KONSEP DESAIN LABORATORIUM RADIOEKOLOGI KELAUTAN SEMENANJUNG MURIA DAN BANGKA BELITUNG

Transkripsi

1 KONSEP DESAIN LABORATORIUM RADIOEKOLOGI KELAUTAN SEMENANJUNG MURIA DAN BANGKA BELITUNG ABSTRAK Nurokhim, Erwansyah Lubis Pusat Teknologi Limbah Radioaktif-BATAN KONSEP DESAIN LABORATORIUM RADIOEKOLOGI KELAUTAN SEMENANJUNG MURIA DAN BANGKA BELITUNG. Survey dan pengukuran radioaktivitas radionulida dalam laut terus dilakukan oleh Bidang Radioekologi Kelautan dalam rangka memperoleh base line data radioekologi kelautan di calon tapak lokasi PLTN Semenanjung Muria dan Bangka Belitung. Konsentrasi yang sangat rendah berbagai radionuklida antropogenik di dalam air, sedimen maupun biota laut pada berbagai lokasi sekitar calon tapak harus dapat diukur dan ditentukan. Dengan keterbatasan peralatan, ruang dan sumber daya yang tersedia, Sampai saat ini baru beberapa radionuklida yang sudah dapat ditentukan konsentrasinya. Dimasa yang akan dating diperlukan laboratorium radioekogi kelautan yang handal dan memadahi agar dapat digunakan untuk menangani tidak hanya kebutuhan data monitoring operasi PLTN tetapi juga untuk penelitian dan pengembangan bidang radioekologi kelautan lainnya. Makalah ini menguraikan perkembangan litbang radioekologi kelautan dan kebutuhan dasar peralatan untuk studi dan monitoring radioekologi laut, serta prinsip dasar desain dan operasi laboratorium bersih clean laboratory. Dari uraian disimpulkan bahwa LRK untuk monitoring PLTN Semenanjung Muria dan Bangka Belitung perlu dibangun dengan konsep dasar clean laboratory. Contoh desain layout serta kelompok litbang pendukung pengoperasian laboratorium diberikan. Kata kunci : konsep desain, laboratorium, radioekologi kelautan. ABSTRACT DESIGN CONCEPT OF MARINE RADIOECOLOGY LABORATORY FOR MURIA PENINSULA AND BANGKA BELITUNG. Various Marine radioecology surveys and measurements done continually by Marine Radioecology Division in order to obtain marine radioecology data base-line at candidate of nuclear power plant location, Muria peninsula and Bangka Belitung. Very low anthropogenic radionuclides concentration in sea water, sediment and biota at some locations around the site should be measure and determined. By limitation on equipments, spaces and man power provided, until now only certain radionuclide can be determined their concentration. In future, its needed a reliable and adequate marine radioecology laboratory that can be used to handle not only for nuclear power plant radioecology monitoring but also for another marine radioecology research and development. This paper describes development of marine radioecology research and the basic requirement equipment for study and monitoring of marine radioecology, and basic principle design and operation of clean laboratory. From the description can be concluded that Marine Radioecology Laboratory for nuclear power plant monitoring at Muria Peninsula and Bangka Belitung should be build by basic concept clean laboratory. Layout design and R&D group to support operational of laboratory is given. Keywords: design concept, laboratory, marine radioecology. PENDAHULUAN Radioekologi merupakan disiplin ilmu yang lahir tahun 1940an, dipicu oleh berkembangnya penggunaan energy nuklir baik untuk tujuan militer maupun sipil. Tersebarnya produk radioaktif dari kegiatan nuklir ke lingkungan membuat para ilmuwan berpikir untuk mempelajari perilaku radionuklida dalam ekosistem. Radioekologi berguna dalam mendeteksi keberadaan berbagai radionuklida di lingkungan, meneliti asal usulnya, memahami proses perpindahan dan konsentrasinya dalam ekosistem. Tujuannya adalah untuk mengevaluasi dampak radioaktivitas baik radionuklida alam maupun buatan terhadap lingkungan dan 365

