Top Banner
Herlan Martono, dkk. ISSN 0216 - 3128 I - PERBANDINGAN VITRIFIKASI DAN SUPER HIGH TEMPERATURE METHOD UNTUK PENGOLAHAN LIMBAH CAIR AKTIVITAS TINGGI Herlan Martono, Aisyah Pusat Teknologi Limbah Radioaktif ABSTRAK PERBANDINGAN VITRIFIKASI DAN SUPER HIGH TEMPERATURE METHOD UNTUK PENGOLAHAN LlMBAH CAIR AKTIVITAS T1NGGI. Telah dipelajari perbandingan pengolahan limbah cair aktivitas tinggi secara vitrifikasi dan super high temperature method untuk mendapatkan keunggulan dan kekurangan karakteristiknya. Pada proses vitrifikasi, limbah cair aktivitas tinggi dicampur dengan bahan pembentuk gelas yang dilelehkan pada titik leburnya, selanjutnya didinginkan sampai suhu kamar. Super high temperature method meliputi proses kalsinasi limbah cair aktivitas tinggi, sublimasi, reduksi, dan peleburan. Hasil proses vitrifikasi adalah gelas-limbah, sedangkan hasil proses super high temperature method adalah New Ceram. Pada super high temperature method tanpa penambahan bahan aditif untuk solidifikasi, sehingga reduksi volume besar. Konsekuensi hal ini adalah fasilitas pengolah, transportasi, dan disposal yang lebih kecil serta berkurangnya frekuensi handling. Jadi reduksi biaya fasilitas dan pengelolaan limbah besar. Pada penyimpanan sementara gelas-limbah hasil vitrifikasi dilakukan selama 30 - 50 tahun dengan sistem pendingin untuk menghindari terjadinya devitrifikasi. Pada super high temperature method, semua Cs menyublim pada 1000 DC,sehingga dapat mengurangi lama penyimpanan sementara selama 27 tahun.Pada super high temperature method praktis tidak ada limbah sekunder, sedangkan pada proses vitrifikasi timbul limbah sekunder dari hasil pengolahan gas buang. Dari segi proses, vitrijikasi lebih sederhana dan teknologi ini telah dilakukan di PTLR BA7/1N dalam skala laboratorium. ABSTRACT COMPARATION OF VITRIFICATION AND SUPER HIGH TEMPERATURE METHOD ON HIGH LEVEL LIQUID WASTE TREATMENT. The comparation of high level liquid waste treatment by vitrification process and superhigh temperature method has been studied to find advantance and disadvantance for each method. For vitrification process, high level liquid waste was mixed by glass frit and melted at the melting point, then cooled up to room temperature. The steps of the process of super high temperature method are calcination of high level liquid waste, sublimation, reduction, and melting. The product of vitrification process is waste-glass, but the product of super high temperature method is New Ceram. Super high temperature method without aditif for solidification, so that volume reduction is high. So the facilities of treatment, transportation, and disposal are decreased, also reducing handling frequency. These make a sign(jicant reduction cost of waste managementlnterm storage for waste-gla.vs were conducted by covling ~~vsteell/j'vr]O - 50 years, tv avoid devitr(/ication. In the super high temperature method, due to the sublimation of c~, at 1000 0c, so decreasing life time of interm storage for 27 years. There is no see/lndary waste in the super high temperature method, but in the vitrification process arising secondary waste is treated by off gas treatment system. From process view, vitrification process is more simple complicated and this technology was being tested in Radioactive Waste Technology Center-BATAN in the laboratory scale. PENDAHULUAN Limbah Cair Aktivitas Tinggi (LCA T), umum- nya dihasilkan dari ekstraksi pelarut siklus I proses olah ulang bahan bakar nuklis bekas. Komposisi LCA T banyak mengandung hasil belah dan sedikit aktinida, dengan komposisi oksidanya seperti ditunjukkan pada TabellllJ• Volume LCAT I m3, aktivitas jenis LCA T adalah 4 x 105 Ci/m3, dengan proses vitrifikasi menjadi gelas limbah yang volumenya 110 liter dan dimasukkan ke dalam canister yang terbuat dari baja tahan karat AISI 304 L yang volumenya 118 liter. Radionuklida yang terkandung dalam geIas limbah tersebut meman- carkan radiasi gamma yang tinggi, sehingga dapat menimbulkan panas yang suhunya melebihi 500°C. Suhu di atas 500°C (Tg: suhu transformasi gelas) dan dalam jangka lama dapat menimbulkan Krista- lisasi dalam gelas limbah, yang dikenal dengan devitrifikasi. Radiasi alfa yang dipancarkan oleh aktinida dalam gelas limbah dapat mengakibatkan terjadinya reaksi inti, sehingga terjadi perubahan komposisi gelas limbah. Prosiding PPI - PDJPTN2006 Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN Yogyakarta, 10 Juli 2006
8

