PENGOLAHAN LIMBAH RADIOAKTIF PADAT AKTIVITAS RENDAH TERKONTAMINASI AKTINIDA DENGAN METODE REDUKSI VOLUME Bung Tomo *) ABSTRAK PENGOLAHAN LIMBAH RADIOAKTIF PADAT AKTIVITAS RENDAH TERKONTAMINASI AKTINIDA DENGAN METODE REDUKSI VOLUME. Telah dilakukan kegiatan pengolahan limbah radioaktif padat aktivitas rendah dengan metode reduksi volume dan di kondisioning dengan matriks semen. Limbah tersebut berasal dari PTNBR, PTAPB, PRR, PTLR dan BATEK. Tujuan dari pengolahan adalah untuk merduksi volume dan mengungkung limbah sehingga lebih aman dan selamat dalam penyimpanannya di Interim Storage. Alat reduksi volume yang digunakan adalah kompaktor dengan gaya tekan 600 kn. Proses pengolahan dilakukan dengan cara dipres dalam drum 200 liter, satu drum 200 l memuat antara 4-6 drum 100 l. Drum 200 l yang sudah berisi limbah diberi batu koral berdiameter 2,5 cm kemudian di kondisioning dengan adonan semen. Dosis paparan kontak wadah limbah sebelum diolah antara 2,50-350 µsv/jam. dan setelah diolah menjadi 0,52-40 µsv/jam. Densitas bulk dari drum 200 liter hasil sementasi antara 1715-1885 kg/m 3 diatas batas minimal yang diijinkan oleh IAEA (IAEA ρ = 1700-2500 kg/m 3). Hasil olah limbah radioaktif padat adalah 71 drum 100 l dan direduksi volumenya dalam 16 drum 200 l. Besarnya reduksi volume 54,93 %. Kata kunci : limbah radioaktif padat, reduksi volume ABSTRACT TREATMENT OF LOW LEVEL RADIOACTIVE SOLID WASTE CONTAMINATED AKTINIDE WITH VOLUME REDUCTION. The treatment of low level radioactive waste low using volume reduction method. Waste come from PTNBR, PTAPB, PRR, PTLR and BATEK. The purpose of the treatment is to reduce the volume and to shield radioactive waste in order that the safety for in interim storage increases. The processing uses compactor equipment with compressing force 600 kn. The procedure of treatment is performed by compressing collected waste in drum 100 litre on a drum 200 litre. On the a 200 litre drum can be compacted 4 6 drums of 100 litre. The 200 litre drum containing compacted waste then be filled with coral of 2,5 cm diameter, then conditioned with cement slurry. Waste dose exposure before treatment is about was 2,50 350 µsv/hr and after treatment was 0,52-40 µsv/hr. Density bulk of 200 l drum of cementation product was 1715-1885 kg/m 3. This value is accordance with the IAEA standart (ρ = 1700-2500 kg/m 3 ). The process can reduce the volume of waste from 71 drum of 100 l become 16 drum 200 l, so volume reduction is 54,93%. Keywords : solid radioactive waste, volume reduction PENDAHULUAN Pusat Teknologi Limbah Radioaktif (PTLR) BATAN bertugas untuk mengelola limbah radioaktif yang berasal dari instansi pengguna zat radioaktif di Indonesia. Limbah radioaktif padat berupa material terkontaminasi dikelompokkan menjadi limbah radioaktif padat terbakar, limbah radioaktif padat tak terbakar terkompaksi, dan limbah radioaktif tak terbakar tak terkompaksi. Limbah radioaktif padat berupa material terkontaminasi yang ditimbulkan dari kegiatan pemanfaatan teknologi nuklir sangat beragam jenis dan laju paparan radiasinya. Kegiatan preparasi terhadap limbah radioaktif padat ini semestinya sudah dimulai dari instansi penimbul limbah dengan pemilahan limbahlimbah tersebut berdasarkan sifat-sifat fisiknya seperti terbakar, terkompaksi, tak terbakar dan tak terkompaksi. Sebelum dilakukan proses pengolahan di PTLR, limbah-limbah ini disimpan terlebih dahulu di gudang limbah untuk meluruhkan aktivitas radionuklida yang memiliki waktu *) Pusat Teknologi Limbah Radioaktif-BATAN 119
