PENGOLAHAN LIMBAH RESIN BEKAS DARI PEMURNIAN AIR REAKTOR DENGAN CARA SEMENTAS
DASAR TEOR
Proses sementasi (imobilisasi dengan semen) adalah merubah bentuk limbah menjadi bentuk padat untuk mengurangi kemampuan pindah/ migrasi dari radionuklida karena proses alamiah selama penyimpanan dan pembuangan. Kualitas blok beton hasil limbah olahan ditunjukkan dengan parameter uji densitas, uji kuat tekan dan uji pelindihan. Kualitas blok beton yang baik harus memenuhi standar IAEA (International Atomic Energy Agency)yaitu :
-
Densitas : 1,70 – 2,50 g.cm-3-
Kuat tekan blok beton yang telahberumur 28 hari : 20,0 – 50,0 N.mm-2
-
Laju lindih radionuklida terimobilisasidalam beton : 1,70 . 10-1 - 2,50 . 10-4 g.cm-2.hari-1
Semakin besar densitas maka akan semakin besar daya tahan terhadap radiasi, pengukuran densitas dilakukan dengan penimbangan dan pengukuran dimensi contoh blok beton hasil limbah olahan, dengan persamaan : ρ = m/V --- (1) dimana : ρ = berat jenis (g/cm3) m = massa (g) V = volume (cm3)
Kuat tekan sampel diukur menggunakan alat
tekan“ Paul Weber” dengan cara memberi
tekanan maksimum yang dapat ditahan oleh sampel blok beton limbah olahan sampai hancur. Kuat tekan dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut:
σ = P maks/ A --- (2) dimana :
σ = kuat tekan (N/mm2)
P maks = tekanan maksimal saat sampel pecah (N)
66
Laju pelindihan merupakan variabel yang menyatakan kecepatan pelepasan suatu radionuklida yang terimobilisasi sebagai akibat kontak dengan air atau larutan pelindih lainnya. Laju lindih tergantung dari komposisi blok beton, geometri dan homogenitasnya.
Laju pelindihan dapat ditentukan dengan persamaan :
--- (3)
Dimana :
R = laju pelindihan (g/cm2 hari)
At = aktivitas yang terlindih
selama t hari (μCi)
Mo = massa awal sampel (g)
Ao = aktivitas awal sampel (μCi)
S = luas permukaan sampel (m2)
t = waktu lindih (hari)
Untuk kelancaran proses pengolahan limbah
tersebut diperlukan shell beton 950 l, semen
portland tipe 1, pasir dan aditif beton mix. Selain itu peralatan proses unit sementasi juga harus dicek dan dilakukan perawatan untuk menjamin kelancaran proses pengolahan tersebut. Pada saat proses sementasi hal utama yang memerlukan perhatian adalah faktor keselamatan, baik keselamatan radiasi maupun non radiasi. Potensi bahaya radiasi yang sangat perlu mendapat perhatian adalah ketika pemindahan resin bekas dari tangki PVC ke tangki penampung resin bekas R 22003, karena pengisian dilakukan secara manual, sehingga petugas radiasi harus menggunakan pakaian kerja secara lengkap, yaitu jas lab, sepatu kerja, sarung tangan karet, penutup kepala, masker dan kaca mata. Potensi bahaya yang kedua adalah saat pengambilan cuplikan untuk membuat benda uji dari hasil olahan. Uap yang keluar dari campuran resin , air , pasir dan semen akan terhirup karena posisi pengambilan sampel harus naik ketangga dimulut
shell beton 950 l. Hal ini harus diantisipasi
dengan peralatan yang lengkap. Potensi bahaya non radiasi yang berbahaya adalah debu semen, ini terjadi ketika pengisisan semen ke silo semen,
sebelum ditimbang dan dimasukkan ke Mixer.
Partikel debu semen yang sangat halus masih
bisa menembus masker, ini bisa dibuktikan setiap selesai proses pengisian semen pekerja radiasi akan menemukan debu semen disekitar hidung. Hal ini bisa dikurangi resikonya dengan bekerja secara bergantian [2].
TATA KERJA
Bahan, Peralatan, dan Waktu Kegiatan Bahan yang digunakan adalah : semen portland type 1, pasir, beton mix, limbah resin bekas dari Reaktor GA. Siwabessy. Peralatan
yang digunakan adalah : Shell beton 950l,
forklift, kunci ring / pas 19, palu, sendok semen
dan peralatan yang sejenis. Kegiatan ini di Sub
Bidang Pengolahan Limbah Cair, Bidang Teknologi Pengolahan Limbah Radioaktif, Pusat Teknologi Limbah Radioaktif, BATAN pada tahun 2013.