PERBANDINGAN VITRIFIKASI DAN SUPER HIGH …ansn.bapeten.go.id/files/43205/3850.pdf · kan limbah padat aktivitas tinggi yang kOll1pak mengandung aktinida (solid high active waste

Mar 24, 2018

Download

Documents

truongthuan
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: PERBANDINGAN VITRIFIKASI DAN SUPER HIGH …ansn.bapeten.go.id/files/43205/3850.pdf · kan limbah padat aktivitas tinggi yang kOll1pak mengandung aktinida (solid high active waste

Herlan Martono, dkk. ISSN 0216 - 3128 I-

PERBANDINGAN VITRIFIKASI DAN SUPER HIGHTEMPERATURE METHOD UNTUK PENGOLAHAN LIMBAHCAIR AKTIVITAS TINGGI

Herlan Martono, AisyahPusat Teknologi Limbah Radioaktif

ABSTRAK

PERBANDINGAN VITRIFIKASI DAN SUPER HIGH TEMPERATURE METHOD UNTUK

PENGOLAHAN LlMBAH CAIR AKTIVITAS T1NGGI. Telah dipelajari perbandingan pengolahanlimbah cair aktivitas tinggi secara vitrifikasi dan super high temperature method untuk mendapatkankeunggulan dan kekurangan karakteristiknya. Pada proses vitrifikasi, limbah cair aktivitas tinggi dicampur

dengan bahan pembentuk gelas yang dilelehkan pada titik leburnya, selanjutnya didinginkan sampai suhukamar. Super high temperature method meliputi proses kalsinasi limbah cair aktivitas tinggi, sublimasi,reduksi, dan peleburan. Hasil proses vitrifikasi adalah gelas-limbah, sedangkan hasil proses super hightemperature method adalah New Ceram. Pada super high temperature method tanpa penambahan bahanaditif untuk solidifikasi, sehingga reduksi volume besar. Konsekuensi hal ini adalah fasilitas pengolah,transportasi, dan disposal yang lebih kecil serta berkurangnya frekuensi handling. Jadi reduksi biayafasilitas dan pengelolaan limbah besar. Pada penyimpanan sementara gelas-limbah hasil vitrifikasidilakukan selama 30 - 50 tahun dengan sistem pendingin untuk menghindari terjadinya devitrifikasi. Padasuper high temperature method, semua Cs menyublim pada 1000 DC,sehingga dapat mengurangi lamapenyimpanan sementara selama 27 tahun.Pada super high temperature method praktis tidak ada limbahsekunder, sedangkan pada proses vitrifikasi timbul limbah sekunder dari hasil pengolahan gas buang. Darisegi proses, vitrijikasi lebih sederhana dan teknologi ini telah dilakukan di PTLR BA7/1N dalam skalalaboratorium.

