PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses Bahan

Yogyakarta, 28 Agustus 2008

PEMANTAUAN DAN EVALUASI RADIOAKTIVITAS AIR TANGKI REAKTOR(ATR) DI REAKTOR KARTINI PTAPB-BATAN YOGYAKARTA

Suparno, VVijiyonoPusat Tekn%gi Akse/erator Dan Proses Bahan - BATAN

ABSTRAK

PEMANTAUAN DAN EVALUASI RADIOAKTIVITAS AIR TANGKI REAKTOR DI

PTAPB-BA TAN YOGYAKARTA. Telah di/akukan pemantauan dan evaluasiradioaktivitas air tangki reaktor yang berfungsi sebagai air pendingin primer di reaktorKartini PTAPB - BATAN Yogyakarta yang mempunyai daya maksimum 100 kW;dengan cara pengukuran gross beta. Pemantauan dan evaluasi bertujuan untukmengetahui tingkat radioaktivitas yang terjadi. Sampel A TR diambi/ dengan vulumetertentu, diuapkan kemudian residu dicuplik dalam planset, efisiensi pengambilanresidu 78,8 %, residu dikeringkan kemudian dicacah aktivitasnya menggunakandetektor Geiger Muller Ortec, efisiensi detektor 15 %. Hasi/ analisis saat reaktoroperasi radioaktivitas ATR paling besar (448,12 ± 0,04) 10-3 Bq/cc . Sedangkananalisis pada saat reaktor tidak operasi radioaktivitas ATR paling besar (4,569 ±0,005) 10-3 Bq/cc. Hasi/ analisis tersebut menunjukkan bahwa radioaktivitas A TRtersebut masih jauh dibawah batas spesifikasi teknis yang telah ditetapkan dantertuang pada Laporan Analisis Keselamatan Reaktor Kartini yang besamya 18,5Bq/cc.

ABSTRACT

The evaluation and monitoring of water radioactivity primary cooling system of reactorat PTAPB-BATAN Yogyakarta has been done. Evaluation and monitoring of waterradioactivity primary cooling system 100 kW Kartini reactor PTAPB-BA TANYogyakarta has been performed. The objective of these measurements are to knowradioactivity level of water reactor tank that used for primary cooling system. Sampleswere taken for certain volume, evaporated and then took the residue into the plancetwith 78.8 % efficiency. The residue then dried and counted on Geiger Muller Ortecdetector, detector efficiency is 15 %. The measurement was taken during reactoroperation and not operation. The result shown the highest measurement of

radioactivifJ water reactor tank is (448.12 ± 0.04) 10-3Bq/cc and not operated (4.569 ±0.005) 1(J Bq/cc. Those measurement results shown that the radioactivity level stillless than maximum permissible concentration of water reactor tank (18.5 Bq/cc), thathas been declared on Safety Analysis Report of Kartini reactor.

PENDAHULUAN

Pengawasan keselamatan radiasi dimaksudkansebagai usaha untuk melindungi seseorang,keturunannya dan juga anggota masyarakat secarakeseluruhan terhadap kemungkinan terjadinyaakibat biologi yang merugikan dari radiasi. Oalaminstalasi nuklir dimana dilakukan pekerjaan denganmenggunakan zat radioaktif dan atau radiasi sangatdimungkinkan akan terjadi bahaya radiasi baik ituekstema, interna maupun kontaminasi permukaanpad a pekerja radiasi maupun lingkungan. Bahaya

radiasi maupun kontaminasi radioaktif dapat terjadiselain pada kondisi operasi normal juga dapatterjadi karena kecelakaan-kecelakaan kecil padapekerjaan seperti tumpahan, percikan atau pecahnya(Iepasnya) sambungan pada suatu alat(I). Padaoperasi reaktor(2), hasil belah dari bahan bakarreaktor yang dihasilkan akan terkungkung dalamkelongsong bahan bakar, semakin lamapenggunakan bahan bakar, makin ban yak hasilbelah yang dihasilkan yang berada di dalamkelongsong bahan bakar. Salah satu bahaya yang

Suparno, dkk. ISSN 1410 - 8178 241

PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

terjadi dalam keadaan tidak terduga adalahkerusakan kelongsong bahan bakar reaktor,tergantung dalam kerusakan yang terjadi, makahasil belah akan terlepas keluar kelongsong bahanbakar, kemudian sebagaian larut dalam airpendingin primer dan sebagian lagi tidak larutseperti gas-gas mulia akan berdifusi ke udara ruangreaktor. PeJepasan hasil belah di dalam airpendingin primer akan meningkatkan radioaktivitasair pendingin primer, disamping itu juga disebabkanoleh hasil aktivasi netron kotoran-kotoran dalam air

pendingin primer dan hasil aktivasi netron korosibahan komponen di dalam tangki reaktor(3).

