Prosiding Seminar Teknologi Pengelolaan Limbah VPusat Teknologi Limbah Radioaktif - BATAN

ISSN 1410-6086

ANALISIS RAOIONUKLIOA PAOA SAM PEL TANAH PERMUKAAN01 HIGASHI ISHIKAWA, JEPANG

Chevy CahyanaPusat Teknologi Limbah Radioaktif - SATAN

ABSTRAK

ANALISIS RAOIONUKLIOA PAOA SAM PEL TANAH PERMUKAAN 01 HIGASHI ISHIKAWA,JEPANG. Efluen radioaktif yang terlepas ke lingkungan dapat mempengaruhi populasi secara eksternaldan internal. Untuk melindungi populasi dari pengaruh bahaya radiasi, konsentrasi radionuklida dilingkungan harus dipantau secara berkala. Analisis radionuklida pada sampel tanah permukaanmerupakan salah satu kegiatan dalam program pemantauan radiasi lingkungan. Radionuklida yangterkandung di dalam sampel tanah permukaan yang dicuplik dari titik sampling Higashi Ishikawa telahdianalisis. Hasil analisis menunjukkan perbedaan yang tidak signifikan dibandingkan dengan estimasiteoritis dan rata-rata data hasil analisis dari tahun 1977 sampai 2005 yang dimiliki Japan Atomic EnergyAgency (JAEA).

ABSTRACTANALYSIS OF RAOIONUCLIOE AT SURFACE SOIL SAMPEL AT HIGASHI ISHIKAWA, JAPAN.Radioactive effluent that released to the environment may influence the population externally andinternally. In order to protect the population from the impact of radiation hazard, environmentalradionuclide concentration must be monitored periodically. Analysis of radionuclide in surface soilsample is one of the environmental radiation monitoring programs task. The radionuclide content insurface soil sample from Higashi Ishikawa sampling point has been analyzed. The analysis resultsshow insignificant difference compared with the theoretical estimations and the average of JAEA'sanalytical result data since 1977 until 2005.

PENOAHULUAN

Efluen radioaktif dapat terlepas keatmosfir atau ke ling kung an perairan.Radionuklida yang terlepas ke atmosfir akanmengalami dispersi sesuai dengan arah angindan akan mengiradiasi populasi manusiasecara eksternal dan internal. Radionuklida

dapat pula terdeposisi pada tanah permukaansebagai akibat dari turunnya hujan.Radionuklida yang terdeposisi pada tanahpermukaan dapat mengiradiasi manusiamelalui tiga jalur, yaitu iradiasi eksternal.iradiasi internal melalui inhalasi aktivitas

resuspensi, dan ingesi dari makanan yangterkontaminasi. Efluen radioaktif cair dapatterlepas ke dalam air sungai. muara atau laut.Radionuklida yang terlepas ke sungaiterdispersi oleh aliran air dan prosessedimentasi. Radionuklida yang terlepas kesungai akan mengiradiasi manusia melaluiiradiasi eksternal dari sedimen dan iradiasi

internal melalui ingesi air minum dan makananyang berasal dari sungai [1].

Lepasan radionuklida ke lingkunganyang berasal dari aktivitas manusia antara lainadalah pada percobaan senjata nuklir terutamadalam kurun 1950-an dan 1960-an. Deposisitahunan 90Sr dan 137Cs yang terbesar tercatatpada tahun 1963. Setelah itu deposisi

246

radionuklida dari atmosfir menurun, namunsebagian besar radionuklida telah terdepositdalam tanah permukaan. Penentuan lajumigrasi radionuklida pada lapisan tanahpermukaan dan transfer faktor dari tanah ketumbuhan sangat penting untukmemperkirakan besarnya dosis radiasi [2].