ABSTRACT

COMPARATION OF VITRIFICATION AND SUPER HIGH TEMPERATURE METHOD ON HIGH

LEVEL LIQUID WASTE TREATMENT. The comparation of high level liquid waste treatment byvitrification process and superhigh temperature method has been studied to find advantance anddisadvantance for each method. For vitrification process, high level liquid waste was mixed by glass frit andmelted at the melting point, then cooled up to room temperature. The steps of the process of super hightemperature method are calcination of high level liquid waste, sublimation, reduction, and melting. Theproduct of vitrification process is waste-glass, but the product of super high temperature method is NewCeram. Super high temperature method without aditif for solidification, so that volume reduction is high.So the facilities of treatment, transportation, and disposal are decreased, also reducing handling frequency.These make a sign(jicant reduction cost of waste managementlnterm storage for waste-gla.vs were conductedby covling ~~vsteell/j'vr]O - 50 years, tv avoid devitr(/ication. In the super high temperature method, due tothe sublimation of c~, at 1000 0c, so decreasing life time of interm storage for 27 years. There is nosee/lndary waste in the super high temperature method, but in the vitrification process arising secondarywaste is treated by off gas treatment system. From process view, vitrification process is more simplecomplicated and this technology was being tested in Radioactive Waste Technology Center-BATAN in thelaboratory scale.

PENDAHULUAN

Limbah Cair Aktivitas Tinggi (LCA T), umum­nya dihasilkan dari ekstraksi pelarut siklus Iproses olah ulang bahan bakar nuklis bekas.Komposisi LCA T banyak mengandung hasil belahdan sedikit aktinida, dengan komposisi oksidanyaseperti ditunjukkan pada TabellllJ• Volume LCATI m3, aktivitas jenis LCA T adalah 4 x 105 Ci/m3,

dengan proses vitrifikasi menjadi gelas limbah yangvolumenya 110 liter dan dimasukkan ke dalamcanister yang terbuat dari baja tahan karat AISI 304

L yang volumenya 118 liter. Radionuklida yangterkandung dalam geIas limbah tersebut meman­carkan radiasi gamma yang tinggi, sehingga dapatmenimbulkan panas yang suhunya melebihi 500°C.Suhu di atas 500°C (Tg: suhu transformasi gelas)dan dalam jangka lama dapat menimbulkan Krista­lisasi dalam gelas limbah, yang dikenal dengandevitrifikasi. Radiasi alfa yang dipancarkan olehaktinida dalam gelas limbah dapat mengakibatkanterjadinya reaksi inti, sehingga terjadi perubahankomposisi gelas limbah.

Prosiding PPI - PDJPTN2006Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN

Yogyakarta, 10 Juli 2006

Page 2: PERBANDINGAN VITRIFIKASI DAN SUPER HIGH …ansn.bapeten.go.id/files/43205/3850.pdf · kan limbah padat aktivitas tinggi yang kOll1pak mengandung aktinida (solid high active waste

2 ISSN 0216 - 3128 Herlan Martono, dkk.

Tabel 1. Komposisi Limbah Cair Aktivitas Tinggi yang berbentuk Oksida dariBahan bakar bekas PWR, fraksi bakar 45.000 MWD/MTU, pengkayaanuranium 4,50%, panas peluruhan 38 MW/MTU dan pendinginan 4tahun III

Oksida % Berat

Na20

16,48

Fe203

9,05

NiO

1,47

Cr203

1,68

P20S

0,95

Se02

0,11

Rb20

0,56

SrO

1,45

Y203

0,85

Zr02

6,99

Mo03

7,19

TC20?

1,67

RU02

4,12

Rh203

0,74

Pd~

2,20

Zr02

2,56

U02

3,81

Np02

0,81

Adanya devitrifikasi dan perubahan komposisigelas limbah harus dihindari karena mengakibatkankenaikkan laju pelindihan radionuklida dari gelaslimbah. Oleh karena itu untuk menghindariterjadinya devitrifikasi dapat dilakukan denganpenyimpanan semen tara gelas limbah dalamcanister di interim storage yang harus dilengkapidengan sistem pendingin selama 30 - 50 tahun[2.3.4].Devitrifikasi dapat juga dihindari denganmenentukan kandungan hasil belah dalam gelas­limbah 10 % 121.Untuk memperkecil terjadinyaperubahan komposisi dilakukan denganmenurunkan kandungan unsur aktinida dalam gelaslimbah yaitu dengan menurunkan kandunganlimbahnya. Perubahan komposisi dapat ditentukandari perubahan densitas dan kuat tekan 141.Masalahdalam vitrifikasi adalah volume dan tenaga panas

besar, serta biaya untuk pengelolaan limbahsekunder mahal.