Reaksi yang terjadi dalam sebuah reaktornuklir adalah reaksi fisi yang dapat dituliskan seearaumum:

U + n ~ XI + X2 + (2 a 3) n + E

Dimana : U adalah bahan bakar.Dari reaksi fisi ini dihasilkan 2 inti baru

sebagai hasil fisi XI dan X2 yang berupa inti-intiyang tidak stabil dan bersifat radioaktif selain itujuga selalu meluruh untuk meneapai keadaan stabildengan mengeluarkan sinar atau partikel. Sebuahreaksi fisi juga menghasilkan neutron-neutron baruyang memungkinkan terjadinya reaksi berantai sertaenergi panas yang besar, maka semakin banyakreaksi fisi yang akan terjadi apabila tidakterkendalikan akan dapat menimbulkan suatu overproduk fisi. Untuk itu diperlukan sebuah sistimpengendali reaksi fisi dengan dengan menyerapkelebihan netron. Disini H20 berfungsi sebagaipendingin sekaligus moderator. Nuklida yangterbentuk dari hasil interaksi neutron dengan bahankelongong bahan bakar adalah Na-24, Na-27, AI-28yang merupakan sumber dan mempunyai umurparuh relatif pendek, Sedangkan kelompok gas hasilaktivasi neutron terhadap air adalah N-16, N-17juga termasuk didalamnya isotop Halogen yangtetap berada dalam air, karena memiliki umur paruhkurang dari satu menit. Umur paruh yang pendekmeneegah mereka berdifusi kepermukaan kolamreaktor dan lolos dari larutan, meskipun demikianmereka memberikan kontribusi aktivitas yang amatbesar pada air tangki reaktor.

TAT A KERJA

Alat

Kompor listrik 600 watt untuk memanas­kan atau menguapkan air tangki reaktor. Plansetallumunium yang berukuran/berdiameter 4 emdigunakan untuk tempatlwadah endapan/residu,residu dalam plaset ini sebagai euplikan yang akandieaeah untuk menentukan kandunganradioaktivitasnya. Alat-alat gelas seperti eawanporselin ukuran 1000 ml, 500 ml, gelas ukur ukuran

500 ml, 1000 ml, pengaduk dan alat peneuplikdigunakan untuk preparasi sample air tangkireaktor. Timbangan merk AND buatan Jepang, Serino: K923545I digunakan untuk mengetahui beratplanset dan berat euplikan. Alat eaeah GeigerMuller merk Ortee digunakan untuk menghitungkandungan radioaktivitas dan air tangki reaktorsebagai sampelnya, sedangkan lampu pemanas 500watt digunakan untuk mengeringkan euplikandalam planset, air aquades digunakan untukmeneuei atau membersihkan sisa-sisa residu dalam

wadah agar dapat terambil.

Cara Kerja

1. Preparasi cuplikan:Diuapkan 1000 ml air tangki reaktor dalameawan porselin diatas kompor listrik(pemanasan perlahan-Iahan agar wadah tidakpeeah, sampai tersisa residu kurang lebih 5 ml).Residu / endapan dieuplik dan dimasukkan kedalam planset aluminium yang telah ditimbangberatnya. Residu dalam planset (euplikan) dikeringkan dibawah lampu pemanas, kemudianditimbang untuk mengetahui berat euplikan.Dilakukan peneaeahan untuk menghitungkandungan radioaktivitas euplikan dengan alateaeah Geiger Muller merk Ortee

2. Menghitung radioaktivitas air tangkirea kto r.Aktivitas ATR dihitung dengan rumus(3):

Akti't ATR Cpmx100 x100 + B Ivias =-------au q ccEx 60 x 1000x Ep

Dimana :

epm : eaeah per menit dari euplikan, yangdihitung menurut :

Cacah cuplikan - Cacah latar

Waktu pencacahan

E : Efisiensi peneaeahan 15 %60 : Konversi dari menit menjadi detikI00 : Seratus persen1000 : Konversi dari liter menjadi ccE : Efisiensi pengambilan residu dari

eawan porselin = 78,8 %

3. Perhitungan ralat

Cps sampel + Cps latarax=,I·

t cacah

a/=(:~r xa2x

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil analisis kandungan radioaktivitas airtangki reaktor (ATR) menggunakan alat eaeahGeiger Muller selama bulan Januari 2007 sampai

242 ISSN 1410 - 8178 Suparno, dkk

PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

dengan bulan April tahun 2008 disajikan pada tabelI.

