ABSTRAK RADROC: PERANGKAT LUNAK …digilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/HSL PENEL P2PLR TH... · Dalam makalah ini dibahas pembuatan perangkat iunak ... Dalam makalah ini

HasH Penelitian P2PLR Tahun 2002

RADROC: PROGRAM KOMPUTER UNTUK PENGKAJIANDA~.~PAK DARt TERLEPASNYA BAHAN RADIOAKTtF KE LAUT

Chevy Cahyana, Heru UmbaraPusat Pengembangan Pengelolaan Limbah Radioaktif

ABSTRAKRADROC: PERANGKAT LUNAK KOMPUTER UNTUK PENGKAJ!AN DAMPAK

DAR! TERLEPASNYA BAHAN RADIOAKTIF KE LAUT. Perangkat lunak komputer RADROCtelah dibuat untuk memperkirakan dosis yang diterima manusia dan pengaruhnya terhadapkesehatan sebagai akibat dari terlepasnya bahan radioaktif ke laut. Dosis yang dihitung berasaldari jalur ingesi, inhalasi, paparan radiasi don imersi. Metoda perkiraan dosis yang digunakanadalah metoda faktor konversi dosis. RADROC ditulis dalam bahasa pemrograman BorlandDelphi 5 dan diverifikasi dengan perangkat lunak MARINRAD buatan RSIC Oak Ridge NationalLaboratory, Tennessee. Hasil verifikasi tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan.

ABSTRACTRADROC: COMPUTER SOFTWARE FOR ASSESSING THE CONSE-QUENCES OF

RELEASES OF RADIOACTIVE MA TERIAL INTO THE OCEANS. The RADROC computersoftware has been made for predicting the dose to man and health effects from ingestion,inhalation, radiation exposure and immersion pathways as consequences of releases ofradioactive material to the oceans. The dose conversion factor ,'nethod is used for thecalculations. The RADROC computer software was written with Borland Delphi 5 language andverified with MARINRAD, RSICC Oak Ridge, Tennessee. The results snow no significantdifference.

PENDAHULUANSalah satu kegiatan di Sub Bidang Radioekologi dan Lingkungan,

Kelautan -Puslitbang Pengeiolaan Limbah Radioaktif (RLK -P2PLR) adalahmelakukan pengkajian damp3.k dari terlepasnya bahan radioaktif ke laut.Bahan radioaktif dapat terlepas ke laut secara langsung, misalnya padakecelakaan saat pengangkutan bahan radioaktif dengan menggunakan kapallaut, atau dapat berasal dari kanister limbah radioaktif yang... dikubur di dalamsedimen di dasar laut. Bahan radioaktif yang terlepas ke laut akan menyebar keseluruh bagian laut baik; air, sedimen maupun biota yang ada di dalamnyasebagai fungsi dari waktu.

Bahan radioaktif yang terlepas ke laut melalui berbagai jalur (pathways)pada akhirnya akan sampai pada man usia. Jalur-jalur tersebut berupa ingesi,inhalasi, paparan radiasi dan imersi. Ingesi terjadi karena mengkonsumsi garanidan makanan yang berasal dari laut dan meminum air laut yang telahdidesalinasi. Inhalasi dapat berasal dari sedimen pantai dan percikan air laut.Paparan radiasi dapat terjadi jika berada di dekat sedrmen pantai yangterkontaminasi. Imersi dapat terjadi apabila berenang di laut yangterkontaminasi.

Hasil Penelitian P2PLR Tahun 2002

Dalam pengkajian dampak dari terlepasnya bahan radioaktif ke laut, lautdibagi menjadi beberapa kompartemen air dan kompartemen sedimen yangsaling berkaitan. Dimensi kompartemen ditentukan berdasarkan prosespencampuran air laut. Pad a setiap kompartemen diasumsikan terjadipencampuran yang homogen. Proses dinamik antar kompartemen disajikandalam bentuk koefisien transfer. Konsentrasi radionuklida yang terlepas

dihitung pada setiap kompartemen sebagai fungsi dari waktu. Besarnya dosisyang akan diterima manusia dan pengaruhnya pada kesehatan (hea/th effects)sebagai akibat dari terlepasnya bahan radioaktif ke laut dihitung untuk setiapjalur (pathway)[iJ.

