EVALUASI PEMANTAUAN TENORM PADA PEMBUATAN NATRIUM ZIRKONAT
Sajima dan Sunardjo
Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan - BATAN
ABSTARK
EVALUASI PEMANTAUAN TENORM PADA PEMBUATAN NATRIUM ZIRKONAT. Telah
dilakukan pemantauan TENORM pada pembuatan natrium zirkonat dalam proses pelindian menggunakan air. Bahan baku yang digunakan dalam penelitian ini adalah pasir zirkon. Hasil reaksi antara pasir zirkon dengan natrium hidroksida dilindi dengan aquadest kemudian dipisahkan dengan penyaringan. Natrium zirkonat dianalisis radioaktivitasnya menggunakan Spektrometer gamma. Hasil analisis dengan spektrometer gamma untuk radionuklida 238U, 226Ra, 228Th, 232Th, 210Pb, dan 40K bertuurut-turut adalah (2874,14 ± 356,41) Bq/kg, ( 3366,95 ± 177,67) Bq/kg, ( 2601, 54 ± 137,62 ) Bq/kg, ( 677,81 ± 36,80 ) Bq/kg, (1278,60 ± 82,62) Bq/kg, dan ( 97,43 ± 31,55 ) Bq/kg. Hasil ini telah melampaui tingkat intervensi yang ditetapkan oleh BAPETEN yaitu untuk tiap radionuklida anggota deret uranium dan thorium aktivitas maksimal sebesar 1.000 Bq/kg sedangkan untuk kalium sebesar 10.000 Bq/kg.
Kata kunci : TENORM, natrium zirkonat, pelindian, tingkat intervensi.
ABSTRACT
EVALUATION FOR TENORM MONITORING AT PREPARATION OF SODIUM ZIRCONATE.
The monitoring of TENORM in preparation of sodium zirconate resulted from leaching by water has been done. Zircon sand was used as raw material in this research. The reaction product of zircon sand with sodium hydroxide was leached by aquadest and then separated by filtration. Radioactivity in sodium zirconate was analyzed by using gamma spectrometer. The result of radioactivity analyzed by gamma spectrometer for 238U, 226Ra, 228Th, 232Th, 210Pb, and 40K were (2874.14 ± 356.41) Bq/kg, ( 3366.95 ± 177.67) Bq/kg, ( 2601.54 ± 137.62 ) Bq/kg, ( 677.81 ± 36.80 ) Bq/kg, (1278.60 ± 82.62) Bq/kg, and (97.43 ± 31.55) Bq/kg respectively. The results had been overed the BAPETEN intervention level, where the maximum permisible concentration for radionuclides in the member of uranium and thorium series was 1,000 Bq/kg and for potassium was 10,000 Bq/kg.
Keywords : TENORM, sodium zirconate, leaching, intervention level.
I. PENDAHULUAN :
Bahan baku untuk mendapatkan natrium zirkonat adalah pasir zirkon (ZrO2.SiO2). Harga pasir zirkon sangat
murah dan mudah untuk mendapatkannya karena merupakan bahan tambang yang ada di permukaan Bumi. Harga konsentrat pasir zirkon di Kalimantan Tengah pada tahun
2009 harganya Rp 3.000,- per kilogram 1. Natrium zirkonat apabila diolah lebih lanjut mempunyai peran yang sangat strategis dalam berbagai industri. Dalam industri nuklir, apabila dipadu dengan logam lainnya (Zircalloy) maka paduan ini akan dapat digunakan sebagai kelongsong bahan bakar reaktor nuklir dan struktur reaktor nuklir.
Pada industri non nuklir, bahan ini dapat diaplikasikan sebagai bahan ceramic, pelapis turbin dan bahan semi konduktor 2.
Pasir zirkon (ZrO2.SiO2) merupakan
bahan hasil tambang yang mempunyai sifat non magnetik, non konduktor, tidak berbau dan tidak berasa 4. Secara alami pasir zirkon mengandung Uranium dan Torium, sering disebut NORM (Naturally Occurring Radioactive Material), sehingga potensi
kontaminasi dan menaikkan paparan radiasi cukup besar 3.