Tabel I. Hasil analisis kandungan RadioaktivitasAir Tangki Reaktor (ATR). selama bulanJanuari 2007 sampai dengan bulan Apriltahun 2008

Tanggal KodeCacah netto

AktivitasDenaambilan

(CDm)(x 10.3 BQ/cc)

8 Januari 2007

TO17,72,496 + 0,00428 Februari 2007

OP1320,6186,21+ 0,00414 Maret 2007

Op3019,4425,75 ± 0,0427 Maret 2007

OP2874,0405,25 + 0,3928 Maret 2007

OP3178,0448,12 + 0,04

2 April 2007

OP1245,0175,55 + 0,03

4 April 2007

OP976,0137,62 + 0,02

19 April 2007

OP1084,0152,85 + 0,032 Mei 2007

OP915,0129,03 ± 0,029 Mei 2007

OP1056,0148,94 + 0,0315 Mei 2007

OP845,0119,15 + 0,0223 Mei 2007

OP663,093,49 + 0,0212 Juni 2007

OP679,095,75 + 0,02

16 Juni 2007

TO11,21,59 ± 0,01

7 Agustus 2007

TO9,81,39 + 0,016 Maret 2008

TO20,92,947 + 0,004

10 April 2008

TO32,44,569 + 0,005

Keterangan: OP = Operasi ; TO = Tidak operasi

Pencacahan sampel dilaksanakan denganalat pencacah Geiger Muller Counter yangdiperkuat dengan tegangan kerja 1000 volt sehinggatidak memerlukan preamplifier, pencacah ini dapatdipergunakan untuk mendeteksi berbagai jenisradiasi pengion. Informasi yang diberikan mengenaijumlah partikel bermuatan yang dihasilkan olehproses ionisasi, akan tetapi tidak tergantung padatipe partikelnya, sehingga hasil pencacahnyadinyatakan dalam gross beta. Pengukuranradioaktivitas gross beta ATR dilakukan pada saatreaktor tidak operasi dan pada saat reaktor operasi,contoh perhitungan disajikan pada lampiran. TabelI menunjukkan bahwa hasil anal isis saat reaktoroperasi radioaktivitas ATR paling besar (448,12 ±0,04) 10-3 Bq/cc diukur pada tanggal 28 Maret 2007,Sedangkan analisis pada saat reaktor tidak operasiradioaktivitas A TR paling besar (4,569 ± 0,004) 10-3

Bq/cc diukur pad a tanggal 10 April 2008. Tingkatradioaktivitas ATR apabila dibandingkan pada saatreaktor tidak operasi dengan saat reaktor sedangoperasi kelihatan dengan nyata angka perolehannya,hal ini disebabkan karena adanya zat radioaktifyang timbul dari hasil proses aktivasi. Sistimpendingin primer yang menggunakan H20 sebagaipendinginnya, kandungan oksigen dan pengotordalam air pendingin dapat mengakibatkan jugakorosi pada perangkat pendingin primer, sehingga

selama terjadi aktivasi netron terhadap airpendingin, terjadi pula aktivasi netron terhadappengotor dan hasil korosi yang akan menghasilkanbahan-bahan radioaktif pada fluida pendingin. Padasaat Reaktor dioperasikan maka akan dihasilkanbahan radioaktif, diantaranya yang penting adalahterbentuknya gas Argon-14 dan Nitrogen-I 6.Argon-41 yang terbentuk berasal dari reaksi Argon­40 yang terkandung dalam udara ctengan netron.Argon-41 meluruh di dalam air pendingin primerdan radiasi yang tinggi tersebut diserap oleh air.Sebagian Argon-41 ada yang terlepas dari airpendingin primer reaktor ke dalam gedung (ruang)reaktor. Argon-41 meluruh dengan umur paro 1,83jam memancarkan partikel beta 2,5 MeV dan 1,2MeV serta sinar gamma 1,37 MeV. Nitrogen-16terbentuk berdasarkan reaksi O-16(n,p )N-16 danaktivitas N-16 ini merupakan aktivitas yangdominan ketika air tepat meninggalkan teras. N-16mempunyai waktu paro 7,4 detik sehingga tidakcukup waktu untuk mencapai konsentrasi yangsarna merata dalam air pendingin. kelompokaktivitas lainnya yang timbul adalah Na-24, AI-28dan Mg-27 yang secara bersama-sama memberikontribusi aktivitas yang besar di dalam air, umurparo mereka relatif pendek yaitu 15,02 jam, 2,24men it dan 9,45 men it, maka setelah terbentukpraktis tinggal Na-24 saja yang tetap besaraktivitasnya. Analisis pada saat reaktor operasiradioaktivitas ATR antara (2,496 ± 0,004) 10-3

