ii. tinjauan pustaka - Perpustakaan Digital ITB

BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
II. TINJAUAN PUSTAKA
II.1 Radiasi
Radiasi dapat didefinisikan sebagai energi yang diberikan dari sebuah inti
atom dalam bentuk partikel atau sinar. Atom adalah bagian terkecil dari suatu zat
yang menunjukkan karakteristik dari suatu elemen. Pada pusat masing-masing atom
terdapat sebuah inti atom yang terdiri dari proton dan neutron. Proton adalah partikel
bermuatan positif, sedang neutron tidak bermuatan. Proton dan neutron terikat secara
kuat sebagai ikatan atom. Inti atom dikelilingi oleh partikel bermuatan negatif pada
suatu orbit, partikel ini disebut elektron. Struktur atom dapat dilihat pada Gambar II.1
Inti atom yang mengandung
proton (+) dan neutron
Elektron (-)
Gambar II.1 Struktur atom
Sumber: http://www.epa.gov/radiation/students/what.html (7 Juni 2007).
Dalam teori Rutherford-Bohr tentang struktur atom dinyatakan bahwa jika
dibandingkan antara atom dengan sistem tata surya kita, inti atom yang bermuatan
positif dapat dibandingkan dengan matahari dalam tata surya kita. Elektron bergerak
mengelilingi inti atom pada orbitnya sebagaimana bumi mengelilingi matahari. Gaya
tolak yang ada di antara partikel atom menyebabkan terdapat beberapa perubahan
jumlah, posisi, atau energi dari nukleon yang dapat mengganggu keseimbangan inti
atom. Jika hal ini terjadi, inti atom menjadi tidak stabil, sehingga untuk mencapai
II-1
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
kestabilannya,
inti
atom
akan
memancarkan
partikel
atau
gelombang
elektromagnetik.
Terdapat beberapa tipe radiasi, beberapa memiliki energi yang lebih besar dari
pada yang lain. Misalnya: radiasi non ionisasi
mempunyai cukup energi untuk
membuat atom tetap bergerak pada orbitnya, tetapi tidak cukup kuat untuk merubah
atom secara kimia. Radiasi yang mempunyai energi paling besar adalah radiasi
ionisasi yaitu sebuah semburan partikel (seperti photon) dengan energi yang
berkecukupan untuk menyebabkan ionisasi atom atau molekul. Radiasi ionisasi
memiliki empat tipe utama, antara lain radiasi alpha, beta, gamma dan sinar x.
II.1.1 Radiasi alpha
Radiasi alpha (Į) pertama kali dikenali oleh Rutherford dan Royds, yang
kemudian menyatakan bahwa radiasi tersebut terdiri dari inti helium yang
mengandung dua proton dan dua neutron. Radiasi alpha termasuk radiasi yang berat,
jarak tempuh partikel yang sangat pendek. Bentuk partikel alpha identik dengan inti
helium. Beberapa karakteristik radiasi alpha antara lain:
Pada umumnya, radiasi alpha tidak mampu mempenetrasi kulit manusia
Material pemancar alpha dapat berbahaya bagi manusia jika material tersebut
terinhalasi, tertelan atau terabsorb melalui luka.
Beberapa jenis peralatan telah dirancang untuk mengukur radiasi alpha. Latihan
khusus untuk menggunakan peralatan tersebut sangat penting supaya didapat
pengukuran yang akurat.
Jendela tipis Geiger-Mueller (GM) dapat mendeteksi keberadaan radiasi alpha.
Peralatan tidak dapat mendeteksi radisai alpha yang melalui lapisan tipis dari air,
debu, kertas atau material lain karena radiasi alpha tidak dapat melakukan
penetrasi.
Jarak tempuh radiasi alpha sangat pendek (beberapa inchi) di udara
Radiasi alpha tidak dapat menembus pakaian/ kain.
Contoh pemancar alpha antara lain : radium, radon, uranium dan thorium.
II-2
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
II.1.2 Radiasi Beta
Elektron inti mempunyai sifat sama dengan elektron atom, yang mempunyai
massa 1/1840 u dan membawa satu unit muatan negatif. Jenis lain dari radiasi beta
ditemukan oleh C.D. Anderson pada tahun 1932. Radiasi ini merupakan partikel yang
massanya sama dengan elektron tetapi mempunyai satu unit muatan positif dan
dikenal sebagai radiasi positron (ȕ+).
Radiasi beta berupa cahaya, jarak tempuh partikel pendek dan dihasilkan dari
semburan elektron. Beberapa karakter radiasi beta antara lain:
Jarak tempuh radiasi beta kurang lebih beberapa kaki di udara dan cukup mudah
terpenetrasi.
Radiasi beta dapat menembus kulit manusia sampai pada bagian lapisan germinal,
dimana sel kulit baru dihasilkan. Jika tingkat emisi beta yang tinggi
mengkontaminasi kulit dalam jangka waktu yang cukup lama, maka dapat
menyebabkan luka pada kulit.
Pancaran beta dapat dideteksi dengan sebuah peralatan survey dan jendela tipis
Geiger-Mueller
(GM).
Tetapi,
terdapat
beberapa
pemancar
beta
yang
menghasilkan energi yang sangat rendah dan sedikit penetrasi sehingga tidak
terdeteksi oleh peralatan, misalnya: hydrogen-3 (tritium), carbon-14, dan sulfur35.
Emisi beta dapat menjadi berbahaya bila terdeposisi dalam tubuh.
Contoh pemancar beta : stronsium-90, carbon-14, tritium, dan sulfur-35.
II.1.3 Radiasi gamma dan sinar x
Seorang ahli fisika Perancis, Henri Becquerel menemukan sinar gamma pada
tahun 1896. Dia menemukan bahwa batuan uranium dapat mengeluarkan lapisan
fotografik melalui lapisan kertas hitam. Roentgen juga telah menemukan sinar x.
Becquerel menemukan bahwa uranium memancarkan beberapa cahaya tak tampak
seperti halnya sinar x. Becquerel menyebutnya ”metallic phosphorescence”. Dalam
II-3
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
kenyataannya, Becquerel menemukan radiasi yang dipancarkan oleh radium-226
yang merupakan bagian dari rantai peluruhan uranium.
Photon gamma memiliki sekitar 10.000 kali lipat besar energi photon-photon
dalam kisaran spektrum elektromagnetik yang dapat dilihat. Photon gamma murni
merupakan energi elektromagnetik dan tidak memiliki massa maupun muatan listrik.
Panjang gelombangnya sangat kecil, dan diukur dalam satuan nanometer (10-9m).
Panjang gelombangnya berkisar antara 3/100 – 3/1000 nanometer.
Radiasi gamma dan sinar x merupakan radiasi elektromagnet yang memiliki
tingkat penetrasi tinggi. Beberapa karakter radiasi gamma dan sinar x, antara lain:
Sinar gamma atau sinar x dapat menempuh kisaran panjang (beberapa kaki di
udara dan beberapa inchi dalam jaringan tubuh manusia). Keduanya menembus
hampir semua material, sehingga disebut ”penetrating radiation”.
Radiasi gamma dan sinar x, merupakan radiasi elektromagnet yang mirip cahaya
tampak, gelombang radio dan cahaya ultraviolet. Beberapa radiasi elektromagnet
tersebut hanya berbeda pada jumlah energi yang dimiliki. Sinar x dan radiasi
gamma memiliki jumlah energi paling besar diantara beberapa radiasi
elektromagnet tersebut.
Material padat dibutuhkan untuk perisai dari radiasi gamma. Sementara kain/
pakaian sedikit menahan penetrasi radiasi gamma, tetapi dapat mencegah
kontaminasi pada kulit.
Radiasi gamma mudah dideteksi dengan survey meter yang dilengkapi dengan
detektor sodium iodida.
Radiasi gamma dan atau sinar x sering terpancar bersama emisi alpha dan beta
selama peluruhan radioaktif.
Contoh beberapa pemancar gamma : iodine-131, cesium-137, cobalt-60, radium-226,
dan technetium-99m.
II-4
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
Gambar II.2 Daya tembus alpha, beta, dan gamma pada material
Sumber: http://www.epa.gov/radiation/students/types.html (7 Juni 2007)
Tabel II.1. Sifat radiasi nuklir
Radiasi
Massa (u)
Muatan
Interval di udara
Alpha
Beta
Radiasi sinar X
dan gamma
Neutron cepat
Neutron panas
4
1/1840
0
+2
-1 (+1 positron)
0
0,03 m
3m
Sangat besar
Interval dalam
jaringan
0,04 mm
5 mm
Seluruh tubuh
1
1
0
0
Sangat besar
Sangat besar
Seluruh tubuh
0,15 m
Sumber : Martin (2002)
II.2 Radioaktivitas
Tingkat terjadinya transformasi spontan untuk sejumlah materi radioaktif
disebut sebagai aktivitas. Satuan aktivitas menurut SI adalah becquerel (Bq) yang
didefinisikan sebagai satu pembelahan inti per detik (disintegration per second =
dps).