Untuk mempermudah penghitungan, perlu dibuat suatu perangkat lunakkomputer yang dapat menghitung besarnya konsentrasi, dosis dan pengaruhpada kesehatan dengan cepat dan akurat.

Dalam makalah ini dibahas pembuatan perangkat iunak komputer untukkeperluan tersebut dengan menggunakan bahasa pemrograman BorlandDe/phi 5. perangkat lunak komputer ini diberi nama RADROC (B!lQionuc/ideEe/eases to QQean).

METODOLOGI

Persamaan DasarKonsentrasi radionuklida" dihitung berdasarkan kesetimbangan massa

pada setiap kompartemen. Persamaan kesetimbangan untuk setiapkompartemen adalah :

~(!2dt.

dimana

C~)(t)A(N)mn

R~)(t)

= kcnsentrasi nuklida N dalam kompartemen m (Ci/m3)

= ".airik koefisien transfer untuk nuklida N dari kompartemen m ke

~nmpartemen n (1/tahun)= \ulume sumber ternormalisasi untuk nuklida N dalam kompartemen

m pad a waktu t (Ci/tahun.m3)

Matrik koefis:en transfer untuk nuklida N dihitung d..~ngan persamaan

untuk m * nA(N) -=A(N) ~mn nm V I

m

A(N) = _",(N)mn untuk m = n

186

Hasi/ Penelitian P2PLR Tahun 2002

Volume sumber ternormalisasi untuk nuklida N dihitung dengan persamaan:

R~) (t) = (3)

dimana :A~~ = fraksi nuklida N dalam kompartemen m yang ditransfer ke

kompartemen n per satuan waktu (1/tahun)k~) :;; fraksi nuklida N dalam komparterllen m yang dipindahkan ke sistem

kompartemen per satuan waktu (1/tahun)S~) = laju iepasan nuklida N ke daiarll kompaiiemen m (Ci/tahun)

Vm = volume kompartemen m (m3)

A(N) = konstanta peluruhan untuk radionuklida N

1/tahun)

Jenis SumberDalam makalah ini pembahasan sulnber radionuklida dibatasi ke dalam

tiga jenis, yaitu lepasan langsung dari kanister limbah radioaktif dan-lepasandari kanister limbah radioaktif yang dikubur dalam sedimen di dasar laut berupalepasan sesaat dan lepasan kontinyu. ,:

Untuk kanister yang dikubur da:am sedimen, kanister dianggapl sebagaisumber garis. Batas antara air. dan sedimen dimodelkan sebagai bidang batas.Konsentrasi kontaminan pada pada bidang batas ini ditentukan sam a dengannol untuk mensimulasikan penurunari konsentrasi yang disebabkanpeng~nceran oleh air laut. Dalam model in! tidak ada batas ke dua di bawahsumber garis yang menggambarkan dasar dari sedimen. Penyerapanradionuklida dalam sedimen dianggap ~ebagai proses sesaat, linear danreversibel[1]. Persamaan untuk sumber lepasan langsung adalah :

(4)

Persamaan untuk kanister yang dikubur da~am sedimen :

s~) = B.Ld .Q(N) (t).Jm (5)

B

Ld

Jm

I(N)(t)

L(H)

to

Q(N)(t)

== banyaknya kanister

== muatan kanister (MWe.tahun/kanister)

== vektor yang menunjukkan kompartemen tempat terj::Adinya lepasan

== inventori radionuklida N pada waktu t (Ci/MWe.tahun)