Pada umumnya, radionuklida alam yang dominan ditemukan di dalam NORM adalah 238U, 232Th, 228Th, 226Ra, 228Ra, 222Rn,
220
Rn, 210Pb dan 210Po 5. Sedangkan radiasi yang dipancarkan NORM merupakan campuran partikel alpha, beta dan photon gamma5. Radon (222Rn) dan Thoron (220Rn) adalah pemancar alpha murni dan berwujud gas. Proses pembentukan NORM diawali dengan terlarutnya isotop Radium seperti
226
Ra, 228Ra, 224Ra di dalam air. Isotop 226Ra berasal dari deret peluruhan 238U dan 228Ra dan 224Ra berasal dari deret peluruhan 232Th 4
.
Metode yang digunakan untuk mengolah pasir zirkon menjadi natrium zirkonat adalah metode proses basah. Proses pengolahannya diawali dengan peleburan pasir zirkon dengan pereaksi NaOH, leburan yang diperoleh dilindi menggunakan air.
Hasil proses pelindian dipisahkan untuk mengambil padatan natrium zirkonat (Na2ZrO3) sedangkan filtrat yang berisi
natrium silikat (Na2SiO3) ditampung untuk
pengolahan lanjutan 2.
Tahap proses pelindian menggunakan air memungkinkan dihasilkannya TENORM (Technologically Enhanced Naturally Accurring Radioactive Material). TENORM
sering juga disebut LSA (Low Spesific
Activity) berasal dari peluruhan radionuklida
primordial dari peluruhan 238U, 232Th dan 40K 3
. TENORM dapat terbentuk sebagai akibat dari terkonsentrasinya radionuklida alam pada waktu proses berlangsung. TENORM yang terbentuk dapat berupa slag, kerak air (scale) dan lumpur (slude). Menurut sejarah, TENORM pertama kali dideteksi pada tahun 1904 pada industri minyak dan gas di Kanada, selanjutnya pada tahun 1980 dilakukan pengkajian terhadap aspek radiologi terhadap TENORM. Hasil kajian dilaporkan bahwa TENORM berpotensi memberikan dampak radiologi terhadap pekerja dan lingkungan, apabila tidak dikelola dengan benar. Akibat yang dapat ditimbulkan dalam masalah ini antara lain terkena partikel alpha dengan terhisapnya debu atau serbuk dalam pernafasan 6.
Gambar 1. Skema peluruhan radioaktif 238U
Radium mempunyai sifat sangat mudah mengendap, sehingga dapat memicu terbentuknya TENORM dalam produk. Selain radionuklida tersebut di atas adalah
thorium. Keberadaan thorium karena bahan ini sebagai bahan ikutan bersama uranium dalam pasir zirkon 4.
Gambar 2. Skema peluruhan radioaktif 232Th
Koordinasi penanganan terhadap NORM/TENORM di Indonesia merupakan kegiatan yang melibatkan lembaga pemerintah (BATAN, BAPETEN, DEPKES, BAPEDAL, Departemen terkait), lembaga swadaya masyarakat, dan ilmuwan/ akademisi 5. Regulasi mengenai pengelolaan NORM/TENORM hingga saat ini belum ada
guideline yang dikeluarkan oleh IAEA 5. Menurut PERKA BAPETEN No.9 tahun 2009 tentang Intervensi terhadap paparan yang berasal dari TENORM, radionuklida yang wajib dianalsis paling kurang 210Pb,
228
Th, 230Th, 226Ra, 228Ra, 234Th dan 210Po 5. Radionuklida 210Po hanya berlaku untuk konsentrasi aktivitas radionuklida anggota
deret uranium dan torium pada kegiatan eksploitasi dan pengilangan gas bumi.
II. BAHAN DAN TATA KERJA Bahan yang digunakan
Leburan hasil proses reaksi antara pasir zirkon dengan soda api (NaOH) dengan perbandingan 1 : 1,1 pada suhu 750 oC sebagai umpan.
Aquadest produksi PTAPB-BATAN Yogyakarta digunakan sebagai pelarut dalam proses pelindian.
Alat yang digunakan
Satu set reaktor pelindian digunakan untuk proses pelindian. Timbangan analitik digunakan
untuk menimbang bahan.
Satu set spektrometer- untuk pencacahan aktivitas radionuklida. Polietilen dan sarana dukung
lainnya dalam preparasi sampel.