Peluruhan sampel radioaktif terjadi secara statistik di alam dan tidak mungkin
untuk meramalkan kapan suatu atom akan meluruh. Hasil perilaku yang acak dari
atom ini adalah bahwa hukum peluruhan radioaktif bersifat eksponensial di alam, dan
secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut :
N
N 0 e Ȝt . . . . (II. 1. )
II-5
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
Keterangan :
N
= Jumlah inti atom pada waktu t
N0
= Jumlah awal inti atom
Ȝ
= Konstanta peluruhan radioaktif
Waktu paruh (half life atau T1/2) dari suatu unsur adalah waktu yang
diperlukan inti atom unsur untuk meluruh menjadi setengah dari jumlah awal. Secara
matematis, waktu paruh dapat dirumuskan sebagai berikut (Martin, 2002) :
T1/2
0,693
. . . . ( II. 2. )
Ȝ
Keterangan :
T1/2
= Waktu paruh
Ȝ
= Konstanta peluruhan radioaktif
Laju pembelahan atau aktivitas sampel sebanding dengan jumlah inti tidak
stabil, dan ini bervariasi secara eksponensial dengan waktu, menjadi (Martin, 2002) :
A
A 0 e Ȝt . . . . ( II. 3. )
Keterangan :
A
= Aktivitas pada waktu t
A0
= Aktivitas awal
Ȝ
= Konstanta peluruhan radioaktif
II. 2.1 Dosis Serapan
Dosis serapan adalah ukuran deposisi energi dalam setiap medium oleh setiap
jenis radiasi pengion. Satuan dari dosis serapan adalah rad, dan didefinisikan sebagai
deposisi energi sebesar 0,01 J/kg (Martin, 2002). Dalam sistem SI satuan dosis
serapan disebut dengan gray (Gy) yang didefinisikan sebagai deposisi energi sebesar
1 J/kg.
II-6
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
Pada umumnya dua materi yang berbeda akan mempunyai dosis serap yang
berbeda terhadap radiasi yang sama. Hal ini disebabkan setiap materi mempunyai
daya serap energi radiasi yang spesifik.
II. 2. 2. Dosis Ekuivalen
Besarnya dosis serapan merupakan konsep fisika yang sangat berguna, tetapi
dalam sistem biologi tidak dapat diterapkan karena dalam sistem biologi derajat
kerusakan yang sama tidak selalu disebabkan oleh dosis serapan yang sama dari jenis
radiasi yang berbeda.
Perbedaan efek radiobiologik ini harus diperhitungkan untuk memperoleh dosis
efektif biologik total. Untuk ini diperlukan pengalian dosis serapan dari setiap jenis
radiasi dengan faktor kualitas atau Q yang mencerminkan kemampuan setiap jenis
radiasi dalam menyebabkan kerusakan. Satuan dari dosis ekuivalen adalan sievert
(Sv). Persamaan dari dosis ekuivalen dari sumber eksternal adalah sebagai berikut:
H
D u Q u N …… (II. 4.)
Keterangan :
H
= Dosis Ekuivalen (Sv)
D
= Dosis Serapan (Gy)
Q
= Faktor Kualitas
N
= Faktor Modifikasi
N adalah faktor modifikasi yang harus diperhitungkan seperti laju dosis
serapan dan fraksinasi. Nilai Q untuk radiasi yang umum dapat dilihat pada Tabel
II.2.
Tabel II. 2. Nilai Q untuk beberapa jenis radiasi.
Jenis Radiasi
Sinar X, sinar Ȗ, dan elektron
Neutron termal
Neutron cepat dan proton
Partikel Į
Q
1
5
20
20
Sumber : Martin (2002)
II-7
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
II. 2.3. Laju Dosis
Gray dan Sievert merupakan suatu satuan yang menggambarkan jumlah radiasi
yang diterima selama periode waktu tertentu. Dalam mengawasi bahaya radiasi selalu
penting untuk diketahui laju dosis radiasi pada saat radiasi diterima. Laju dosis dari
sumber gamma dapat dihitung dengan persamaan berikut :
D
ME
. . . . .(II. 5.)
6r 2
Keterangan:
D
= Laju dosis (µSv/jam)
M
= Aktivitas sumber (MBq)
E
= Energi gamma per peluruhan (MeV)
r
= Jarak sumber (m)
Dosis yang terakumulasi pada orang yang bekerja di suatu area radiasi dengan
laju dosis tertentu secara langsung berbanding lurus dengan jumlah waktu yang
dihabiskan di tempat tersebut. Hubungan antara dosis, laju dosis dan waktu adalah
sebagai berikut :
H
D u t . . . . . (II. 6.)
Keterangan:
D
= Laju dosis (µSv/jam).
H
= Dosis yang terakumulasi pada manusia (µSv).
t
= Waktu pemaparan (jam)
II.2.4. Batas Masukan tahunan
Batas masukan tahunan atau ALI (Annual Limit of Intake) adalah jumlah
radionuklida (dalam Bq) yang akan memberikan bahaya pada organ yang terkena
radiasinya sebanding dengan yang dihasilkan dari irradiasi seluruh tubuh yaitu 50
mSv.
II-8
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
Tabel II.3 memperlihatkan nilai ALI untuk beberapa radionuklida penting,
untuk jalur masuk melalui pernafasan dan pencernaan. Perpindahan bahan dari paruparu atau dari lambung dipengaruhi oleh bentuk kimia. Oleh karena itu, ada beberapa
nilai ALI yang berbeda untuk suatu radionuklida tertentu.
Tabel II.3 Nilai ALI (Annual Limit of Intake) beberapa radionuklida
Radionuklida
Senyawa
ALI untuk inhalasi (Bq)
ALI untuk pencernaan (Bq)
Na-22
Semua senyawa
2x107
1x107
I-131
Semua senyawa
2x106 (tiroid)
1x106 (tiroid)
Cs-137
Pu-239
Semua senyawa
PuO2
6x106
5x102 (tulang)
4x106
-
Senyawa lain
2x102 (tulang)
-
Oksida dan hidroksida
-
2x106 (permukaan tulang)
Senyawa lain
-
2x104 (permukaan tulang)
Sumber: Martin (2002)
Dalam mengawasi dan mengkaji dosis total yang diterima seseorang dalam
satu tahun, diperhitungkan baik dosis eksterna maupun interna. Sesuai dengan
publikasi ICRP no.26, kombinasi efek paparan eksterna dan interna yang diterima
secara bersamaan agar tidak melebihi batas dosis yang direkomendasikan untuk efek
stokastik.
II.3 Radiasi Interna
Radisi internal dapat didefinisikan sebagai masuknya radiasi ke dalam tubuh
sehingga memapari jaringan tubuh yang dilaluinya. Material radioaktif dapat berupa
padat, serbuk, debu, cairan, gas, uap atau larutan. Kontaminasi internal dapat
disebabkan oleh ketidakwaspadaan dalam penanganan material-material tersebut.
Terdapat tiga jalur masuknya material radioaktif masuk ke dalam tubuh, antara lain:
1. Inhalasi/pernapasan
2. Ingesti/Pencernaan
II-9
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
3. Absorpsi melalui kulit yang terluka.
Inhalasi merupakan rute paling umum radionuklida masuk ke dalam tubuh.
Influen dapat dikurangi dengan menggunakan respirator yang tepat. Apabila terjadi
kontaminasi di udara, bahan radioaktif dapat terhirup masuk ke paru-paru dan
sebagian akan masuk ke dalam aliran darah. Sebagian lainnya akan dikeluarkan dari
paru-paru dan ditelan sedang sisanya akan dikeluarkan melalui hidung. Masuknya
bahan radioaktif ke dalam aliran darah, atau dikeluarkan melalui hidung bergantung
pada beberapa faktor seperti bentuk kimia dan sifat bahan tersebut serta fisiologis dari
orang yang terkontaminasi. Demikian pula halnya dengan bahan radioaktif yang
masuk melalui saluran pencernaan, dapat tidaknya menembus dinding usus dan
masuk ke dalam cairan tubuh bergantung pada sifat kontaminan dan kondisi
fisiologis. Sementara, untuk absorbsi pada kulit yang terluka, radionuklida akan
terserap masuk ke cairan tubuh dan aliran darah sehingga tersebar ke seluruh jaringan
tubuh. Namun, hal ini bergantung pada sifat kimia dan fisika radionuklida tersebut
dan kondisi fisiologis orang yang terkontaminasi.
Perilaku nuklida radioaktif dalam tubuh bergantung pada bentuk kimia dan
fisika. Sebagai contoh, beberapa unsur tersebar merata ke seluruh tubuh sehingga
dapat meradiasi seluruh tubuh dengan laju dosis yang sama. Contoh dari unsur
tersebut adalah radiocesium. Kebanyakan unsur cenderung untuk terakumulasi pada
organ tertentu, sehingga akan menghasilkan laju dosis yang berbeda ke berbagai
organ dalam tubuh. Contoh unsur tersebut adalah plutonium yang terakumulasi pada
tulang dan paru-paru, dan iodium yang terakumulasi dalam kelenjar tiroid.
II.4 Reaktor Nuklir
Reaktor nuklir adalah perangkat dimana reaksi nuklir berantai dibuat, diatur
dan dijaga kesinambungannya pada laju yang tetap. Di dalam reaktor nuklir terjadi
reaksi nuklir dengan menggunakan bahan bakar uranium. Umumnya uranium yang
digunakan adalah uranium-235 ( 235
92 U ) yang merupakan isotop dari uranium-238
II-10
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
( 238
92 U ). Ada dua macam reaksi nuklir yaitu reaksi fisi (pembelahan inti) dan reaksi
fusi (penggabungan inti).