2 populasi [1]. Sesuai dengan Peraturan Kepala BATAN, Bidang Radioekologi Kelautan (BRK) Pusat Teknologi Limbah Radioaktif (PTLR) mempunyai tugas melakukan penelitian dan pengembangan di bidang radioekologi kelautan [2]. Lebih lanjut, tujuan dibentuknya BRK antara lain untuk: mendapatkan base-line data radioaktivitas kelautan di seluruh wilayah Indonesia, melakukan pemantauan tingkat dan distribusi radioanuklida dalam komponen ekosistem laut (sedimen dan biota laut), mendapatkan nilai faktor pemekatan radionuklida (alam dan buatan) dalam berbagai komponen ekosistem laut, mengembangan model komputasi untuk pengkajian penyebaran polutan/radionuklida dan keselamatan radiologis yang berasal dari jalur perpindahan ekosistem laut hingga ke manusia, memanfaatan analisis teknik nuklir (isotopik) dalam rangka memahami dan mengurangi masalah-masalah pencemaran lingkungan laut baik untuk kondisi lokal, regional maupun global [3]. Dibentuknya BRK tidak lepas dari rencana pembangunan PLTN di Indonesia khususnya di Semenanjung Muria, yang rencananya diharapkan beroperasi pada tahun Kebutuhan data dasar (base line) tingkat radioaktivitas berbagai jenis radionuklida dalam sedimen dan air laut sangat diperlukan. Tersedianya data dasar, konsentrasi berbagai jenis radionuklida antropogenik seperti 3H, 90Sr, 137Cs dan 241Pu kelak akan dapat digunakan sebagai pembanding dalam rangka monitoring terhadap kegiatan pengoperasian PLTN. Secara teknis dan lingkungan Semenanjung Muria layak digunakan sebagai lokasi PLTN namun sampai saat ini masih belum ada kepastian dalam pembangunannya. Sejak 2010 Bangka Belitung merupakan alternative berikutnya dalam studi tapak PLTN, sehingga pengumpulan base line data juga terus dilakukanj di tapak Bangka barat dan Bangka selatan. Kegiatan Sampling untuk pengambilan, preparasi dan pengukuran radioaktivitas radionuklida dalam sampel lingkungan laut merupakan pekerjaan yang sulit dan perlu waktu lama. Pengukuran konsentrasi 137Cs dalam sampel sedimen misalnya, memerlukan waku yang cukup panjang mulai pengambilan sedimen dari dasar laut, pengeringan, grinding untuk penyiapan sampel dalam marineli, serta pengukuran dengan spektrometer gamma. Pengukuran radioaktivitas sedimen dengan spektrometer gamma memerlukan waktu rata-rata 3 hari per sampel, sehingga satu spektometer gamma pada kondisi optimal hanya dapat di gunakan untuk mengukur antara 40 _ 50 sampel. Oleh karena itu dengan dua spectrometer gamma yang aktif maksimal hanya dapat digunakan untuk mengukur 100 sampel pertahun. Studi tapak di semenanjung muria menunjukkan bahwa LRK cocok untuk di bangun di semenanjung muria. Namum dengan belum jelasnya pembangunan PLTN disana, maka LRK yang lebih focus untuk penelitian dan pengembangan bidang radioekologi dapat di bangun di kawasan Puspiptek serpong, dengan alasan ketersedian peralatan dan sumberdaya. Sedangkan LRK yang lebih sederhana yang berfungsi khusus untuk monitoring operasi PLTN dapat di bangun di lokasi masing-masing PLTN. Makalah ini menguraikan perkembangan litbang radioekologi kelautan dan kebutuhan dasar peralatan untuk studi dan monitoring radioekologi laut, serta prinsip dasar desain dan operasi laboratorium bersih clean laboratory. Dari uraian 366

