Ngatijo, Lilis Windaryati, Pranjono, Banawa Sri Galuh Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir - BATAN
Kawasan PUSPIPTEK, Serpong 15310
ABSTRAK
PENGELOLAAN LIMBAH METALOGRAFI DI LABORATORIUM IEBE. Pengelolaan limbah metalografi di laboratorium IEBE telah dilakukan. Pengelolaan bertujuan untuk mempermudah dan menghemat ruang penyimpanan, mengurangi bahaya kontaminasi dan memudahkan akunting bahan nuklirnya. Tahapan pengelolaan meliputi penampungan, dekantir, pengeringan, analisis kadar uranium dan penyimpanan. Dari pengelolaan limbah yang dimulai sejak tahun 2009 sampai tahun 2013 telah diperoleh limbah metalografi padat berupa serbuk kering sebanyak 360,2 gram sehingga per tahun rata-rata dihasilkan serbuk kering sebanyak 72,04 gram dengan jumlah uranium sebanyak 52,098 gram atau rata-rata 10,42 gram U per tahun. Paparan radiasi gamma limbah metalografi berupa serbuk kering nilainya mendekati background yaitu sebesar 320 nSv sehingga aman bagi pekerja dan lingkungan. Sedangkan radiasi beta sebesar 56 Bq/cm2 namun relatif aman karena dikemas dalam wadah yang tertutup rapat sehingga kemungkinan terjadinya kontaminasimenjadi sangat kecil.
Kata kunci : pengelolaan, limbah metalografi, akunting, bahan nuklir
ABSTRACT
METALLOGRAPHY WASTE MANAGEMENT IN EXPERIMENTAL FUEL ELEMENT INSTALLATION. Metallography waste management in EFEI has been carried out. The aim management is to ease and reduce storage room, to reduce contamination hazard and to ease nuclear material accounting. Step of treatment consist of collecting, decanting, drying, uranium content analysis and storage. The waste treatment has started from 2009 to 2013. Solid metallography waste is obtained in dry powder form about 360,2 gram or the average amount of dry powder per year is 72,04 gram and amount of uranium is 52,098 gram or average per year 10,42 gram. The amount of gamma radiation exposure of metallography waste in dry powder form approach background around 320 nSv which is safe for workers and environment. Then beta radiation is around 56 Bq/cm2, however this is safe because it is kept on closed container so the possibility of contamination is very small.
Keywords : management, metallography waste, accounting, nuclear material
PENDAHULUAN
Di sebagian besar laboratorium yang melakukan kegiatan nuklir akan menimbulkan limbah radioaktif dalam bentuk padat, gas atau cair. Limbah radioaktif yang ditimbulkan dari kegiatan penelitian di laboratorium Instalasi Elemen Bakar Eksperimental (IEBE) berbentuk padat dan berbentuk cair. Limbah berbentuk padat berupa kertas penyerap, kain pembersih bekas dan peralatan gelas yang telah digunakan untuk penanganan zat radioaktif. Limbah berbentuk cair berupa cairan buangan bekas suatu percobaan maupun analisis kimia yang bersifat asam dan limbah cair yang berasal dari uji metalografi yang bersifat netral.
Limbah cair yang berasal dari uji metalografi sebagai akibat dari pengerjaan pemotongan, penggerindaan dan pemolesan menghasilkan limbah berupa serbuk UO2 dari
pengikisan cuplikan. Limbah tersebut terdispersi dalam air pendingin yang bercampur dengan bahan lain yang mengandung unsur seperti Si, C, Al. Selama ini limbah tersebut ditampung dalam wadah jerigen plastik. Seiring berlangsungnya proses fabrikasi elemen bakar maka volume limbah akan bertambah banyak sehingga diperlukan banyak wadah untuk menampungnya, demikian juga dengan ruangan untuk menyimpannya. Mengatasi hal tersebut perlu dilakukan penelitian mengenai cara untuk mengurangi volume limbah sehingga lebih mudah dalam penyimpanan dan akuntansi bahan nuklir yaitu dengan cara pengeringan.
Pengolahan limbah yang mengandung uranium dengan cara pengeringan sudah lama digunakan dalam industri nuklir[1]. Selama ini pengeringan dikenal dengan dua cara yaitu pertama pengeringan dengan menggunakan panas matahari, kedua dengan menggunakan
Pusat Teknologi Limbah Radioaktif-BATAN
53
pemanas listrik. Kedua cara tersebut, masing- masing mempunyai kelebihan dan kekurangan. Cara pertama tidak perlu biaya untuk memperoleh sumber panas namun mempunyai beberapa kekurangan yaitu memerlukan tempat yang relatif luas dan waktu yang diperlukan akan lama untuk mempercepat pengeringan, kecepatan pengeringan tidak bisa diatur karena hanya bergantung pada sinar matahari. Cara kedua mempunyai kekurangan perlu biaya listrik untuk memperoleh panas namun mempunyai beberapa kelebihan yaitu ketersediaan panas lebih terjamin, kecepatan pengeringan bisa diatur dengan mengatur temperatur. Dengan mempertimbangkan kelebihan dan kekurangan dari kedua cara di atas, maka dilakukan pengeringan limbah metalografi dengan menggunakan pemanas listrik.