Pada reaksi fisi, inti atom akan pecah menjadi inti-inti yang lebih kecil. Secara
eksperimen hal ini dapat dijelaskan melalui penembakan unsur
235
U dengan partikel
neutron termik (partikel neutron yang bergerak sangat lambat). Saat partikel neutron
ini menembus inti uranium, maka inti menjadi tidak stabil dan akan kehilangan
bentuk asalnya. Inti akan membelah menjadi unsur-unsur yang lebih kecil dengan
melepaskan energi dalam bentuk panas, sekaligus melepas 2-3 neutron. Reaksi fisi
termasuk reaksi eksotermik yaitu bereaksi dengan melepas energi. Energi yang
dihasilkan dari reaksi fisi sangatlah luar biasa besar. Sebagai ilustrasi dalam 1 gram
235
92
U terdapat 25,6x1020 atom
235
U . Atom ini bereaksi dengan melepaskan energi
sebesar 200 MeV, sehingga 1 gram
235
U dapat melepas energi sebesar 51,2x 1022
MeV atau sebesar 81,92x109 Joule. Energi ini biasanya dimanfaatkan sebagai
pembangkit listrik (PLTN), penggerak kapal selam atau kapal induk sehingga bisa
bertahan di lautan bertahun-tahun tanpa perlu suplai energi dari luar dan senjata
nuklir. Pada reaksi fisi, inti memancarkan radiasi-radiasi alfa, beta, dan gamma.
Berikut adalah reaksi fisi dalam reaktor nuklir:
235
92
U+
238
92
U +
239
92
U
239
93
Np
1
0
n --> Produk fisi + (2,5) 01 n + 200 MeV Energi
1
0
n -->
--->
--->
239
92
U
239
93
Np + ß-1
t1/2=23,5 menit.
239
94
Np + ß-1
t1/2=2,33 hari
Reaksi lain yang terjadi pada nuklir adalah reaksi fusi. Pada reaksi jenis, ini
inti-inti atom bergabung membentuk inti atom yang lebih besar. Reaksi ini biasanya
terjadi pada matahari atau bintang-bintang dan ledakan bom hidrogen. Reaksi fusi ini
digolongkan dalam reaksi endotermik (bereaksi dengan memerlukan energi). Unsur
yang sering digunakan dalam reaksi fusi nuklir adalah lithium dan hidrogen (terutama
lithium-6, deuterium, tritium). Reaksi fusi menghasilkan radiasi sinar alfa, beta dan
II-11
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
gamma yang sangat berbahaya bagi manusia. Gambar II.3 adalah contoh reaksi fusi
antara lithium-6 dan deuterium.
Gambar II.3 Reaksi fisi dalam reaktor nuklir
Sumber: www.nuc.umr.edu/nuclear_facts/design/desfig2.jpg (10 Juni 2007)
6
Li + D
--> 2 4He
Gambar II.4 Reaksi fusi antara lithium-6 dan deuterium (7 Juni 2007)
Sumber: http://id.wikipedia.org/wiki/Reaksi_nuklir
II.4.1 Komponen Reaktor Nuklir
Reaktor nuklir adalah tempat terjadinya reaksi pembelahan inti (nuklir) atau
dikenal dengan reaksi fisi berantai yang terkendali. Bagian utama dari reaktor nuklir
yaitu: elemen bakar, perisai, moderator dan elemen kendali.
II-12
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
II.4.1.1 Sistem Kendali
Teras reaktor merupakan tempat dari bahan bakar, batang kendali dan
moderator. Bahan bakar terdapat dalam kelongsong bahan bakar untuk mencegah
lepasan hasil belah. Moderator berfungsi untuk memperlambat neutron cepat yang
dihasilkan pada reaksi fisi menjadi energi termal. Batang kendali dibuat dari bahan
yang mempunyai kemampuan tinggi menyerap neutron, misalnya boron dan
cadmium. Apabila batang kendali ditarik ke atas maka akan dicapai kondisi kritis.
Penarikan lebih tinggi lagi menyebabkan kondisi menjadi superkritis dan laju
pembelahan akan meningkat.
Gambar II.5. Elemen kendali
Sumber: http://www.infonuklir.com/Tips/atomos_reakt.htm (25 Juni 2007)
II. 4. 1. 2. Sistem Pendingin
Pembelahan menyebabkan lepasan energi dalam bahan bakar dan menyebabkan
meningkatnya suhu bahan bakar dan suhu bahan kelongsong. Panas dipindahkan ke
pendingin sehingga timbul uap yang secara langsung atau tidak langsung akan
menggerakkan turbin. Sistem pendingin dilengkapi pompa untuk mensirkulasi air
pendingin.
II-13
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
Gambar II.6. Sistem pendingin
Sumber: http://www.infonuklir.com/Tips/atomos_reakt.htm(25 Juni 2007)
II. 4. 1. 3. Perisai/Penahan
Tujuan pemakaian perisai adalah untuk mengurangi radiasi neutron dan
gamma dari teras rektor dan sistem pendingin sehingga operator dan pekerja tidak
memperoleh dosis paparan radiasi yang besar. Reaktor nuklir mempunyai sistem
pengamanan yang ketat dan berlapis-lapis, sehingga kemungkinan terjadi kecelakaan
maupun akibat yang ditimbulkan sangat kecil. Sebagai contoh, zat radioaktif yang
dihasilkan selama reaksi pembelahan inti uranium sebagian besar (> 99%) akan tetap
tersimpan di dalam matriks bahan bakar, yang berfungsi sebagai penghalang pertama,
selama beroperasi ataupun jika terjadi kecelakaan, kelongsong bahan bakar akan
berperan sebagai penghalang kedua untuk mencegah terlepasnya zat radioaktif
tersebut keluar kelongsong. Dalam hal zat radioaktif masih dapat keluar dari dalam
kelongsong, masih ada penghalang ketiga yaitu sstem pendingin. Lepas dari sistem
pendingin, masih ada penghalang keempat berupa bejana tekan dibuat dari baja
dengan tebal ± 20 cm. Penghalang kelima adalah perisai beton dengan tebal 1,5 - 2
meter. Bila zat radioaktif itu masih ada yang lolos dari perisai beton, masih ada
penghalang keenam, yaitu sistem pengungkung yang terdiri dari pelat baja setebal ± 7
cm dan beton setebal 1,5 - 2 meter yang kedap udara. Jadi selama operasi atau jika
terjadi kecelakaan, zat radioaktif benar-benar tersimpan dalam reaktor dan tidak
dilepaskan ke lingkungan. Kalaupun masih ada zat radioaktif yang terlepas jumlahnya
II-14
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
sudah sangat diperkecil sehingga dampaknya terhadap lingkungan tidak berarti.
Skematik dari suatu reaktor nuklir dapat dilihat pada Gambar II. 7.
Gambar II.7. Sistem perisai pada reaktor nuklir
Sumber: http://www.infonuklir.com/Tips/atomos_reakt.htm (25 Juni 2007).
II.4.2 Jenis-Jenis Reaktor
II.4.2.1 Reaktor nuklir berdasarkan fungsi
Reaktor nuklir berdasarkan fungsinya dapat dibedakan menjadi 2 (dua), yaitu:
1.Reaktor Penelitian/Riset
Pada reaktor penelitian, yang diutamakan adalah pemanfaatan radiasi neutron
yang dihasilkan dari reaksi nuklir untuk keperluan berbagai penelitian dan produksi
radioisotop. Sedangkan panas yang dihasilkan dirancang sekecil mungkin, sehingga
dapat dibuang ke lingkungan. Pengambilan panas pada reaktor dilakukan dengan
sistem pendingin yang terdiri dari sistem pendingin primer dan sistem pendingin
sekunder. Panas yang berasal dari teras reaktor dibawa ke sistem pendingin primer
kemudian dilewatkan melalui alat penukar panas dan selanjutnya panas dibuang ke
lingkungan melalui sistem pendingin sekunder. Perlu diketahui bahwa pada alat
penukar panas sistem pendingin primer dan sistem pendingin sekunder tidak terjadi
kontak langsung antara uap/air yang mengandung radiasi dengan air pendingin yang
dibuang ke lingkungan.
II-15
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
2.Reaktor Daya (Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir/ PLTN).
Pada raktor daya yang dimanfaatkan adalah uap panas bersuhu dan bertekanan
tinggi yang dihasilkan oleh reaksi fisi untuk memutar turbin, sedangkan neutron yang
dihasilkan sebagian diserap dengan elemen kendali dan sebagian lagi diubah menjadi
neutron lambat untuk berlangsungnya reaksi berantai (Gambar II.8). Reaksi fisi
berantai hanya terjadi apabila neutron termal/lambat mampu menumbuk uranium-235
yang lainnya hingga terjadilah reaksi berantai secara terus menerus. Cara mengubah
neutron yang berkecepatan tinggi menjadi neutron berkecepatan rendah (neutron
lambat) adalah dengan menumbukkannya pada inti atom hidrogen dalam air. Jadi air
di dalam kolam reaktor ini berfungsi sebagai pemerlambat (moderator), sebagai
pendingin dan juga sebagai perisai radiasi. Beberapa bahan yang pada umumnya
dipergunakan sebagai bahan pendingin reaktor nuklir adalah air (H2O), air berat
(D2O) dan grafit (Gambar II.8).