paro (t½) pendek. Limbah yang telah meluruh aktivitasnya dipisahkan berdasarkan sifat-sifat fisiknya, ditempatkan dalam wadah yang sesuai dengan proses pengolahan, diukur laju paparan radiasi terkini, diberi penomoran (identifikasi) dan akhirnya dilakukan pengolahan sesuai dengan sifat-sifat fisik limbah tersebut. Limbah radioaktif padat berupa sumber bekas yang diolah di PTLR BATAN biasanya berasal dari rumah sakit dan industri-industri yang memanfaatkan sumber radioaktif. Limbah sumber radioaktif bekas biasanya mengandung radionuklida spesifik dengan derajad kemurnian yang tinggi seperti 60 Co, 137 Cs, 192 Ir, 90 Sr, 85 Kr, 147 Pm dan lain-lainnya. Limbah radioaktif jenis ini biasanya merupakan sumber terbungkus lengkap dengan kontainer timbal. Di PTLR BATAN, penanganan limbah-limbah radioaktif padat berupa sumber bekas ini mula-mula dilakukan proses preparasi (prekondisioning) berupa pengelompokan menurut jenis radionuklida dan dismantling secukupnya dengan sumber radiasi tetap berada dalam kontainernya. Selanjutnya limbah-limbah radioaktif sumber bekas yang telah dikelompokkan ini, masing-masing dikondisioning dengan menempatkannya ke dalam wadah shell beton 350 liter. Sedangkan limbah radioaktif sumber bekas berdimensi besar yang tidak dapat dikondisioning dalam shell beton 350 liter, ditempatkan dalam pallet dan disimpan di gudang penyimpanan sementara limbah radioaktif (I.S 2). Limbah yang tidak bisa direduksi volumenya diolah dengan cara pemadatan langsung dengan adonan semen. Limbah radioaktif tersebut dapat berupa padat, cair dan semi-cair yang diangkut ke PTLR dalam wadah yang berbeda-beda sesuai dengan keadaannya. Limbah padat umumnya ditempatkan di dalam drum 100 l. Limbah padat tersebut sebelum diolah dikumpulkan di interim storage, kemudian dilakukan penyortiran untuk menentukan cara pengolahannya yaitu dengan cara kompaksi, insenerasi atau langsung di sementasi dengan semen slurry. Dari data limbah padat yang ada di Subbid. Preparasi dan Analisis Limbah PTLR menunjukkan bahwa limbah yang dapat diolah adalah limbah padat aktivitas rendah yang mengandung Co-60, Cs-137, Cs-134, Mn-54, Bi-207, I-131 yang terkontaminasi Pu-239 dan Th-232. Proses pengolahan dilakukan dengan cara kompaksi, limbah yang ditempatkan dalam drum 100 liter dikompaksi dalam drum 200 liter. Untuk limbah yang tak terkompaksi diproses dengan sementasi, limbah yang sudah ditempatkan dalam drum 100 liter dimasukkan ke dalam drum 200 liter. Drum 200 liter yang sudah berisi limbah, kemudian pada sela sela antara drum 200 liter diisi batu koral yang mempunyai diameter 2,5 cm kemudian digetar pada meja getar dan diimobilisasi dengan adonan semen. Pada bagian atas drum 200 liter diberi pengunci agar limbah yang ada didalam drum tidak naik pada saat diisi dengan adonan semen [1]. Limbah padat aktivitas rendah tidak mengandung pemancar alfa, atau mengandung pemancar alfa yang dibawah batas yang diperkenankan, sehingga tidak memberikan dampak radiologi terhadap masyarakat dan lingkungan. Batasan pengolahan limbah padat dengan cara kompaksi adalah dosis paparan pada kontak permukaan drum 100 liter tidak melebihi 25 mrem/jam, tidak mengandung zat yang korosif dan tidak mengandung bahan yang mudah meledak. Limbah padat terkompaksi dalam drum 100 liter dikompaksi dalam drum 200 liter terkompaksi dan disementasi, limbah padat tak terkompaksi dalam drum 100 liter langsung dimasukkan dalam drum 200 liter dan disementasi. Setelah disementasi akan terjadi pengurangan kuantitas radiasi pada saat radiasi menembus materi semen akibat interaksi antara radiasi dengan materi tersebut atau disebut dengan atenuasi. Koefisien atenuasi materi adalah fraksi berkas radiasi yang diserap pada saat radiasi menembus materi setebal x cm. Koefisien atenuasi dihitung dengan rumus : A 1 = A 0. e -µx (1) A 1 = Paparan limbah setelah diolah (µsv/jam) A 0 = Paparan limbah sebelum diolah (µsv/jam) x = Tebal penahan (cm) µ = Koefisien atenuasi linier (cm -1 ) Hasil immobilisasi limbah dalam drum 200 liter dapat dihitung densitas bulknya. Densitas bulk adalah berat persatuan volume produk secara keseluruhan dan dihitung dengan menggunakan rumus : 120
