Jurnal Dekontaminasi Peralatan Stainless Steel
-
Upload
iksan-adityo-mulyo -
Category
Documents
-
view
88 -
download
1
description
Transcript of Jurnal Dekontaminasi Peralatan Stainless Steel
Prosiding Seminar Nasional Teknologi Pengelolaan Limbah VIII
Pusat Teknologi Limbah Radioaktif-BATAN ISSN 1410-6086
Pusat Penelitian Ilmu Pengetahuan dan Teknologi-RISTEK
*) Pusat Teknologi Limbah Radioaktif-BATAN 151
DEKONTAMINASI PERALATAN STAINLESS STEEL
TERKONTAMINASI CESIUM-137 DENGAN SILIKON ASETAT
Sutoto*)
ABSTRAK
DEKONTAMINASI PERALATAN STAINLESS STEEL TERKONTAMINASI
CESIUM-137 DENGAN SILIKON ASETAT. Peralatan dan instrumen nuklir banyak terbuat
dari bahan baja tahan karat (stainless steel) yang tahan korosif dan berkekuatan mekanik tinggi.
Maintenance peralatan adalah kegiatan yang dilakukan untuk meningkatkan keselamatan proses.
Pada kegiatan tersebut dimungkinkan adanya penggantian suku cadang atau perbaikan yang
langsung melibatkan pekerja, sehingga sebelumnya harus dilakukan dekontaminasi awal. Fungsi
dekontaminasi untuk menurunkan tingkat radiasinya, sehingga tidak membahayakan lingkungan.
Berkaitan dengan hal tersebut, maka dilakukan percobaan dekontaminasi peralatan stainless steel
yang terkontaminasi Cs-137. Percobaan dilakukan dengan pembuatan sampel simulasi keping
stainless steel tebal 4 mm dan berbentuk lingkaran dengan diameter 5 cm yang kemudian
dikontaminasi dengan larutan Cs-137 beraktivitas 2,85 Bq/ml. Variasi pengkontaminasi sampel
dibuat dengan cara meneteskan sejumlah volume tertentu larutan Cs-137 ke permukaan dan
dikeringkan dibawah lampu pengering. Tingkat radioaktivitas masing-masing sampel ditentukan
secara spektrometri gamma dan kemudian didekontaminasi. Dekontaminasi baja tahan karat
dilakukan dengan cara mengoleskan silikon asetat ke permukaan sampel dan ditunggu selama 3
jam untuk pengeringan. Selanjutnya silicon coated yang terbentuk dikelupas dan dianalisis tingkat
radioaktivitasnya. Hasil yang didapatkan adalah nilai faktor dekontaminasi untuk kontaminan Cs-
137 yang menempel di stainless steel adalah relatif rendah yaitu berkisar antara 1,61 sampai 4,13.
Pasta silikon asetat dapat dipakai untuk mendekontaminasi peralatan stainless steel yang
terkontaminasi Cs-137.
Kata kunci : Dekontaminasi, silikon asetat, elastomer sintetik
ABSTRACT
DECONTAMINATION OF STAINLESS STEEL EQUIPMENT CONTAMINATED CESIUM 137 BY ACETATE SILICONE. A lot of nuclear equipments and instruments are made
from stainless steel which is corrosive resistant and highly mechanical stressing. All equipment
maintenance is a programmed activity to increase process safety. There are possible to replacing
spareparts or services which included labour in maintenance activity, so early decontamination
must be held before maintenance. First decontamination has aim to decrease radiation level so not
dangered to the environment. According to that, an experiment to decontaminating of the stainless
steel equipment, which are contaminated by Cs-137, was held. Experiment is doing by made a
simulation sample, stainless steel piece with thickness 4 mm and diameter 5 cm. The sample then
contaminated with Cs-137 liquid with activity 2,85 Bq/ml. Variety of sample contaminating is
made by dropping a various volume of Cs-137 liquid to sample’s surface and dried under drying
lamp. Radioactivity level of each sample determines by gamma spectrometry and then
decontaminated. Decontaminating is done by coatting of acetate silicone to the sample’s surface
along 3 hours until its dry. The result gave inform to decontamination factor for stainless steel
contaminated Cs-137 still small relative, around 1,61 – 4,13. The silicone acetate can purpose
used to decontamination of stainless steel equipments contaminated Cs-137.
Key word: Decontamination, Silicone acetate, sintetic elastomer
Prosiding Seminar Nasional Teknologi Pengelolaan Limbah VIII
Pusat Teknologi Limbah Radioaktif-BATAN ISSN 1410-6086
Pusat Penelitian Ilmu Pengetahuan dan Teknologi-RISTEK
152
PENDAHULUAN
Peralatan yang telah bersinggungan
langsung dengan zat atau sumber radioaktif
akan bersifat aktif karena terkontaminasi.
