KEANDALAN SISTEM PEMURNIAN TERHADAP KUALITAS AIR PENDINGIN PRIMER RSG GAS

Transkripsi

1 KEANDALAN SISTEM PEMURNIAN TERHADAP KUALITAS AIR PENDINGIN PRIMER RSG GAS Diyah Erlina Lestari, Setyo Budi Utomo, Suhartono ABSTRAK KEANDALAN SISTEM PEMURNIAN TERHADAP KUALITAS AIR PENDINGIN PRIMER RSG GAS. Telah dilakukan evaluasi keandalan sistem pemurnian terhadap kualtas air pendingin primr RSG GAS. Evaluasi dilakukan dengan cara pengamatan pengaruh pengoperasian sistem pemurnian terhadap kualitas air yang dilakukan seminggu sekali dengan mengukur ph dan konduktivitas pada ketiga sistem pemurnian dan pengamatan terhadap penggantian resin penukar ion Dari hasil evaluasi menunjukan bahwa dengan beroperasinya sistem pemurnian, kualitas air pendingin primer selalu terjaga dalam batas yang dipersyaratkan dan adanya penggantian resin penukar ion pada salah satu sistem pemurnian menyebabkan kualitas air pendingin primer menjadi lebih baik dimana konduktivitas air menjadi kecil dan ph besar. Kata kunci: pemurnian. kualitas air ABSTRACT THE CAPABILITY PURIFICATION SYSTEM ON THE PRIMARY COOLING WATER QUALITY OF RSG_GAS. The evaluation of the capability purification system on primary cooling water of RSG GAS (KBE 01) has been carried out. The evaluation performed by observed effect of the operation purification system on the water quality continouslly once a week to measurement of ph, conductivity and TDS ( Total Dissolve Solid ) and observation with exchange of the ion exchanger resin. The evaluation result show that by the purification operation the quality of primary cooling water always maintain in allowable limit and by the exchanging once of the exchanger ion resin purification system caused the cooling water quality better, which the cooling water conductivity and Total Dissolve Solid, TDS to be decrease and the contrary for ph. Key words: Purificition, water quality 568

2 PENDAHULUAN Reaktor G.A.Siwabessy merupakan reaktor riset yang mempunyai daya termal maksimum 30 MW dan mempunyai fluks neutron rata rata n/cm2.detik yang berasal dari reaksi fisi. Sebagai reaktor riset maka panas yang dihasilkan harus dibuang. Untuk melepaskan panas tersebut, di reaktor G.A.Siwabessy dilengkapi dengan dua sistem pendingin yaitu sistem pendingin primer dan sistem pendingin sekunder yang menggunakan air sebagai bahan pendinginnya. Air pendingin primer reaktor berfungsi untuk memindah panas yang timbul sebagai akibat reaksi fisi di teras reaktor. Kualitas air pendingin primer akan mempengaruhi integritas komponen atau struktur reaktor, karena pada dasarnya air sebagai pendingin akan berhubungan langsung dengan komponen atau struktur reaktor. Oleh karena itu air yang digunakan sebagai pendingin harus memenuhi persyaratan yang sesuai dengan komponen atau struktur yang dirumuskan dalam spesifikasi kualitas air pendingin. Sebagai medium pemindah panas pada sistem pendingin primer reaktor G.A.Siwabeesy digunakan air bebas mineral dengan kualitas tertentu. Di reaktor G.A.Siwabessy untuk menghilangkan hasil aktivasi dan kotoran mekanik air pendingin primer dan menjaga kualitas air pendingin primer pada tingkat yang diizinkan maka pada sistem pendingin primer dilengkapi dengan tiga sistem pemurnian. Pada masing masing sistem pemurnian air pendingin primer terdiri dari filter mekanik dan filter penukar ion Jenis penukar ion yang digunakan pada filter penukar ion merupakan campuran dari resin penukar anion dan kation yang berkualitas nuklir dalam bentuk OH dan H +. Dengan bertambahnya waktu penggunaan, maka resin tersebut akan mengalami kejenuhan. Parameter kondisi filter penukar ion ditentukan dari besarnya harga beda tekanan dan tingkat radioaktivitas serta konduktifitas air keluaran filter penukar ion. Apabila salah satu atau lebih parameter kondisi filter penukar ion mencapai harga yang ditentukan, maka. filter penukar ion (resin) harus diganti dengan resin yang baru dan tidak dilakukan regenerasi. Selain filter penukar ion, pada sistem pemurnian air pendingin primer dilengkapi juga dengan filter resin trap yang bertujuan untuk menangkap resin resin dan kotoran mekanik halus yang terlepas dari filter penukar ion. Jika beda tekanan pada sisi masuk dan sisi keluar dari filter resin trap mencapai 2 bar, maka filter resin trap tersebut harus diganti dengan yang bersih, sementara yang kator dicuci dengan metode ultrasonik. Dalam makalah ini akan dievaluasi bagaimana pengaruh sistem pemurnian terhadap kualitas air pendingin primer. 569

