Prosiding Seminar Nasional Teknologi Pengolahan Limbah VIPusat Teknologi Limbah Radioaktif-BATANPusat Penelitian Ilmu Pengetahuan dan Teknologi-RISTEK

ISSN 1410-6086

HUBUNGANTHERMALOUTPUTDENGAN VOLUME LIMBAH HASIL AKTIVIT AS DEKOMISIONING

STUDI KASUS: REAKTOR PENELITIAN 01 JEPANG

Susetyo Hario Putero, Nor Aprina HadianiProgram Studi Teknik Nuklir, Jurusan Teknik Fisika, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada

ABSTRAK

HUBUNGAN THERMAL OUTPUT DENGAN VOLUME LIMBAH HASIL AKTIVITAS

DEKOMISIONING STUDI KASUS: REAKTOR PENELITIAN DI JEPANG. Kegiatan dekomisioningakan menghasilkan limbah yang cukup besar dan memerlukan biaya yang cukup besar untuk pengelolaannya.Pada tahapan persiapan semua aspek pelaksanaan yang akan dilakukan harus diperhitungkan. Prosesdekomisioning dapat dilakukan dengan lebih tepat dengan mengetahui lebih awal jumlah limbah yang akandihusilkan. Untuk itu studi ini dilaksanakan untuk mengetahui hubungan antara thermal output suatu reaktorpenelitian dengan limbah yang dihasilkan dari proses dekomisioning. Hasilnya diharapkan dapat menjadipertimbangan pada saat melaksanakan dekomisioning reaktor riset lainnya, khususnya yang ada di Indonesia.Data thermal output reaktor penelitian di Jepang dan limbah yang dihasilkan dari proses dekomisioningdidapatkan dengan studi literatur dan wawancara dengan staf JAEA, Jepang. Data yang didapatkan diolahsecara statistik dengan metode regresi dan analysis of variance mempergunakan program Minitab 14 .Jumlahlimbah yang dihasilkan dari proses dekomisioning suatu reaktor penelitian sangat dipengaruhi oleh thermaloutput reaktor tersebut. Hubungan tersebut dapat dinyatakan dalam bentuk persamaan polinomial.Diketahuinya hubungan ini akan membantu dalam perencanaan kegiatan dekomisioning secara lebih tepat,sehingga sumber daya yang dibutuhkan untuk kegiatan tersebut akan lebih tepat pula.

ABSTRACT

THE RELATIONSHIP BETWEEN THERMAL OUTPUT AND WASTE VOLUMEPRODUCED FROM DECOMMISSIONING ACTIVITIES CASE STUDY : RESEARCH

REACTOR IN JAPAN. Decommissioning activities produce big amount of radioactive waste that is costly

for treating this waste. In the planning steps, all aspects related to decommissioning operation should bedetail calculated. Decommissioning activities could be done appropriately by knowing waste volume prior toexecution steps. Therefore. the relation between thermal output of research reactor and waste volumeproduced has been studied. The results could be used as a reference for other research reactorsdecommissioning, especially reactors decommission in Indonesia. Data of research reactor thermal outputsand volume of waste produced were collected by literatures and interview JAEA staffs. Data was analysed byregression method and analysis of variance using Minitab 14 program. Waste volume produced fromresearch reactor decommissioning is significantly affected by the reactor's thermal output. The relationshipis described by polynomial equation. This equation will assist on planning of decommissioning. thusresources neededfor this activities could be appropriate prepared.

PENDAHULUAN

Reaktor nuklir merupakan suatuinstalasi yang memiliki umur operasi yangcukup panjang, yaitu antara 30 tahun sampaidengan 40 tahun. Reaktor nuklir yang telahmencapai akhir usia operasinya, akandihentikan operasinya secara permanen.Karena reaktor tersebut telah terkontaminasi

dan atau teraktivasi bahan radioaktif yangdigunakan selama beroperasi, maka harusdilakukan proses dekomisioning secarakhusus.