Pengoperasian suatu instalasi nuklirjuga dapat menyebabkan terlepasnyaradionuklida ke lingkungan. Untuk melindungimanusia dan lingkungan dari bahaya radiasiyang disebabkan pengoperasian suatuinstalasi nuklir. perlu dilakukan pemantauankonsentrasi radionuklida di alam secara

berkala. Konsentrasi radionuklida yangterkandung di atmosfir, tanah permukaan, airsungai. bahan makanan maupun air laut dapatdiukur melalui serangkaian metoda analisisdan prosedur. Pengambilan sampel tanahpermukaan dan bahan makanan yang akandianalisis dilakukan pada daerah observasidan daerah referensi. Daerah observasi adalah

daerah pada radius kurang dari lima kilometerdari suatu instalasi nuklir. sedangkan daerahreferensi adalah daerah di luar daerahobservasi yang dipantau untuk memperolehdata pembanding.

Dalam makalah ini dibahas analisis

radionuklida yang terkandung pada sam pel

Prosiding Seminar Teknologi Pengelolaan limbah VPusat Teknologi Limbah Radioaktif - BATAN

tanah permukaan yang diambil dari titiksampling Higashi Ishikawa, Jepang. HigashiIshikawa merupakan salah satu titik samplingpada daerah observasi yang terletak padaradius kurang dari lima kilometer dari fasilitasnuklir Japan Atomic Energy Agency (JAEA)yang terletak di Tokai.

Pada penelitian tnl analisisradionuklida pada sampel tanah permukaandilakukan dengan tiga metoda analisis, yaitupengukuran langsung dengan spektrometrigamma untuk analisis 137Cs, presipitasi oksalatuntuk analisis 90Sr dan pertukaran ion untukanalisis 239240pU. Hasil analisis dibandingkandengan data hasil analisis tahun 1977-2005yang diperoleh dari bank data JAEA, dan jugadibandingkan dengan estimasi secara teoritisdengan menggunakan data dari UNSCEAR2000 REPORT [3].

METODOLOGI

Sampling Tanah PermukaanDalam penelitian ini sam pel tanah

permukaan diambil dari Higashi Ishikawa,Jepang. Kedalaman tanah permukaan yangdicuplik adalah sekitar 0-5 cm, karena ;J°Sr,137Cs dan 239:240pU sebagian besarterakumulasi pada lapisan tanah padakedalaman kurang dari 10 cm. Semakin besarkedalaman tanah, konsentrasi radionuklidasemakin kecil.

Analisis 137CS

Sampel tanah permukaan dikeringkandalam oven dengan suhu 105°C selama limahari. Setelah itu sam pel tanah disaring dankemudian dimasukkan ke dalam wadah yangmemiliki geometri yang sama dengan sumber

kalibrasi standard. Massa sampel 0.272 k~kering dengan kerapatan 0.771 g/cm.Selanjutnya sampel di ukur denganmenggunakan detektor semikonduktorgermanium.

Analisis 90Sr

Kandungan organik pada sampeldibakar sampai menjadi abu pada tanurelektrik. Sampel tanah kemudian dipanaskandan dilindi dengan asam nitrat dan peroksidaair. Larutan amoniak ditambahkan untuk

melindi larutan sehingga terbentuk endapanhidroksida. Asam oksalat ditambahkan ke

dalam filtrate endapan hirdroksida, terbentukCa-oksalat dan Sr-oksalat. Setelah

menghilangkan Ra dengan metoda bariumkromat ko-presipitasi, Sr dimurnikan sebagaikarbonat dengan menambahkan y3+, La3+ and

247

ISSN 1410-6086

Fe3+. Karena hubungan keseimbangan tetapantara 90Sr dan 9OY, larutan dibiarkan selama10-14 hari untuk mendapatkan 90y. Kemudiansejumlah Y carrier ditambahkan ke dalamlarutan untuk mempermudah prosespengendapan sebagai ytrium oksalat(Y2(C204h. 9H20). Selanjutnya 90Sr ditentukandengan pengukuran radiasi ~.