3 TEORI Air pendingin primer berfungsi untuk memindahkan panas yang timbul di teras reaktor, sebagai moderator dan sebagai perisai radiasi ke arah aksial Sebagai medium pembawa panas pada sistem pendingin primer digunakan air bebas mineral yang berasal dari Sistem produksi air bebas mineral (GCA 01) dengan kualitas tertentu.volume air pendingin primer total sebesar 330 m 3, dengan rincian 220 m 3 volume kolam reaktor, 80 m 3 volume delay chamber dan 30 m 3 volume pada sistem pemipaan. Untuk menghilangkan hasil aktivasi dan kotoran mekanik air pendingin primer dan menjaga kualitas air pendingin primer pada tingkat yang diizinkan maka pada sistem pendingin primer dilengkapi dengan sistem pemurnian (pemurnian). yang terdiri dari : 1. Sistem pemurnian air kolam (KBE 01) 2. Sistem pemurnian dan penyedia lapisan air hangat ( KBE 02) 3. Sistem pemurnian air kolam penyimpan bahan bakar bekas (FAK 01) 1. Sistem Pemurnian air kolam (KBE 01) Sistem ini berfungsi untuk menjaga kualitas air pendingin serta menekan tingkat paparan radiasi di ruang Balai Operasi (Operation Hall) dengan cara menghilangkan bahan yang teraktivasi dan kotoran mekanik yang terlarut maupun tidak terlarut di dalam air pendingin primer. Sistem ini terdiri dari filter penukar ion dan filter mekanik. Filter penukar ion berisi campuran resin penukar anion dan kation yang berkualitas nuklir, terdiri dari 750 liter anion OH dan 750 liter kation H + resin tipe Lewatit. Filter mekanik berfungsi sebagai resin trap yang berfungsi untuk menangkap resin resin dan kotoran mekanik halus yang terlepas dari filter penukar ion. Secara teoritis, resin tersebut mampu untuk dilalui air pendingin primer dengan laju alir rata rata 40 m 3 /jam atau kira kira 12% dari total volume air pendingin primer per jam.. Tingkat kejenuhan resin tersebut ditandai dengan adanya perbedaan tekanan antara sebelum dan sesudah filter sebesar > 1,5 bar, radioaktivitas sebesar > 0,1 Ci/m 3 dan konduktivitas air air keluaran filter penukar ion > 8 µs/cm.apabila salah satu atau lebih parameter kondisi filter penukar ion mencapai harga yang ditentukan, maka. filter penukar ion (resin) harus diganti dengan resin yang baru dan tidak dilakukan regerasi sedangkan penggantian resin trap dilakukan apabila perbedaan tekanan antara sebelum dan sesudah filter sebesar > 2 bar. 570

