Hasil Penelitian P2PLR Tahun 2002

IMOBILISASI KONSENTRA T LIMBAH CAIR AKTIVIT AS RENDAHSHELL NOMOR 17 A

Bahdir Johan, Tri Sat yo, Kuat Heriyanto, Tarmusid,

Suparno, Sarjono, Syarip Unus, Bambang SugitoPusat Pengembangan Pengelolaan limbah Radioaktif

ABSTRAKIMOBILISASI KONSENTRA T LlMBAH CAIR AKilVIT AS RENDAH NOMOR SHELL

17 A. Telah dilakukan imobilisasi konsentrat LCAR yang merlgandung 137CS, 56Mn, 60CO dan89Sr menggunakan matrik semen Portland type! dan rasir. Uji kualitas hasil imobilisasi meliputidensitas, kuat tekan dan uji lindi. Benda uji dibuat dengan cara m~ngambil adonan semen dar:dalam shell 950 liter nomor 17A, dicetakmenjadi bentuksilinder dengan diameter 50 mm dantirlggi 50 mm. Oensitas d;ukur dengan cara menimbang dan mengukur volume benda uji, kuattekan dengan alat buatan "Paul 'Neber" dan media pelindi dugunakan air bebas mineral.Oiperoleh hasil densitas p = (2,40 :t 0,01) g.cm-3, Kuat Tekan r = (29,10 :t 0,19) N.mm-2, danlaju lindi Rn = 1,40 x 10-2 sampai dengan 3,50 x 10-3 g.cm-2.hari-1. Paparan dosis pada kontak

permukaan 00=0,015 mrem.jam-1 dan pada jarak 1 meter 01 = 0,014 mrem.jam- .Laju dosisdiluar interim storage °out = 0,016 sampai dengan 0.0135 mrem.jam-1. Berdasarkan has!' kajianini kualitas blok beton hasil imobjlisasi konsentrat LCAR dAlam shell 950 liter nomar 17 A telahmemenuhi standar Kualitas IAEA.

ABSTRACTIMMOBILIZATION OF LOW LEVEL LIQUID WA.r) iE CONCENTRA TE IN THE SHELL

NUMBER 17A. the immobilization o( concentrate contain!rlg 137CS, 56Mn, 60CO and 89Sr in thePortland cement type I and sand matrix has been done The quality test comprised density,compression strength and leaching test. Samples were made by molding the mixed pasta takenfrom shefl number 17 A into plastic cylinders (50 mm in diu.meter, 50 mm in high). Density wasdetermined by weighing and volume measuring, compression strength was determined usingPaul Weber and the leach media was demineralized water. The result were 2.40,:!: 0.01 g.cm-3 indensity, 29.10,:!:0.19 N.mm-2 in compression strength, and 1.40x10-2 to 3.50x10-3 g.cm-2.day-1.The contact radioactive dosage of shell number 17A vias U 015 mrem.h-1 and 1 m distance was0.014 mrem.h-1. The dosage rate outer the interim storage f,lcility was 0.016 mrem.h-1 to 0.0135mrem.h-1. according to the assessment of the qualit},', i1C immobilized waste has been full fillthe IAEA quaJity standard.

PENiJAHULUANLimbah cair aktivitas rendah (LCAR) di Reaktor Serba Guna GA

Siwa~essy (RSG GAS)berasal dari limpahan air kolam , buangan air pada saatventing pendingin utama, air bekas dekontalT'inasi dan kondensasi sistemventilasi. Perkiraan volume limbah cair aktivita~ rendah per tahun berjumlah~ 105,50 m3 dengan aktivitas ~ 10-2Ci.m-3. Limbah tersebut ditampung dalamdua buah tangki penampung KBB 01 dan KBB 02 dengan kapasitas volumemasing..masing tangki 20,0 m3[1].