3 disimpulkan bahwa LRK untuk monitoring PLTN Semenanjung Muria dan Bangka Belitung perlu dibangun dengan konsep dasar clean laboratory. Diuraikan Desain layout serta kelompok litbang pendukung pengoperasian laboratorium RLK untuk kepentingan litbang bidang radioekologi kelautan. Radioekologi merupakan disiplin ilmu yang lahir tahun 1940an, dipicu oleh berkembangnya penggunaan energy nuklir baik untuk tujuan militer maupun sipil. Tersebarnya produk radioaktif dari kegiatan nuklir ke lingkungan membuat para ilmuwan berpikir untuk mempelajari perilaku radionuklida dalam ekosistem. Radioekologi berguna dalam mendeteksi keberadaan berbagai radionuklida di lingkungan, meneliti asal usulnya, memahami proses perpindahan dan konsentrasinya dalam ekosistem. Tujuannya akhirnya adalah untuk mengevaluasi dampak radioaktivitas baik radionuklida alam maupun buatan terhadap lingkungan dan populasi. Radioekologi kelautan mempelajari evolusi tingkat radioaktivitas di lautan terbuka dan wilayah pesisir pantai. Mencakup penilaian efek pembuangan limbah radioaktif dari fasilitas nuklir. Radioaktivitas radionuklida alam (Naturrally Occuring Radioactive Material, NORM) dilaut sekitar Bq/m3, terutama karena keberadaan Kalium-40. Cesium-137 merupakan radionuklida buatan (artificial/anthropogenic) utama yang banyak ditambahkan ke laut. Gambar 1. memperlihatkan estimasi distribusi konsentrasi cessium-137 di lautan berdasarkan hasil penelitian di IRSN, Prancis. Kontaminasi cesium-137 di lautan relatif merata karena sebagian besar berasal dari jatuhan debu (fallout) atmosfer akibat uji senjata nuklir di masa lalu. Lautan yang tidak terlalu dalam dan muara akan terkontaminasi lebih banyak akibat lepasan limbah dari instalasi nuklir seperti fasilitas reprosesing di Sellafield (Inggris) ke laut Irlandia (Irish) dan La Haque (Prancis) ke terusan Inggris. Gambar 1. Estimasi distribusi konsentrasi rata-rata cesium di lautan dalam Bq/m3. Di lautan radionuklida akan tersebar dengan adanya arus laut. Radionuklida tersebar dalam bentuk partikel-partikel yang tersuspensi dalam air, 367

4 kemudian berangsur-angsur menuju dasar laut dan tersimpan dalam sedimen yang kemungkinan akan mempunyai tingkat radioaktivitas 100 sampai 10 juta kali lebih tinggi dari radioaktivitas yang ada di air. Melalui proses fisiologis, seperti filter, organism laut dapat mengakumulasi jenis radionuklida tertentu dengan faktor 5 _ kali dibanding yang ada dalam air laut. Berbagaia bioindikator untuk penelitian konsentrasi radionuklida dapat digunakan misalnya: algae, oysters, mussels, scallop, crab atau lobster. Perkembangan metode/teknik pengukuran Pengukuran radioaktivitas dalam sampel lingkungan merupakan pekerjaan yang rumit. Untuk dapat melakukan kuantisasi dan menilai perubahan terkait tingkat radioaktivitas di laut maka penting bagi setiap Negara atau institusi litbang untuk mampu mengetahui konsentrasi berbagai radionuklida yang ada didalamnya. Namun demikian pada kebanyakan kemampuan untuk mengukur radioaktivitas pada level lingkungan (trace element) dan menggunakannya sangatlah terbatas karena kendala peralatan dan metode pengukuran. Radioisotop dikarakterisasi dengan mengukur enegi dan