Super High Tempereture Method (SHTM)merupakan proses pengolahan LCAT denganpemisahan - pemadatan (pemisahan kondisioning)tanpa penambahan bahan aditif, sehingga reduksivolumenya besar. Metode ini relatif baru, yang

Oksida % Berat

Ag20

0,11

CdO

0,18

SnO

0,15

Sb203

0,04

Te02

0,84

Cs20

3,91

BaO

2,58

La203

2,05

Ce02

4,19

Pr6011

1,93

Nd203

6,77

Pm203

0,07

Sm203

1,22

EU203

0.24

GdZ03

12,32

PuOz

0.14

Am203

0,52

CmZ03

0,05

beberapa tahun terakhir ini dikembangkan di USA,Jepang, Perancis, dan Rusia. Metode ini belumdioperasikan dalam skala industri. Tahap pertamaproses ini adalah kalsinasi yang merubah unsur­unsur dalam larutan asam nitrat pad a 700°C dalamudara menjadi oksida. Cesium yang menyublimpada pemanasan 1000 °C selama 2 jam adalah 98%, pada 900°C selama 2 jam adalah 90 %, danpada 800°C selama 5 jam adalah 90 % 151,

Sublimasi dilakukan dalam gas argon. Pengall1bilanCs dan Ba dapat ll1engurangi waktu pcndinginanselama 30 tahun, sedangkan pengall1bilan Cs, 8a,Sr, dan Y dapat ll1engurangi waktu pendinginanselama 45 tahun.

Super High Temperatur Method menghasil­kan limbah padat aktivitas tinggi yang kOll1pakmengandung aktinida (solid high active wastecontaining actinides) dengan pell1isahan Cs (40 %high thermal power fission product) dan hasil belahlogall1 ll1ulia hanya dengan sedikit penall1bahansenyawa titanium nitrida (TIN). Bahan dilelehkanpad a 1600 °C. Reduksi unsur-unsur golonganplatina dalam hasil belah berbentuk logam ingot.Residu yang tidak direduksi berbentuk oksida ingot.

Prosiding PPI - PDIPTN 2005Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN

Yogyakarta, 10 Juli 2006

Page 3: PERBANDINGAN VITRIFIKASI DAN SUPER HIGH …ansn.bapeten.go.id/files/43205/3850.pdf · kan limbah padat aktivitas tinggi yang kOll1pak mengandung aktinida (solid high active waste

Her/an Martono, dkk. ISSN 0216 - 3128 3

Logam ingot dan oksida ingot merupakankomposisi Iimbah aktivitas tinggi yang palingkompak dari senyawa hasil belah titanat 'yangmembantu sebagai matriks. Logam hasil belah danoksida menjadi padat tanpa penambahan ataupencampuran dengan bahan matriks seperti gelas,bitumen, polimer, dan semen.

PROSES PENGOLAHAN LIMBAHCAIR AKTIVIT AS TINGGI

Bah

MELT

Air

Proses Vitrifikasi

Proses vitrifikasi LCA T dengan gelasborosilikat ditunjukkan pada Gambar 1[II.

Pemanas melter dihidupkan sehingga suhu gelasIimbah mencapai 600°C. Gelas limbah dalammelter sampai tinggi di atas elektrode selalu adawalaupun melter tidak dioperasikan.