Untuk melakukan pengelolaan limbah terpadu, limbah cair dari RSG-GAS dikirim dan diserahkan kepada Instalasi Pengolahan Limbah Radioaktif(IPLR). Proses pengiriman dan penyerahan lirnbah ini dilakukan apabila tangkipenampung LCAR telah penuh dan petugas pengelola limbah di RSG-GAS

Hasi! Penelitian P2PLR Tahun 2002

mengajukan permohonan kepada petugas pengangkutan di IPLR untukmemindahkan LCAR tersebut ke tangki penampungan di IPLR. SelanjutnyaSub Bidang Pengangkutan dari Bidang Pengolahan Limbah Radiokatif (BPLR-P2PLR) mengangkut limbah tersebut dengan menggunakan truk khusus untukpengangkutan limbah cairo

Pada proses pengangkutan limbah, dosis ekivalen transporter yangmengangkut limbah niklir harus memenuhi persyaratan laju dosis pad apermukaan kontak < 10 mrem.per.jam, laju dosis didalam kabin pengemudi <0 75 .[2], mrem.per.jam.

Apabila limbah yang diangkut dari RSG-GAS telah sampai di IPLR,petugas pengangkut limbah melaporkan kepada petugas Sub Bidang OperasiEvaporasl untuk memasukan limbah cair ke dalam tangki penampung R22001A atau R 22001 B atau R22001 D di ruarlg 3.8.01. dengan volume masing-masing 50,0 m3. Untuk memudahkan pengolahannya, limbah cair terlebuhdahulu direduksi volume dengan metode evaporasi. Sebelum di evaporasiterlebih dahulu dilakukan analisis di laboratorium.

,A.pabila LCAR telah memenuhi syarat untuk diproses, pihak laboratoriumakan merekomendasikan agar dilakukan proses evaporasioleh Sub BidangPengolahan Limbah Cair di ruang 4.B.01. yang dikendalikan secara otomatisdari panel kontrol diruang 2.0.13.

Karakteristik limbah cair yang dapat di evaporasi[3] adalah kadar ekstarkkering ~ 5,0 gram.liter-1, aktvitas spesifik 1,0 x 10-6 < .A ~ 10-2 Ci.m-3, tidakmengandung bahan organik pH ;:::: 7, kandungan klorida dibawah0.10 gram.liter-1.

Oari proses evaporasi diperoleh hasil berupa konsentrat yang ditampungdalam tangki R 2204. Apabila tangki R 22004 telah terisi penuh, konsentratdialirkan ke tangki R 33001 yang terletak di ruang 4.1.01. Selain konsentrat darihGsil proses evaporasi diperoleh pula destilat yang ditempatkan dalam tangki R22Q6A dan R 2206B. Oestilat ini dapat langsung dibuang ke lingkungan apabilate!ah memenuhi syarat dan memperoleh rekomendasi pembuangan dari BidangK~selamatan Kerja dan Lingkungan (BKKL)-P2PLR.

Agar konsentrat (LCAR) yang aihasilkan dari proses evaporasi dapatdikelola dengan mudah ,maka konsentrat dengan aktivitas spesifik A<1,Q Ci.m3, tidak mengandung radionuklida pemancar a, dan mempunyai pH6 -7 harus diimobilisasjl4].

Pada makalah ini akan dijelaskan hasil uji kualitas proses imobilisasidengan metode sementasi menggunakan semen Portland tipe I.~

TATA KERJA

8ahanUntuk setiap shell 950 liter dapat diimobilisasi 266 liter konsentrat LCAR

menggunakan matrik semen sebanyak 600 Kg dan Pasir 450 Kg. Untuk ujikualitas blok beton hasil imobilisasi konsentrat LCAR dibuat 13 buah cuplikan

243

Hasil Penelitian P2PLR Tahun 2002

blok beton berbentuk silinder dengan diameter 50 mm, tinggi 50 mm dipeilukarl3000 gram adonan semen dan air pelindi sebanyak 1 liter.

AlatUntuk imobilisasi konsentrat LCAR diperlukan shell beton 950 liter yang

berkualitas baik dan peralatan sementasi dan alat untuk uji kualitas (potpolietilen, alat uji tekan dan perlengkapan uji lindi, alat cacah MCA).