Dari hasil penelitian terdahulu telah diperoleh cara yang cukup efektif yaitu dengan cara dikeringkan menggunakan pemanas listrik, cara ini bisa mereduksi volume limbah hingga ± 99% dari volume sebelumnya[2]. Hasil penelitian tersebut selanjutnya digunakan sebagai acuan untuk pelaksanaan pengelolaan limbah metalografi di IEBE sejak tahun 2009. Proses pengelolaan limbah metalografi diawalai dari proses penampungan, pengenapan untuk pemisahan supensi, penguapan, pengeringan, analisis kadar U, penimbangan hasil dan penyimpanan. Limbah dalam bentuk padatan lebih hemat tempat penyimpanan, demikian juga dengan akuntansi bahan nuklir akan lebih mudah dan mengurangi resiko kontaminasi yang disebabkan oleh kebocoran wadah. Dengan kegiatan ini diharapkan dapat memenuhi ketentuan Pasal 22 PP No. 61 Tahun 2013 tentang Pengelolaan Limbah Radioaktif yang menyatakan bahwa penghasil limbah radioaktif wajib melakukan pengolahan zat radioaktif terbuka yang tidak dikgunakan dan bahan serta peralatan yang terkontaminasi dan/atau teraktivasi yang tidak digunakan[3]. Salah satu metode pengolahan tersebut adalah reduksi volume.
TATA KERJA Bahan
Bahan yang digunakan adalah limbah metalografi yang berasal dari Instalasi Elemen Bakar Eksperimental.
Alat
Alat yang digunakan adalah jerigen plastik penampung limbah, pemanas listrik, termometer, lemari asam, oven, Titroprosesor dan peralatan gelas.
Gambar 1. Pemanas listrik
Gambar 2. Titroprosesor
Cara Kerja
Pengelolaan limbah metalografi terdiri dari tiga tahapan yaitu penampungan, pemisahan suspensi, penguapan, pengeringan, penimbangan dan penyimpanan. Proses penampungan dilakukan dengan cara mengalirkan cairan pembuangan dari alat preparasi metalografi menggunakan selang menuju jerigen penampung. Limbah dibiarkan semalam agar padatan mengenap di bagian bawah. Setelah padatan mengenap selanjutnya cairan bening didekantir (dituang) ke penampung limbah di basement melalui bak pencuci. Cairan bagian bawah yang terdapat endapan yang merupakan cairan pekat dituang ke dalam beaker, kemudian dipanaskan (diuapkan) di atas pemanas listrik sampai endapan agak kering (berbentuk pasta). Selanjutnya endapan dipanaskan menggunakan oven pada suhu 110 oC sampai kering. Padatan kering ditempatkan di dalam botol, ditimbang dan dianalisis kadar uraniumnya menggunakan alat Titroprosesor[4].
54
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada proses penampungan, penguapan dan pengeringan limbah metalografi diperoleh padatan kering sebesar 360,2 gram seperti ditunjukkan dalam Gambar 3.
Gambar 3. Padatan hasil pengolahan limbah metalografi
Sebelum melakukan analisis kandungan uranium dalam padatan kering limbah, dilakukan pengukuran standar uranium (CRM U3O8) dengan alat Titroprosesor untuk menentukan akurasi pengukuran. Alat Titroprosesor merupakan alat analisis kuantitatif dengan prinsip kerja menggunakan metoda potensiometri. Penentuan kadar uranium secara potensiometri didasarkan atas reaksi reduksi- oksidasi (redoks). Mula-mula uranium valensi (VI) direduksi menjadi uranium valensi (IV) oleh zat pereduksi fero sulfat di dalam larutan asam fosfat pekat yang mengandung asam sulfamat. Kelebihan besi (II) sulfat dioksidasi oleh asam nitrat dengan katalisator Mo (VI), larutan diencerkan dengan air dan ditambahkan vanadium (IV). Penentuan keseluruhan U (IV) dititrasi dengan standar kalium dikromat secara potensiometri menggunakan elektroda indikator platina.Hasil pengukuran standar uranium ditunjukkan seperti dalam Tabel 1.
Tabel 1. Hasil pengukuran standar Uranium 0,848 gU/g
Berat U3O8 Pengenceran Konsentrasi U Rata-rata U terukur Rata-rata
(g) (mL) (g/L) (g/L) (gU/g) (gU/g) 25 3,668 0.1075 25 3,695 3,672 0,854 25 3,653 0,853 25 4,354 0.1277 25 4,351 4,350 0,852 25 4,346
Dari hasil pengukuran standar Uranium tersebut dihitung nilai akurasi dengan persamaan [5]:
Dari hasil perhitungan diperoleh nilai akurasi sebesar 0,59% sehingga nilai akurasi dapat diterima dengan tingkat kepercayaan 95%, karena nilai akurasi lebih kecil dari 5%. Dengan demikian analisis kandungan uranium dengan alat Titroprosesor akurat sehingga bisa digunakan untuk analisis kandungan uranium dalam padatan kering limbah metalografi.