4 2. Sistem Pemurnian Lapisan Air Hangat (KBE 02). Sistem ini berfungsi untuk mengambil ion ion hasil aktivasi terlarut dan kotoran dari lapisan air hangat dan menjaga kualitas air pendingin pada tingkat yang ditentukan. Sistim ini dilengkapi dengan pemanas untuk menyediakan lapisan air hangat pada permukaan teratasnya setinggi kurang lebih 1,5 m dimana temperaturnya berkisar antara 8 ~ 10 o C lebih tinggi dibandingkan air dibagian bawahnya. Air hangat ini berfungsi sebagai lapisan penahan terlepasnya senyawa gas aktif keluar dari permukaan kolam. Disamping itu sistem ini menyediakan air pengisian dan pembilasan tabung tabung berkas netron (beam tubes). Sistem ini terdiri dari mix bed filter (KBE 02 BT03) dan filter mekanik dengan laju alir 20 m 3 /jam. Filter penukar ion berisi campuran resin penukar anion dan kation yang berkualitas nuklir, yang terdiri dari 200 liter anion OH dan 200 liter kation H + resin tipe Lewatit. Kejenuhan mix bed filter diindikasikan oleh adanya perbedaan tekanan pada sebelum dan sesudah resin sebesar > 1,5 bar, radioaktivitas sebesar sebesar > 5x10 2 Ci/m 3 untuk aliran masuk dan > 10 3 Ci/m 3 untuk aliran balik dan konduktivitas air air keluaran filter penukar ion > 8µS/cm..Apabila salah satu atau lebih parameter kondisi filter penukar ion mencapai harga yang ditentukan, maka. filter penukar ion (resin) harus diganti dengan resin yang baru dan tidak dilakukan regerasi sedangkan penggantian resin trap dilakukan apabila perbedaan tekanan antara sebelum dan sesudah filter sebesar > 2 bar. 3. Sistem Pemurnian Kolam Bahan Bakar Bekas (FAK 01) Sistem ini berfungsi untuk membersihkan air dari senyawa yang sudah teraktivasi serta kotoran mekanik baik itu terlarut maupun tidak terlarut di dalam air kolam penyimpan bahan bakar bekas sehingga kualitas air kolam penyimpan selalu berada pada harga spesifikasi kualitas air kolam reaktor. Selain itu, FAK 01 juga berfungsi sebagai mengambil panas peluruhan dari elemen bakar bekas di kolam penyimpan. Sistem ini terdiri dari mix bed filter yang berisi campuran resin penukar anion dan kation yang berkualitas nuklir yang terdiri dari 350 liter anion OH dan 350 liter resin kation H + resin tipe Lewatit,dan filter mekanik dengan laju alir 15 m 3 /jam. Kejenuhan mixbed filter diindikasikan oleh adanya perbedaan tekanan pada sebelum dan sesudah resin sebesar > 1,5 bar radioaktivitas sebesar > 10 3 Ci/m 3 konduktivitas air air keluaran filter penukar ion > 8µS/cm..Apabila salah satu atau lebih parameter kondisi filter penukar ion mencapai harga yang ditentukan, maka. filter penukar ion (resin) harus diganti dengan resin yang baru dan tidak dilakukan regerasi sedangkan penggantian resin trap dilakukan apabila perbedaan tekanan antara sebelum dan sesudah filter sebesar > 2 bar. 571

5 PENGENDALIAN KUALITAS AIR PENDINGIN PRIMER RSG GAS Untuk menjaga agar spesifikasi kualitas air pendingin primer tetap terjaga, secara kontinyu air pendingin primer dilewatkan pada sistem pemurnian dan dilakukan pemantauan secara rutin seminggu sekali terhadap ph,konduktivitas dan TDS (Total Disolve Solid) yang merupakan parameter kontrol kualitas air serta perlakuan kimiawi yang berupa penggantian resin penukar ion pada sistem pemurnian. Parameter kondisi resin penukar ion (filter ionik) ditentukan dari besarnya harga beda tekanan dan tingkat radioaktivitas serta konduktifitas air keluaran filter ionik. Apabila salah satu atau lebih parameter kondisi filter ionik mencapai harga yang ditentukan, maka resin (filter ionik) harus diganti. Untuk mengetahui besaran harga beda tekanan dan radioaktivitas pada sisitem pendingin primer pada masing masing sistem pemurnian dipasang instrumentasi pengukuran beda tekanan dan tingkat radioaktivitas air kolam. dimana semua hasil pengukuran ditampilkan di RKU ( Ruang Kendali Utama) dan dicatatat pada Lembar Data Operasi. Disamping itu pada masing masing sistem pemurnian dilengkapi juga dengan tempat pengambilan sampel untuk dianalisa secara rutin di laboratorium, dari sini harga konduktivitas dapat diketahui. TATA KERJA 1. Pengamatan terhadap kontrol kualitas air dilakukan seminggu sekali dengan mengukur ph dan konduktivitas dan padatan terlarut, TDS pada ketiga sistem pemurnian yaitu : Sistem Pemurnian Air Kolam Reaktor ( KBE01) Sistem Pemurnian Lapisan Air Hangat (KBE02) dan Sistem Pemurnian Air Kolam Bahan Bakar Bekas ( FAK 01) Pengukuran TDS dan konduktivitas dengan Koductivitymeter merk Hach sedangkan pengukuran ph dilakukan menggunakan ph meter merk Hach. 2. Pengamatan penggantian resin penukar ion yang diambil dari logbook penggantian resin 3. Semua pengamatan dilakukan dalam kurun waktu 11 Oktober 2002 sampai dengan 21 September