Pada proses dekomisioning dilakukankegiatan dismantling seluruh peralatan yangpernah dipergunakan dan pembongkaranbangunan reaktor. Secara umumdekomisioning dibagi menjadi 3 tahap. yaitusebagai berikut

116

I. Persiapan2. Operasi dekomisioning3. Restorasi lokasi

Kegiatan tersebut akan menghasilkanlimbah yang cukup besar dan memerlukanbiaya yang cukup besar untukpengelolaanya. Pada tahapan persiapansemua aspek pelaksanaan yang akandilakukan harus diperhitungkan termasukperkiraan biaya seluruh prosesdekomisioning. Dengan mengetahui lebihawal jumlah limbah yang akan dihasilkan,maka proses dekomisioning dapat dilakukandengan lebih tepat. Untuk itu studi inidilaksanakan untuk mengetahui hubunganantara thermal output suatu reaktorpenelitian dengan limbah yang dihasilkandari proses dekomisioning. Hasilnyadiharapkan dapat menjadi pertimbangan

Prosiding Seminar Nasional Teknologi Pengolahan Limbah VIPusat Teknologi Limbah Radioaktif-BATANPusat Penelitian Ilmu Pengetahuan dan Teknologi-RISTEK

ISSN 1410-6086

Kebijakan dasar dekomisioning suatufasilitas nuklir di Jepang yang ditentukanoleh Nuclear Safety Commission adalah :

Hipotesis untuk model regresi adalah :

Ho : Pi = 0

HI: Pi :f 0

Data thermal output reaktor penelitiandi Jepang dan limbah yang dihasilkan dariproses dekomisioning didapatkan denganstudi Iiteratur dan wawancara dengan staffJapan Atomic Energy Agency (JAEA),Jepang. Data limbah dinyatakan dalamjumlah drum limbah radioaktif (200 I). Datayang didapatkan diolah secara statistikdengan metode regresi dan analysis ofvariance mempergunakan programMinitab 14.

perman en maupun sementara untukmendukung aktivitas pengamanan dantransportasi, konstruksi untuk kontrolkontaminasi, dan persiapan awalperalatan khusus.

4. Mempersiapkan peralatan sepertikontainer untuk pengangkutan, danperalatan industri.

5. Dekontaminasi komponen dan sistempemipaan untuk melindungi pekerja

6. Penanganan, pemindahan,pengelompokan, dan pengepakanreaktor nuklir dan struktur metal di

sekelilingnya Pekerjaan inidilaksanakan di dalam lingkungan air,sehingga diJakukan dengan perangkatkhusus dari jarakjauh.

7. Pemisahan bagian teraktivasi daripelindung biologis. Jika di dalamreaktor terdapat steam generator danpressurizer, maka ikut dipindahkanbersama komponen pelindung biologis.Pada proses ini, semua data teknis hamsdidata, seperti jumlah radiasi yangditerima pekerja, jumlah limbah yangdihasilkan oleh reaktor, jumlah materialyang teraktivasi selama proses dansurvei area dekontaminasi dari struktur.

REAKTOR DI

Dekomisioning merupakan tanggungjawab dari operator fasilitas tersebut.Dekomisioning dilaksanakan untukmeyakinkan adanya keselamatan dalampengelolaan fasilitas serta untukmendapatkan pemahaman dandukungan masyarakat sekitar fasilitas.

•

•

DEKOMISIONINGJEP ANG

pada saat melaksanakan dekomisioningreaktor riset lainnya, khususnya yang ada diIndonesia.

DEKOMISIONING

Dekomisioning adalah suatu prosesyang dilakukan pada suatu instalasi nukliryang telah selesai masa operasinya. Padaproses ini dilakukan pembongkaran instalasidan langkah-langkah yang diperlukan untukmelindungi public dari bahaya radiasi[1J.Selama proses dekomisioning akandihasilkan limbah padat dalam jumlah besar,meskipun sebagian besar tidak radioaktif.Sebagian besar limbah hasil prosesdekomisioning adalah konkret dan bahan­bahan bangunan yang mengandungradioaktivitas yang sangat keci!.Sepersepuluh dari Iimbah hasil prosesdekomisioning mengandung bahanradioaktif dengan tingkat radiasi maksimummasuk kategori Iimbah menengah [2].

Secara umum aktivitas dekomisioning dapatdilakukan dengan 3 cara, yaitu (3J:

1. Mothballing (SAFSTOR).Pada cara ini instalasi didekontaminasi

dan selanjutnya ditutup serta dijaga.2. Entombment (ENTOMB).

Pada cara ini memerlukan pend irianpenahan dari konkret dan baja untukmenahan bahan radioaktif.

"]: Dismantlement (DECON).Pada cara ini dilakukan pemindahandan pembuangan bahan radioaktif.

Dekomisioning membutuhkanperencanaan yang memadai untuk mampumelaksanakan tugas dengan aman danekonomis. Aspek keselamatan yangmendasari kegiatan inilah yangmenyebabkan proses dekomisioningdilaksanakan dalam waktu yang cukup lama(lebih dari 2 tahun).