== laju lepasan radionuklida N (1/tahun)

== waktu terjadinya lepasan (tahun)

== fluks nuklida N dari sedimen (Ci/MWe.tahun/tahun)

187

Hasil Penelitian P2PLR Tahun 2002

Model Rantai MakananMadel rantai makanan yang digunakan adalah model stasioner

manusia-pemangsa-mangsa, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Untuksetiap kompartemen dan radionuklida, penghitungan faktor konsentrasipemangsa dimulai dari pemangsa (predator-k) yang memakan biota (prey) yangterdapat pada kompartemen. Kemudian faktor konsentrasi untuk pemangsayang lebih tinggi (oredator-j) pada rantai makanan dihitung denganmemperhitungkan faktor konsentrasi pemangsa yang lebih rendah.

,...', -~;:~"'. I ,...I" ",,''- I "..'"-" -..'"

PREY L1.

Gambar 1. Model Rantai Makanan[1]

Faktor konsentrasi untuk predator j dan k dihitung dengan persamaanIberikut

CF 1(N) -mk - (6.a)

Ihmj,CFO~)I

CF2(~) -mJ - (6.b)

dimana :CFO, CF1, CF2

E1,E2

~1,~2

</>1,</>2b1, b2f, g, h

faktor konsentrasi ingesi (m3/kg)fraksi nuklida N yang terseraplaju turnover biologis nuklida N (1/tahun)

laju ingesi (kg/tahun)biomass (kg)fraksi mangsa yang dikonsumsi pemang~a

188

Hasil Penelitian P2PLR Tahun 2002

Penghitungan Dosis dan Health EffectsPersamaan dasar yang digunakan Uiltuk menghitung dosis sebagai

fungsi dari waktu adalah :

(7)

dimana

D~~(t)

C~)(t)CF(N)

mp

U;np

Mmp

DF(N)p

= dosis yang diterima manusia pada kompartemen m, jalur p, dan

nukl:da N pada waktu t (rem/tahun)= konsentrasi nuklida N pada kompartemen m pada waktu t (Ci/m3)

= faktor konsentrasi untuk kompartemen m, jalur p dan nuklida N

= laju pemakaian pada kompartemen m dan jalur p

= faktor modifikasi pad a komparterllen m dan jalur p

= faktor dosis nuklida N untuk jalur p

Health effects adalah banyaknya kelainan fatal dan pengaruh genetikgeherasi pertama sebagai dampak dari terkena dosis radiasi. Health effectsdihitung dengan cara mengalikan dosis pada persamaan 7 dengan faktorkonversi health effects.

~8)

H~J(t) =

HF

health effects pada kompartemen m, jalur p dan nuklida N- ;Jada

waktu t (kematian/tahun)= faktor konversi health effects (kematian/rem) ,

Struktur Perangkat Lunak RADROCDalam membuat perangkat lunak RADROC, terlebih dahulu dibuat $uatu

rancangan berupa organigram seperti yang ditunjukkan pada Gamba( 2.RADROC terdiri dari tiga menu pilihan yaitu transpot radionuklida, model rantaimakanan dan penghitungan dosis. Menu transpot radionuklida berfungsi ui,,;tukmenghitung sebaran konsentre.si radionuklida di laut. Data masukan untukmenu ini berupa data komparternen, data nuklida dan data sumber. Konsentrasiradionuklida dihitung dengan menggunakan persamaan 1, 2 atau 3 tergantungdari jenis sumber. Menu model rantai makanan berfungsi untuk menghitungfaktor konsentrasi denggn menggunakan persamaan 6 dengan data masukanberur;>a data predator. Pad a menu penghitungan dosis, dosis dan health e(t;9ctsyang diterima manusia dihitung dengan persamaan 7 dan 8 sesuai dengan jalur

yang dipertimbangkan.