6 HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Pengamatan terhadap kontrol kualitas air dalam kurun waktu Oktober 2002 sampai dengan 21 September 2005 ditampilkan pada Lampiran1dan grafiknya diberikan pada Gambar 1 dan 2 Gambar 1: Grafik kontrol kualitas air pada ketiga sistem pemurnian (KBE01,KBE02 dan FAK 01 ) periode Oktober 02 s/d September 05 Dari lampiranl 1 menunjukan bahwa secara keseluruhan dari hasil kontrol kualitas air pada ketiga sistem pemurnian air yang terdapat pada sistem pendingin primer (KBE01, KBE 02 dan FAK 01) periode Oktober 02 s/d September 05 menunjukan harga yang fluktuasi dimana konduktivitas air pendingin berada pada rentang harga 0,6 3,5 µs/cm, lebih rendah dari batas maksimalnya yang ditentukan yaitu 8 µs/cm.dan TDS berada pada rentang harga 0,2 1,5mg/l sedangkan ph air pendingin primer berada pada rentang harga 5,2 6,9. Dari Lampiran 1 dan Gambar 1, terlihat bahwa konduktivitas dan padatan terlarut (TDS) air pendingin primer pada awal pengamatan menunjukan angka yang rendah dan dengan berjalanya waktu menunjukan adanya kecenderung mengalami kenaikan dan kemudian menurun selanjutnya mengalami kenaikan kembali. Hal ini berkaitan dengan 573

7 kemampuan tukar dari resin penukar ion pada sistem pemurnian. Dengan bertambahnya waktu penggunaan resin penukar ion, kemampuan tukar ion akan menurun dan. lama kelamaan mengalami kejenuhan sehingga perlu diganti dengan resin baru. Konduktivitas merupakan ukuran kemampuan larutan untuk menghantarkan arus listrik, sehingga dengan mengetahui besaran konduktivitas akan diperoleh gambaran/perkiraan kadar ion ion yang terlarut dalan air pendingin. Pada proses pemurnian air, resin penukar ion berfungsi untuk mengambil pengotor air dengan cara pertukaran ion yang bermuatan sama. Dengan adanya penggantian resin pada sistem pemurnian maka kapasitas tukar ion menjadi besar, oleh karena itu semakin banyak ion pengotor dalam air yang dapat dipertukarkan sehingga didapatkan kualitas air yang mempunyai besaran konduktivitas kecil. Oleh karena itu setelah penggantian resin penukar ion, konduktivitas air pendingin mengalami penurunan. Dari pengamatan yang diambil dari logbook penggantian resin tercatat bahwa pada 7 Oktober 02 terjadi penggantian resin penukar ion pada sistem pemurnian Lapisan air hangat (KBE02) sehingga pada Tabel 1 dan Gambar 1 terlihat data awal pengamatan terhadap konduktivitas dan padatan terlarut menunjukan angka yang yang rendah dan perlahan mengalami kenaikan dan pada gambar 1 terlihat bahwa konduktivias dan padatan terlarut pada tanggal 26 Januari 2004 mengalami penurunan hal ini disebabkan karena pada tgl 23 Januari 2004 terjadi penggantian resin penukar ion pada sistem pemurnian air kolam reaktor (KBE01) serta pada tanggal 9 Juni 2005 terjadi penggantian resin penukar ion pada sistem pemurnian lapisan air hangat (KBE02) lagi sehingga konduktivitas dan padatan terlarut mengalami penurunan kembali ( data tgl 20 Juni 2005). Hal yang berbeda apabila dilihat dari pengamatan terhadap ph air pendingin. Setelah penggantian resin penukar ion, dimana pada saat konduktivitas mengalami penurunan, ph air pendingin justru mengalami kenaikan. Sebagai contoh seperti terlihat pada Gambar 2. Hal ini disebabkan karena filter penukar ion pada sistem pemurnian berisi campuran resin penukar kation dalam bentuk H + dan anion dalam bentuk OH, sehingga setelah penggantian resin penukar ion, kation pengotor dalam air akan dipertukarkan dengan H + dari resin dan anion pengotor air pendingin dipertukankan dengan OH dari seperti reaksi berikut : RH + + Y + R Y + + H + Resin penukar Kation Kation dalam air 574