Metoda* Imobilisasi konsentrat menggunakan matriks semen dan pasir

Dilakukan pengukur;ab konsentrat sebanyak 266 liter dimasukkan ke dalamshell beton 950 liter norrlor 15 A. Ke dalam shell yang teiah diisi konsentratditambahkan campuran beton kering yang terdiri dari 600 Kg Semen dan450 Kg ,.)asir. Campuran konsentrat, semen dan pasir diaduk secaraotomatis selama 1 jam, kemudian shell ditutup.

* Membuat benda uji blok betonDiambil 3000 gram adonan semen dari shell 950 liter nomor 17 A di StasionI diruang 4.0.01. Adonan semen dicetak r11enjadi berbentuk silinder denganmengggunakan pot polietilen dengan diarneter 50 mm dan tinggi 50 mmsebanyak 13 buah (10 buah untuk uji densitas dan uji tekan I 3 buah untuk

uji lindi).

Uji kualitas blok beton hasil imobilisasiSebelum dilakukan uji kualitas, benda uji (13 benda uji) didiamkan

selama 28 hari agar reakssi hidratasi dap,-t berlangsung secara sempuna,dan dilakukan pengukuran paparan pada kontak permukaan sheel 950 liternomor 17 A dan pada jarak 1 meter dari kOi .tak dan diluar interim sturage.

Setelah reaksi hidratasi berlang~'ung sempurna, dilakukan ujidensitas blok beton dengan cara menimba1g dan mengukur volume bendauji ( 10 benda uji ). Selanjutnya benda u!i yang telah diukur densitasnyatersebut dugunakan kembali untuk dilakukan uji kuat tekan denganmenggunkan alat uji tekan buatan "Paul VJeber". Untuk tiga benda uji lainyang tidak digunakan dalam uji densitas d;':3n uji kuat tekan, dilakuykan ujilincJi dengan menggunakan air bebas mineral sebagai media pelindi.?erlakukan terhadap media pelindi adalah dengan mengukur aktivitasawalnya (Ao) dan aktivitas media lindi pada hari ke 1 sampai hari ke 28.

HASIL DAN PEMBAHASANBahan matrik yang digunakan pada proses sementasi di IPLR adalah

semen Portland type I yang penyusun utamanya terdiri dari 50% TrikalsiumSilikat (C3S), 3CaO.SiO2, 24% Oikalsium Silikat (C2S), 2 CaO.SiO2, 11 %.Trikal~ium Aluminat ( C~), 3CaO.AI2O3. 8% Tetrakalsium Aluminof (C4.A.F).4CaO.A12O3Fe203 dan 7% kandungan lain[5],

244

Hasil Penelitian P2PLR Tahun 2002

Hasil proses sementasi adalah blok beton yang ditempatkan daiam sheilbeton ber\!olume 950 liter sebagai wadah[6].

Untuk menjamin kualitas blok beton yang mengungkung konsentratdalam wadah shell 950 liter tidak mudah terlepas ke lingkungan, blok betonhasil imobilisasi limbah harus diuji melalui uji kualitas.

Kualitas blok beton hasil sementasi yang memenuhi standar IAEA harusmempunyai densitas (p) = 1,70 s.d. 2,50 gram.cm-3, Kuat tekan (r) = 20,0 s.d.50,0 N.mm-2, Laju Lindi (Rn) = 1,70 x 10-1 s.d. 2,50 x 10-4 gram. Cm-2.haii-1, laju

dosis pada permukaan kontak , 200 mrem.jam-1, laju dosis pada jarak 1 meterdari permukaan kontak < 10 mrem.jam-1, laju dosis diluar inter storage ,0,50

mrem.jam-1[7].Faktor yang sangat berpengaruh terhadap kualitas blok beton hasil

imobilisasi konsentrat adalah reaksi hidrasi yang terjadi antara semen denganair. Reaksi hidrasi ini merupakan fungsi kehalusan partikal semen, jumlahmolekul air yang ditambahkan, aditif dan temperatur.Reaksi ridrasi antara semen dan air[5] dapat dijabarkan sebagai berikut :2(3CaO.SiO2) + 6H2O -). 3CaO. 2SiO2.3H2O + 3 Ca(OH)2