II.4.2.2 Reaktor nuklir komersial
Terdapat beberapa jenis reaktor nuklir dalam skala komersial. Reaktor
tersebut dikategorikan menjadi 2 jenis, yaitu reaktor nuklir dengan proses reaksi fisi
yang diakibatkan oleh neutron thermal yang kemudian disebut dengan thermal
reactor, dan reaktor nuklir dengan proses fisi yang terjadi pada energi neutron yang
tinggi (fast neutron) disebut reaktor cepat (fast reactor).
Reaktor cepat tidak memerlukan moderator, sementara reaktor termal
membutuhkan moderator untuk mengurangi energi neutron cepat menjadi neutron
thermal. Tipe reaktor thermal yang ada banyak sekali, seperti reaktor berpendingin air
ringan (Light Water moderated Reactor atau LWR), reaktor berpendingin air berat
(Heavy Water moderated Reactor atau HWR), reaktor berpendingin gas (gas-cooled
reactor), dan reaktor temperatur tinggi berpendingin gas (High Temperature GasCooled reactor atau HTGR).
1.Light Water Reactor (LWR).
II-16
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
Reaktor tenaga nuklir komersial kebanyakan merupakan Light Water Reactor
(LWR) atau reaktor air ringan, yang menggunakan air sebagai pendingin dan
moderator. Pendingin berfungsi untuk memindahkan panas yang dihasilkan selama
reaksi fisi nuklir dari inti reaktor. Moderator berfungsi untuk mengurangi kecepatan
neutron yang dihasilkan dalam reaksi fisi nuklir untuk memfasilitasi reaksi fisi
berikutnya dan menahan sebuah reaksi berantai.
Gambar II.8. Diagram alir reaktor daya
Sumber: http://www.infonuklir.com/Tips/atomos_reakt.htm (25 Juni 2007)
Keterangan gambar:
1.
2.
3.
4.
Reaktor
Bahan bakar
Batang kendali
Motor batang
kendali
5. Pompa sirkulasi
6. Uap air
7. Air penguapan
8. Turbin tekanan
tinggi
9. Turbin tekanan
rendah
10. Generator
11. Motor magnet
12. Kondensator
13. Air sungai
14. Pompa kondensasi
15. Pemanas awal
16. Pompa penguapan
17. Perisai beton
LWR memiliki dua tipe, yaitu Pressurized Water Reactor (PWR) atau reaktor
air tekan dan Boiling Water Reactor (BWR) atau reaktor air didih.
a. Pressurized Water Reactor (PWR)
Putaran air pertama mentransmisikan panas melalui dinding tabung ke sekitar air
II-17
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
dari sistem pendingin kedua untuk menghasilkan uap untuk memutar turbin.
x
Sebuah penekan (Pressurizer) menjaga tekanan dalam sistem pendingin pertama
untuk mencegah terjadinya temperatur air yang tinggi akibat dari pendidihan air.
x
Generator uap (Steam generator): air bertemperatur tinggi dari sistem pendingin
pertama mengalir melalui bagian sisi sebelah dalam dari tabung penukar panas
(heat exchanger tubes), mentransmisikan panas melalui dinding tabung ke sekitar
air dari sistem pendingin kedua untuk menghasilkan uap.
Gambar II.9. Mekanisme kerja Pressurized Water Reactor (PWR)
Sumber: http://www.fepc.or.jp/english/nuclear/generation/mechanism.html (28 Juni
2007)
b. Boiling Water Reactor (BWR)
Putaran air yang sama disiapkan sebagai sumber uap air untuk memutar turbin.
x Reactor pressure vessel
dibuat dari besi baja dan pemasangan bahan bakar di sisi
bagian dalam.
x Control rod
mengontrol power dari reaktor nuklir. Dengan menyisipkan control
rod, reaksi fisi yang berlebih dapat dicegah.
II-18
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
x Reactor containment vessel,
dibuat dari besi baja, untuk mengakomodasi sebuah
reactor pressure vessel.
Gambar II.10. Mekanisme kerja Boiling Water Reactor (BWR)
Sumber: http://www.fepc.or.jp/english/nuclear/generation/mechanism.html (28 Juni
2007)
2. Reaktor Air Berat atau HWR (Heavy Water Reactor)
Reaktor air berat merupakan jenis reaktor yang menggunakan D2O (air berat)
sebagai moderator sekaligus pendingin. Reaktor ini menggunakan bahan bakar
uranium alam sehingga harus digunakan air berat yang penampang lintang
serapannya terhadap neutron sangat kecil. PLTN dengan Reaktor Air berat yang
paling terkenal adalah CANDU (Canadian Deuterium Uranium) yang pertama kali
dikembangkan oleh Canada. Seperti halnya Reaktor Air tekan, reaktor CANDU juga
mempunyai sistem pendingin primer dan sekunder, pembangkit uap dan pengontrol
tekanan untuk mempertahankan tekanan tinggi pada sistim pendingin primer. D2O
dalam reaktor CANDU hanya dimanfaatkan sebagai sistem pendingin primer, sedang
sistem pendingin sekundernya menggunakan H2O.
II-19
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
Dalam pengoperasian reaktor CANDU, kemurnian D2O harus dijaga pada
tingkat 95-99,8 %. Air berat merupakan bahan yang harganya sangat mahal dan
secara fisik maupun kimia tidak dapat dibedakan secara langsung dengan H2O. Oleh
sebab itu, perlu adanya usaha penanggulangan kebocoran D2O baik dalam bentuk uap
maupun cairan. Aliran ventilasi dari ruangan dilakukan secara tertutup dan selalu
dipantau tingkat kebasahannya, sehingga kemungkinan adanya kebocoran D2O dapat
diketahui secara dini.
3. Reaktor Magnox atau MR (Magnox Reactor)
Reaktor Magnox menggunakan bahan bakar dalam bentuk logam uranium
atau paduannya yang dimasukkan ke dalam kelongsong paduan magnesium (Mg).
Reaktor ini dikembangkan dan banyak dioperasikan oleh Inggris. Termasuk dalam
reaktor jenis ini adalah reaktor penelitian pertama di dunia yang dibangun oleh tim
pimpinan Enrico Fermi di Chicago, Amerika Serikat. Reaktor Magnox menggunakan
CO2 sebagai pendingin, grafit sebagai moderator, dan uranium alam sebagai bahan
bakar. Panas hasil fisi diambil dengan mengalirkan gas CO2 melalui elemen bakar
menuju ke sistim pembangkit uap. Dari pertukaran panas ini akan dihasilkan uap air
yang selanjutnya dapat dipakai untuk memutar turbin.
Hasil dari usaha dalam penyempurnaan unjuk kerja Reaktor Magnox adalah
diperkenalkannya Reaktor Maju Berpendingin Gas atau AGR (Advanced Gas-cooled
Reactor). Dalam reaktor ini juga menggunakan CO2 sebagai pendingin, grafit sebagai
moderator, namun bahan bakarnya berupa uranium sedikit diperkaya yang dibungkus
dengan kelongsong dari baja tahan karat. Pengayaan bahan bakar ini dimaksudkan
untuk meningkatkan efisiensi termal dan fraksi bakar bahan bakarnya.
4. Reaktor Temperatur Tinggi atau HTR (High Temperature Reactor)
Reaktor Temperatur Tinggi adalah jenis reaktor yang menggunakan pendingin
gas helium (He) dan moderator grafit. Reaktor ini mampu menghasilkan panas hingga
750 ºC dengan efisiensi termalnya sekitar 40%. Panas yang dibangkitkan dalam teras
reaktor dipindahkan menggunakan pendingin He (sistem primer) ke pembangkit uap.
Dalam pembangkit uap ini panas akan diserap oleh sistem uap air umpan (sistem
sekunder) dan uap yang dihasilkannya dialirkan ke turbin. Dalam reaktor ini juga ada
II-20
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
sistem pemisah antara sistem pendingin primer yang radioaktif dan sistem pendingin
sekunder yang tidak radioaktif.
Elemen bahan bakar yang digunakan dalam Reaktor Temperatur Tinggi
berbentuk bola, tiap elemen mengandung 192 gram carbon; 0,96 gram 235U dan 10,2
gram
232
Th yang dapat dibiakkan menjadi bahan bakar baru
235
U. Proses fisi dalam
teras reaktor mampu memanaskan gas He hingga mencapai suhu 750 ºC. Setelah
terjadi pertukaran panas dengan sistem sekunder, suhu gas He akan turun menjadi
250 ºC. Gas He selanjutnya dipompakan lagi ke teras reaktor untuk mengambil panas
fisi, demikian seterusnya. Dalam operasi normal, reaktor ini membutuhkan bahan
bakar bola berdiameter 60 mm sebanyak ± 675.000 butir yang diletakkan di dalam
teras reaktor. Rata-rata setiap butir bahan bakar tinggal di dalam teras selama enam
bulan pada operasi beban penuh.
II.4.3 Sumber Kontaminasi Radioaktif dari Reaktor Nuklir
II.4.3.1 Kebocoran Sistem Pendingin
Kontaminasi dapat terjadi karena adanya kebocoran pada sistem pendingin.
Pada sistem air bertekanan kebocoran dapat terjadi langsung ke atmosfir atau melalui
penukar panas ke sistem sekunder. Kontaminasi gas terutama
88
Kr,
138
Xe, dan
41
Ar
akan terbawa oleh uap ke turbin dan kemudian ke atmosfer. Produk fisi gas 88Kr dan
138
Xe meluruh menjadi turunannya yang berbentuk partikulat 88Rb dan 137Cs (Martin,
2002).