Pengelolaan peralatan tersebut harus
mengikuti prosedur keselamatan radiasi,
sehingga tidak membahayakan pekerja dan
lingkungan sekitarnya[1]
. Untuk
mengoptimalkan faktor keselamatan radiasi
dan jalannya proses, maka peralatan dan
instrumen prosesnya dibuat dari bahan baja
tahan karat (stainless steel). Disamping
tahan korosif bahan tersebut juga
mempunyai kekuatan mekanik yang tinggi,
sehingga mengurangi potensi kegagalan
proses. Umur pemakaian dan periodik
waktu maintenancenya panjang. Sebagai
contoh adalah tangki-tangki penampung
limbah cair, tangki resin bekas dan sistem
pemipaan instalasi pengolahan limbah cair
PTLR terbuat dari bahan stainless steel 304.
Disamping berkontruksi dengan
tingkat keselamatan tinggi, operasional
sistem dan peralatan instalasi pengolahan
limbah didukung dengan program
maintenance, yaitu program pemeliharaan
sistem dan peralatan secara rutin dan berkala
sehingga faktor keselamatan prosesnya
optimal. Penggantian suku cadang (spare
part) dilakukan sesuai jadual dan sering
melibatkan pekerja untuk langsung
berhubungan dengan peralatan yang telah
terkontaminasi. Prinsip ALARA (as low as
radiation acheavable) diterapkan
semaksimal mungkin, salah satunya dengan
cara mendekontaminasi awal kontaminan,
sehingga paparan radiasi dan potensi
terjadinya kontaminasi internal adalah kecil
sesuai dengan ketentuan yang dijinkan. Pada
keadaan tersebut pekerja dapat leluasa
bekerja dengan waktu relatif panjang.
Untuk mengoptimalkan proses
dekontaminasi yang akan dilakukan, maka
terlebih dahulu harus diketahui jenis dan
besarnya kandungan kontaminan yang ada di
permukaan. Selanjutnya dipilih metode yang
akan dipakai dengan mempertimbangkan
penggunaan paska dekontaminasinya. Untuk
tujuan pemakaian ulang, maka diusahakan
menggunakan metode yang tidak merusak
permukaan bahan. Metode kimia
menggunakan asam lemah, basa lemah dan
kombinasi keduanya dapat dipakai untuk
tujuan diatas namun waktu prosesnya
berjalan relatif panjang. Sebagai contoh
adalah penggunaan asam oksalat dengan
penopang gel dapat dipakai baik untuk
mendekontaminasi flexyglass glove box.[2]
Metode lain yang sering dipakai adalah
metode mekanik dan gabungan kedua
metode tersebut seperti pasta silikon asetat.
Silikon asetat adalah jenis karet
sintesis (sintetic rubber) yang bersifat
elastis, dapat menempel di permukaan bahan
dengan struktur molekulnya terlihat pada
persamaan 1. Densitasnya berkisar antara
1,1 - 1,6 g/cm3 dengan kuat tarik antara 0,6 -
1,3 ksi (1000 psi= 6,89MPa) dan berfungsi
pada temperatur antara -115 - 315 0C
[3]. Cara
penggunaannya dengan dioleskan ke
permukaan bahan kemudian ditunggu
sampai mengering. dan berfungsi setelah
mengering. Berkaitan dengan karakteristik
produk tersebut dimana mudah dipakai dan
dapat menempel hampir di semua
permukaan bahan, maka dicoba penerapan
penggunaannya untuk mendekontaminasi
peralatan stainless steel. Mekanisme
pengambilan kontaminan yang diharapkan
adalah adanya transfer massa (kontaminan)
dari permukaan sampel ke silikon asetat
yang telah dilapiskan ke permukaan sampel.
Setelah silikon asetat mengering, proses
dekontaminasi dapat dilakukan dengan cara
mengelupas lapisan silikon kering dari
permukaan sampel. Oleh karena silikon
asetat bersifat perekat dan elastis, maka
dimungkinkan adanya sebagian kontaminan
yang terikut menempel di hasil
kelupasannya. Akibatnya, terjadi
pengurangan kandungan kontaminan di
permukaan sampel. Untuk mengetahui
kapabilitas silikon asetat sebagai bahan
pendekontaminasi, maka dipakai
kontaminan Cs-137 yang merupakan
senyawa hasil belah dengan umur paruh 30
tahun. [4,5]
Untuk mengetahui kapasitas
dekontaminasinya, maka percobaan
dilakukan menggunakan 5 buah sampel
terkontaminasi Cs-137 yang berbeda
aktivitasnya. Dekontaminasi dilakukan
dalam 3 tahap secara kontinyu dan di setiap
tahapan hasil pengurangan aktivitas
kontaminannya dianalisis dengan
spektrometer gamma.