Air

Pend ••

ngin

Penyer Ke Pengolahan

Gam bar 1. Bagan proses vitrifikasi LCA T dengan gelas borosilikat (I)

Hal ini digunaka~ untuk start up padapemanasan me Iter dengan sistem Joule heatingPada suhu 600°C, elektrode dihidupkan sehinggagelas - Iimbah dapat menghantarkan arus listrikyang menimbulkan panas. Pada saat itupengumpanan bahan pembentuk gelas (glass frit)dan LCA T dimulai. Perbandingan bahanpembentuk gelas borosilikat dan LCAT 3/1dimasukkan ke dalam melter dengan lajupengumpanan 9 kg/jam. Komposisi umpan 6,75kg/jam bahan pembentuk gelas dan 2,25 kg/jam(16, J0 liter/jam) LCA T. Kapasitas pengumpanan300 kg. Pelelehan bahan pembentuk gelas danLCA T diJakukan pada suhu 1150 °C selama 2 jam.Pada vitrifikasi perlu penambahan bahan gelas 10

kali hasil belah. Gas yang keluar dari me Iter diolahdengan sistem penanganan gas buangan, yangmeliputi alat air film cooler, submerged bedscrubber (S8S), venturi scrubber, water scrubber,high efficiency mist eliminator (HEME), rutheniumadsorber, dan filter HEPA. Lelehan gelas -limbahhasil vitrifikasi dituang dari melter ke canister pad asuhu 1000°C. Pengelasan tutup canister dilakukan,kemudian dekontaminasi dilakukan. Tahapselanjutnya pemeriksaan fisik canister dilakukanuntuk melihat kerusakan canister yang meliputiperubahan dimensi dan kebocoran hasil las.Selanjutnya canister disimpan di tempatpenyimpanan sementara dengan sistem pendingin.

Prosiding PPI - PDIPTN 2006Pustek Akselerator dan Proses Bahan· BATAN

Yogyakarta, 10 Jull 2006

Page 4: PERBANDINGAN VITRIFIKASI DAN SUPER HIGH …ansn.bapeten.go.id/files/43205/3850.pdf · kan limbah padat aktivitas tinggi yang kOll1pak mengandung aktinida (solid high active waste

-------------------------~ --

4 ISSN 0216-3128 Her/an MartOlIO, dkk.

Proses Super High Temperature Method

Fasilitas ini lebih kecil daripada vitrifikasi,karena tidak adanya penambahan bahan matriks danreduksi volume hasil besar sehingga kapasitaspenyimpanan lebih kecil pula. Proses pengolahanLCA T dengan SHTM ditunjukkan pada Gambar 2[5,6]. Proses ini bertujuan menghasilkan solid highactive waste containing actinides denganpemisahan Cs dan logam mulia menggunakan

penambahan sedikit TIN. Limbah aktivitas tinggi

berfungsi sebagai matriksnya sendiri tanpapencampuran' bahan matriks gelas. Teknologi baruini perlu dipertimbangkan kelayakannyadibandingkan teknologi yang telah dioperasikandalam skala industri. Reduksi volume limbah

aktivitas tinggi dengan proses SHTM sekitar 1/10dibandingkan teknologi vitrifikasi [5].

Cerobong

Scrubber

'~'... "

1 · · · »-· · · · · ··..· ·· · ··..·······:·..·..·:-:-··..f ·

_ <_ _...._.r';"~ 0 •••••••• flop' ,

~ "'- ~Ot: ~ ~ .

~~ I'cnangkap

Cs Rb Tc '-" i

r ·..·:;:> · · ·..· · · · · ·..· ,

Reduction

LCAT Logam

Gambar 2. Diagram proses super high temperature met/rod LCA T [5,6.].

Gambar 3. Pengaruh waktu terhadap sublimasiCs 15,61

Tahap proses SHTM meliputi kalsinasi,sublimasi, reduksi, dail peleburan. Larutan nitratdari hasil belah, aktinida, dan produk korosidikalsinasi pada suhu 700°C, sehingga menjadiHBOx, AnOx, dan CPOx (HB = hasil belah, An =aktinida, dan CP = produk korosi). Uap air dan gasNOx yang keluar diserap dengan scrubber. Prosessublimasi oksida hasil kalsinasi dilakukan padasuhu 1000 °C dalam media gas argon. Unsur Csdan Rb menguap pada suhu terse but. Pengaruhwaktu perlakuan terhadap sublimasi Cs ditunjukkanpad a Gambar 3. Pada suhu 1000 °C, selama I jam,sekitar 90 % Cs dapat diuapkan. Oksida logamalkali tanah dan oksida lain dari unsur seperti Ru,Te perlu diperhatikan karena titik didihnya rendah.Unsur Ru menyublim dalam bentuk RU04' UnsurTe tidak menyublim dan menyatu dengan Pdmembentuk senyawa [5].