intensitas radiasi yang dipancarkannya yaitu ±, ² dan ³ dan waktu paroh. Radioaktivitas merupakan fenomena independen dari keadaan fisika dan kimia bahan, pengukuran radiasi tidak terpengaruh oleh adanya kontaminan non-radioaktif, khususnya dalam pengukuran ³ ray. Hal tersebut benar untuk keadaan dimana konsentrasi diatas level trace element. Tetapi pada konsentrasi dibawah trace, pengukuran radiasi menjadi sulit dan sering kali tidak dapat diandalkan. Pada konsentrasi tersebut, untuk menjamin keandalanya, sampel harus di preparasi pada lingkungan yang bersih untuk menghilangkan/mencegah kontaminan. Selama pengukuran bersifat pasif, maka kebutuhan clean room tidak terlalu signifikan. Meja preparasi dan fume hood yang bersih cukup untuk memenuhi kebutuhan tersebut. Pada pengukuran radionuklida pemancar alpha dibawah level trace menggunakan detector solid state, perlu dijamin bahwa sample tidak terkontaminasi dengan pemancar alpha lainnya. Hal ini benar khususnya dalam pengukuran sampel lingkungan dalam kasus pengukuran radionuklida umur panjang di lingkungan menggunakan teknik seperti ICP-MS and SIMS, preparasi sampel harus dilakukan dalam lingkungan yang bersih. Sama halnya dalam pengukuran kuantitas level trace elemen menggunakan teknik PNAA memerlukan lingkungan bersih yang memadahi. METODOLOGI Konsep desain laboratorium radioekologi kelautan di semenanjung muria dan bangka belitung dibuat dengan mengkaji pustaka terkait dengan perkembangan ilmu pengetahuan bidang radioekologi, kebutuhan peralatan pengukuran, serta pertimbangan efektivitas, moduler dan kemungkina untuk pengembangan. Desain laboratorium mempertimbangkan konsep clean laboratory Konsep desain laboratorium radioekologi kelautan di semenanjung muria dan bangka belitung dibuat dengan mengkaji pustaka terkait dengan perkembangan ilmu pengetahuan bidang radioekologi, kebutuhan peralatan pengukuran, serta pertimbangan efektivitas, moduler dan kemungkina untukpengembangan. Desain laboratorium mempertimbangkan konsep clean laboratory yang diuraikan dalam IAEA-TECDOC No

5 HASIL DAN PEMBAHASAN Secara umum laboratorium Radioekologi Kelautan (LRK) akan digunakan untuk melakukan penelitian dan pengembangan di bidang radioekologi kelautan. Dengan demikian fungsi LRK tidak terbatas pada penyiapan base line data atau sebatas deteksi keberadaan radionuklida di lingkungan laut, tetapi juga untuk meneliti asal usul, penyebaran, distribusi dan faktor pemekatan berbagai radionuklida alam dan buatan dalam ekosistem laut (sedimen dan biota) serta mempelajari jalur perpindahannya dan pengembangan model untuk analisis dampaknya dari sumber radioaktif hingga ke manusia. Lokasi LRK Idealnya LRK berada di tepi laut, agar kebutuhan air laut dalam jumlah besar yang diperlukan untuk studi-studi bioakumulasi pada bioata dan berbagai hewan laut mudah dipenuhi. Pembangunan LRK di lokasi PLTN juga mempunyai keuntungan tersendiri, disamping ketersediaan air laut juga akan efisien untuk digunakan dalam pemantauan rutin operairsi PLTN, serta tidak akan banyak kendala dalam pengelolaan limbah radioaktif sisa penelitian. Berdasarkan hasil studi tapak yang telah dilakukan di Semenanjung Muria, lokasi yang cocok untuk LRK di Semenanjung Muria terletak di daerah 06o 25_ 54,1 Lintang Selatandan 110o 46_ 34,8 Bujur Timur [4] (Gambar 2). Namun belum adanya kepastian pembangunan PLTN di Semenanjung Muria maka keputusan untuk segera membangun LRK di Semenanjung Muria juga tertunda. Dengan pengalaman tersebut maka studi LRK di Bangka Belitung, walaupun nantinya ditemukan lokasi yang cocok apakah di Bangka barat ataupun di Bangka selatan, maka kemungkinan juga tidak akan dapat dibangun dalam waktu dekat. Gambar 2. Rencana lokasi rencana pembangunan Laboratorium Radioekologi Kelautan di Semenanjung Muri 369

