilkan atau menggunakan zatradioaktif, diantaranya pengoperasian reaktornuklir, produksi radioisotop, proses daur ulangbahan bakar nuklir, pekerjaan laboratorium denganpemanasan, penggerindaan dan sebagainya. Padapengoperasian reaktor nuklir(2), reaksi yang terjadiadalah reaksi fisi, reaksi ini menghasilkan dua intibaru yang lebih ringan dan tidak stabil. Inti-inti inibersifat radioaktif, sering pula disebut sebagaifTagmen fisi yang selalu meluruh menjadiradionuklida-radionuklida baru untuk meneapaikeadaan stabil dengan mengeluarkan sinar maupunpartikel, selain menghasilkan inti yang radioaktif,reaksi fisi juga menghasilkan neutron-neutron baruyang memungkinkan terjadinya reaksi berantai sertaenergi panas sebesar 200 MeV. Reaksi fisimemerlukan penanganan yang eermat mengingatadanya bahaya potensial yang eukup besar bilareaksi ini tidak dapat dikendalikan. Pada dasamyakriteria keselamatan reaktor, dalam hal ini reaktor

tipe Light Water Reactor ( LWR) dirumuskan atasdasar kemampuan bahan kelongsong sebagaipenghambat primer, untuk meneegah bahan-bahanradioaktif yang terkumpul dalam bahan bakartersebut lepas. Kemampuan tersebut dipengaruhioleh tinggi suhu serta kemungkinan reaksi denganfluida pendingin yang dapat mengakibatkanrapuhnya bahan kelongsong. Bila terjadi keboeoranpada kelongsong bahan bakar atau keretakan,beberapa prod uk fisi akan mengkontaminasi airpendingin dan beberapa diantaranya yang berupa

gas dapat meninggalkan air pending in dan lepas keudara. UnsW"N-16 adalah gas radioaktif yang jugaterbentuk bila reaktor berjalan normal. N-16terbentuk berdasarkan reaksi 016 (n,p) N16• Unsurini merupakan unsur radioaktif yang dominan danutama ketika air tepat meninggalkan teras. N-16memiliki umur paro yang cukup pendek 7,4 detik,sehingga unsur ini tidak akan cukup lama untukmeneapai konsentrasi yang sarna dalam airpendingin. Unsur ini merupakan pemancar ~.Radioisotop gas-gas yang dihasilkan dalam elemenbakar ini termasuk di dalamnya radioisotophalogen, tetap berada di dalam air. Dengan kondisiini kurang dari 10 % dari gas-gas tersebut yangmemiliki umur paro kurang dan I menit akan lepasdari air pendingin reaktor. Umur yang pendekmencegah mereka berdifusi ke permukaan airpendingin reaktor dan lolos dari larutan. Selain ituradioisotop-radioisotop dengan umur paro yangpendek biasanya merupakan pemancar ~ dan sedikitsekali yang merupakan pemanear y. Kontaminanyang memberi kontribusi besar terhadap keberadaanpaparan y adalah radioisotop gas Ar-4l. Ar-41berasl dari reaksi Ar-40 di udara yang masukbersama-sama air pendingin dengan neutron. Ar-41meluruh dalam air dan radiasi yang tinggi diserapoleh air pendingin reaktor. Ar-41 meluruh denganmemancarkan partikel ~ dengan tenaga 2,5 MeVdan 1,2 MeV, sinar y dengan tenaga 1,37 MeV.Sebagian Ar-41 lepas dari air pendingin reaktor danmengkontaminasi udara dalam ruang reaktor. Bilaterjadi kerusakan pada kelongsong bahan bakarreaktor, maka akan terjadi pelepasan gas-gas muliayaitu Xenon (Xe) dan Kripton (Kr). Gas-gas muliaini tidak larut dalam air pendingin dan memilikiumur paro lebih dari 1 menit. Mereka merupakansumber radiasi y yang besar dalam ruang reaktor.

TAT A KERJA

Alat

Filter udara model TF A nomor seri: 2133

dipakai untuk menampung atau tempatmenempelnya partikulat-partikulat udara pada saatpenghisapan. Gunting digunakan untuk memotongfilter sesuai dengan luasan detektor alat caeah.Timbangan merk AND nomor seri: K 9235451buatan Jepang untuk mengetahui berat filter danpartikulat udara. Pompa vakum tinggi merkSTAPLEK untuk menghisap udara dan Alat eaeahGeiger Muller merk Ortee digunakan untukmenghitung kandungan radioaktivitas.