Aktivitas dekomisioning yangsignifikan an tara lain:

I. Pembangunan fasilitas sementara ataumodifikasi fasilitas yang ada untukmendukung aktivitas dismantling. Halini termasuk persiapan lokasipemrosesan terpadu untukmemfasilitasi pengamanan peralatandan preparasi komponen untukpenyimpanan ojJsite.

2. Konfigllrasi 1Iiang dan modifikasistruktllr lokasi dan memfasilitasinyasesllai keperluan dekomisioning.

3. Mendesain dan membangun shielding

117

Prosiding Seminar Nasional Teknologi Pengolahan Limbah VI

Pusat Teknologi Limbah RadioaktifBATANPusat Penelitian Ilmu Pengetahuan dan Teknologi-R1STEK

ISSN 1410-6086

Hipotesis awal berarti parameter modelsarna dengan 0, sedangkan hipotesisaltematif berarti minimal ada ] parameteryang tidak bemilai O. Daerah penolakanhipotesis awal adalah :

I [4]F> F(n; vI, v2) atau p-va ue < a .

PEMBAHASAN

Pada saat ini di Jepang terdapat 19 buahreaktor penelitian seperti ditunjukkan padaTabell.

Tabell. Reaktor penelitian di Jepang[5].

NoReaktor

Thermal

OutputVapan Research Reactor 1 ]JRR-J) 50kW

~apan Research Reactor 2 2I/JRR-2) 10MW

"Japan Research Reactor 3 3I/JRR-3) 20MW

"Japan Research Reactor 4 4(JRR-4) 3,5MW

5NSRR 300 kW

6JMTR 50MW

7HITR 30MW

Japan Power DemonstrationReactor8(JPDR) 90MW

9Nuclear Shiv Mutsu (NSM) 36MW

Hitachi Training Reactor 10(HTR) 100 kW

Toshiba Training Reactor ] 1ITR) 100kW

Musashi Institute of 12Technolof!Y Reactor 100kW

13Rikkvo Reactor 100 kW

]4UTR-KlPKl ]W

]5KURRI 5MW

]6YAYOI 2kW

17OYO 140MW

]8UGEN 557 MW

]9UONJU 714MW

Beberapa dari reaktor-reaktor di atas telahmemasuki proses dekomisioning sepertitampak pada Tabel 2.

118

Tabcl2. Reaktor penelitian di Jepang yangmemasuki prosesdekomisioning[5] .

No

Nama

KeteranganfasilitasProses dismantling telahselesai dilaksanakan.]

JRR 1 Extended-shutdown

(digunakan sebagaifasilitas penelitianmaterial BBN)Proses dismantling danaktivitas lain telah selesaidilaksanakan. Limbah2JRR2 bahan bakar, air berat,

sistem pendingin reaktortelah dikirimkan kereprocessinRplant3

JPDR Dekomisioning telah

selesai dilaksanakan4

NSM Dismantling selesai.

5

JRR3 Memasuki tahap

dekomisioningMusashi 6

Institute ofMemasuki tahap

Technology_ dekomisioning

Reactor7

RikkyoMemasuki tahap

Reactordekomisioning

8

HTR Dismantling selesai.

9

ITR Memasuki tahap

dekomisioning10

FUGEN Operasi dihentikan

Limbah yang dihasilkan dari prosesdekomisioning dari reaktor-reaktorpenelitian di Jepang bervariasi jumlahnya.Pada tahun 2006 Decommissioning R&DGroup Nuclear Cycle Backend DirectorateJAEA telah mendata jumlah drum limbah(200 1) yang berasal dari prosesdekomisioning beberapa reaktor penelitiandi Jepang. Hasilnya ditunjukkan dalamTabel3.

Prosiding Seminar Nasiona/ Tekn%gi Pengo/ahan Limbah VIPusat Tekn%gi Limbah Radioaktif-BATANPusat Pene/itian I/mu Pengetahuan dan Tekn%gi-R1STEK

ISSN 1410-6086

Tabel 3. Jumlah drum limbah (200 I) hasildismantling reaktor penelitian diJepang[5J•

Volume limbah (200 I drum) versus E;E"2

The regression equation isVolume limbah (200 I drum) = 6631 + 7,53E -0,000072 E"2

Predictor CoefSE CoefT

pConstant

663111115,97

0,009E

7,53360,137154,94

0,000E"2

-0,00007217 0,0000014848,92

0,000

Analysis of Variance

Reaktor Perkiraan Volume TotalPenelitian (drum 200 liter)JRR-l

8.000TTR-l

7.000----------_ ...HTR 8.000JRR-2

72.000

JRR-3

130.000JPDR

100.000

Untuk mengetahui hubungan antarathermal output setiap reaktor penelitiandengan jumlah limbah yang dihasilkan,dilakukan analisis dengan metode regresi.Hasil analisis ditunjukkan pada Gambar 1.