6 Desain LRK Pada dasarnya LRK merupakan laboratorium lingkungan, sehingga diperlukan peralatan dan system laboratorium yang mempunyai kemampuan untuk mendeteksi konsentrasi radionuklida pada sekala rendah (trace) bahkan ultra-trace elemen. Oleh karena itu LRK didesain mengikuti konsep clean laboratory (CL). Gambaran ruang utama dan penempatan peralatan laboratorium diperlihatkan seperti Gambar 3, yang merupakan modifikasi adopsi IAEA- TECDOC 1339 [5]. Pada gambar tersebut hanya memperlihatkan planning penempatan peralatan serta laboratorium pendukung yang diperlukan. Laboratorium khusus untuk aktivitas kegiatan litbang ataupun aktivitas pelayanan permintaan analisis. Ruang staf, administrasi, dan ruang pertemuan jika diinginkan dapat dibangun di luar laboratorium atau di di lantai dua dari laboratorium tersebut. Laboratorium Radioekologi Kelautan direncanakan terdiri dari beberapa ruang laboratorium dan penunjang, antara lain Laboratorium Radiometri, Laboratorium Aquatic (Bioakumulasi), Laboratorium Kimia dan Radiokimia. Ruang penunjang terdiri dari ruang akuisisi data, ruang ganti pakaian, ruang penyimpanan sampel, ruang kit peralatan sampling. Selain itu terdapat ruang penunjang seperti Ruang Training, Ruang Administrasi dan Perpustakaan, sesuai dengan fungsi dan kegiatannya. Gambar 3. Pembagian ruangan utama Lab. Radioekologi Kelautan. 370

7 Operasi dan penggunaan LRK LRK akan dioperasikan oleh Bidang Radioekologi Kelautan yang dibagi atas tiga kelompok: Kelompok pangkalan data dan radioaktivitas laut, kelompok bioakumulasi, dan kelompok pemodelan. Kelompok Pangkalan data dan pemantauan radioekologi kelautan Kelompok pangkalan data dan pemantauan radioaktivitas bertugas melakukan penelitian dan pengembangan terkait dengan base-line data radioekologi kelautan, mengembangkan metode sampling, preparasi, pengukuran radioaktivitas sampel serta metodologi pemantauan polutan (highly sensitive nuclear and isotope techniques) Kelompok pangkalan data dan pemantauan didukung dengan tersedianya Ruang preparasi sampel, Laboratorium Kimia, Laboratorium radiometri, laboratorium spectrometer masa (ICP-MS), dan ruang pemrosesan data. Laboratorium kering (Ruang preparasi), adalah laboratorium untuk menyiapkan sampel padat (sedimen dan biota laut), dimana dilakukan penghalusan, penyaringan, pengukuran granulometri, dll. Di laboratorium kering terdapat oven, furnace, grinder dan penyaring. Laboratorium Kimia (basah), Laboratorium kimia basah didesain untuk pengerjaan tahap pertama dalam prosedur radio-kimia, seperti memproses volume sampel air yang besar dan digest sediment ataupun biota. Dalam Laboratorium basah dilakukan perlakuan kimia seperti digestion, penguapan asam, ekstraksi larutan-larutan, Pengendapan dan proses pemekatan lainnya dilakukan setiap hari dalam laboratorium ini baik untuk radionuklida alam maupun untuk radionuklida anthropogenik. Laboratorium spektrometri terdiri dari 5 ruangan khusus yang masingmasing digunakan