II.4.3.2 Kolam Penyimpanan Bahan Bakar
Bahan bakar yang sudah tidak dapat dipakai lagi biasanya akan dikeluarkan
dari reaktor dan akan dibiarkan untuk meluruh selama beberapa bulan dalam tempat
penyimpanan bahan bakar atau kolam ”pendingin” (cooling pond) yang berlokasi di
II-21
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
dekat reaktor. Kolam ini mempunyai potensi bahaya, yaitu kekritisan dan kecelakaan
hilangnya perisai (loss of shielding) ( Martin, 2002).
Kolam selalu mengandung bahan fisil yang bersifat kritis yaitu dapat
mengawali terjadinya suatu reaksi fisi. Secara umum, apabila di dalam kolam terdapat
bahan bakar yang hanya mengandung uranium alam, kondisi kritis tidak mungkin
terjadi walaupun dalam keadaan terburuk. Akan tetapi apabila dalam bahan bakar
terkandung uranium yang diperkaya atau bahan fisil lainnya, misalnya plutonium,
kondisi kritis dapat terjadi. Bahaya dapat dikendalikan dengan menyimpan bahan
bakar dengan konfigurasi yang aman, yaitu dengan memberi ruang antara elemen
bahan bakar ( Martin, 2002).
Dalam satu kolam penyimpanan bisa mengandung radioaktivitas sebesar
ribuan TBq produk fisi dan satu elemen bahan bakar dapat mengandung
radioaktivitas sebesar ratusan TBq. Elemen tersebut apabila tidak diberi perisai akan
memberikan dosis radiasi gamma sebesar 1 Sv/jam (100 rem/jam) pada jarak 3m.
Kehilangan perisai ini terjadi apabila kolam tempat penyimpanan tidak berisi air atau
pada saat mengangkat bahan bakar ke dekat permukaan air kolam. Kosongnya air
kolam dapat terjadi apabila terjadi kecelakaan yang menyebabkan air kolam keluar,
misalnya kerusakan struktur kolam (Martin, 2002).
II.5 Radiocesium
Pada tahun 1860, Gustav Kirchoff dan Robert Bunsen menemukan cesium
nonradioaktif dalam mineral perairan di Jerman. Cesium adalah logam perak keabuan
dan mudah ditempa yang ditemukan di alam sebagai cesium-133. Cesium adalah
logam terberat dari semua logam alkali.
Saat ini, cesium terutama dihasilkan dari pollucite mineral (CsAlSi2O6).
Cesium murni sulit diperoleh karena biji cesium seringkali terkontaminasi dengan
rubidium, sebuah unsur yang secara kimia mirip dengan cesium. Untuk memperoleh
cesium murni, biji-biji cesium dan rubidium dipecahkan dan dipanaskan dengan
metal natrium sampai 6500C, membentuk logam campuran yang bisa dipisahkan
II-22
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
melalui proses yang dikenal sebagai destilasi fraksional. Cesium metal terlalu reaktif
untuk ditangani dan biasanya dijual dalam bentuk cesium azide (CsN3). Cesium
diperoleh dari cesium azide dengan cara memanaskannya.
Akhir-akhir ini, Cesium137 banyak digunakan dalam industri, antara lain:
x Mengukur kepadatan kelembapan, secara luas digunakan dalam industri konstruksi
x Mengukur leveling, digunakan dalam industri untuk mendeteksi aliran cairan dalam
pipa dan tangki.
x Mungukur ketipisan, untuk mengukur ketipisan dari lapisan logam, kertas, film dan
produk lainnya.
x Peralatan untuk logging sumur minyak dalam industri pengeboran untuk
mengetahui karakteristik jenis batuan.
Terdapat 11 isotop radioaktif utama dari cesium. Tetapi, hanya 3 isotop yang
memiliki umur paruh panjang, sehingga perlu mendapat perhatian lebih dalam
penanganannya. Tiga isotop tersebut adalah cesium-134, cesium-135, dan cesium137. Masing-masing radiocesium tersebut meluruh dengan memancarkan partikel
beta, dan umur paruh berkisar antara 2 sampai 2 juta tahun. Umur paruh dari ketiga
radiocesium tersebut dapat dilihat pada Tabel II.4.
Tabel II.4 Isotop radiocesium dan umur paruh
Isotop
Cs-134
Cs-135
Cs-137
Umur paruh
Aktivitas
Spesifik
Model
Energi radiasi (MeV)
Alpha
Beta
Gamma
(Ci/g)
Peluruhan
(Į)
(ȕ)
(Ȗ)
J
ȕ,
0.16
1.6
2,1 tahun
1300
2,3 juta tahun
0.0012
ȕ
0.067
ȕ, J
0.19
30 tahun
88
Sumber: ICRP (Agustus 2005)
Pada reaktor nuklir dengan bahan bakar uranium ( 23592 U ) terjadi reaksi fisi
yang menghasilkan beberapa unsur radioaktif. 137 Cs adalah salah satu hasil dari reaksi
55
fisi ini. Berikut adalah reaksi fisi dari
235
92
U
(Setiawati, 2003):
II-23
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
1
0
n+
235
92
Uĺ
236
92
U ĺ 140
56 Ba +
94
36
1
0
n+
140
56
Ba ĺ
141
56
3
1
Ba ĺ 137
55 Cs + 1 H + 0 n
Kr
Selain Cs-137, Cs-134 juga ditemukan pada reaksi berantai tersebut, tetapi
keberadaan Cs-134 tidak sesignifikan Cs-137. Cs-137 adalah pemancar ȕ dan Ȗ
dengan energi 0,662 MeV. Cs-137 digunakan sebagai sumber Ȗ pada lembaga
penelitian dan industri (Haryanto, 2004). Energi yang utama dari Cs-134 adalah :
x
563,2 KeV dengan intensitas 8%
x
569,3 KeV dengan intensitas 35%
x
604,3 KeV dengan intensitas 100%
x
795,8 KeV dengan intensitas 90%
x
802,0 KeV dengan intensitas 9%
x
1364,8 KeV dengan intensitas 4%.
II.5.1 Sifat Fisik
Sifat-sifat fisik dari cesium antara lain berwarna putih keperakan, lunak, dan
segera meleleh pada suhu kamar, titik didih 685 qC, titik leleh 529 qC, berat jenis
pada suhu 17qC sebesar 1892 kg/m3, dan berat jenis cair pada suhu 40qC sebesar
1827 kg/m3 (Muharini, 1998).
II.5.2 Sifat kimia
Sifat kimia cesium mirip dengan kalium dan rubidium. Cesium lebih reaktif
daripada logam alkali yang lebih rendah. Cesium lebih reaktif terhadap oksigen dan
halogen, dan kurang reaktif terhadap N, C dan H. Garam cesium dengan anion
sederhana sangat mudah larut dan higroskopis tetapi garam cesium dengan anion
kompleks kurang larut dalam air (Muharini, 1998).
II-24
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
II.5.3 Radiotoksisitas Cesium
Cesium-134 dan cesium-137 memiliki sifat yang sama secara kimia apabila
masuk ke dalam tubuh. Keduanya dapat masuk ke dalam tubuh dengan melalui
makanan, air minum dan menghirup udara. Setelah masuk ke dalam tubuh, cesium
berperilaku sama seperti kalium dan terdistribusi merata ke seluruh tubuh. Pada
kebanyakan populasi, makanan atau minuman yang diserap usus adalah sumber
utama dari deposisi cesium secara internal. Cesium yang terabsorpsi akan masuk
dalam jaringan pembuluh darah melalaui penyerapan pada usus halus. Cesium
cenderung terakumulasi pada otot karena massa realatifnya yang besar. Seperti
kalium, cesium diekskresikan dari tubuh secara cepat. Pada dewasa, 10% cesium
diekskresikan dengan waktu paruh biologi dua hari dan sisanya tertinggal dalam
tubuh dengan waktu paruh biologi 110 hari. Penyisihan cesium dari tubuh sangat
cepat pada anak-anak dan remaja. Paparan radiasi dari radiocesium menghasilkan
peningkatan risiko kanker.
Cesium yang masuk ke dalam tubuh manusia melalui inhalasi dan pencernaan
akan diserap oleh jaringan darah. Jaringan darah kemudian mendistribusikan cesium
ke seluruh tubuh dengan persentase persebaran ditampilkan pada Gambar II.11.
II-25
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
2,5%
4%
0,002%
4,998
15%
5%
1%
17%
6,5%
19%
3%
2%
3%
19%
Kulit
5%
5%
Keringat (0,02)
Urine(0,85)
Feces(0,13)
Keterangan:
: aliran cesium melalui plasma
: aliran cesium selain melalui plasma
Gambar II.11 Arah aliran cesium dan prosentase persebarannya dalam tubuh
manusia
Sumber: U.S Departement of Health and Human Services (2004).
II.6 Spektrometer Gamma
Interaksi antara J dengan detektor akan menghasilkan signal pulsa. Tinggi
pulsa yang dihasilkan detektor bersesuaian dengan tenaga foton Ȗ yang mengenai
detektor. Selanjutnya pulsa-pulsa tersebut diproses secara elektronik dalam
II-26
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
serangkaian paralatan yang membentuk perangkat spektrometer gamma. Blok
diagram spektrometer gamma dapat dilihat pada Gambar II.12
Detektor HPGe
Monitor
Pre Amplifier
PC
HV
AMP
MCA
Nitrogen Cair
Printer
Gambar II.12 Blok diagram spektrometer gamma
Sumber: Labolatorium cacah bidang keselamatan dan kesehatan, PTNBR-BATAN
II.6.1 Detektor HPGe
Detektor radiasi adalah suatu transduser atau alat yang bisa mengubah besaran
radiasi ke suatu besaran yang lain sehingga bisa dianalisis dan diketahui energinya.