Prosiding Seminar Nasional Teknologi Pengelolaan Limbah VIII
Pusat Teknologi Limbah Radioaktif-BATAN ISSN 1410-6086
Pusat Penelitian Ilmu Pengetahuan dan Teknologi-RISTEK
153
X
|
[─ O ─Si ─ O ─]n (1)
|
X
X adalah gugus asetat (CH3-COO-)
TATA KERJA
Bahan
Sampel bahan dekontaminasi
dibuat dari keping stainless steel 304
berdiameter 5 cm dengan ketebalan 4 mm.
Kertas amplas waterprof No. 100 dipakai
untuk mengasarkan permukaan sampel
sebelum diaktifkan dengan
pengkontaminasian menggunakan larutan Cs
standar beraktivitas 2,85 Bq/ml. Larutan
kolodion dipakai untuk mendispersikan
kontaminan sehingga merata di permukaan
sampel. Alkohol teknis dan akuades dipakai
sebagai bahan pencuci sampel.
Metode
Percobaan dekontaminasi dengan
silikon asetat dilakukan memakai 5 buah
sampel keping stainless steel 304
berdiameter 5 cm. Sebagai bahan analisis
dan evaluasi, sampel dibuat aktif dengan
pengkontaminasian menggunakan larutan
Cs-137. Untuk memperoleh hasil yang
optimal maka dilakukan tahapan percobaan
sebagai berikut:
1. Preparasi sampel simulasi
terkontaminasi Cs-137
Untuk kesesuaian bahan dengan
peralatan sungguhan maka sampel simulasi
dibuat dari bahan stainless steel 304. Bahan
tersebut merupakan bahan yang banyak
dipakai sebagai bahan struktur peralatan
nuklir dan instrumennya. Kemudian untuk
mendapatkan kemiripan keausan bahan oleh
proses korosi yang terjadi selama
pemakaianya, maka permukaan sampel
dikasarkan dengan pengamplasan. Pada
keadaan tersebut bidang permukaan sampel
tidak halus tetapi bergelombang dan luas
permukaannya relatif bertambah besar.
Keadaan tersebut dianggap dapat mewakili
permukaan peralatan sungguhan yang telah
terkorosi. Pengkontaminasian sampel
dilakukan dengan cara meneteskan larutan
Cs-137 beraktivitas 2,85 Bq/ml ke
permukaan sampel dengan volume
bervariasi yaitu : 0,5 ; 1.0 ; 1,5 ; 2.0 dan 2,5
ml. Selanjutnya kontaminan diratakan
distribusinya menggunakan larutan kolodion
dan dikeringkan di bawah lampu pengering
dalam fumehood. Sebelum didekontaminasi
menggunakan pasta silikon asetat,
radioaktivitas masing-masing sampel diukur
aktivitasnya menggunakan spektrometer
gamma.
2. Dekontaminasi dengan pasta silikon
asetat
Silikon asetat adalah polimer yang
bersifat elastis (elastomer) dan dapat
melekat (adesive) di permukaan bahan. Oleh
karena sifat tersebut maka dicoba
pemakaiannya untuk mendekontaminasi
peralatan stainless steel. Cara dekontaminasi
dilakukan dengan mengoleskan pasta silikon
asetat sampai rata ke permukaan sampel dan
dibiarkan selama 3 jam untuk mengering,
seperti Gambar 1.
Gambar 1. Hasil preparasi dan pelapisan sampel
Prosiding Seminar Nasional Teknologi Pengelolaan Limbah VIII
Pusat Teknologi Limbah Radioaktif-BATAN ISSN 1410-6086
Pusat Penelitian Ilmu Pengetahuan dan Teknologi-RISTEK
154
Gambar 2. Hasil pengelupasan dekontaminasi
Selanjutnya dilakukan pengelupasan
hasil polimerisasinya (coated silicon
acetate) dengan menggunakan pinset dan
cutter, hasil dekontaminasi terlihat pada
Gambar. 2 Hasil kupasan yang mengandung
Cs-137 dikumpulkan dan dianalisis
aktivitasnya dengan spektrometer gamma.