S = 1960

99,9%R-Sq = 99,9% R-Sq(adj) =

Gambar 1. Grafik hubungan antara thermaloutput dengan jumlah drumlimbah (200 I) yang dihasilkan.

50000

o

o

;- 250000

~ 200000

~ 150000" 100000J:"'E"....,

20000 40000 60000 80000 10000o

Thermal Output

Source DFSS MSF

P

Regression214645304586

7322652293 1905,49 0,0 Residual Error 311528747

3842916 Lack of Fit211028747

551437311,03 0,208

Pure ErrorI500000

500000 Total5 14656833333

4 rows with no replicates

Unusual ObservationsObs E Volume IResidual St Resid

6 90000 100000

-43 -1,66 X

Dari grafik regresi terlihat bahwa adahubungan yang sangat kuat antara jumlahlimbah yang dihasilkan dengan thermaloutput reaktor penelitian tersebut. Hal inidilihat dari nilai nilai koefisien determinasi

yang sangat tinggi, yaitu sebesar 99,9%.Hubungan tersebut ditunjukkan denganpersamaan di bawah ini.

v = 6.630,58 + 7,5336.£ - 7. 10.5.£2 ••.•.... (1)

SourceEE"2

DF Seq SSI 5450235973I 9195068614

Fit SE Fit

100043 1960

Dimana :

V = Volume limbah (200 Idrum)E = Thermal Output (kW)

Hasil analisis regresi dan Analysis ofVariance dengan menggunakan softwareMinitab 14 untuk model kubik adalah

sebagai berikut :

119

X denotes an observation whose X value

gives it large influence.

Analisis ini menggunakan leveltoleransi a sebesar 5% dengan VI dan V2sebesar 2 dan 3. N ilai F pad a tabel untukF(O,05;2,]) adalah sebesar 9,55. Dariperhitungan didapatkan nilai F sebesar1.905,49 yang berarti jauh di atas nilai Fpada tabel. Berdasarkan perhitungan jugadidapatkan nilai P sebesar O. Hal ini

Prosiding Seminar Nasional Teknologi Pengolahan Limbah VI

Pusat Teknologi Limbah RadioaktifBATANPusat Penelitian I/mu Pengetahuan dan Teknologi-RISTEK

ISSN 1410-6086

DAFTAR PUSTAKA

MURRA Y, R. L., UnderstandingRadioactive Waste, Battelle Press,Ohio 1994.

2. OJOYAN, M.l and LEE, W.Introduction to NuclearImmobilisation, Elsevier,2005.

3. RAHN, F. J., et.al, A Guide to NuclearPower Technology: A Resource forDecision Making, John Wiley & Sons,Inc, New York 1984.

4. IRIA WAN, NUR dan ASTUn, S. P.,Mengolah Data Statistik denganMudah Menggunakan Minitab 14,Penerbit Andi, Yogyakarta 2006.DECOMMISSIONING R&D GROUPNUCLEAR CYCLE BACKENDDIRECTORA TE JAEA,Decommissioning Activities in JAEA,Japan Atomic Energy Agency,Tokaimura 2006.

menunjukkan bahwa minimal I dari

parameter model regresi di atas tidakbemilai O. Hal ini berarti model regresi yangtelah dibuat dalam persamaan (1) dapatdipergunakan.

Hasil uji p-value untuk uji lack of fitmenunjukkan p-value > 0,05. Oleh karenaitu penolakan terhadap hipotesis awal jugagagal dan dapat disimpulkan bahwa tidakada lack of fit dalam model. Hal ini jugamenguatkan bahwa model telah sesuaidengan data yang diperoleh.

KESIMPULAN

Jumlah limbah yang dihasilkan dariproses dekomisioning suatu reaktorpenelitian sangat dipengaruhi oleh thermaloutput reaktor tersebut. Hubungan tersebutdapat dinyatakan dalam bentuk persamaanpolinomial. Adanya hubungan ini akanmembantu dalam perencanaan kegiatandekomisioning secara lebih tepat, sehinggasumber daya yang dibutuhkan untukkegiatan tersebut akan lebih tepat pula.

]20

I.

5.

E., AnWaste

London