8 ROH + Y RY + OH Resin penukar Anion Anion dalam air H + + OH H2O Oleh karena itu ph air pendingin setelah penggantian resin penukar ion akan mendekati ph air murni. Gambar 2 : Grafik perubahan kualitas air pada sistem pemurnian air kolam ( KBE 01) setelah pergantian resin penukar ion pada tanggal 22 Januari 2004 Dari Gambar 1 terlihat bahwa besaran konduktivitas air pada bulan Januari 04 mengalami penurunan yang besar, hal ini disebabkan karena pada tgl 22 Januari 04 terjadi penggantian resin pada sistem pemurnian air kolam reaktor (KBE 01) yang memiliki jumlah resin terbesar diantara ketiga sistem tersebut., sehingga dengan bertambah besarnya jumlah resin, maka semakin banyak ion pengotor dalan air yang dapat dipertukarkan sehingga didapatkan kualitas air yang mempunyai besaran konduktivitas kecil. Secara keseluruhan dari hasil kontrol kualitas air pereode Oktober 02 s/d 575

9 September 05 menunjukan bahwa harga konduktivitas maksimum adalah 3,5 µs/cm lebih rendah dari batas maksimum yang ditetapkan yaitu : 8µS/cm. Sedangkan resin penukar ion pada sistem pemurnian sudah mengalami beberapa kali penggantian, ini menunjukan bahwa batasan kondisi operasi maksimum sisi mekanik lebih dulu tercapai dibanding dari sisi ionik. KESIMPULAN: 1. Dari hasil pengamatan selama kurun waktu Oktober 02 s/d September 05 dapat disimpulkan bahwa: 2. Penggantian resin penukar ion pada salah satu sistem pemurnian yang terdapat pada sistem pendingin primer akan mempengaruhi kualitas air pendingin primer 3. Penggantian penukar ion akan menyebabkan kualitas air menjadi baik dimana konduktivitas air menjadi kecil dan ph air mendekati air murni Kualitas air pendingin primer selalu terjaga kondisi operasionalnya yaitu : Konduktivitas air pendingin primer berada pada rentang harga 0,4 3,5µS/cm, lebih rendah dari batas maksimalnya yang ditentukan yaitu 8 µs/cm. PH air pendingin primer berada pada rentang harga 5,2 6,9 TDS ( Jumlah Padatan Terlarut ) berada pada rentang harga 0,2 1,5 mg/l 576

10 DAFTAR PUSTAKA 1. ANONIMOUS, Safety Analysis Report (SAR),BATAN, MPR 30, Rev.7, Vol.2, DIYAH ERLINA LESTARI, Kimia Air, Diktat Penyegaran Operator dan Supervisor Reaktor, Pusbang Teknologi Reaktor Riset, September, Drs. ISMONO, Zat penukar ion dan Reaksi Penukaran Ion dalam Analisa Kimia, Catatan kuliah, jurusan kimia FMIPA, ITB, A.S.GOKHLE, P.K; MATHOR and K.S. VENKATESWARHU, Ion Exchange Resin for Water Purification ; Properties and Characteristion,Water chemestry Division, Bhabha Atomic. Research Centre. Bombay, India ANONIMOUS, Instruction Manual Water Quality Checker U 10, Horiba.Ltd, ANONIMOUS, Instruction Manual Conductivity/TDS Meter Model 44600, Hatch Company,

11 LAMPIRAN 1. KUALITAS AIR PADA KETIGA SISTEM PEMURNIAN PERIODE OKTOBER 2002 SEPTEMBER 2005 Tanggal KBE 01 KBE 02 FAK 01 Keterangan ph Kond TDS ph Kond TDS ph Kond TDS 28 Oct shutdown 20 Nov shutdown 09 Jan operasi 13 Jan operasi 23 Jan shutdown 03 Feb operasi 10 Mar shutdown 18 Mar operasi 31 Mar shutdown 09 Apr operasi 16 Apr operasi 28 Apr shutdown 07 May shutdown 22 May shutdown 02 Jun operasi 26 Jun shutdown 02 Jul shutdown 10 Jul operasi 22 Jul shutdown 28 Jul operasi 11 Aug shutdown 26 Aug operasi 11 Sep shutdown 30 Sep operasi 578