100.-. 90~ ~

'iij80

(II70 ...5 :is

60 ..;:]

50 ..1/1 •..Q) 40.•..C) 30c: (II 20:0-

1/1U 10

0 0

1 234 5Waktu Pengolahan (Jam)6

Prosiding PPI - PDIPTN 2005Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN

Yogyakarta, 10 Juli 2006

Page 5: PERBANDINGAN VITRIFIKASI DAN SUPER HIGH …ansn.bapeten.go.id/files/43205/3850.pdf · kan limbah padat aktivitas tinggi yang kOll1pak mengandung aktinida (solid high active waste

Herlan Manono, dkk. ISSN 0216-3128 5

Pemisahan dan solidifikasi mineral denganpelelehan dikembangkan juga di Rusia dengankonsep yang berbeda dengan Jepang. Pengolahan

Tabel 2. Perbandingan beberapa karakteristik SHTM dan hasil vitrifikasi [5]

Oksida unsur platina, unsur transisi, danunsur non logam direduksi dengan unsur - unsurseperti B, AI, Si, dan Ti. Logam dan oksida hasilbelah mempunyai titik leleh yang tinggi. Reduksioksida golongan platina (RU02, RhOJ, dan Pd~)menjadi logam Ru, Rh, dan Pd terjadi pada 1000 DCdalam media gas argon. Reduksi dilakukan denganTIN, menurut reaksi sebagai berikut :

MOx + TIN ---------> M + TiOy + Z N2

dimana M adalah Ru, Rh, dan Pd.

Oksida lain yang tereduksi menjadi logamadalah Mo, Te, Se, dan produk korosi (5.6]. Partikellogam yang kecil terdispersi dalam oksida hasilbelah yang tidak tereduksi. Untuk memisahkanlogam dan oks ida, semua bahan harus dilebur.Oksida dan logam dilelehkan pada 1600 DCdalammedia gas argon, sehingga fase oksida dan logamdipisahkan menjadi lapisan atas oksida ingot danlapisan bawah logam ingot. Oksida dipadatkanmenjadi padatan yang mono lit dengan reduksivolume yang tinggi. Unsur-unsur grup platinadirecovery sebagai ingot kira-kira ,90 %. Hasilproses SHTM dikenal sebagai New Ceram (Nuc]earRare Earth Waste Ceramics).

LCA T dilakukan dengan penukar ion sehinggadiperoleh hasil belah dan Zr, Mo, Pd dan Fe. Hasilbelah disolidifikasi dengan bahan pembentuk gelas.Unsur Zr, Mo, Pd dan Fe disolidifikasi dengansemen. Proses vitrifikasi ini mereduksi volume 1,6kali dibandingkan vitrifikasi LCA T [7]. SolidifikasiLCA T dengan bahan kristal secara peleburandilakukan, karena bahan kristalin lebih stabil.

PEMBAHASAN

Kuantitas limbah dinyatakan dalam berat,volume dan banyaknya LCA T. Berat dan volumeberpengaruh terhadap skala fasilitas pengolahandan frekuensi handling. Berat dan volume limbahyang besar perlu peralatan yang besar seperti meIteruntuk pengolahan LCAT atau dengan menambahjumlah melter. Pada proses vitrifikasi perlupenambahan bahan gelas 10 kali hasil belah,sedangkan pada SHTM sedikit / tanpa penambahanaditif. Pada proses vitrifikasi, solidifikasi semuahasil belah dalam matriks gelas sedangkan pad aSHTM sebagai matriks adalah hasil belah yangdilelehkan sebagai oksida hasil belah. Jika jumlahLCA T direduksi dengan 1/10, frekuensi handlingberkurang 1/10 pada pengolahan. Perbandinganbeberapa karakteristik SHTM dan hasil vitrifikasiditunjukkan pada Tabel 2 [5].