Cara Kerja

I. Penghisapan euplikan udara.Pegambilan euplikan udara dihisap lewat filter,menggunakan filter model TF A nom or seri 2133

Suparno, dkk. ISSN 1410 - 8178 345

PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

yang telah diketahui beratnya, dihisap denganpompa vakum merk Staplex dengan debit (Q):36 x 303 ee/menit, Pengisapan udara dilakukandi dalam ruang reaktor Kartini selama 20 men it,posisi/letak pompa Staplex kira-kira 50 emdiatas permukaan lantai dek reaktor. Dipotongfilter dengan diameter 3.5 em (sesuai diametertabung GM). Luas filter yang dipersiapkan iniadalah 1/7 dari luas keseluruhan filter, faktorperkalian luasan filter (A): 6,612. Pencaeahanfilter udara menggunakan alat eaeah beta GeigerMuller Ortee, efisiensi peneacahan 14 % HYpower supply I KY, lama pencacahan 10 menit.Hasil pencacahan dihitung untuk menentukantingkat radioaktivitas gross beta udara di dalamruang reaktor.

2. Menghitung kandungan radioaktivitas udaraPerhitungan radioaktivitas gross p udara (X) diudara, digunakan persamaan empiris(3)

(X)_CpmxIOOxA+ Bf-------O"u q ccExQx60xt

Keterangan :X : Radioaktivitas gross 13 udara BqfccCpm : netto cacah filter, dalam menitA : faktor perkalian luasan keseluruhan filter: 6,612Q : kecepatan aliran udara (debit), dalam cc fmenit

(= 36 x 303)E : Efisiensi pencacahan (=14 %)t :waktu pemompaan, dalam menit (=20 men it)100 : seratus persen60 : Konversi menit menjadi detik

HASIL DAN PEMBAHASAN

Tabel I. Hasil analisis kandungan radioaktivitasudara di ruang reaktor bulan Januari 2007sampai dengan bulan September 2007.

No

T anggalCacah netto,Radioaktivitas udara

penaambilan

(Cpm)(x 10-7 Salce)

1.

9 Januari 15,56,28 ± 0,01

2.

28 Februari 17,67,11 ± 0,01

3.

14 Maret 15,96,46 ± 01

4.

27 Maret 17,67,11± 0,01

5.

28 Maret 17,87,19 ± 0,01

6

3 April 17,87,19 + 0,01

7

4 April 18,27,27 + 0,01

8

11 April 24,59,78:t 0,01

9

18 April 24,29,27 ± 0,01

10

2 Mei 2610,3 ± 0,01

11

9Mei 24,29,27 + 0,01

12

15 Mei 29,711,62 ± 0,01

13

23Mei 31,612,4 ± 0,02

14

12 Juni 40,916,11+ 0,02

15

3 Juli 28,811,24 ± 0,02

16

18 Juli 29,511,54±0,02

17

19 Juli 40,916,11 + 0,02

18

20 Juli 3111,89 ± 0,02

No

1920

21

Dari hasil" analisis kandungan radio­aktivitas udara di ruang reaktor menggunakan alatcacah Geiger Muller selama bulan Januari sampaidengan bulan September 2007 disajikan pada tabelI sedangkan denah lokasi tempat pengambilansampel udara terlampir.

Pembahasan

Hasil filtrasi udara pada kertas filterlangsung dapat ditentukan radioaktivitasnya setelahdikoreksi dengan pencacahan latar. Radioaktivitasgross p diukur secara kuantitatif yaitu menentukanjumlah kandungan radionuklida pemancar p. Untukpengukuran ini cuplikan tidak memerlukan prosespemisahan, sehingga yang terukur adalah semua

radioaktivitas p dari campuran radionuklida yangada, contoh perhitungan radioaktivitas disajikanpada lampiran. Tingkat radioaktivitas gross betaudara antara (3,4 ± 0,01) 10-7 Bq/cc sampai dengan(26,86 ± 0,02) 10-7 Bq/cc.(Tabel.l). Hasilpemantauan ini masih dalam orde 10-7 Bq!cc danboleh dikatakan normal, karena dalam kondisireaktor beroperasi normal, radioaktivitas udara didalam ruang reaktor hanyalah radioaktivitas anakturrun Radon dan Toron dari peluruhan Uraniumdan Thorium alamiah yang terdapat di dalam bahanbangunan gedung reaktor. Radon dan Toron yangberupa gas akan berdifusi dari bahan bangunan keudara dan sebagian akan berubah menjadi partikel­partikel radioaktif di udara, sehingga padapengambilan cuplikan udara di dalam ruang reaktor,partikel anak turun Radon dan Toron yangterdeteksi(4). Gas-gas hasil reaksi fisi pada saatreaktor beroperasi seperti Argon yang berdifusikeluar dari kelongsong bahan bakar tidak dapatmencapai udara karena umur paro yang pendekakan habis selama melewati air pendingin primer.Hanya apabila teJjadi keretakan kelongsong bahanbakar, maka hasil fisi yang berupa gas yang umurparonya cukup panjang seperti 1-131 akan mampumencapai udara dan meningkatkan radioaktivitas diruang reaktor, namun hal itu tidak terjadi karenahasil yang terdeteksi paling rendah (3,4 ± 0,01) 10-7