12 30 Oct shutdown 04 Nov operasi 09 Dec shutdown 22 Dec operasi Lanjutan. Tanggal KBE 01 KBE 02 FAK 01 Keterangan ph Kond TDS ph Kond TDS Ph Kond TDS 05 Jan operasi 26 Jan shutdown 03 Feb operasi 05 Feb shutdown 08 Mar operasi 23 Mar operasi 25 Mar operasi 29 Mar operasi 06 Apr shutdown 12 Apr operasi 19 Apr operasi 22 Apr shutdown 26 Apr operasi 10 May operasi 27 May shutdown 31 May operasi 09 Jun shutdown 14 Jun operasi 28 Jun shutdown 08 Jul operasi 22 Jul shutdown 02 Aug operasi 579

13 10 Aug shutdown 01 Sep shutdown 06 Sep operasi 28 Sep operasi 18 Oct operasi 26 Oct operasi 01 Dec shutdown Lanjutan. Tanggal KBE 01 KBE 02 FAK 01 Keterangan ph Kond TDS ph Kond TDS ph Kond TDS 06 Dec operasi 09 Dec operasi 20 Dec shutdown 28 Dec operasi 11 Jan shutdown 17 Jan operasi 07 Feb shutdown 580

14 4 01 Mar operasi 03 Mar shutdown 08 Mar operasi 10 Mar shutdown 17 Mar shutdown 23 Mar shutdown 07 Apr shutdown 12 May operasi 31 May operasi 20 Jun shutdown 28 Jun operasi 05 Jul operasi 13 Jul shutdown 18 Jul operasi 581

15 20 Jul operasi 27 Jul shutdown 03 Aug operasi 24 Aug shutdown 01 Sep operasi 21 Sep shutdown 582

16 DISKUSI DAN TANYA JAWAB Penanya: Ambyah Suliwarno Pertanyaan: a. Bagaimana prinsip kerja resin penukaran ion H+dan ion oh ˉ? b. Berapa Suhu ( range ) resin tersebut dapat dipergunakan? c. Kapan dan bagaimana resin tersebut tidak bisa dipakai lagi? Jawaban: a. Prinsip kerja resin penukar ion H+ pada sistim pemurnian adalah mengambil dengan cara pertukaran. Semua pengotor kalian air pendingin sedangkan pengotor anion dalam air akan diambil atau dipertukarkan dengan oh ˉ resin penukar. Sehingga didapatkan kualitas air yang mempunyai konduktivitas yang kecil. Tetapi dengan berjalannya waktu penggunaan resin maka kapasitas tukar resin akan turun sehingga didapatkan kualitas air dengan konduktivitas semakin besar dan resin perlu diganti. b. Range suhu resin dapat digunakan < 50 C ( tergantung jenis resin ) c. Apabila salah satu batasan indikasi atau parameter penggantian resin tercapai. Sebagai parameter kondisi resin penukar ion pada sistem pemurnian pada sistem pendingin primer RSG GAS adalah beda ukuran sebelum dan sesudah melewati resin, radio aktivitas dan konduktivitas air. Penanya: Arif Isnaeni ( P2STPIBN BAPETEN ) Pertanyaan: a. Sistem kerja sistem pemurnian terhadap kualitas air pendingin primer RSG GAS? Jawaban: a. Pada prinsionya kinerja sistem pemurnian pada pendingin primer RSG GAS adalah memurnikan dan menjaga kualitas air pendingin primer tetap terpenuhi dimana mekanisme kerjanya adalah pengotor ionik yang larut dalam air akan diambil oleh resin penukar ion dengan cara pertukaran ion bermuatan sama sehingga didapatkan kualitas air pendingin yang konduktivitasnya kecil. Sedangkan pengotor mekanik halus yang lepas dari filter resin akan ditangkap oleh filter mekanik yang berupa resin trap. 583

17 584