Detektor HPGe (High Purity Germanium) merupakan salah satu jenis detektor
semikonduktor yang prinsip kerjanya sama dengan detektor isian gas, tetapi pada
detektor ini bahan gas diganti dengan zat padat yang bersifat semikonduktor (seperti
Si atau Ge).
Di dalam zat padat elektron menempati tingkat (pita) tenaga yang sudah
tertentu yaitu pita valensi dan pita konduksi dan daerah diantara keduanya disebut
daerah terlarang yang meliputi suatu kesenjangan energi dan besarnya tertentu.
Prinsip kerja detektor HPGe berdasar pada kemampuan elektron mengalami
ionisasi dan tereksitasi bila dikenai radiasi sehingga elektron dapat berpindah dari pita
valensi ke pita konduksi yang akan menghasilkan pulsa listrik. Pulsa listrik inilah
yang selanjutnya diolah dan diperkuat. Tinggi pulsa sebanding dengan tenaga foton
gamma yang berinteraksi dengan detektor. Detektor HPGe dari germanium
kemurnian tinggi (dengan konsentrasi ketidakmurnian ± 1010 atom/Cm atau kurang).
Resolusi terbaik dari detektor jenis ini pada rentang energi 3 KeV ” E ” 1 MeV.
II-27
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
Detektor HPGe didinginkan ketika digunakan dan dapat dioperasikan pada
suhu kamar tanpa merusak hasilnya. Efisiensi detektor ini sangat tinggi untuk energi
3 KeV sampai 100 KeV.
II.6.2 Pre Amplifier
Terletak antara penguat dan detektor. Fungsi alat tersebut antara lain untuk
amplifikasi awal terhadap pulsa keluaran detektor, melakukan pembentukan pulsa
pendahuluan, mencocokkan impedansi keluaran detektor dengan kabel signal masuk
ke penguat serta untuk mengadakan perubahan muatan menjadi tegangan pada pulsa
keluaran detektor.
a. Analisa tinggi pulsa
Pulsa yang dihasilkan detektor akan diperkuat dalam penguat awal dan
kemudian dalam penguat (amplifier). Selanjutnya, pulsa yang telah dibentuk dan
diperkuat itu dikirim menuju suatu alat yang dapat memilah-milahkan pulsa tersebut
menurut tingginya. Alat tersebut mempunyai banyak memori yang dinyatakan dalam
cacah salur (chanel) yang dimilikinya. Alat semacam ini disebut dengan penganalisis
saluran ganda (MCA).
Pulsa dengan tinggi tertentu akan dicatat cacahnya dalam salur dengan nomor
salur tertentu. Data numerik hasil pencacahan tersebut setiap saat diakumulasikan
dalam salur salur itu, sampai waktu pencacahan selesai. Sebagai hasilnya, secara
analog dapat dilihat spektrum gamma pada layar MCA atau melalui plotter. Data
numerik dapat juga dikeluarkan melalui printer, teletype, writer dan lai-lain.
b.Pembentukan pulsa
Pulsa keluaran dari sebuah detektor adalah pulsa yang mempunyai waktu
timbul (rise time) yang sangat singkat sekitar 10-6 detik dan akan turun dengan lebih
perlahan-lahan dalam waktu sekitar 10-4.
Apabila aktivitas sinar gamma yang dideteksi cukup besar, maka akan terjadi
tumpang tindih pulsa yang satu dengan pulsa yang lain. Untuk mengatasi hal tersebut,
II-28
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
maka pulsa-pulsa tersebut dipendekkan dengan jalan mendeferensialkan pulsa
tersebut dengan suatu rangkaian pendefferensial RC dan rangkaian pengintregal.
II.6.3 Penguat
Pulsa keluaran dari penguat awal sudah berupa pulsa tegangan. Oleh karena
itu, penguat yang dipakai adalah jenis penguat peka tegangan yang biasa disebut juga
dengan penguat linier. Di sini pulsa diperkuat lagi sampai mencapai amplitudo yang
dapat dianalisis dengan penganalisis tinggi pulsa.
Selain untuk mempertinggi pulsa, penguat juga mempunyai fungsi lain yaitu
memberi bentuk pulsa. Biasanya penguat mempunyai dua macam keluaran yaitu
keluaran bipolar dan unipolar, pemilihannya bergantung pada jenis detektor yang
dipakai.
II.6.4 Penganalisis Pulsa dengan Acquspec
Acquspec merupakan MCA generasi ketiga yang dikemas dalam suatu board
yang dapat dipasang dalam komputer. Seluruh pengoperasian dan setting MCA
menggunakan keyboard komputer. Keuntungan yang didapat dengan menggunakan
komputer ini selain faktor ekonomis juga dalam penanganan data hasil pengukuran
dapat disimpan dalam disket maupun hardisk dan dapat diolah dengan komputer lain.
Prinsip kerja Acquspec sama dengan prinsip kerja MCA.
Pada Acquspec, seluruh pulsa yang terjadi dapat dianalisis. Bagian yang
terpenting dari Acquspec ini adalah sistem ADC (Analog to Digital Converter) yang
berfungsi sebagai pengubah amplitudo pulsa ke dalam nomor kanal. Jumlah pulsa
yang terjadi direkam tempat terjadinya dan diidentifikasikan sebagai jumlah cacah
pada kanal.
Pada prinsipnya, MCA ataupun Acquspec merupakan SCA (Single Channel
Analyzer) yang dipasang secara pararel dengan masing-masing lebar “window” yang
sama. Untuk mewujudkan SCA yang pararel tersebut digunakan ADC.
II-29
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
Seandainya V 1 adalah amplitudo masukan, di mana V 1 tersebut adalah
sinyal analog yang mempunyai batas bawah V min dan batas atas V max yang
merupakan jangkau dari ADC tersebut. Konversi tegangan masukan sebesar V maxV min dibagi dalam N bagian yang sama yang disebut kanal, yang akan memisahkan
amplitudo masukan yang sesuai dan dapat dinyatakan dalam persamaan:
E = (V max-V min)/ N .....
(II.7)
keterangan :
E = Lebar window
N = kapasitas MCA = 2k
K = jumlah bit ADC.
II.7 Radiocesium di Lingkungan
Cesium 133 terdapat secara alami sebagai isotop stabil. Konsentrasi cesium
di kerak bumi ± 1,9 miligram perkilogram (mg/kg) dan konsentrasinya di air laut ±
0,5 mikrogram/kg. Cesium dapat terakumulasi dalam rantai makanan di perairan.
Cesium137 di lingkungan berasal dari berbagai sumber. Sumber terbesar
adalah jatuhan debu radioaktif dari uji coba senjata nuklir di atmosfir pada tahun
1950-an dan 1960-an yang menyebabkan cesium terdispersi dan terdeposisi di bumi.
Namun, cesium yang berasal dari uji coba senjata nuklir tersebut sekarang telah
mengalami peluruhan. Cesium yang berada di lapisan tanah akibat uji coba senjata
nuklir tersebut ditemukan ± 0,1 sampai 1 picocurie (pCi)/g, rata-rata kurang dari 0,4
pCi/g (atau 0,3 juta mg/kg tanah). Cesium juga ditemukan sebagai kontaminan pada
lokasi tertentu, misalnya reaktor nuklir dan fasilitas pada proses yang menggunakan
bahan bakar nuklir.
Limbah reaktor nuklir dan kecelakaan lepasan radioaktif seperti kecelakaan
Chernobyl di Ukraina melepaskan sejumlah Cs-137 ke lingkungan. Tetapi, limbah
pabrik pemrosesan kembali bahan bakar nuklir sedikit mengeluarkan emisi radioaktif
ke lingkungan.
II-30
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
Pada umumnya, cesium merupakan salah satu logam radioaktif yang sedikit
ditemukan di lingkungan. Cesium melekat cukup kuat pada tanah dan konsentrasinya
pada saat berikatan dengan partikel tanah berpasir diesetimasikan sampai 280 kali
lebih tinggi daripada konsentrasi air yang berada di antara pori-pori tanah. Rasio
konsentrasi cesium lebih tinggi (kira-kira 2000 sampai lebih dari 4000) di tanah
lempung. Oleh karena itu, cesium pada umumnya bukan kontaminan utama dalam
air tanah yang tercemar cesium.
II.8 Radiocesium di Perairan
Terdapat 2 klasifikasi perairan yaitu air laut dan air tawar. Air laut dapat
dibagi menjadi estuari, daerah pantai, dan laut terbuka. Untuk tujuan radiological
assesment, sistem air laut kurang signifikan dibandingkan dengan sistem air tawar
karena beberapa alasan. Pertama, air laut tidak dapat digunakan sebagai air minum,
sanitasi atau air irigasi. Kedua, banyak terjadi pengenceran unsur dan dispersi
daripada di air tawar. Hal ini disebabkan karena adanya aliran tidal pada daerah
estuari dan pencampuran antara air berkadar garam tinggi dan rendah. Ketiga,
konsentrasi garam yang tinggi cenderung mengurangi bioakumulasi zat radioaktif
dalam tubuh makhluk hidup yang terpapar (contoh: konsentrasi K dan Ca yang tinggi
mengurangi bioakumulasi Cs dan Sr). Selebihnya, beberapa radionuklida akan
berpindah ke lapisan sedimen yang memberikan kontribusi tidak signifikan pada
dosis manusia (IAEA, 1997).