Dilakukan juga analisis kandungan Cs-137
yang tersisa di permukaan sampel dengan
metode sama. Untuk mengetahui kapasitas
dekontaminasi, maka tahapan dekontaminasi
dilakukan sampai tiga tahap dengan urutan
langkah yang sama. Besarnya faktor
dekontaminasi (DF) yang dihasilkan
ditetapkan menggunakan persamaan. 2.
(Aktivitas Cs-137 awal) DF = (2)
(Aktivitas Cs-137 akhir)
HASIL DAN PEMBAHASAN
Preparasi sampel simulasi terkontaminasi
Cs-137
Batasan clearence level untuk
limbah padat terkontaminasi menurut
BAPETEN adalah 1 Bq/cm2. Pada
percobaan ini sampel stainless steel
terkontaminasi Cs-137 yang dipakai
aktivitasnya masih di bawah nilai clearence
level tersebut dengan mempertimbangkan :
1. Peralatan yang terkontaminasi untuk
diservis (repair) bukan untuk dibuang
2. Memudahkan penanganan dalam
percobaan sesuai dengan golongan
laboratorium aktivitas rendah dimana
percobaan ini dilakukan
Hasil percobaan dekontaminasi
stainless steel terkontaminasi Cs-137 dengan
silikon asetat dapat diketahui dari adanya
penurunan aktivitas kontaminan sebelum
dan sesudah dekontaminasi dilakukan.
Aktivitas awal dan hasil perubahannya
diketahui dari analisis menggunakan
spektrometri gamma, yaitu dengan
mengamati puncak spektrum tingkat energi
E = 0,662 MeV yang merupakan peluruhan
Cs-137 menjadi Ba-137 dengan
memancarkan energi ∂ dengan n=0,89. Hasil
pengukuran sampel preparasi terlihat pada
Tabel 1.
Tabel 1. Hasil preparasi sampel dan tingkat radioaktivitasnya
No
Sampel Radioaktivitas (Bq)
1 0,310
2 0,645
3 0,688
4 1,056
5 1,339
Prosiding Seminar Nasional Teknologi Pengelolaan Limbah VIII
Pusat Teknologi Limbah Radioaktif-BATAN ISSN 1410-6086
Pusat Penelitian Ilmu Pengetahuan dan Teknologi-RISTEK
155
Percobaan dekontaminasi menggunakan
silikon asetat
Percobaan dekontaminasi dilakukan
dalam 3 tahap berkelanjutan dengan tujuan
untuk mengetahui kapabilitas metode dan
besaran faktor dekontaminasinya. Hasil
percobaan masing-masing tahapan terlihat
pada Tabel.2, Tabel.3 dan Tabel.4 serta
Gambar.3, Gambar.4 dan Gambar.5 Dari
percobaan tahap 1 dapat diketahui bahwa
semakin besar aktivitas Cs menempel dalam
sampel, hasil faktor dekontaminasinya
semakin kecil yaitu 1,61. Proses tersebut
dimungkinkan terjadi karena penetrasi Cs ke
pori-pori lebih dalam sehingga Cs yang
terambil relatif kecil. Argumentasi lainnya
adalah tidak terjangkaunya pasta silikon
asetat masuk ke pori-pori sehingga kontak
antara fasa kontaminan dan pasta tidak
maksimum. Argumentasi tersebut beralasan
karena viskositas pasta silikon asetat cukup
besar sehingga tidak mudah terdispersi
masuk ke lobang pori-pori.
Sedangkan untuk dekontaminasi
tahap 2, pergerakan hasil faktor
dekontaminasinya tidak sama dengan tahap
1. Pergerakan nilai faktor dekontaminasinya
bertambah besar sejalan dengan besarnya
aktivitas Cs yang ada di permukaan sampel.