189

Hasil Penelitian P2PLR Tahun 2002

-~

~

Gambar 2. Organigram Perangkat Lunak RADROC

HASIL DAN PEMBAHASANOrganigram yang telah dibuat kemudian dijadikan panduan dalam

membuat perangkat lunak RADROC. ";ampilan dari perangkat lunak RADROCditunjukkan pad a Gambar 3. RADROC memiliki tiga menu, yaitu RadionuclideTransport, Steady State Food Chair! dan Pathway to Man. Ketiga menutersebut dapat dipilih dengan cara n~engklik tombol yang terdapat di depansetiap menu. Menu Radionuclide Transport berisi program untuk menghitungsebaran konsentrasi radionuklida pada setiap kompartemen laut. Pada menuini, sumber lepasan dibatasi pada ti!Ja kasus, yaitu lepasan langsung darikanister dan lepasan dari kanister yang dikubur pada sedimen yang terdiri darilepasan sesaat dan lepasan kontinyu. Ketiga pilihan kasus ini dapat dip~!ihdengan mengklik pilihan pada kot;3k Source Term. Tampilan menuRadionuclide Transport ditunjukkan pada Gambar 4.

Menu Steady State Food Chain berisi program untuk menghitung faktorkonsentrasi ingesi untuk predator tin!]kat satu dan predator tingkat dua-.Tampilan menu Steady State Food Chain ditunjukkan pada Gambar 5. Datamasukan berupa data predator dapat I,~ngsung dimasukkan pad a kotak yangtersedia. Setelah data masukan terisi, foktor konsentrasi dapat dihitung denganmengklik tombol Concentration Factor.

~~O

I Menu: 71. Transpot RN

2. Rantai makanan3. Dosis

Hasil Penelitian P2PLR Tahun 2002

I'~.5~itr'~.~.~W,"-1~_.

/I\-'11,'" '¥~

~0_.

Gambar 3. Tampilan Perangkat Lunak RADROC

T,"""'~M..A~_d-_"""- -; F~N"((;!/.""--" '1

}

2

~4

".5&'"7.t

10II121J14)516

QIX\lZ 0~0115 O~ccc::?:A~:o~

0 Q~J9 o.ozn

OJ 0 C$' 0 0..c.

0, 0 0c ,() U 't~

~~ccO 0

="o,!Q1S4ri c~0 0 00' 0 0

c,~.J" 0::: 0, ~.; ,I .fIi. i' ---! I'---~",.",." '"-~,_T--,_~--~

c"""""C" """""""'WWW"'"o",

I r_~ " 1"' 1:--, "

! "., t'! N~It 121" ",,'L "" ""wc",c,, """"

Gambar 4. Tampilan Menu Radionuclide Transport

191

I:.*e1oitC-- ~1

~ ~,L,. )"J.O~.1 ~

I8r. t~8ii' e()~-, ~~...'..E~

0~9...s...N51t~A

;Vil1.1-TIi~."..j.

t!:.~E;..I;)~tl,,- ;iiONt.. "'--1.,.,,~ -.HUa ~, '

~

~~;,):1)

r O,~'--f~~~..~ "" ~r~"h~I""'--)r ",;.~.~O)h~I~','_n)

Hasil Penelitian P2PLR Tahun 2002

Gambar S. Tampilan me~u Food Chain Mode!

Menu Pathway to ,"Aan berisi program untuk menghitung dosis total danhealth effects yang diterima manusia melalui tujuh jalur. Ketujuh jalur tersebutadalah ingesi garam laut, inhalasi sedimen pantai, imersi air laut, paparansedimen pantai, ingesi bahan makanan dari laut, ingesi air desalinasi daninhalasi embun dari air laut. Hasil penghitungan konsentrasi, dosis yangditerima manusia dan health effects dapat dicetak dalam bentuk tabel. Tampilanmenu Pathway to Man ditunjukkan pada Gambar 6.