untuk peralatan spektrometri ± yang dilengkapi dengan pompa vakum, pencacah ² low background Liquid Scintillation Counting (LSC), spectrometer ³ resolusi tinggi, spectrometer massa ICP-MS dan Ruang pemrosesan data. Kelompok Bioakumulasi radioekologi kelautan Kelompok studi bioakumulasi melakukan penelitian radioekologi kelautan terkait dengan transfer factor, factor pemekatan radionuklida alam maupun buatan dalam ekosistem laut (sedimen dan biota). Kelompok ini juga melakukan penelitian dalam biomarker dan bioindikator radioekologi kelautan. Kelompok Bioakumulasi radioekologi kelautan didukung oleh Laboratorium Bioakumulasi (Ruang Akuarium), Laboratorium Radiokimia, Laboratorium Radiometri ±, ², ³ dan NaI(Tl), Ruang Penyimpanan Sumber radioaktif, Laboratorium Biologi, dan Ruang Penyimpanan Limbah radioaktif. Fungsi masing-masing ruangan adalah: Laboratorium bioakumulasi (aquatic) adalah ruang yang digunakan untuk pemeliharaan hewan/biota percobaan dan aklimitisasi/pengkondisian organisme laut sebelum percobaan. Ruangan dilengkapi pengatur suhu dan kelembaban, tersedia juga suplai air bersih dan air laut. Laboratorium radiokimia adalah laboratorium aktif (hot Laboratory), digunakan untuk menyiapkan larutan standard radioaktif dan perlakuan untuk sampel-sampel yang mengandung zat radioaktif. Laboratorium ini 371

8 memerlukan persyaratan khusus, seperti lemari asam dan lantai dilapisi pelapis khusus agar mudah untuk didekontaminasi. Kelompok Pemodelan dan komputasi radioekologi kelautan Kelompok pemodelan dan komputasi bertugas melakukan penelitian tentang asal-usul, penyebaran, distribusi radionuklida dalam ekosistem laut dan melakukan pengembangan model untuk analisis dampak keberadaan berbagai jenis radionuklida dari sumber radiasi hingga ke manusia. Kelompok Pemodelan dan komputasi radioekologi kelautan didukung dengan Laboratorium Pemrosesan data yang dilengkapi dengan system jaringan komputer dan akses internet. Kelompok pemodelan dan komputasi dalam penelitiannya akan memerlukan data-data hasil studi kelompok bioakumulasi dan data-data hasil pengukuran dan monitoring kelompok pangkalan data dan pemantauan. Oleh karena itu kelompok ini berkepentingan untuk merencanakan dan memberikan masukkan tentang data-data apa saja yang diperlukan dalam model yang diteliti, kemudian dengan menggunakan sarana yang tersedia membantu dalam kegiatan-kegiatan yang terkait dengan keperluan data modelnya. KESIMPULAN Pembangunan LRK perlu segera dilakukan untuk menunjang kebutuhan base line data dan pemantauan radioaktivitas laut Indonesia. LRK uang memadahi untuk fasilitas penelitian dan pengembangan bidang radioekologi kelautan sangat diperlukan. DAFTAR PUSTAKA [1]. IPSN, Radioecology, [2]. BATAN, Peraturan Kepala Badan Tenaga Nuklir Nasional tentang Organisasi dan Tata Kerja Badan Tenaga Nuklir Nasional, Nomor 392/KA/XI/2005, [3]. Heru Umbara, Erwansyah L. _Pengembangan Laboratorium Radioekologi dan Radioaktivitas Kelautan di Semenanjung Muria Jepara_, Prosiding Seminar Teknologi Pengelolaan Limbah V, [4]. PTPLR-BATAN., Calon lokasi pembangunan laboratorium radioekologi dan lingkungan kelautan di Semenanjung Muria, [5]. IAEA, Clean laboratories and clean rooms for analysis of radionuclides and trace elemens, IAEA-TECDOC-1339, [6]. IAEA, Strategies and Methodologies for Applied Marine Radioactivity Studies, Training Course Series No.7,