Perairan tawar dapat dibagi menjadi sungai dan danau. Sebagai tambahan,
sedimen pada air tawar dapat menjadi deposit pada dataran aluvial dan dengan
adanya aliran irigasi memberikan kontribusi terjadinya kontaminasi radionuklida di
daratan yaitu melalui transfer radionuklida dari tanah ke tanaman yang dikonsumsi
manusia.
Danau yang terletak dekat pemukiman penduduk menjadi hal yang harus
diperhatikan karena radioaktivitas tidak mngalami pengenceran sepanjang waktu.
Pada kondisi tersebut, level radionuklida terutama Cs dapat dibioakumulasi oleh
II-31
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
predator melalui rantai makanan. Dalam hal ini nelayan dan keluarganya pada kondisi
resiko tinggi terpapar radiasi. Mekanisme pemaparan dosis radiologi di perairan tawar
dapat dilihat pada Gambar II.13.
Distribusi radionuklida Cs-134 di perairan air tawar pernah diteliti dengan
skala laboratorium. Dari penelitain tersebut diketahui bahwa Cs-134 tertinggi terdapat
pada sedimen (85%) dan sisanya pada tumbuhan air, ikan dan air. Hal ini karena
massa pasir sangat besar dibandingkan komponen lain seperti tumbuhan air dan
hewan air. Selain itu, radionuklida Cs-134 dapat terikat pada tanah/sedimen karena
tanah mengandung mineral tanah seperti mineral mika (muskovit (KAlSiO2O6) dan
leusit (KAl2(Si3AlO10)(OH)2)) (Setiawati, 2003). Oleh karena itu dapat dikatakan
bahwa 85% Cs-134 yang mengkontaminasi ekosistem perairan tawar
akan
terdeposisi pada sedimen dan sisanya terakumulasi pada biota air tawar.
Proses
Kontaminasi
Sumber
Media
kontaminasi
Lepasan
Model
Paparan
Data
perilaku
Konsumen
& omnivora
Plankto
Dosis
limbah
Predato
Deposisi
Sungai/Danau
Run off
Ganggan
Efflua
Minum
Konsums
Benthos
Fauna
Sedimen
Manusia
Irigasi
Di luar
Tanah & tanaman
Banjir
Pemukiman
Keterangan :
: Transfer radionuklida
: Radiasi external, ȕ,
J
Gambar II. 13 Skematik mekanisme pemaparan dosis radiologi di perairan tawar
Sumber: IAEA (1997)
II-32
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
II.9 Ikan Lele
Lele merupakan jenis ikan air tawar yang banyak dikonsumsi dengan tubuh
memanjang dan kulit licin. Di Indonesia ada 6 (enam) jenis ikan lele yang dapat
dikembangkan, antara lain (Prihatman, 2000):
1. Clarias batrachus, dikenal sebagai ikan lele (Jawa), ikan kalang (Sumatera
Barat), ikan maut (Sumatera Utara), dan ikan pintet (Kalimantan Selatan).
2. Clarias teysmani, dikenal sebagai lele kembang (Jawa Barat), kalang putih
(Padang).
3. Clarias melanoderma, yang dikenal sebagai ikan duri (Sumatera Selatan), wais
(Jawa Tengah), wiru (Jawa Barat).
4. Clarias nieuhofi, yang dikenal sebagai ikan lindi (Jawa), limbat (Sumatera Barat),
kaleh (Kalimantan Selatan).
5. Clarias loiacanthus, yang dikenal sebagai ikan keli (Sumatera Barat), ikan
penang (Kalimantan Timur).
6. Clarias gariepinus, yang dikenal sebagai lele dumbo (lele domba), king catfish,
berasal dari Afrika.
Dalam bahasa Inggris ikan lele disebut juga catfish, siluroid, mudfish dan
walking catfish. Ikan lele tidak pernah ditemukan di air payau atau air asin.
Habitatnya di sungai dengan arus air yang perlahan, rawa, telaga, waduk, sawah yang
tergenang air. Ikan lele bersifat noktural, yaitu aktif bergerak mencari makanan pada
malam hari. Pada siang hari, ikan lele berdiam diri dan berlindung di tempat-tempat
gelap. Di alam ikan lele memijah pada musim penghujan.
II.9.1 Morfologi
Ikan lele memiliki sungut di dekat mulutnya. Ikan lele memiliki tubuh yang
licin, agak pipih memanjang, serta memiliki 4 pasang sungut di sekitar mulutnya
dengan panjang dapat mencapai ± 10 cm dan memiliki fungsi sebagai alat pendeteksi
kondisi lingkungan sekitarnya termasuk menemukan makanan. Oleh karena itu,
II-33
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
kumis-kumis tersebut tidaklah tersusun dari jaringan berupa rambut seperti kumiskumis pada hewan lainnya, melainkan tersusun dari jaringan syaraf yang saling
berhubungan untuk menghantarkan rangsangan yang diterima menuju ke otak.
Panjang ikan lele dapat mencapai 15-20 cm dan berat ± 100 gram untuk ikan lele
dewasa setelah berumur 130 hari. Pada ikan lele (Clarias batrachus) terdapat 3
variasi warna tubuh, antara lain: hitam agak kelabu (paling umum dijumpai), bulai
(putih) dan merah. Morfologi ikan lele ditampilkan pada Gambar II.14.
Gambar II.14 Morfologi ikan lele
Sumber : www.tve.org/.../uploaded/LungFishToLagos.jpg (25 juni 2007).
II.9.2 Klasifikasi
Klasifikasi ikan lele berdasar taksonomi yang dikemukakan oleh Weber de
Beaufort (1965) digolongkan sebagai berikut:
Kingdom : Animalia
Sub-kingdom : Metazoa
Phyllum : Chordata (Binatang bertulang belakang)
Sub-phyllum : Vertebrata
Kelas : Pisces (Bangsa ikan yang bernapas dengan insang)
Sub-kelas : Teleostei ( Ikan yang bertulang keras)
Ordo : Ostariophysi (Ikan yang di dalam rongga perutnya sebelah atas memiliki
tulang sebagai alat perlengkapan keseimbangan yang disebut tulang weber).
II-34
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
Sub-ordo : Siluroidea (Ikan yang bentuk tubuhnya memanjang berkulit licin/ tidak
bersisik)
Familia : Clariidae ( suatu kelompok ikan dari beberapa genus yang selain
mempunyai ciri-ciri tersebut juga mempunyai ciri yang lebih khusus yaitu : bentuk
kepala pipih dengan lempeng tulang keras sebagai batok kepala, bersungut (kumis) 4
pasang, sirip dada ada patil, mempunyai alat pernapasan tambahan yang terletak di
bagian depan rongga insang, yang memungkinkan ikan lele mengambil oksigen
langsung dari udara).
Genus : Clarias
Spesies : Clarias sp.
II.9.3. Kondisi Habitat
Syarat hidup yang utama berhubungan dengan lingkungan seperti kondisi
habitat/ lokasi, makanan, pemberian vaksin secara teratur dan pemeliharaan kolam.
Ikan lele tidak menuntut persyaratan hidup yang sulit, ikan ini tergolong omnivora
dan dapat hidup pada air tercemar bahan-bahan organik.
Persyaratan lokasi, antara lain (Prihatman, 2000):
1. Tanah yang baik untuk kolam pemeliharaan adalah jenis tanah liat/lempung, tidak
berporos, berlumpur dan subur. Lahan yang dapat digunakan untuk budidaya lele
dapat berupa: sawah, kecomberan, kolam pekarangan, kolam kebun, dan
blumbang.
2. Ikan lele hidup dengan baik di daerah dataran rendah sampai daerah yang
tingginya maksimal 700 m di atas permukaan laut.
3. Elevasi tanah dari permukaan sumber air dan kolam adalah 5%-10%.
4. Lokasi untuk pembuatan kolam harus berhubungan langsung atau dekat dengan
sumber air dan tidak dekat dengan jalan raya.
5. Lokasi untuk pembuatan kolam hendaknya di tempat yang teduh, tetapi tidak
berada di bawah pohon yang daunnya mudah rontok.
II-35
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
6. Ikan lele dapat hidup pada suhu 20oC, dengan suhu optimal antara 25oC -28oC.
Sedangkan untuk pertumbuhan larva diperlukan kisaran suhu antara 26oC - 30oC
dan untuk pemijahan 24oC -28oC.
7. Ikan lele dapat hidup dalam perairan agak tenang dan kedalamannya cukup,
sekalipun kondisi airnya jelek, keruh, kotor dan miskin zat O2.
8. Perairan tidak boleh tercemar oleh bahan kimia, limbah industri, merkuri, atau
mengandung kadar minyak atau bahan lainnya yang dapat mematikan ikan.
9. Perairan yang banyak mengandung zat-zat yang dibutuhkan ikan dan bahan
makanan alami. Perairan tersebut bukan perairan yang rawan banjir.
10. Permukaan perairan tidak boleh tertutup rapat oleh sampah atau daun-daunan
hidup, seperti enceng gondok.
