ABSTRACT RACHMAT SAHPUTRA. Model of Spacial Distribution of Radionuclide on an Accident at PLTN (Accident Simulation of PLTN Muria). Under direction of TUN TEDJA IRAWADI, ALINDA FITRIANY M ZAIN and PURWANTININGSIH PLTN has a disadvantage that can cause a contamination to the environment widely when a serious accident occurred. The aforementioned accident would caused a leakage to the reactor, and this would caused a dispersion of the radionuclide resulted from the fission reaction into the environment, then into the air, and finally would deposited on the surface of the land by rain. The model of spacial distribution of radionuclide is needed to predict the pattern of radionuclide dissemination. This research was intended to map the distribution of radionuclide in the area of study caused by the accident that might occur at PLTN. The method used in mapping the radionuclide spacial distribution is initiated by the assumption that serious damages have occurred at type PWR reactor which is unable to stop the distribution of the radionuclide into the environment. Modeling of spacial distribution of radionuclide was done by using ArcGis 9.3 software, with radial basis function (RBF) method to study the impacted area that consist of 260 country sides which include regency of Jepara, Demak, Kudus, and Pati. Spacial modeling was done by distributing the calculated data on the surface coordinate of studied area at 360 O direction using 16 points of compass started from the distance of the source at 200 m up to 35000 m. The selection on the inventory at PWR reactor resulted in two important elements, and they are Cs-137 and I-131. Distribution area of radionuclide on the land surface will depend on the differences of land surface area and the vegetation. Seven days after the accident at PLTN, the radionuclide of Cs-137 and I-131 will be distributed more on land surface (69.979%) than on the vegetation surface (30.021%). After one month, radionuclide will be distributed more on the vegetation surface (40.749% of area) than on the land surface (22.999% of area), and similar conclusions are also true after 2, 3, and 4 months of accident at PLTN. Radionuclide experiences degradation due to distribution and adsorption on the non-vegetated land, and adsorption on the vegetated land with distribution rate value of radionuclide I-131 on the land surface is 1.884E-01/day. This value is higher than the degradation rate value of radionuclide Cs-137 at 1.013E-01/day. Model of spacial distribution of radionuclide Cs-137 and I-131 on the land surface of the area of study within the radius of 35 km from the source shows that seven days after the accident at PLTN, the PAZ (Precautionary action zone) zone is located on all of the area of study within radius of 35 km. That means that the radionuclide will be found on the 260 country sides. One month after the accident, the PAZ zone will be at 154 country sides which are located within the radius of 28.94 km from the source of accident. The areal of PAZ zone will keep decreasing after two, three, and four months of accident, and these areas will become the UPZ zones (Urgent Protective Action Planning Zone). Four months after the accident, the UPZ zones will be within the radius of 5.7 km, while the PAZ zone is located within the radius of 2.47 km. The PAZ zone will include the W001 country side. Prediction on the areal distribution of Cs-137 using arcgis 9.2 resulted in the formation of maps for distribution model of radionuclide on an accident at PLTN in the year of 2010, 2020, 2025, and 2030, to give the areal distribution of radionuclide that is acceptable and is not different significantly. Keyword: Power station nuclear energy, spacial, radionuclide, Inventory, PWR, Radial of Bases Function (RBF), Precautionary Action Zone (PAZ).