Metode Kegiatan
Pengolahan limbah resin bekas
dilakukan dengan cara sementasi di dalam shell
beton 950 liter. Sebelum proses pengolahan limbah semi cair dilaksanakan, lebih dahulu dilakukan pengecekan seluruh peralatan agar tidak ada gangguan selama proses pengolahan limbah berlangsung. Dilakukan juga
pembersihan tool holder unit sementasi dari
bekas adonan semen, pasir dan limbah yang sudah mengering. Pengecekan kondisi peralatan
penimbangan material beton kering (Mixer
M33106) juga dilakukan, telah dilakukan perbaikan pada pneumatik valve mixer. Perbaikan
kebocoran pada hidrolik dumper mixer sistem
hidrolik yang mengendalikan gerakan membuka
dan menutup dumper timbangan sudah dilakukan
perbaikan. Setelah dipastikan seluruh peralatan proses berfungsi baik maka proses pengolahan siap dilaksanakan.
Semen dan pasir dimasukkan kedalam silo secara manual, persediaan pasir dan semen dipastikan cukup untuk mengolah limbah dalam
6 buah shell yang telah disiapkan. Proses
pencampuran resin, pasir, semen dan air
dilakukan di dalam ruang Hot Cell R.4.0.01.
Pengadukan adonan dilakukan dengan cara menghidupkan meja putar sehingga shell beton berputar secara konstan. Tool Holder (pengaduk)
Pusat Teknologi Limbah Radioaktif-BATAN ISSN 1410-6086
67
diturunkan, dan kedalaman pengaduk diatur sehingga limbah, semen, pasir dan air menjadi adonan yang homogen. Setelah adonan menjadi
homogen, Tool Holder dinaikkan dan motor
penggetar dihidupkan agar adonan yang
menempel pada pengaduk turun ke shell beton.
Trolley dijalankan keluar ruang Hot Cell dan dilakukan pengambilan cuplikan untuk uji tekan, densitas dan lindih. Langkah akhir
penyempurnaan proses sementasi adalah dengan
menge‘seal’ tutup shell beton dengan adonan
pasir dan semen sehingga shell beton menjadi
tertutup permanen[1]. Sebelum disimpan di
Interim Storage shell beton diberi nomor dan
dipasang label yang berisi antara lain asal limbah, paparan kontak dan pada jarak 1 meter serta tanggal pengolahan (Gambar 1).
Gambar 1. Proses penomoran Shell beton
HASIL DAN PEMBAHASAN
Jumlah limbah resin bekas yang berasal dari PRSG sebanyak 2.300 liter ditampung di tangki penampung resin bekas R 33002. Sebelum ditampung di tangki R 33002, resin bekas PRSG
diangkut menggunakan fork lift dan ditampung
dalam tangki PVC dengan kapasitas 3000 liter. Resin dari PRSG bentuknya padatan atau kadar airnya rendah maka untuk memindahkan resin bekas tersebut perlu ditambah air. Pemindahan resin bekas dari tangki PVC ke tangki penampungan R 33002 menggunakan pompa
submersible. Karena menggunakan pompa
medianya adalah cairan, sehingga ketika air tersedot butiran resin akan terbawa masuk ke tangki R22003, air yang tertampung di tangki R 22003 akan kembali ketangki PVC, agar butiran resin tidak kembali ke tangki PVC maka tangki R22003 di pasang filter. Proses ini berlangsung terus sampai resin yang di tangki PVC habis. Setelah tangki PVC kosong, tangki dikembalikan
lagi ke PRSG untuk diisi limbah resin bekas berikutnya.
Karena operasi reaktor berlangsung rutin maka limbah resin bekas yang ditimbulkannya akan dikirim secara rutin ke PTLR, sehingga limbah resin bekas yang ada di tangki R22003 PTLR perlu segera diolah,
dirubah bentuknya menjadi bentuk solid
sehingga risiko dalam penyimpanan dapat dikurangi.
Secara umum penambahan kandungan limbah mengakibatkan penurunan densitas beton limbah secara linier. hal ini menunjukkan bahwa interaksi ikatan antara resin dan semen merupakan interaksi ikatan fisika.
Penambahan aditif mampu meningkatkan densitas beton limbah olahan
sebesar 10,34%. Penambahan aditif beton mix
menurunkan viskositas campuran beton, resin dan air sehingga campuran menjadi lebih homogen.
68 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0 10 20 30 40 50 60
Kandungan Limbah (% berat)
K u at T ekan ( N /m m 2) Tanpa aditif Dengan aditif
Gambar 2. Pengaruh kandungan resin bekas terhadap kuat tekan beton-limbah[4] Hasil analisis Gambar 2 disimpulkan bahwa
semakin tinggi kandungan resin mengakibatkan penurunan kuat tekan baik untuk beton limbah olahan tanpa aditif dan dengan aditif. Penambahan aditif meningkatkan kuat tekan beton limbah olahan dikarenakan aditif mampu meningkatkan homogenitas dari beton limbah olahan sehingga ikatan beton limbah olahan menjadi lebih sempurna[4],[5]. Pada gambar 2 hanya menampilkan perbedaan kuat tekan yang
mengunakan beton mix lebih tinggi kuat
tekannya di banding yang tidak menggunakan beton mix.