ρ = m v... kg / m3 (2) ρ = Densitas Bulk... kg/m 3 m = Massa... kg v = Volume... m 3 Pengolahan limbah radioaktif aktivitas rendah dengan cara reduksi volume dan imobilisasi dengan matriks semen adalah untuk mengungkung dan mengurangi dosis paparan limbah. Limbah akan berkurang volumenya dan juga dosis paparannya sehingga lebih aman dan selamat dalam penyimpanannya di Interim Storage. Pengolahan dengan cara ini prosesnya lebih sederhana dan lebih ekonomis walaupun kemampuan reduksi volume tidak begitu besar dibandingkan dengan proses insenerasi TATA KERJA Bahan yang digunakan meliputi : Drum 200 liter, drum 100 liter, ring fleksibel, batu koral diameter 5 cm, batu koral diameter 2.5 cm, semen portland, pasir, aditif dan air, limbah mengandung hasil belah terkontaminasi aktinida. Alat yang digunakan meluputi : Crane kapasitas 2 ton, handlift kapasitas 1 ton, unit kompaksi, unit meja getar, unit pembuatan semen slurry, tool set, sendok semen. kawat pengikat, tang, palu, linggis, sendok semen, sendok pasir, palang anti dispersal Metode Menyiapkan drum 200 liter dan diberi nomor, drum 200 liter diberi ring flexibel pada bagian dasar drum dan batu berdiameter 5 cm. Drum 200 liter diletakkan pada lori dan dimasukkan kedalam alat kompaksi. Jaket kompaksi diturunkan dan masuk kedalam drum 200 liter. Limbah dalam drum 100 liter dimasukkan kedalam alat kompaksi/jaket. Proses Kompaksi dilakukan dengan menurunkan piston kompaksi dan menekan drum 100 liter yang berisi limbah dengan kekuatan 600 kn. Piston kompaksi dinaikkan lagi untuk kompaksi limbah yang lain. Kompaksi dilakukan sampai drum 200 liter penuh, hal ini dikontrol pada mistar penunjukkan. Setelah penuh drum 200 liter dikeluarkan dari alat kompaksi. Drum 200 liter yang sudah berisi limbah diberi koral dengan diameter 2,5 cm pada sela sela antara drum 200 liter dan drum 100 liter. Palang anti dispersal dipasang pada drum 200 l dan dikunci [2]Ṗembuatan semen slurry dilakukan di ruang mixer, tangki mixer diisi air sebanyak 45 liter dan mixer dihidupkan. Campuran semen dan pasir diturunkan secara perlahan sesuai dengan takaran yang telah ditentukan. Adonan semen diaduk sampai homogen dan siap untuk dialirkan ke drum melalui pompa peristaltik yang tersedia [3] Drum 200 liter diletakkan diatas meja getar, sungkup (hood) dipasang untuk menghindari terbangnya debu radioaktif. Meja getar dihidupkan, pompa peristaltik dengan debit 0,8 m 3 /jam dihidupkan. Adonan semen akan mengisi seluruh selasela drum sehingga penuh. Setelah penuh drum dipindahkan dan operasi untuk drum yang lain [4]. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Pengolahan limbah radioaktif padat ditunjukkan pada Tabel 1.Limbah radioaktif padat yang diolah dengan proses reduksi volume berupa kaleng, kertas, plastik, tisu, karet, botol plastik, tabung reaksi, kain, kaca, dan jerigen plastik. Limbah dikemas dalam plastik dan dimasukkan dalam drum 100 l setelah itu dikunci rapat. Drum 200 l sebagai wadah limbah ditempatkan diatas lori dan dimasukkan ke dalam alat kompaktor. Drum yang telah berisi limbah dimasukkan kedalam kompaktor dan dipres dengan menggunakan alat kompaktor dengan gaya tekan 600 kn. Drum 200 l yang telah berisi limbah pada sela-selanya diberi batu koral dengan diameter 2,5 cm dan selanjutnya diberi adonan semen. Drum digetar diatas meja getar untuk mendapatkan hasil sementasi yang lebih baik. Dengan demikian limbah terkungkung dalam drum 200 l dengan beberapa lapisan, yaitu wadah plastik, wadah drum 100 l, material semen dan batu dan lapisan luarnya adalah drum 200 l. Diagram Proses Pengolahan Limbah Radioaktif padat aktivitas rendah ditunjukkan pada Gambar 1. 121
