Perpustakaan Digital ITB

Pemodelan probabilistik sebaran zat radioaktif melalui atmosfer dilakukan untuk mendapatkan informasi pola dan cakupan sebaran menggunakan Metode Dispersi Partikel Lagrangian (MDPL) yang memiliki keunggulan seperti kemampuan mengakomodir aliran angin yang tak seragam, proses peluruhan dan deposisi, serta suku sumber dengan variasi geometri dan waktu pada skala meso. Tantangan utama MDPL adalah beban komputasi yang besar karena melibatkan banyak partikel untuk merepresentasikan polutan serta banyaknya titik perhitungan dan integrasi konsentrasi. Terlebih dalam studi probabilistik, sesi perhitungan harus dilakukan berulang kali menggunakan serangkaian data input. Solusi terhadap permasalahan komputasi diatasi dengan teknik komputasi paralel menggunakan kartu pemroses grafis (Graphics Processing Unit / GPU) dan bahasa CUDA-C. Evalusi kode dilakukan untuk membandingkan kinerja kode dari sisi kecepatan, akurasinya terhadap perhitungan menggunakan PC, serta akurasinya terhadap data kecelakaan Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) Three-Mile Island unit 2 (TMI-2) dan eksperimen perunut Hanford 67 pada berbagai kondisi kecepatan angin, ketinggian lepasan dan kondisi stabilitas atmosfer. Selanjutnya sebuah studi kasus dilakukan di daerah Muntok, Kabupaten Bangka Barat, provinsi Kepulauan Bangka Belitung menggunakan data suku-sumber kecelakaan Three-Mile Island unit 2 di Amerika Serikat dan data angin spesifik tapak selama dua tahun (2014-2015). Hasil perhitungan menggunakan simulasi hingga 6 jam menunjukkan bahwa hasil perhitungan antara GPU dan CPU tidak jauh berbeda dengan sedikit kecenderungan GPU untuk overestimasi. Paralelisasi kode komputer dapat meningkatkan kecepatan kerja hingga 58 kali bila dibandingkan dengan komputer pribadi (PC) dengan satu prosesor 3,0 GHz dan dapat meningkat seiring meningkatnya intensitas perhitungan. Percepatan di atas dicapai menggunakan 36.000 partikel/jam, periode integrasi setiap 60 detik, dan perhitungan pada 10.201 titik koordinat. Simulasi dengan menggunakan data meteorologi dan suku-sumber kecelakaan TMI-2 untuk fraksi lepasan total hingga 86,5% dan periode lepasan 72 jam untuk isotop-isotop xenon, kripton, cesium, dan iodine dengan skenario lepasan rendah dan tinggi masing-masing menghasilkan prediksi dosis maksimum sebesar 0,207 mSv dan 0,894 mSv dan tingkat kesalahan masing-masing sebesar 58,6% dan 18,7% untuk skenario lepasan rendah dan tinggi pada kondisi atmosfer stabil serta 11,6% dan 78,2% untuk skenario lepasan rendah dan tinggi pada kondisi atmosfer netral bila dibandingkan dengan pemantauan lapangan yang mencatat dosis maksimum antara 0,5 - 1,1 mSv. Perbandingan prediksi konsentrasi dengan hasil observasi eksperimen Hanford 67 menunjukkan bahwa tetapan difusi yang digunakan berfungsi dengan baik pada kondisi atmosfer tak-stabil saat sebagian besar nilai hasil simulasi berada pada FAC2 sedangkan pada kondisi atmosfer netral dan stabil hasilnya lebih buruk. Namun demikian nilai-nilai TIAC sebagian besar masih berada pada FAC5 atau berbeda dibawah 1 orde magnitudo dengan hasil pengamatan di lapangan. Simulasi dilakukan dengan mengasumsikan kecepatan angin vertikal rata-rata yang merupakan fenomena umum pada musim panas saat eksperimen Hanford 67 dilaksanakan dan diperoleh nilai antara 0,015 hingga 0,40 meter/detik. Aplikasi studi probabilistik dilakukan di Muntok, Kabupaten Bangka Barat, menggunakan suku sumber kecelakaan PLTN TMI-2 dan sampel data meteorologi 2014-2015. Pola sebaran zat radioaktif dominan adalah ke arah Barat-Daya dan Selatan dari titik lepasan. Dosis maksimum terprediksi adalah sekitar 4,35 mSv pada radius 2,5 km dari titik lepasan dalam daerah perkebunan. Kebolehjadian tercapainya batas dosis 1 mSv di kota Muntok maupun pusat kegiatan seperti pelabuhan Tanjung Kalian sangat kecil seperti ditunjukkan oleh kurva bahaya.