Untuk tahun 2013 resin bekas PRSG berhasil diolah sejumlah 1.760 liter, sisanya akan diolah tahun berikutnya. Untuk itu PTLR harus
mempersiapkan wadah limbah atau shell beton
950 liter untuk mengolah resin PRSG yang masih tersisa pada tahun 2014
Tabel 1. No Shell, Tanggal Pengolahan dan Jumlah limbah
No No Shell Tanggal Pengolahan Jumlah limbah (liter)
1 90 C 6 Nopember 2013 260 2 91 C 7 Nopember 2013 360 3 92 C 14 Nopember 2013 260 4 93 C 18 Nopember 2013 260 5 94 C 19 Nopember 2013 310 6 95 C 20 Nopember 2013 310 Jumlah limbah 1.760
Tabel 1. memperlihatkan nomor shell, tanggal proses pengolahan dan jumlah limbah resin bekas tiap shell. Jumlah resin bekas tiap shell berbeda
karena pertimbangan efisiensi shell beton 950
liter yang tiap tahun harganya selalu naik, hal ini dianggap tidak masalah karena pada prosesnya ditambah aditif beton 2 liter per shell beton.
Pusat Teknologi Limbah Radioaktif-BATAN ISSN 1410-6086
69
Tabel 2. No Shell, Bahan Pengolah dan Paparan Radiasi setelah di olah
No
No Shell
bahan pengolahan Paparan (µSv/jam)
Pasir (kg) Semen(kg) Additif
(liter) Air (liter) Permukaan Jarak 1 m
1 90 C 400 600 2 34 9,42 2,41 2 91 C 400 600 2 105 9,29 2,49 3 92 C 400 600 2 265 7,49 2,41 4 93 C 400 600 2 100 12,9 4,63 5 94 C 400 600 2 245 11,7 4,30 6 95 C 400 600 2 100 8,39 2,60 rerata 9,865 3,14
Tabel 2. memperlihatkan bahwa paparan radiasi permukaan maupun pada jarak 1 meter pada tiap shell bervariasi, tetapi tidak terlalu berbeda jauh,
yang tertinggi hanya pada shell nomer 93C.
Terlihat jelas bahwa paparan radiasi pada
permukaan dan jarak 1 meter pada limbah hasil olahan masih dalam batas yang di ijinkan, sehingga lebih aman bagi pekerja masyarakat dan lingkungan.
70
KESIMPULAN
Proses pengolahan limbah resin bekas dari PRSG berjumlah 1.760 liter dalam 6 buah shell beton 950 liter. Proses imobilisasi limbah resin menggunakan matriks semen telah selesai
dilakukan dalam 6 buah shell beton 950 l dan
diberi nomor 90C, 91C, 92C, 93C, 94C dan 95C. Proses imobilisasi telah sesuai dengan Prosedur Kerja dan Instruksi Kerja yang tersedia, hasil pengukuran paparan pada jarak 1 m setelah sementasi masih jauh lebih kecil dari yang
dipersyaratkan IAEA yaitu 2.5 x 10-2mSv/jam.
Hasil olahan limbah resin bekas PRSG telah
disimpan di Interim Storage. Hasil pengukuran
paparan radiasi setelah proses sementasi pada jarak 1m adalah 2,41 – 4,63 μSv/jam
DAFTAR PUSTAKA
[1]. BATAN-TECHNICATOME, System
Note “ Solid, Semi Solid, Liquid waste Treatment”, WSPG 330 NSN 9001, Paris, 1986
[2]. Juklak dan Protap Pengoperasian Unit
Sementasi, BPLR-P2PLR, Serpong 1990
[3]. BAHDIR JOHAN,” Teknik dan Standar
Uji Produk Sementasi Limbah
Radioaktif,” PTLR – BATAN, Serpong 1997/1998
[4]. AYI MUZIYAWATI, SURYANTORO,
MARDINI, DAMAWAN AJI.” Pengaruh Kandungan Limbah Tanah dari PT. TASUMA Terhadap Kekuatan Fisika dan Kimia Beton Limbah,” PTLR, Serpong 2005
[5]. SRIWAHYUNI HERU, SURYANTORO,
NURUL EFRI E.,Optimasi Kandungan Resin Bekas dan Bahan Beton Limbah Pada Kondisi Lingkungan Penyimpanan Lestari, PTLR- BATAN, 2009.
[6]. Norme International ISO 40
[7]. House W., “Pachaging of Low and
Medium Level Waste”, IAEA
International Training, Karlsruhe, 1989.
Pusat Teknologi Limbah Radioaktif-BATAN ISSN 1410-6086
71