Gambar 1. Diagram Proses Pengolahan Limbah Radioaktif padat aktivitas rendah 122
Tabel 1. Data hasil Pengolahan limbah pada drum 200 liter No. Nomor Drum 200 l Jumlah drum diolah Kandungan Radionuklida Paparan Sebelum diolah (µsv/jam) Paparan Setelah diolah (µsv/jam) Densitas Bulk (kg/m 3 ) Berat Drum 200 liter Isi Limbah (kg) 1 836 5 bh Cs-134 41.00 5.40 1750 350 2 837 4 bh Cs-134, Mn-54, I-131, Pu-239 2.50 1.25 1780 356 3 838 4 bh Cs-134 4.20 0.52 1765 353 4 839 4 bh Cs-134, I-131, Pu-239 23.80 2.40 1865 373 5 840 5 bh Cs-134 11.00 6.70 1740 348 6 841 4 bh Cs-137, Co-60 138.00 40.00 1740 348 7 842 4 bh Cs-137, Co-60 19.50 0.70 1835 367 8 843 5 bh Cs-137, Co-60 350.00 28.70 1760 352 9 844 4 bh Cs-137, Co-60 51.20 2.10 1770 354 10 845 4 bh Cs-137, Co-60 5.90 0.59 1720 344 11 846 6 bh I-131, Cs-137, Cs-134, Th-232, 12 847 5 bh Cs-137, Cs-134, Th-232, 13 848 5 bh Cs-137, Cs-134, Bi-207 14 849 4 bh Cs-134, Cs-137 Pu-239 15 850 4 bh Cs-134, Cs-137 Bi-207, Co-60 55.20 4.20 1715 343 9.70 2.70 1850 370 7.50 1.30 1840 368 1.59 0.67 1885 377 340.00 20.4 1800 360 16 851 4 bh Cs-137, Co-60 11.28 2.20 1810 362 Pada Tabel 1 pengolahan limbah padat aktivitas rendah dengan cara reduksi volume telah diolah limbah sejumlah 71 drum 100 liter dan dipress dalam drum 200 l sebanyak 16 drum sehingga reduksi volume mencapai 54,93 %. Dosis paparan limbah sebelum diolah antara 2,50-350 µsv/jam dan setelah diolah menjadi 0,52-40 µsv/jam. Satu drum 200 liter mampu menampung 4-6 drum 100 liter. Limbah radioaktif padat yang terkontaminasi dengan Co-60, Cs-137, Cs-134, Pu-239,Th-232, Mn-54, Bi-207, dan I-131 mempunyai waktu paro berbeda sehingga diperlukan pemisahan jenis limbah sesuai jenis radionuklida. Radionuklida mempunyai umur paro panjang dipisahkan dengan yang pendek sehingga dalam penyimpanannya akan lebih aman dan selamat. Gambar 2 adalah perbandingan paparan limbah sebelum diolah dan setelah diolah, limbah setelah direduksi volumenya dan diimobilisasi dengan adonan semen paparannya turun. Paparan paling tinggi adalah limbah yang berasal dari PTNBR No. wadahnya 843, jenis limbahnya adalah kaleng plastik. Limbah tersebut terkontaminasi Co-60 dan Cs-137 dengan paparan 350 µsv/jam setelah diolah menjadi 28,7 µsv/jam dan waktu paro 5,27 tahun dan 30,17 tahun. Limbah berasal dari Teknologi dengan nomor wadah limbahnya 850, limbah tersebut terkontaminasi Cs-137 dan Co-60 dengan paparan 340 µsv/jam. Limbah tersebut setelah diolah paparannya 123
menjadi 20,4 µsv/jam. Limbah yang mempunyai waktu paro panjang adalah limbah yang terkontaminasi Pu-239 yang mempunyai waktu paro 433 tahun, akan tetapi paparannya rendah yaitu 0,67 µsv/jam jenis limbah ini berupa jarum suntik yang berasal dari PTNBR-Bandung. Sehingga perlu diperhatikan waktu penyimpanan di Interim Storage Densitas hasil pengolahan limbah radioaktif padat dengan reduksi volume dan imobilisasi dengan matriks semen antara 1715-1885 kg/m 3 Masing masing drum 200 l hasil pengolahan mempunyai densitas diatas standar minimal yang diijinkan IAEA (ρ = 1700-2500 kg/m 3 ). Densitas drum 200 l hasil pengolahan adalah jumlah keseluruhan berat drum dibagi dengan volume drum, sehingga dalam hal ini densitas hasil olah masih dipengaruhi oleh berat limbah yang diolah. Semakin besar berat limbah yang diolah akan semakin besar pula densitas drum 200 l hasil olah. Sehingga semakin