Gambar 6. Tampilan Menu Pathway to Man ~

192

Hasil Penelitian P2PLR Tahun 2002

Verifikasi Perangkat Lunak RADROCVerifikasi dilakukan dengan cara membandingkan hasil penghitungan

perangkat lunak RADROC dengan hasil penghitungan perangkat lunakMARINRAD buatan RSIC Oak Ridge National Laboratory, Tennessee. Hasilverifikasi ditunjukkan pad a Tabel1 dan Tabel 2.

Tabel1. Penqhitunaan Inve~!ori C-14 denqan RADROC dan MARINRADRADROC MARINRAD R,AUROC

2.00E..Q4

MAR.lNRAO

9.40E~1 9.45E.O19.01 E..Q1

..

8.ZQ§~1

2.01r?;.,()45.32E:06

",,"'C1.64E~165.08E~2(1.57E~372::70E:S32.15E~158

:1.71E~263O:OOE+OOO..OOE+OO

9.~~~1... c.c-~-, 8..00E~1~~"~~~!850.~" 1£::"'1-'

5.30E-O61.60E-165.10E~271.60E~3i?,7_0E-53

8.48E..Q1670E 1\ .,,-v1

C"

5.2QE-O16.66E..Q15.23E..Q14.10E..Q12.85E..Q11.56E..Q1

"2.545..02

4,10E..Q1

!

2.10E~158'"!

1.70F:~263 i"2.WE::911.60E.:o12.00E.o2

O..OOE+OO! O.OOE+OO :

2:30E..o3 2.26E..o3 O.OOE+OO 9.9QE+QO

T~_~I?;. Penqhitunaan konsentrasi C

.14 denqan RADROC dan MARINRAD.

RADROC MARINRAD RAD!'>.OC MAR:NRAO

0()

7 ,50E-~v,. 2.70E.20;

1 3OE.20.,.

".'."S,20E:21

8.9ZE-214..~E~Z13.44E~21_c

2..17E~Z11...07E~211.47E~22

5.10E-173.:40E-171.9OE-171.40E-171.70E-189.'50E~195:20t::~19

Qi'j-

3.63E.1~4.32E.18-4.85E.1§4. 72§:1~

1.~E:1!6.71E.19"2.22E-19

1.60E-21[~~3..10E-24

!

1.02E-?~i 6 OOE 25"!

..~-2.00E-2$-7,-~E.@ 8.92E~21

KESIMPULAN1. Besarnya dosis radiasi dan p9ngaruhnya terhadap manusia akibat

terlepasnya bahan radioaktif ke laut dapat dikaji dengan simulasimenggunakan perangkat lunak komputer.

2. Hasil verifikasi perangkat lunak RADROC tidak menunjukkan selisih yangsignifikan, sehingga dapat dig'.Jnakan dalam simulasi seperti yangdisebutkan pada butir 1. .

3. Data masukan untuk perangkat iunak RADROC dapat diubah, sehinggadapat digunakan sesuai dengan ke~daan laut yang diamati (site specific).

DAFT AR PUST AKA1. RSIC Computer Code Collection, Marinrad: Code System Model for Assessi

ng the Consequences of Releases of Radioactive Material into the Oceans,Oak Ridge National Laboratory, Tennessee, 1984.

193

Hasil Penelitian P2PLR Tahun 2002

2

3

4

RSICC Computer Code Collection, LADTAP II A Program for CalculatingRadiation EX.Dosure to Man from Routine Release of Nu(;lear Reactoi- LiquidEffluents, Oak Ridge National Laboratory, Tennessee, 1989.Safety Report Series No. 19, Generic Models for Use in Assessing theImpact of Discharges of Radioactive Substances to the E.'1vironment,International Atomic Energy Agency, Vienna, 2001.RSICC Computer Code Collection, GENII 1.485: Environmental RadiationDosimetry Software System, Oak Ridge N~tional Laboratory, Tennessee,1997.

194