Karakteristik SHTMVitrifikasiSatuanBerat

45500kg/ton UVolume

8,6185IIton UDensitas

5,282,7g/cmJ

Jumlahlbanyaknya

1201000canister/ton Plant

Laju lindihI!g cm'2 harj"

Cerium

0,0500,0102Cesium

--0,0983

Strontium],2950,0485

Silika

--3,061

Titanium< 0,042--

Barium4,12400,05]8

Dari data di atas menunjukkan bahwa pad aSHTM frekuensi untuk penyimpanan, dan disposaljuga berkurang. Fasilitas SHTM untuk pengo!ahan,penyimpanan sementara, dan disposal kecildibandingkan vitrifikasi. Hal ini mengakibatkanreduksi biaya pengelolaan cukup besar.

Dari segi laju pelindihan hasi] proses SHTMmemenuhi persyaratan, hampir sama dengan prosesvitritikasi. Ini menunjukkan bahwa kualitas NewCeram cukup baik dan karena densitasnya besarmaka merupakan most compact HA W. Gas buanganCesium dapat dimanfaatkan untuk sumber radiasi

gamma, sehingga praktis tidak menimbulkan limbahsekunder. Pada sistem penanganan gas buanganproses vitrifikasi tidak timbul adanya uap Cs. Gasyang ada dalam sistem penanganan gas buanganadalah NOx, volatil Ru, dan partikel. Faktordekontaminasi untuk setiap peralatan dalam sistempenanganan gas buangan dari proses vitrifikasiadalah: Untuk NOx submerbed bed scrubber 2,

venturi scrubber ]. Untuk Ru submerged bedscrubber > 50, venturi scrubber 3 , water scrubber50, dan penyerap Ru 1000. Untuk partikelsubmerged bed scrubber 5, venturi scrubber ]0,

Prosiding PPI - PDIPTN 2006Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN

Yogyakarta, 10 Juli 2006

Page 6: PERBANDINGAN VITRIFIKASI DAN SUPER HIGH …ansn.bapeten.go.id/files/43205/3850.pdf · kan limbah padat aktivitas tinggi yang kOll1pak mengandung aktinida (solid high active waste

6 ISSN 0216 - 3128 Her/an Martono, Aisyalt

3000 - .

pelepasan pana~ setelah Cs dipisahkan, dicapai pada

penyimpanan sementara setelah 23 talmn. Hal inimenghemat biaya penyimpanan sementara yangsangat mahal selama 27 tahun. Thennal power(tenaga panas) ratio untuk pendinginan selama 50tahun ditunjukkan pada Gambar 5 [5].

water scrubber 5, high efficiency mist eliminator>

100. Penyerapan Ru ditekan dengan adanyabennacam-macam reduktan seperti fonnaldehid,asam fonniat, dan gula karena akanmenekanoksidasi Ru. Pada proses suhu tinggi Ru dalam gasbuangan sebagai RU04 dan di atas 800°C sebagaiRuG). Fraksi Ru dalam bentuk uap yangmeninggalkan melter adalah 1- 15 %. Pad avitrifikasi perlu adanya penanganan limbahsekunder.

Pada proses vitrifikasi dalam lelehan gelas ­limbah unsur Cs sukar untuk menguap. Hal ini jugaditunjukkan oleh profil suhu dalam melter yangmemungkinkan Cs tertahan dalam lelehan gelas,sehingga hasil gelas limbah mengandung Cs. Profilsuhu dalam melter pada proses vitrifikasi yangdioperasikan pada 1150 °C, setelah selesaipengumpanan ditunjukkan pada Gambar 4 [I].

2500

s-• 2000~~•~ 15000A.;;I§ 1000• ~...

500

20 40 60 60 100

Waktu Pendlngln.n (t.hun)

__ Ln total

-e- An total

-to- Sr+Y

__ Cs+Ba

___ Spentfuel

850 ---------------.800

_ 750E 700E 650-; 600,><t: 550·g' 500.a 450 .E 400•• 350;; 300~ 250IS! 200·c 150i= 100

50o400 500 600 700 800 900 100 110 120

000

Suhu (OC)

Gambar 4. Profil suhu di tengah meller [I].