besar densitasnya akan semakin baik dalam mengurangi laju dosis paparan yang ditimbulkan. Takaran matrik dari semen, pasir, air dan aditif adalah sama, tetapi densitas yang dihitung adalah densitas drum secara keseluruhan yang bersisi material limbah. Hal ini menyebabkan densitas dari masing-masing drum tidak sama. Semakin ringan berat limbah yang diolah maka densitas yang terbentuk akan semakin kecil. Jumlah limbah yang terkompaksi dalam drum 200 l akan berpengaruh juga dalam perhitungan densitas limbah yang terbentuk. Gambar 3 adalah perbandingan antara densitas limbah setelah diimobilisasi dengan matrik semen dengan densitas standar IAEA. Adonan semen yang digunakan untuk sementasi dengan komposisi untuk satu liter semen slurry adalah 1,313 kg semen, 0,326 kg pasir, 0,437 liter air dan 0,029 aditife. Hasil densitas yang paling tinggi adalah pada drum 200 liter No. 849 dan 839. Pengamatan terhadap kebutuhan semen slurry pada tiap tiap drum 200 liter antara 57-60 liter. Ini menunjukkan bahwa kebutuhan adonan semen untuk tiap tiap drum hampir sama karena volume bidang yang diisi masing - masing drum adalah hampir sama. Perbedaan diperoleh jika butiran butiran batu koral mempunyai ukuran yang berbeda. Semakin besar ukuran batu koral maka akan diperoleh rongga yang lebih besar sehingga akan dibutuhkan semen slurry semakin banyak. Untuk komposisi semen diharapkan densitas dari semen berkisar antara 1700-2500 kg/m 3. Dengan densitas yang tinggi maka akan diperoleh kuat tekan yang baik dan mampu menahan paparan radiasi yang ditimbulkan dari limbah. Densitas bulk dari drum 200 liter hasil sementasi antara 1715-1885 kg/m 3 Menurut Standar IAEA ρ = 1700-2500 kg/m 3, Densitas blok beton hasil imobilisasi telah memenuhi standar IAEA densitasnya lebih dari 1700 kg/m 3. Dengan demikian limbah setelah pengolahan dengan reduksi volume dan di imobilisasi dengan matriks semen aman dan selamat untuk disimpan di Interim Storage [4]. Gambar 2. Perbandingan Paparan Limbah sebelum dan Sesudah diolah 124
Gambar 3. Perbandingan densitas Limbah Setelah diolah dengan Densitas standar IAEA KESIMPULAN Kompaktor dengan gaya tekan 600 kn, mampu mereduksi volume limbah radioaktif padat aktivitas rendah sampai 54,93 %. Paparan limbah sebelum diolah adalah 2,50-350 µsv/jam dan setelah diolah menjadi 0,52-40 µsv/jam. Densitas bulk dari drum 200 liter hasil sementasi antara 1715-1885 kg/m 3 dan nilai ini diatas batas minimal densitas yang diijinkan oleh IAEA (IAEA ρ = 1700-2500 kg/m 3). Densitas bulk secara keseluruhan drum 200 liter hasil dipengaruhi oleh berat limbah yang diolah.` Semakin besar berat limbah yang diolah maka densitas yang dihasilkan semakin besar. Hasil olah limbah radioaktif padat sebanyak 71 drum 100 liter dan direduksi volumenya menjadi 16 drum 200l. DAFTAR PUSTAKA 1. WASITO, Pengolahan Limbah Radioaktif Padat Diktat Diklat Pengelolaan Limbah Radioaktif PTPLR Tahun 1998. 2. Anonim Petunjuk Operasional Kompaksi, WSPG 320 USN 0501 3. Anonim Petunjuk Operasional Pembuatan slurry semen, WSPG 320 USN 0502 4. Anonim Petunjuk Operasioanal Proses immobilisasi, WSPG 320 USN 0503 5. ELDSEN, A.D. at all, A process for the Immobilization of a Radioactive Waste in Cement matrix, Proceding A Symposium Conditioning of Radioactive Waste for Storage and Disposal IAEA, Vienna, 1983. Tanya Jawab Nama Penanya : Herlan Martono Instansi : PTLR-BATAN Pertanyaan : Berapa Reduksi volume maksimum kompaktor variasi tersebut tergantung bahan yang dikompaktor? Jawab : Reduksi volume maksimum kompaktor yang pernah dilakukan mencapai 70 %, ini tergantung pada jenis limbah yang diolah, semakin ringan berat limbah, reduksi volumenya semakin besar. 125
126