Fenomena tersebut sangat dimungkinkan
terjadi karena paska dekontaminasi tahap 1
partikel Cs yang teringgal terdistribusi
merata permukaan pori-pori sampel,
sehingga besarnya faktor dedontaminasinya
berhubungan langsung dengan tingkat
aktivitas Cs yang ada. Atau dapat juga
disebabkan karena adanya interaksi Cs
dengan asam asetat yang ada di pasta
silikon. Kemungkinan terjadinya reaksi
kedua senyawa tersebut adalah besar, karena
adanya kontak fasa waktu pengeringan dan
bereaksi penggaraman. Oleh akibat
terjadinya reaksi tersebut, maka
dimungkinkan partikel Cs terlepas dari
permukaan. Reaksi yang mungkin terjadi
dan membantu proses dekontaminasi
tersebut adalah :
Cs-137 + CH3 COOH → CH3COOCs +H+ (3)
Tabel 2. Hasil dekontaminasi tahap pertama
No
Sampel
Aktivitas Cs-
137 (Bq) Faktor
Dekontaminasi
FD Sebelum
didekontaminasi
Sesudah
didekontaminasi
Berada di
pendekontaminasi
1 0,310 0,075 0,226 4,13
2 0,645 0,269 0,366 2,40
3 0,688 0,299 0,389 2,30
4 1.056 0,580 0,421 1,82
5 1,339 0,831 0,501 1,61
Gambar 3. Perubahan aktivitas sampel pada dekontaminasi tahap pertama
Prosiding Seminar Nasional Teknologi Pengelolaan Limbah VIII
Pusat Teknologi Limbah Radioaktif-BATAN ISSN 1410-6086
Pusat Penelitian Ilmu Pengetahuan dan Teknologi-RISTEK
156
Tabel.3 Hasil dekontaminasi tahap ke dua
No
Sampel
Aktivitas Cs-137 (Bq) Faktor
Dekontaminasi
FD Sebelum
didekontaminasi
Sesudah
didekontaminasi
Berada di
pendekontaminasi
1 0,075 0,055 0,022 1,40
2 0,269 0,128 0,138 2,10
3 0,299 0,153 0,139 1,95
4 0,580 0,226 0,341 2,57
5 0,831 0,332 0,488 2,50
Gambar 4. Perubahan aktivitas sampel pada dekontaminasi tahap kedua
Tabel 4. Hasil dekontaminasi tahap ke tiga
No Aktivitas Cs-137
(Bq)
Faktor
Dekontaminasi
Sampel Sebelum
didekontaminasi
Sesudah
didekontaminasi
Berada di
pendekontaminasi
FD
2 0,128 0,066 0,048 1,93
3 0,153 0,071 0,063 2,15
4 0,226 0,126 0,112 1,79
5 0,332 0,148 0,198 2,24
Prosiding Seminar Nasional Teknologi Pengelolaan Limbah VIII
Pusat Teknologi Limbah Radioaktif-BATAN ISSN 1410-6086
Pusat Penelitian Ilmu Pengetahuan dan Teknologi-RISTEK
157
Gambar 5. Perubahan aktivitas sampel pada dekontaminasi tahap ketiga
Fenomena yang sama terjadi pada
dekontaminasi tahap 3, yaitu pengurangan
kandungan Cs-137 dalam sampel
disebabkan oleh 2 interaksi. Interaksi
dominan adalah karena terambil menempel
di pasta silikon asetat dan kedua karena
bereaksi dengan asam asetat yang
menyebabkan terlepas dari dinding
permukaan. Hasil pengukuran radioaktivitas
background adalah 0,022 Bq, sehingga tidak
dilakukan dekontaminasi tahap 3 untuk
sampel No.1
KESIMPULAN
Silikon asetat sebagai polimer
elastomer dapat dipakai untuk
mendekontaminasi Cs-137 yang menempel
di permukaan stainless steel. Besarnya
faktor dekontaminasinya berkisar antara
1,40 - 4,13 tergantung dari kedalaman
penetrasi kontaminan masuk ke pori-pori
bahan. Keuntungan dekontaminasi
menggunakan silikon asetat adalah murah,
mudah dipakai dan limbah sekunder yang
ditimbulkan berupa padatan yang mudah
diproses dengan sementasi atau insenerasi.
Pasca dekontaminasi dengan metode ini
permukaan peralatan tidak rusak sehingga
memungkinkan untuk dipakai ulang.
DAFTAR PUSTAKA
1. BAPETEN, “ Ketentuan Keselamatan
Untuk Pengelolaan Limbah Radioaktif”
Perka No. 03/Ka. Bapeten/ V-1999.
2. ZAINUS SALIMIN, “ Decontamination
Glove Box dengan Asam Oksalat dan
Bahan Penopang Gel “ Prosiding
Pertemuan Ilmiah Teknologi Limbah I,
Serpong, 10-11 Desember 1997
3. WILLIAM F.SMITH,” Pinciples Of
Materials Science And Engineering”
Mc Graw-Hill, Third Edition, New
York, 1996
4. MIYAGI.S, KOMOTO. I, “ Japan s
Experiences in The Fundamental
Management of Radioactive Wastes “
Batan-Jepic Seminar, November 1996.
5. SUWARNO WIRYOSIMIN, “
Mengenal Asas Proteksi Radiasi “ITB,
1995
Prosiding Seminar Nasional Teknologi Pengelolaan Limbah VIII
Pusat Teknologi Limbah Radioaktif-BATAN ISSN 1410-6086
Pusat Penelitian Ilmu Pengetahuan dan Teknologi-RISTEK
158