Analisis 239.240pU

Plutonium pada sampel dilindi denganasam nitrat. Hasil pelindian dipisahkan denganmetoda pertukaran ion. Plutonium hasilpemisahan dielektrodeposisi pada pelatstainless steel dan diukur secara kuantitatif

dengan a - ray analyzer olomatis yanglerhubung dengan detektor semikonduktorsilikon.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil analisis sam pel tanahpermukaan disajikan pada tabel 1. Hasilanalisis tersebut dibandingkan dengan hasilestimasi secara teoritis dengan menggunakandata dari UNSCEAR 2000 REPORT sepertiyang ditunjukkan pada tabel 2. Secara teorikonsentrasi 90Sr ditentukan dengan persamaan1. Konsentrasi 137Cs dan 239,240pUdiperkirakandengan perbandingan terhadap konsentrasi90Sr pada deposisi global [3].

Tabel1. Hasil analisis sampel tanah

Nuklida

KonsentrasiErrori

Bq/kg-Sr-90

5.68E-015.87E-02

Cs-137

1.99E+012.83E-01

Pu-239, 240

9.63E-015.62E-02

... (1)

CN : konsentrasi 90Sr (Bq/kg)pdep : kerapatan deposisi per satuan deposisi

(Bq m2 / PBqJIdep : total deposisi °Sr (PBq)P : asumsi kerapatan tanah permukaan

(kg/m3)h : asumsi kedalaman tanah permukaan (m)

Prosiding Seminar Teknologi Pengelolaan Limbah VPusat Teknologi Limbah Radioaktif - SATAN

ISSN 1410-6086

Tabel 2. Sebaran lintang dari deposisi radionuklida yang berasal dari percobaan nuklir di atmosfirberdasarkan pengukuran 90Sr [3]

Latitude Area ofPopulationIntegratedFractionalDepositionLatitudinalband

banddistributiondepositiondepositiondensityper unitvalue relativeto(degrees)

(10'2 m2)(0/0)of gO Srin banddeposition(Bqhemispheric(PBq)

m2/PBq)valueNorthernhemlsphere80 - 90

3.901000205601270 - 80

11.607.90.01714803260 - 70

18.90432.900713780.8150 - 60

25613773.90.16162713540 - 50

3151551016022170115130 - 40

364204853018550910920 - 30

40232771 2015538508310 - 20

4281150901112580560-10

44.16335700781 76038Total

25510046010

Southernhemisphere80 - 903900.30002053014

70 - 801160250017150040

60 - 701890670046246066

50 - 602560.51210084328088

40 - 50315092810195619165

30 - 40364132760191526140

20 - 304021492810195485129

10- 204281671780123289077

0-104415·1210146330088---c-----'-

.-----Total 2)51001".-'10

Tabel 3. Radionuklida yang dihasilkan dan sebaran global percobaan nuklir di atmosfir [31

FISSionYI010J

r·Jorrn.JIIZt~lj

GlotlJI r'11>:3511Radlonuchd'lHalf-ht" pro.:lu([1I)n

("!o)(PBI]Mt')(PGq)

311

1233 a 7401:~')OOO

!.IC

'5730 a I) 85213~'IMIl

3123 d 15')39;30"Fe

2738 6115:30

80Sr

50 53 d3 17730117000""Sr

28 788350388622g,y

5851 d376743120000g~Zr

64 02 d507921148000103Ru

39 26 d5201540247000IMRu

3736d24476012200I"Sb

2 76 a040"162741'311

802 d29042106750001-1I'Ba

1275 d5184730759000'·'Ce

32 50 d45816·10263000H'Ce

284 9 d469191307001J1Cs

30 07 855759094823"PU

24110 a 6 522""PU

6563 a 4 352·'PU

1435 a 142

Letak geografis Jepang padapermukaan bumi adalah pada 30-40 derajatlintang utara. Berdasarkan data dari tabel 2,kerapatan deposisi per satuan deposisi adalah5.09 Bq m2 / PBq, total deposisi 90Sr adalah460 PBq. Berdasarkan pengukuranlaboratorium, kerapatan sampel tanahpermukaan adalah 771 kg/m3. Kedalamansampel tanah permukaan adalah 0.05 m.Sehingga dengan menggunakan persamaan 1,

248

dapat dihitung secara teori konsentrasi 90Sr

adalah 6.07E+01 BNk~ Sedangkankonsentrasi 137Cs dan 239.4 Pu berturut-turut

adalah 9.26E+01 dan 1.06E+00 Bq/kg.Besarnya konsentrasi Cs dan Pu diperoleh dariestimasi dengan perbandingan terhadapkonsentrasi 90Sr pada deposisi global sepertiyang ditunjukkan pada tabel 3.