RINGKASAN RACHMAT SAHPUTRA. Model Distribusi Spasial Radionuklida pada Kecelakaan PLTN (Simulasi di PLTN Muria). Dibimbing oleh TUN TEDJA IRAWADI, ALINDA FITRIANY M ZAIN dan PURWANTININGSIH. PLTN memiliki kelebihan dalam hal keefisienan menghasilkan energi listrik, sekaligus memiliki kekurangan yang dapat mencemari lingkungan secara luas apabila PLTN mengalami kecelakaan parah. Kecelakaan yang dimaksud akan menyebabkan kebocoran reaktor yang mendispersikan radionuklida hasil fissi ke lingkungan, terdispersi ke udara, terdeposisi oleh hujan dan sampai pada permukaan darat. Model distribusi spasial radionuklida diperlukan untuk memprediksi pola sebaran radionuklida jika terjadi kecelakaan parah yang memberi gambaran perpindahan radionuklida ke lingkungan. Penelitian dimaksudkan untuk mempetakan distribusi radionuklida di lingkungan wilayah studi yang ditimbulkan oleh kecelakaan PLTN yang mungkin terjadi dengan tujuan: (1) untuk mengetahui faktor kondisi lingkungan wilayah studi, jarak dan waktu terhadap distibusi setiap jenis radionuklida; (2) untuk mengetahui pola distribusi radionuklida di lingkungan dengan bantuan perangkat lunak GIS dari waktu ke waktu; (3) untuk dapat menentukan zonasi kedaruratan apabila kecelakan nuklir terjadi di wilayah studi; (4) untuk dapat memprediksi luasan distribusi radionuklida dari kecelakaan PLTN Muria di masa depan. Metoda dalam mempetakan distribusi radionuklida secara spasial pada kecelakaan PLTN Muria diawali dengan asumsi telah terjadi kerusakan parah reaktor jenis PWR pada materi pelindung berlapis bahan bakar urarium sehingga tidak mampu menahan radionuklida terdistribusi ke luar lingkungan dan diasumsikan sumber radionuklida dapat ditangani dalam waktu 7 hari. Densitas radionuklida yang mencapai lingkungan, dihitung dari sumber inventory reaktor dengan memperhatikan factor kondisi lingkungan wilayah studi. Radionuklida yang mencapai permukaan darat dihitung dengan memperhatikan faktor deposisi, serapan tanah, dan serapan akar vegetasi. Pemodelan distribusi spasial radionuklida dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak ArcGis 9.3, metoda radial basis function (RBF) teprhadap wilayah studi yang terdiri dari 260 wilayah desa dalam 22 kecamatan di 4 kabupaten meliputi kabupaten Jepara, Demak, Kudus dan Pati. Pemodelan spasial dilakukan dengan cara mendistribusikan data hasil perhitungan pada koordinat permukaan wilayah studi pada arah 360 o menggunakan 16 arah mata angin dari jarak sumber mulai radius 200 m sampai dengan 35000 m. Hasil seleksi dari Inventory reaktor PWR untuk menentukan radionuklida yang berpeluang keluar lingkungan diperoleh 2 unsur penting yang dapat mengganggu lingkungan hidup yaitu Cs-137 dan I-131. Kedua radionuklida tersebut setelah kejadian kecelakaan akan terdistribusi ke lingkungan udara dan lingkungan darat. Luasan distribusi radionuklida (Cs-137 dan I-131) di permukaan darat akan bergantung pada perbedaan luas permukaan tanah dan tanaman yang terdapat di masing-masing wilayah desa. Tujuh hari setelah kecelakaan PLTN, radionuklida Cs-137 dan I-131 lebih banyak terdistribusi di permukaan tanah (69,979%) dibandingkan dengan distribusi di permukaan tanaman (30,021%), setelah 1 bulan kecelakaan distribusi radionuklida lebih