Bq/cc ( pengukuran tanggal 19 September 2007)dan paling tinggi (26,86 ± 0,02) 10-7 Bqlcc (pengukuran tanggal 2 Agustus 2007), masih dalambatas normal, yaitu berada jauh dibawah batasspesifikasi teknik yang telah ditetapkan dantertuang pada Laporan Analisis KeselamatanReaktor Kartini yang besamya 4 x 10-s Bq!cc(s.6).Apabila hasil pengukuran melebihi batas spesifikasi

346 ISSN 1410 - 8178 Suparno, dkk

PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

teknik yang telah ditentukan maka dilakukanpengukuran radionuklidanya dengan menggunakanSpektrometri gamma untuk mengetahuikemungkinan lepasan dari hasil reaksi fisi

KESIMPULAN

Pemantauan tingkat radioaktivitas udara diruang reaktor Kartini dengan cara pengukuran grossbeta selama bulan Januari sampai denganSeptember 2007 dapat disimpulkan :1. Tingkat radioaktivitas udara antara (3,4 ± 0,01)

10-7 Bq/cc sampai dengan (26,86 ± 0,02) 10-7

Bq/cc, hasil pemantauan ini masih dalam orde10-7 Bq/cc dalam kategori normal.

2. Hasil yang terdeteksi paling rendah (3,4 ± 0,01)10-7 Bq/cc dan paling tinggi (26,86 ± 0,02) 10-7

Bq/cc, masih dalam batas aman, yaitu beradajauh dibawah batas spesifikasi teknik yang telahditetapkan dan tertuang pada Laporan AnalisisKeselamatan Reaktor Kartini yang besamya 4 x10-5 Bq/cc.

DAFT AR PUSTAKA

I. DJOKOLELONO, MURSID, 1977,"Radioaktivitas udara dalam Ruangan danLingkungan", PPOM BATAN, Yogyakarta.

2. SURA TMAN,. "Pengawasan KeselamatanRadiasi Reaktor Kartini- Yogyakarta" PPNY­BAT AN, 1998

3. SURATMAN, 1997, "PengukuranRadioaktivitas W', Pusat Penelitian NuklirYogyakarta, BATAN, Y ogyakarta.

4. PP. No. 33 Tahun 2007, "PP. No. 33 Tahun2007, "Tentang Keselamatan Radiasi Pengiondan Keamanan Sumber Radioaktif'

5. Kep. Ka. BAPETEN. No. 01/Ka.BAPETENN­99. "Tentang Ketentuan Keselamatan KeIjaterhadap Radiasi"

6. "Laporan Analisis Keselamatan ReaktorKartini" BAB XVII, halaman 25, nomoI'dokumen; C7/05/B2/LAK/2005, revisi 6.

LAMPIRAN-1

Contoh perhitungan :Cacah sample: 265/1 0 menitCacah lataI' : 110110 menitCacah netto : 155/10 menit

.. Cpm d x 100x AAktlvltas udara = u ara ± (Ju Bq I cc

E x 60 x Q x t

k·· I 15,5 x 100 x 6,612 B IA tlvltasucara=-------±(Ju q cc14x60x363 x20

Aktivitas udara = (6,28 x 10-7) ± (Ju Bq I cc

Simpangan baku laju cacah,

Cps sampel + Cps latar

26,5 II--+-(J =V 60 60 =0033x 600 '

Perhitungan rambatan ralat:

k·· d Cpmnano xl00x6,612A tlvltas u ara - ~14x60x36x303 x20

(4,04899 x 10-8 x Cpmnano) Bq I cc

Rambatan ralat untuk bentuk persamaanU=(4,04899 x 10-8) x CpmU=(4,04899 x 10'8) x X adalah

(J~ =(:r x(J2 x

a =~a2 a2v x

Jadi radioaktivitas udara = (6,28 ± 0,013) x 10-7

Bq/cc

LAMPIRAN-2

Lokasi tempat pengambilan sample udara di gedungreaktor Kartini

Keterangan gambaI':No. I : Tempat ganti sepatuNo.2: Ruang kontrolNo.3: Pagar timurNo.4: Pagar utara

Suparno, dkk. ISSN 1410 - 8178 347

PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLffi

Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

No.5: Pagar baratNo.6: Pagar selatanNo.7: 50 em dari permukaan air tangki reaktorNo.8: dek reaktor sebelah timurNo.9: dek reaktor sebelah utaraNo. 10 : dek reaktor sebelah baratNo. II : dek reaktor sebelah selatan

No. 12 : dek tangki penyimpanan bahan bakarbekas(bulk shielding)

TANYA JAWAB

Hendro W.

~ Apakah keeepatan di pompa vakum sudahdijadikan parameter?

~ Bagaimana pengaruh radioaktivitas jikakeeepatan pompa vakum diubah ?

Suparno-<¢> Sudah

-<¢> Apabila kecepalan pompa vakum diubah makalama penghisapan udara harus diubah pula.karena apabi/a hal ini lidak dilakukan makahasi/ akhir lidak akurat.

348 ISSN 1410 - 8178 Suparno, dkk