2(2CaO.SiO2) + 4H2O -). 3CaO. 2SiO2.3H2O + Ca(OH)2

3CaO.AI2O3 + 6H2O -). 3CaO.AI2O3.6H2O

3CaO.AI2O3.Fe203 + 17H2O -). 3CaO.AI2O3.6H2O12H20 + CaO.Fe203 5H20

t<,omponen yang sangat menentukan kekuatan mekanis pad a semen portlandadalah C3S, makin tinggi kandungan C3S, makin tinggi kekuatan mekanik blokbaton hasil imobilisasi konsentrat.Salah satu pengujian yang dilakukan terhadap blok beton adalah uji lindi yangcliQunakan untuk mengetahui kecepatan terlepasnya suatu unsur radioaktifdalam blok beton ke media cair (Rn). H~rga laju lindi (Rn) dapat diperolehrnelalui persamaan[6] :

GS.t (g.cm-2 .hari-1)Rn=Fn- (1)

cI(~ngan Rn = laju lindi (gram. Cm-2.hari-1); Fn = triksi terlindi=An/Ao;An =akti'vitas cuplikan pengukuran ke n (~Ci.cm-3), Ao = aktivitas awal cuplikan(~Ci.cm-3), G = berat cuplikan (gram), S = luas permukaan cuplikan (cm2);Tn = waktu pengukuran cuplikan ke n hari (hari).

Telah diimobilisasi konsentrat limbah cair sebanyak 266 litermenggunakan semen sebanyak 600 kg dan pasir 450 kg, dengan perbandinganair/semen (A/S) 0,35 dan perbandingan pasir /semen (P/S) 0,75.

Oari tigabelas benda uji berbentuk silinder dengan diameter 50 mm dantinggi 50 mm yang telah didiamkan selam 28 hari, sepuluh diantaranyadilakukan uji densitas dan uji kuat tekan dan tiga benda uji lainnya dilakukan ujilindi. Laju dosis paparan serta paparan dosis diluar "interm storage" diukurlangsung sesaat setelah proses imobilisasi selesai.

245

Hasil Penelitian P2PLR Tahun 2002

Dari pengukuran laju dosis diperoleh data laju dosis pada kontak permukaanDo = 0,015 mrem.jam-1, laju dosis paparan pada jarak 1 meter dari kontakpermukaan D1 = 0,014 mrem.jam-1. Range laju dosis diluar gedung intermstorage yang terukur adalah sebesar Dout = 0,016 mrem.jam-1 sampai dengan

0,135 mrem.jam-1. Data tersebut telah memenuhi kriteria yang ditetapkan dalamstandar IAEA.

Dari pengujian yang dilakukan terhadap sepuluh benda uji yaitu pad a ujidensitas diperoleh berat rata-rata bend a uji adalah 235,84 gram, vollJme rata-rata 98,21 cm3 (Tabel 1). Dari hasil tersebut dapat dihitung densitas benda ujisebesar 2,40 g.cm-3 dan simpangan baku (j = 0,01. Dengan demikian, densitas

blok beton hasil imobilisasi dalam shell 950 liter nomor 17 A secara umumdapat ditulis sebesar p = (2,40:t 0,01) g.cm-3.

Tabel 1. Data Densitas Cuplikan Blok Beton Dalam Shell 950 Liter Nomor17A

Vol ume(cm~ I D~nsi~s(g.cm-"'.

2.422.402.402.412.392.392.382.402.412.41

98.2~98.2198.2198.2198.2198.2198.2198.2198.2198.21

1.2.3.4.5.6.7.8.9.

10.

Seteiah dilakukan uji densitas, selanjut!"!ya sepuluh benda uji tersebutdugunakan kembali untuk uji tekan. Dari Uji tekan yang dilakukan diperolehhasil kuat tekan rata-rata r = 29,10 N.mm-2 dengan simpangan baku (J = 0,19

(TabeI2).Harga densitas serta kuat tekan blok oeton hasil pengujian, apabila

dibandingkan dengan standar densitas dan kuai~ tekan dari IAEA, maka keduahasil pengujian tersebut telah memenuhi kriteria yang ditetapkan.