Dari analisis kandungan uranium dalam padatan kering limbah menggunakan Titroprosesor dan penimbangan diperoleh hasil analisis dan berat Uranium seperti ditunjukkan dalam Tabel 2.
Tabel 2 merupakan hasil pengolahan limbah yang dimulai sejak tahun 2009 sampai tahun 2013, yang menunjukkan jumlah total padatan kering sebanyak 360,2 gram sehingga rata-rata per tahun dihasilkan padatan kering sebanyak 72,04 gram. Sedangkan jumlah total uranium sebanyak 52,098 gram sehingga rata-rata per tahun dihasilkan Uranium sebanyak 10,42 gram. Dengan dihasilkannya padatan kering yang berasal dari limbah metalografi cair dengan metode pengeringan ini maka IEBE yang merupakan salah satu instalasi penghasil limbah telah memenuhi ketentuan Pasal 22 PP No. 61 Tahun 2013 tentang Pengelolaan Limbah Radioaktif yang menyatakan bahwa penghasil limbah radioaktif wajib melakukan pengolahan zat radioaktif terbuka yang tidak digunakan dan bahan serta peralatan yang terkontaminasi dan/atau teraktivasi yang tidak digunakan. Pengolahan tersebut dilakukan dengan metode peluruhan aktivitas, reduksi volume, pengubahan komposisi dan/atau pengondisian[3].
Pusat Teknologi Limbah Radioaktif-BATAN ISSN 1410-6086
55
Tabel 2. Hasil analisis kadar U dan penimbangan padatan kering limbah metalografi
NO KODE KUANTITAS KADAR U BERAT PADATAN BERAT U 1 LM-1 5,3 % 94,9 g 5,030 g 2 LM-2 10,9 % 45,7 g 4,981 g 3 LM-3 5,1 % 36,2 g 1,846 g 4 LM-4 18,9 % 81,1 g 15,328 g 5 LM-5 24,1 % 65,8 g 15,851 g 6 LM-6 28,0 % 14,4 g 4,035 g 7 LM-7 22,8 % 22,1 g 5,027 g Jumlah 360,2 g 52,098 g
Untuk menjaga keselamatan pekerja dan lingkungan terhadap paparan radiasi, dilakukan pengukuran paparan radiasi dengan cara diukur langsung pada bagian permukaan luar botol menggunakan alat surveymeter gamma dan beta. Dari hasil pengukuran diketahui paparan radiasi gamma mendekati background yaitu sebesar 320 nSv sehingga aman bagi pekerja dan lingkungan. Sedangkan untuk radiasi beta sebesar 56 Bq/cm2, melebihi dari batasan kontaminan permukaan yaitu 37 Bq/cm2 namun relatif aman karena dikemas dalam wadah yang tertutup rapat kemungkinan terjadinya kontaminasi sangat kecil.
KESIMPULAN
Dari kegiatan pengelolaan limbah metalografi di IEBE sejak tahun 2009 sampai tahun 2013 telah dihasilkan padatan kering limbah metalografi sebanyak 360,2 gram, rata- rata sebesar 72,04 gram per tahun. Sedangkan Uraniumnya sebanyak 52,098 gram atau rata-rata 10,42 gram U per tahun.
Dengan dihasilkannya padatan kering yang berasal dari limbah metalografi cair dengan metode pengeringan ini maka IEBE yang merupakan salah satu instalasi penghasil limbah telah memenuhi ketentuan Pasal 22 PP No. 61 Tahun 2013 tentang Pengelolaan Limbah Radioaktif
DAFTAR PUSTAKA
[1]. NOOR YUDHI, NGATIJO,
TOROWATI, “Pengolahan Efluen Uranium dengan Cara Pengeringan”, Prosiding Seminar PPN – PTBN, Serpong, 29 Juli 2008.
[2]. NGATIJO, TOROWATI, PRANJONO,
“Pengeringan Efluen Metalografi di Laboratorium IEBE, Prosiding Seminar Pengelolaan Perangkat Nuklir Tahun 2009, PTBN – BATAN, Tangerang, 19 Agustus 2009.
[3]. ANONIM, PP No. 61 Tahun 2013 tentang
Pengelolaan Limbah Radioaktif.
[4]. ANONIM, “Instruksi Kerja Penentuan
Unsur Uranium Menggunakan Alat Titroprosesor”, LUB-PTBN, 2006.
[5]. JULIA KANTASUBRATA, Validasi
Metode, Pusat Penelitian Kimia - LIPI
56