Bq/cc sampai dengan (448,12 ± 0,04) 10-3 Bq/cc,

sedangkan pada saat reaktor tidak operasiradioaktivitas ATR antara (I ,39 ± 0,004) 10-3 Bq/cc

sampai dengan (4,569 ± 0,005) 10-3 Bq/cc. Hasil­hasil ini dalam batas normal artinya tidak teIjadikerusakan pada kelongsong bahan bakar dan masihjauh berada di bawah batas spesifikasi teknis yangtelah ditetapkan dan tertuang pada Laporan AnalisisKeselamatan Reaktor Kartini yang besamya 18,5Bq/cc(4,5). Apabila hasil pengukuran tersebutmelebihi batas spesifikasi teknik yang telahditemukan maka dilakukan pengukuran denganmenggunakan Spektrometri gamma untukmengetahui radionuklidanya yang dimungkinanberasal dari lepasan reaksi fisi

KESIMPULAN

Pemantauan tingkat radioaktivitas airtangki reaktor Kartini dengan cara pengukuranaktivitas gross beta selama bulan Januari 2007sampai dengan bulan April tahun 2008 dapatdisimpulkan sebagai berikut:

Hasil analisis pada saat reaktor sedangberoperasi tingkat radioaktivitas ATR paling besar(448,12 ± 0,04) 10-3 Bq/cc, Sedangkan hasil analisispada saat reaktor tidak sedang beroperasi tingkat

Suparno, dkk. ISSN 1410 - 8178 243

PRO SIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLffi

Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses BahanYogvakarta, 28 Agustus 2008

radioaktivitas ATR paling besar (4,569 ± 0,005) 10-3

Bq/cc. Hasil analisis tersebut menunjukkan bahwatingkat radioaktivitas ATR yang terjadi masih jauhberada dibawah batas spesifikasi teknis yang telahditetapkan dan tertuang pada Laporan AnalisisKeselamatan Reaktor Kartini yang besamya 18,5Bq/cc dengan demikian kondisi reaktor dalamkeadaan normal.

DAFTAR PUST AKA

I. SUW ARNO, 1986, "Kumpulan Diktat ProteksiRadiasi, Pusat Pendidikan dan Latihan", BadanTenaga Atom Nasional, Yogyakarta.

2. SURA TMAN, "Pengawasan KeselamatanRadiasi Reaktor Kartini" PPNY-

3. BATAN Yogyakarta, 19984. SURA TMAN, 1997, "Pengukuran

Radioaktivitas p", Pusat Penelitian NuklirYogyakarta, BATAN, Yogyakarta.

5. BAPETEN, "Ketentuan Keselamatan Kerjaterhadap Radiasi" (SK BAPETEN No.OI/ka­BAPETEN/V/99) Jakarta 1999

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

LAMPIRAN

Contoh perhitungan:Cacah sample : 287/10 menitCacah latar : 110/10 menitCacah netto : 177/10 men it

Simpangan baku laju cacah :

Akf't ATR Cpmnettox 100 x 100 B IIVI as =-------± au q cc

Ex 60 x 1000 x Ep

AktivitasATR= (2,496x 10-3 )±au Bq/cc

Akf't ATR 17,7 x 100 x 100 + B IIVI as = -15-x-6-0-x-1-00-0-x-7-a,-a- au q cc

CPSsampel+ CPSlatarCJx=,J----t cacah

28,7 / + 11

'6~ =0033600 '

Perhitungan rambatan ralat:

Rambatan ralat untuk bentuk persamaan

U=(0,141 X 10.3) x CpmU=(0,141 x 10.3) x X adalah:

a/=(:~r x a2x

Jadi radioaktivitas ATR = (2,496 ± 0,0047) x 10-3Bq/cc

TANYA JAWAB

Sri Wahyuningsih{>- Aj)akah perlu dilakukan pemantauan ATR di

Reaktor Kartini, mengingat sisteminstrumentasinya sudah canggih ?

{>- Apa tindakan selanjutnya apabila temyata ATRmelebihi batas spesifikasi teknik yang diizinkan

Suparnoa. Per/u

b. Dilakukan identifikasi nuklida denganspektrometri gamma, sehingga dapat diketahuimuklida apa dan berasa/ dari mana, ka/audari reaksi fisi maka bahan bakar reaktorharus di cek apakah bocor atau tidak,sedangkan ka/au berasa/ dari radioaktif a/ammaka proses pemurnian ATR harus diperbaiki.

244 ISSN 1410 - 8178 Suparno, dkk