Hasil analisis dan hasil estimasi

teoritis ditampilkan pada gambar 1. Tampak

Prosiding Seminar Teknologi Pengelolaan limbah VPusal Teknologi Limbah Radioaklif - BATAN

bahwa untuk 239,240pUperbedaan antara hasilanalisis dan estimasi teoritis tidak signifikan(9.15%), tapi untuk 90Sr dan 137Cs, perbedaanhasil analisis dan estimasi teoritis sang atsignifikan, sekitar 97.4% dan 40.2%. Hal inidapat terjadi karena perbedaan karakteristikradionuklida. Koefisien Distribusi (Kd) biasanyadigunakan untuk memprediksi perilakuradionuklida pad a air maupun tanah. Kddidefinisikan sebagai konsenlrasi radionuklidaper satuan massa tanah dibagi konsentrasi

ISSN 1410-6086

radionuklida persatuan volume larutan Radakeadaan setimbang [2]. Nilai Kd untuk 90Sr•137Cs dan 239,240pUberturut-turut adalah 200,2000 dan 100000 [5]. Dari nilai Kd ini tampakbahwa 90Sr memiliki nilai Kd terkecil dan

~erbedaan konsentrasi terbesar. Sebaliknya39,240pU memiliki nilai Kd terbesar dan

perbedaan konsentrasi terkecil. Pada kasus initampak bahwa terdapat korelasi antara nilai Kddan perbedaan anlara hasil analisis dan hasileslimasi teoritis.

[J":1,'<-, >~

" ......•'.j, ..--

,c:- 100"00>:.:

C;-eo

:;-: ~ 10

Q)uOJ

't:~'",Sc:Q~C'Q)uc:oU 01 ,.

o Analysis o Theory

Sr-90 Pu-239, 240

Nuclide

Cs-137

Gambar 1. Data hasil analisis dan hasil estimasi teoritis

100

10

c:­"0(J):.:0­@.

(5'"Q)uOJ

't:~'".Sc:Q~C'Q)uc:ou 0.1

o This study

o JAEA lTOn/toring average(1977-2005) as of 2006

Sr-90 Pu-239, 240

Nuclide

Cs-137

________________ . .1

Gambar 2. Hasil analisis dibandingkan dengan data JAEA

Pada Gambar 2 ditunjukkan data hasilanalisis dibandingkan dengan data hasilanalisis tahun 1977-2005 yang diperoleh daribank data JAEA (tabel 4). Perbedaan hasil

249

analisis dengan data JAEA untuk 90Sr. 137CSdan 239,240pUadalah 69.2%. 6.30% dan 7.38%.Konsentrasi 90Sr memiliki perbedaan yangbesar dibandingkan dengan data JAEA. Hujan

Prosiding Seminar Teknologi Pengelolaan Limbah VPusat Teknologi Limbah Radioaktif - BATAN

asam yang sering terjadi di Jepang boleh jadimerupakan penyebabnya. Hujan asam yangjatuh pada tanah permukaan dapatmenyebabkan terjadinya de-sorption 90Sr,sebab hujan asam dapat secara efektif melindi

ISSN 1410-6086

90Sr dari tanah permukaan, sehinggakonsentrasi 90Sr pada tanah permukaan terusberkurang [6]. Hujan asam sering terjadi diJepang. Kejadian hujan asam (pH<4) adalah26% dan 10% di Tokyo dan Tsukuba [7].