banyak di permukaan tanaman (40,749% luas) dari pada di permukaan tanah (22,999% luas) dan kesimpulan serupa untuk waktu 2, 3 dan 4 bulan setelah kecelakaan PLTN. Tujuh hari setelah kecelakaan PLTN merupakan waktu dengan distribusi radionuklida Cs-137 dan I-131 tertinggi di wilayah studi dengan luasan distribusi di permukaan tanah lebih besar daripada distribusi radionuklida pada permukaan tanaman. Densitas radionuklida di permukaan darat wilayah studi selanjutnya terus berkurang sejalan dengan bertambah waktu dengan luasan distribusi radionuklida selanjutnya lebih besar berada di permukaan tanaman dibandingkan dengan yang ada di permukaan tanah. Selain itu, bertambahnya jarak dari sumber akan mengurangi densitas radionuklida dan penurunan densitas cukup besar terjadi mulai jarak 5 km dari sumber. Radionuklida yang terdeposisi ke permukaan darat densitasnya mengalami degradasi karena terdistribusi dan terserap di tanah non-vegetasi dan terserap tanah bervegetasi. Hasil analisis menunjukkan bahwa nilai laju degradasi radionuklida di darat untuk I-131 adalah 1.884E-01 /hari dengan waktu degradasi-50 dipermukaan tanah adalah 3.68 hari. Hasil ini memberikan nilai lebih besar dari pada laju degradasi radionuklida Cs-137 yang menghasilkan 1.013E-01 /hari dengan waktu degradasi-50 selama 6.84 hari sehingga hasil ini memberikan informasi bahwa tingkat kepentingan cemaran radionuklida Cs-137 lebih penting daripada radionuklida I-131 yang ada di permukaan darat. Densitas radionuklida Cs-137 dan I-131 hasil deposisi yang ada di permukaan darat yang terdegradasi berdasarkan data hasil lebih banyak ditentukan oleh faktor serapan tanah (8.571E-02 /hari) yang berperan mencapai 81.0 %; dan faktor serapan akar (4.445E-03 /hari) memiliki peran sebesar 4.2 % terhadap degradasi di permukaan tanah. Pemodelan secara spasial terhadap distribusi radionuklida Cs-137 dan I- 131 di permukaan darat wilayah studi radius 35 km dari sumber memberikan hasil bahwa Zona PAZ (Precautionary Action Zone) pada tujuh hari setelah kecelakaan PLTN terletak di seluruh wilayah studi radius 35 km, sehingga radionuklida akan berada pada 260 wilayah desa dengan luasan distribusi paling besar berada di permukaan tanah. Satu bulan setelah kejadian, zona PAZ berada pada 154 wilayah desa yang terletak dalam radius 28.94 km dari sumber. Zona PAZ setelah 2 bulan, 3 bulan dan 4 bulan kejadian luasannya terus berkurang bergeser menjadi zona UPZ (Urgent Protective Action Planning Zone) dan setelah 4 bulan zona UPZ berada pada radius 5,7 km sedangkan zona PAZ terletak dalam radius 2.47 km yang mengenai desa W001. Selian itu, zona PAZ dan UPZ setelah 1,2,3, dan 4 bulan kejadian kecelakaan PLTN menunjukkan hasil luasan yang lebih besar dipermukaan tanaman dibandingkan dengan yang ada di permukaan tanah. Hasil perkiraan luasan distribusi Cs-137 dengan memperhatikan perubahan luas tanah bervegetasi dan luas tanah non-vegetasi yang dimodelkan arcgis 9.2 menghasilkan peta model distribusi radionuklida pada kecelakaan PLTN Muria di tahun 2010, 2020, 2025 dan tahun 2030. Perbandingan luasan distribusi pada kecelakaan PLTN pada tahun-tahun tersebut melalui uji statistik peringkat bertanda Wilcoxon menghasilkan informasi bahwa luasan distribusi radionuklida akibat kecelakaan PLTN yang terjadi pada tahun-tahun tersebut, akan memberikan luasan distribusi radionuklida yang dapat diterima tidak berbeda signifikan sehingga hasil uji ini memberikan kesimpulan bahwa
kecelakaan PLTN Muria yang terjadi di masa depan akan menghasilkan dampak cemaran radionuklida di darat dengan distribusi luasan yang tidak berbeda nyata. Kata kunci: Pembangkit listrik tenaga nuklir, spasial, radionuklida, Inventory, PWR, deposisi, Radial Basis Function (RBF)