Uji lindi dilakukan terhadap tiga benda uji yang tidak digunakan dalamuji of:nsitas maupun uji kuat tekan. Dari uji lindi yang dilakukan selama 28 hariden.qan pelaksanaan pengujian adalah pada hGri ke-1 sampai hari ke-7, harike-14 dan hari ke-28. -

Dari urutan pengujian yang dilakukan d!peroleh data traksi terlindi (Fn)seperti ditampilkan pada Tabel 3.

Dengan memasukkan data traksi teilindi yang diperoleh dalampersamaan (1), maka dapat dihitung laju lindi (Rn) pad a hari ke-1 sampai ke-7,laju lindi ke-14 dan laju lindi hari ke-28 seperti ditampilkan pada Tabel 3.

246

Hasil Penelitian P2PLR Tahun 2002

Tabel 2. Cuplikan Blok Beton Dalam Shell 950 Liter

Tabel 3. Data Laju Lindi Cuplikan SIck Beton Dalam Shell 950 LiterNomor 17 A

Waktu Lind](han)

Fak ",1T "' rI ' d. r ,_u.n.(x10'Z)

No. W~ktu Lindi~ h ,.;j..1~ 10 .2

.om .;8 IX

1.2.3.4.5-6.7.8.9.

10-,,-

123456

714212~-

0,i,i,2,2,2.3.

3,3,

1..401..120,900,79

0..970.86051.0,370..35

Oari grafik laju lindi fungsi waktu dapat laju lindi minimum (Rmin) = 3,50 x

10-2.hari-1, Pad a hari ke-1 sampai hari ke.7 laju lindi turun dengan tajam apabiladibandingkan dengan laju lindi maksimum (R maks) sebesar1,40 x 10-2 g.cm-2"hari-1. Penurunan laju lindi tidak terlalu tajam setelah hari ke-7sampai dengan hari ke-14.

KESIMPULANBerdasarkan hasil uji kualitas yang dieroleh, diketahui bahwa blok beton

yang dibuat dari campuran semen Pordland dan pasir Cisadane dapatdigunakan sebagai imubilisator konsentrat aktivitas rendah, karena mempunyaidensitas(p) = 2,40 ::!: 0,011 g.cm-3, kuat tekan (r) = 29,29 .::!: 22 N.mm-2, dan laju

lindi (Rn) =(14,20 -3,60) x 10-3 g.cm-2.hari-1, laju dosis paparan pada kontakpermukaan (Do) = 0,015 mrem.jam-1 dan pad a jarak 1 m (01) =0,014 rem.jam-1, serta diluar "interim storage" (Oout) = (0,0135 -0,016)

mrem.jam-1, kesemuanya telah memenuhi kriteria standar yang drtetapkanIAEA.

247

703080306091013769

Hasil Penelitian P2PLR Tahun 2002

DAFTARPUSTAKA1. ALIM T., dkk., "Penanganan Limbah RSG GAS Selama Lima Tahun

Pertama Operasi", Seminar Teknologi dan Keselamatan PL TN SertaFasilitas Nuklir, Serpong, 9 -11 Pebruari 1993

2. STEGMAIER. W., "Interim Storage Untreated and Condisioned Waste",International Training Karlshure, 1989

3. BATAN-TECHNICATOME, "System Note Liquid Waste Treatment byEvaporation", WSPG 220 NTA 9001, Technicatome; Paris, 1986

4. BATAN-TECHNICATOME, "Routine Laboratory", WSPG 530 NTA 0002,Tachnicatome, Paris, 1896

5. JOHAN B., SALIMIN Z., "Pengaruh Aditif Abu Batu Bara Pada SementasiLimbah Yang r\1engandung Asam Borat", Pertemuan dan Presentasi I!miahPenelitian Oasar Ilmu PengetahLJan dan Teknologi Nuklir, P3Tf\A,Yogyakarta, 14 -15 Juli 1999

6. SAMLUNG der VERTRAGE ANLASSLISCH des 7, "Project Wieder aufAbtailung", KfK, FRO, 1998

7. HAUSER. W., lipackaging of Low and Medium Level Waste", IAEA,Intcrnational Training, Karlsruhe, 1989

248