Proses pelindian menggunakan air
Leburan ditimbang dengan berat yang telah ditentukan, kemudian dimasukkan ke dalam reaktor pelindian yang telah diberi aquades sambil diaduk. Setelah itu, proses pelindian dilakukan pada waktu dan kecepatan tertentu. Apabila proses pelindian selesai, kemudian disaring untuk memisahkan padatan natrium zirkonat dan filtrat natrium silikat.
Preparasi untuk analisis
Padatan natrium zirkonat diayak dengan ukuran 0,8 mm. Hasil ayakan diambil, kemudian dimasukkan ke dalam tabung polietilen kemudian ditutup hingga rapat. Selanjutnya tabung yang berisi sampel disimpan dalam tempat tertentu pada suhu kamar selama lebih kurang 30 hari untuk
mencapai kesetimbangan sekuler. Apabila waktu kesetimbangan tercapai, maka dilakukan pencacahan menggunakan spektrometer gamma selama 9 jam dilanjutkan pengolahan data.
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pasir zirkon hasil proses penambangan pada umumnya mengandung uranium dan thorium, sehingga potensi terjadinya kontaminasi dan paparan radiasi cukup besar. Pada proses pelindian menggunakan air akan terjadi pemurnian yaitu pemisahan silikat dari zirkonium. Produk dari proses pelindian adalah natrium zirkonat dengan hasil samping antara lain TENORM. Hasil samping ini mempunyai potensi kontaminasi dan paparan radiasi.
Analisis kandungan radioaktivitas alam yang ada pada natrium zirkonat digunakan metode relatif dengan alat gamma
spektrometry memakai detektor germanium HPGe (High Purity Germanium) mengacu
pada NCRP (National Council on Radiation
Protection and Measurements). Sumber
standar yang digunakan adalah sumber multi gamma 152Eu buatan LMRI Perancis. Data hasil pengukuran disajikan pada Tabel berikut.
Tabel 1. Kandungan radioaktivitas alam dalam natrium zirkonat hasil proses pelindian menggunakan air. No Nuklida Aktivitas (Bq/kg) Ketidak pastian Batas minimal pencacahan 68 % 1 U-238 2874,14 356,41 86,17 2 Ra-226 3366,95 177,67 1,60 3 Th-228 2601,54 137,62 1,73 4 Th-232 677,81 36,80 1,96 5 Pb-210 1278,60 82,62 9,86 6 K-40 97,43 31,55 12,90
Tabel 1 menunjukkan bahwa natrium zirkonat hasil proses pelindian menggunakan air mengandung unsur-unsur radioaktif alam (238U dan 232Th beserta anak luruhnya) sehingga dapat berisiko secara radiologis. Radionuklida 40K perlu karakteristik lebih lanjut, sedangkan 226Ra digunakan sebagai acuan dalam pengukuran aktivitas. Radionuklida 238U dan 232Th pada proses peluruhan akan memancarkan partikel α (alpha) yang disertai radiasi γ (gamma).
Hasil analisis memperoleh radionuklida 226Ra, radionuklida ini akan meluruh menjadi 222Rn dengan waktu paro 3,8 hari dan merupakan gas pengemisi partikel alpha yang berpotensi mengkontaminasi atmosfer. Gas ini cukup berbahaya, apabila terhisap akan mengendap di dalam saluran pernafasan dan sebagian kecil radon akan mengendap dalam
paru-kanker paru-paru. Peluruhan 226Ra hingga menjadi 210Pb akan menghasilkan radionuklida radon yang berperan sebagai sumber radiasi lingkungan dalam jangka waktu yang cukup lama sehingga akan menaikkan tingkat penyinaran radiasi.
Berdasarkan PERKA BAPETEN Nomor 9 tahun 2009 tentang Intervensi terhadap paparan yang berasal dari TENORM untuk tiap radionuklida anggota deret uranium dan torium aktivitas maksimum 1 Bq/gr (satu becquerel per gram) sedangkan 10 Bq/gr (sepuluh becquerel per gram) untuk kalium, maka natrium zirkonat hasil proses pelindian menggunakan air dalam penanganannya perlu perhatian karena melampaui batas maksimal yang telah ditetapkan.