Tabel 4. Konsentrasi radionuklida pada sampel tanah permukaan (data JAEA) [8]

I Year ISr-90ICs-137 I Pu-239,240 I Year ISr-90ICS-137I Pu-239,240 I

1977

3.42E+004.02E+OO4.74E-011992348E-012.17E+016.27E-011978

2.71 E+OO5.94E+OO1.98E-0119933.12E+001.36E+014.85E-011979

2.53E+007.25E+012.25E+0019945.69E-011.74E+016.60E-011980

5.32E+OO1.07E+022.93E+0019953.30E-012.56E+01640E-011981

2.07E+001.94E+OO1.60E-0119967.86E-011.91 E+01690E-011982

1.63E+005.11 E+OO1.48E-0119971.13E+001.79E+016.50E-011983

2.23E+OO6.54E+003.41 E-Ol19981.07E+OO2.24E+018.60E-0 11984

3.31 E+OO1.56E+015.37E-0119997.26E-011.53E+01590E-011985

4.78E+002.67E+016.96E-0120007.10E-012.44E+019.10E-011986

2.19E+001.60E+01574E+002001425E:o'11.60E+01rOOE-011987

3.82E+00149E+01433E-012002345E-Ol1.46E+01580E-011988

2.18E+001.02E+013.38E-0 120038.37E-013.08E+011.20E+001989

697E-011.52E+Ol484E-Ol2004515E-Ol210E+Ol8.50E-011990

1.20E+002.03E+01595E-0120054.59E-Ol1.56E+0 1690E-0 11991

400E +001.82E+015.54E-0!I

Average184E+OO2.12E+Ol8.97E-0 1 .Stand.:Hd De\jl.~tlon

145E+002.07E+0 11.09E+00

KESIMPULAN

Konsentrasi 9OSr, 137Cs dan 23')2.10pU

sebagian besar terakumulasi pada lapisantanah permukaan pada kedalaman kurang dari10 em. Semakin dalam dari tanah permukaan,konsentrasi semakin berkuran. Sam pel tanahpermukaan dari titik sampling Higashi Ishikawadicuplik pada kedalaman 5 cm dan telahdianalisis dengan tiga metoda yang berbeda.Hasil analisis menunjukkan perbedaan yangtidak signifikan dibandingkan dengan hasilestimasi teoritis dan dibandingkan dengan dataJAEA.

DAFTAR PUSTAKA

1. SIMMONDS J. R, LAWSON G., MAYAllA., 1995. Radiation Protection 72:Methodology for Assessing theRadiological Consequences of RoutineReleases of Radionuclide to Environment,Directorate General Environment, NuclearSafety and Civil Protection, EuropeanCommission.

2. UCHIDA S., 2003. Distribution and

Migration of Radionuclide in the JapaneseTerrestrial Environment, Proceeding of theInternational Symposium on Radioecologyand Environmental Dosimetry, Institute forEnvironmental Sciences, Japan.

3. UNSCEAR 2000 REPORT VOL. I, Sourceand Effects of Ionizing Radiation, Annex

250

C: Exposures to the Public from Man­made Source of Radiation, http://wwwunscearorq/ docs/reports/annexc pdf.

4. lEE C. w., et ai, 2003. Depth Distributionof Humic Substances and Radionuclide inSoil: Effect of Humic Substance on the

Migration, Proceeding of the InternationalSymposium on Radioecology andEnvironmental Dosimetry, Institute forEnvironmental Sciences, Japan.

5. ANONYMOUS, 1996. EnvironmentalParameter Series 7, Transfer Parameter ofRadionuclide in the Marine Environment,Radioactive Waste Management Center,Tokyo, Japan.

6. MORTENSEN, Jl, et ai, 1963. StrontiumExchange Characteristics of Soil from theOgotoruk Creek Watershed in Alaska, TheOhio Journal of Sciences, Ohio.

7. KANAZAWA T, et ai, 1984. A Study onpH of Meteoric Water, Meteorology andGeophysics, Vol 35, No.3, Japan.

8. JAEA, The Quarterly Report ofEnvironmental Radiation to the JapaneseGovernment, Japan, 1977-2005.