11. Mempunyai pH 6,5–9, kesadahan (derajat butiran kasar) maksimal 100 mg/l dan
optimal 50 mg/l, turbidity (kekeruhan) bukan lumpur antara 30–60 cm, kebutuhan
O2 optimal pada range yang cukup lebar, dari 0,3 mg/l untuk yang dewasa sampai
jenuh untuk burayak, dan kandungan CO2 kurang dari 12,8 mg/liter, amonium
terikat 147,29mg/l -157,56 mg/liter.
Persyaratan untuk pemeliharaan ikan lele di keramba, antara lain:
a. Sungai atau saluran irigasi tidak curam, mudah dikunjungi/dikontrol.
b. Dekat dengan rumah pemeliharaannya.
c. Lebar sungai atau saluran irigasi antara 3-5 meter.
d. Sungai atau saluran irigasi tidak berbatu-batu, sehingga keramba mudah dipasang.
e. Kedalaman air 30-60 cm.
II.9.4 Makanan /Nutrisi
II.9.4.1 Makanan Alami Ikan Lele
Makanan alamiah ikan lele berupa zooplankton, larva, cacing-cacing, dan
serangga air. Sedangkan, makanan berupa fitoplankton adalah Gomphonema spp
(golongan Diatome), Anabaena spp (golongan Cyanophyta), Navicula spp (golongan
II-36
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
Diatome), Ankistrodesmus spp (golongan Chlorophyta). Ikan lele juga menyukai
makanan busuk yang berprotein dan kotoran yang berasal dari kakus.
II.9.4.2 Makanan Tambahan
1. Pemeliharaan di kecomberan dapat diberi makanan tambahan berupa sisa-sisa
makanan keluarga, daun kubis, tulang ikan, tulang ayam yang dihancurkan, usus
ayam, dan bangkai.
2. Campuran dedak dan ikan rucah (9:1) atau campuran bekatul, jagung, dan bekicot
(2:1:1).
II.9.4.2.1 Makanan Buatan (Pellet)
1. Komposisi bahan (% berat): tepung ikan=27, bungkil kacang kedele=20, tepung
terigu=10,5, bungkil kacang tanah=18, tepung kacang hijau=9, tepung darah=5,
dedak=9, vitamin=1, mineral=0,5.
2. Proses pembuatan
Bahan-bahan dihaluskan, dijadikan adonan seperti pasta, dicetak dan dikeringkan
sampai kadar airnya kurang dari 10%. Penambahan lemak dapat diberikan dalam
bentuk minyak yang dilumurkan pada pellet sebelum diberikan kepada lele.
Lumuran minyak juga dapat memperlambat pellet tenggelam.
3.Cara pemberian pakan:
a.Pellet mulai dikenalkan pada ikan lele saat umur 6 minggu dan diberikan pada ikan
lele 10-15 menit sebelum pemberian makanan yang berbentuk tepung.
b.Pada minggu ke-7 dan seterusnya sudah dapat langsung diberi makanan yang
berbentuk pellet.
c.Hindarkan pemberian pakan pada saat terik matahari, karena suhu tinggi dapat
mengurangi nafsu makan lele.
II-37
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
II.9.5 Pemberian Vaksin
Cara-cara vaksinasi sebelum benih ditebarkan:
a.Untuk mencegah penyakit karena bakteri, sebelum ditebarkan, lele yang berumur 2
minggu dimasukkan dulu ke dalam larutan formalin dengan dosis 200 mg/l selama
10-15 menit. Setelah divaksinasi lele tersebut akan kebal selama 6 bulan.
b.Pencegahan penyakit karena bakteri juga dapat dilakukan dengan menyuntik
dengan terramycin 1 cc untuk 1 kg induk.
c.Pencegahan penyakit karena jamur dapat dilakukan dengan merendam lele dalam
larutan Malachite Green Oxalate 2,5 mg/l –3 mg/l selama 30 menit.
II.9.6 Pemeliharaan Kolam
a.Kolam diberi perlakuan pengapuran dengan dosis 25-200 gram/m2 untuk
memberantas hama dan bibit penyakit.
b.Air dalam kolam/bak dibersihkan 1 bulan sekali dengan cara mengganti semua air
kotor tersebut dengan air bersih yang telah diendapkan 2 malam.
c. Kolam yang telah terjangkiti penyakit harus segera dikeringkan dan dilakukan
pengapuran dengan dosis 200 gram/m2 selama satu minggu. Tepung kapur (CaO)
ditebarkan merata di dasar kolam, kemudian dibiarkan kering lebih lanjut sampai
tanah dasar kolam retak-retak.
II. 10. Absorbsi dan Bioakumulasi Radionuklida Oleh Ikan Air Tawar
Radionuklida yang memasuki lingkungan perairan akan mengalami kenaikan
radioaktivitas. Melalui rantai makanan dalam ekosistem air tawar maka radionuklida
tersebut akan meningkatkan radioaktivitas biota. Biota memiliki kemampuan
mengakumulasi bahan-bahan kimia tertentu termasuk di dalamya adalah radionuklida
sehingga konsentrasi dalam biota jauh di atas konsentrasi media yang merupakan
jalur masuknya bahan kimia tersebut. Makin tinggi tingkat trofiknya makin tinggi
II-38
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
tingkat radioaktivitasnya, sesuai dengan prinsip pemekatan biologi. Jalur masuk
radionuklida tersebut dapat dilihat pada Gambar II.15.
Gambar II.15 Piramida makanan pada ekosistem perairan air tawar
Sumber: www.asfb.org.au (7 Juni 2007).
Pada Gambar II.15 dapat diamati bahwa tingkat trofik tertinggi dalam
ekosistem air tawar tersebut adalah predator. Hal ini berarti, akumulasi tertinggi
radionuklida yang terkontaminasi pada ekosistem air tawar terletak pada predator.
Jika predator tersebut dikonsumsi oleh manusia, maka radionuklida akan
terbiomagnifikasi dalam tubuh manusia dan menjadi sumber radiasi interna.
II. 11. Faktor Transfer
Faktor transfer mengekspresikan bioakumulasi atau faktor konsentrasi. Pada
umumnya faktor transfer menunjukkan konsentrasi unsur dalam suatu organisme
sebagai akibat adanya unsur tersebut dalam media hidupnya.
Faktor transfer bersifat sangat spesifik untuk setiap jenis unsur/radionuklida,
biota yang mengakumulasi, dan keadaan lingkungan seperti diperlihatkan Tabel II.5.
II-39
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
Tabel II.5 Beberapa potensi radionuklida kritis, nilai dosis tahunan yang diterima
pekerja, umur paruh dan nilai Faktor Transfer (TF)
Isotop
60
Co
90
Sr
131
I
137
Cs
210
Po
226
Ra
239
Pu
Peluruhan
ȕ,
ȕ
ȕ,
ȕ,
Į
Į,
Į,
J
J
J
J
J
T1/2
(h- hari;
t- tahun)
5,3 t
30 t
8h
30 t
138 h
1600 t
24000 t
ALI yang
diterima
pekerja (Bq)
4.0 x 106
7.1 x 105
9.1 x 105
1.5 x 106
8.3 x 104
7.4 x 104
8.0 x 104
Faktor transfer
yang disarankan
(TF, L/kg)
Biota yang
terkena dampak
(m = marine)
Anjing laut m
Ikan air tawar
Makroalga m
Ikan air tawar
Zooplankton
Phytoplankton m
Molusca m
2000
60
10000
2000
30000
2000
3000
Sumber : IAEA (1982).
II. 12. Model Perpindahan Radionuklida Air- Ikan
Mekanisme uptake merupakan absorpsi radionuklida ke dalam jaringan ikan
melalui adsorpsi radionuklida pada permukaan tubuh dan melalui ingestion. Untuk
mengkonsepkan sistem transfer digunakan model dual-compartment yang terdiri dari
kompartemen donor (radionuklida dalam air) dan kompartemen penerima (jaringan
ikan). Diagram skematis model dual compartment ditunjukkan dalam Gambar II.16.
Radionuklida yang ditambahkan dalam air
Uptake
Discharge
Ikan
Gambar II.16. Diagram skematis dari model dual compartment (Man, 1999)
Konsentrasi radionuklida dalam ikan (Bq/kg) akan berubah mengikuti
Persamaan II.8 (Man, 1999).
dC (t )
dt
u[C0 Ct ] cC (t )
.....
(II.8)
II-40
UMI HABIBAH -15303033
BAB II – TINJAUAN PUSTAKA
Keterangan:
C(t)
= konsentrasi pada waktu t (Bq/g)
u
= laju uptake (h-1)
C0
= konsentrasi pada equilibrium (Bq/g)
c
= laju discharge (h-1)
Persamaan ini mengasumsikan bahwa peningkatan konsentrasi tergantung
kepada perbedaan konsentrasi. Lebih jauh diasumsikan bahwa konsentrasi pada
equilibrium, C0, tergantung pada konsentrasi dalam air yang ditunjukkan dalam
Persamaan II.9 (Man, 1999).
C0 = kw
.....
(II.9)
Keterangan:
w = konsentrasi radionuklida di dalam air (Bq/l)
k = konstanta proportionality.
Apabila discharge dari ikan kembali ke air diabaikan, Persamaan II.8 dapat
disederhanakan menjadi Persamaan II.10 (Man, 1999).
C(t) = C0 (1-e-ut)
.....
(II.10)
II-41
UMI HABIBAH -15303033