IV. KESIMPULAN
Berdasarkan analisis radioaktivitas menggunakan spektrometer gamma terhadap natrium zirkonat hasil proses pelindian menggunakan air memberikan konsentrasi
238 U, 226Ra, 228Th, 232Th, 210Pb, dan 40K bertuurut-turut adalah (2874,14 ± 356,41) Bq/kg, ( 3366,95 ± 177,67) Bq/kg, ( 2601,54 ± 137,62 ) Bq/kg, ( 677,81 ± 36,80 ) Bq/kg, (1278,60 ± 82,62) Bq/kg, dan (97,43 ± 31,55) Bq/kg. Hasil tersebut telah melampaui tingkat intervensi yang telah ditetapkan oleh BAPETEN, maka diperlukan kehati-hatian dan keseriusan dalam penanganannya.
DAFTAR PUSTAKA
1. FAHRIZAL ABUBAKAR, Pengelolaan Zirkon di PT Timah Tbk., Workshop Keselamatan dan Keamanan Pertambangan Zirkon Bagi Pekerja, Masyarakat dan Lingkungan, Yogyakarta, 24 Juni 2009.
2. DWIRETNANI, Pengambilan Silikat dari Peleburan Pasir Zirkon dengan Pelindian Memakai Air, Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah, PPBMI-BATAN Yogyakarta, 1985.
3. ANONIM, www:Iluka.com, Lembar Data Keselamatan Materi, Desember 2008. 4. WISNUBROTO, D.S., Studi NORM dan
TENORM dari Kegiatan Industri Non Nuklir, Jurnal Pengolahan Limbah, Vol.6 No.2 Desember 2003.
5. BUNAWAS, SYARBAINI, Penentuan Potensi Resiko Tenorm pada Industri Non Nuklir, Buletin Alara, Vol. 6 No.3 April 2005.
6. BADAN PENGAWAS TENAGA
Intervensi terhadap paparan yang berasal dari TENORM (Technologically
Enhanced Naturally Accurring
Radioactive Material), 2009.
7. RASITO, MUHAYATUN S, DIAH DWIANA L., Penentuan Konsentrasi Uranium dan Thorium dalam Pasir Zirkon dengan Teknik AAN dan Spektrometri Gamma Langsung, PTNBR-BATAN, 13 Desember 2008.
8. ISKANDAR, D., M NOGUCHI., Gamma-Ray Spectrometry for Environmental sample, Joint Training Course on Application of Nuclear Technique in Industry and Environment Available for the Safety of Nuclear Facility, June 29 – July 10, 2009.
9. YASIR, M.S., MAJID, A.A., IBRAHIM, F., TAB, S.Q.M., ABIDIN, M.R.Z., Analisis 238U, 232Th, 226Ra, 40K Dalam Sampel Amang, Tanah dan Air di Dengkil Selangor Menggunakan Spektrometer Gamma, Malaysia Jurnal of Analytical Sciences, Vol. 10, No. 1, 2006, hal. 35-40.
TANYA JAWAB
1. Penanya: Sri Subandini L. - PTKMR
Pertanyaan:
- Dari hasil penelitian, ternyata hasilnya melampauitingkat intevensi yang telah ditetapkan oleh BAPETEN, bagaimana caranya agar hasil tersebut dapat diminimalkan (dikurangi) sehingga tidak melampaui nilai yang telah ditetapkan olen BAPETEN? Jawaban: Sunardjo
- Untuk menindaklanjuti proses pembuatan natrium zirkonat yang menghasilkan limbah radioaktif seperti U dan Th, maka akan dibuat peralatan tambahan berupa cyclon dan proses pengendapan bahan radioaktif tersebut.
2. Penanya: Sri Wahyuni - PTKMR Pertanyaan:
- Upaya apa yang dilakukan untuk mengurangi aktivitas dari U dan Th sehingga dapat diperoleh silikon murni?
Jawaban: Sunardjo
- Upaya yang dilakukan dengan dipasang alat cyclon dan proses pengendapan bahan U dan Th.
3. Penanya: Nazaroh - PTKMR Pertanyaan:
- Apa yang saudara lakukan dari hasil pengukuran yang melebihi intervensi yang ditetapkan BAPETEN apakah melaporkan kepada BAPETEN atau bagaimana?
- Potensi bahaya apa yang bisa terjadi?
Jawaban: Sunardjo
- Menampung bahan buangan atau limbah yang diperoleh.
- Mengolah bahan limbah dengan proses pengendapan.
- Membuat alat cyclon untuk penangkap debu limbah gas.