Sebagian besar hasil belah, seperti Csmempunyai titik didih sangat rendah 668°C.Cesium oksida dalam kalsinasi LCA T diuraikan

pada suhu tinggi dan cesium menyublim. Denganproses pemisahan kondisioning, untuk menguapkan90 % Cs pada 800°C diperlukan waktu 5 jam, pad a900°C selama 2 jam, dan pada 1000 °C selama Ijam. Laju sublimasi terbesar terjadi pad a suhu yangtinggi. Oleh karena itu sublimasi dilakukan pad asuhu 1000 DC.Demikian pula reduksi juga dilakukanpada suhu 1000 DC. Hal ini sangat menguntungkanpada penyimpanan sementara hasil solidifikasi atauimobilisasi. Pada penyimpanan sementara hasilvitrifikasi dilakukan dengan sistem pendingin selama50 tahun untuk menghindari terjadinya kri&talisasigelas. Untuk mencapai kondisi yang sarna dengan

Gambar 5. Thermal power ratio pendinginanIimbah aktivitas tinggi selama 50tahun 151

KESIMPULAN

Reduksi volume pad a proses SHTM jauhlebih besar dibandingkan proses vitrifikasi. Hal iniakan menurunkan tTekuensi pengelolaan(pengolahan, penyimpanan sementara, dan disposal).Skala fasilitas yang diperlukanpun lebih kecil,sehingga reduksi biaya cukup besar.

Pada SHTM Cs yang menyublim dapatdimanfaatkan sebagai sumber radiasi gamma. Padaproses ini praktis tidak menimbulkan limbahsekender. Gas Cs sukar keluar dari me Iter, karena

terhalang lelehan hasil vitrifikasi dan suhu sertapemanasan yang belum cukup dibandingkan padaSHTM. Pada proses vitrifikasi ada hasil pengolahangas buangan yaitu Nox, Ru, dan partikel yangmerupakan Iimbah sekender.

Adanya Cs yang terpisah dari LCA T, meng­akibatkan pengurangan penyimpanan sementarahasil solidifikasi selama 27 tahun.

Proses vitrifikasi lebih sederhana disbanding­

kan SHTM. Kemudahan proses menunjukkan bahwaproses vitrifikasi lebih sederhana dibandingkanSHTM, karena hanya meliputi pelelehan danpendinginan. Proses SHTM melibatkan suhu yanglebih tinggi dibanding proses vitrifikasi.

Teknologi vitrifikasi untuk pengolahanlimbah cair aktivitas tinggi simulasi dalam skala

Prosiding PPI • PCIPTN 2005Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN

Yogyakarta, 10 Juli 2006

Page 7: PERBANDINGAN VITRIFIKASI DAN SUPER HIGH …ansn.bapeten.go.id/files/43205/3850.pdf · kan limbah padat aktivitas tinggi yang kOll1pak mengandung aktinida (solid high active waste

Her/an Marlono, Aisyah ISSN 0216 - 3128 7

- Untuk menyerap Cs digunakan air.

Prayitno

- Fenomena yang terjadi didalam vitrifikasi dalammengubah Cs da]am aktivitas tinggi.

- Bagaimana komponen lain yang tidak didukungdibawah suhu vitrifikasi dan diatas vitrifikasi,bagaimana cara penanganannya?

Sukirno

- Limbah yang divitrikasi limbah apa yang cocokuntuk proses ini?

- Waktu presentasi disebutkan Cs yang adadipisahkan kenapa? Padahal Cs-137 misalnyayang harus dilihat satau dimobilisasi denganproses tersebut.

mengolah limbah aktivitas rendah di Korea. Oleh

karena reduksi volume tinggi dan aspekkeselamatan tinggi maka biaya disposal menjadilebih murah karena harga lahan di Korea tinggisekali . Secara keselamatan proses ini lebihmurah dibnading sementasi di Korea. Demikianpula SHTM dibanding vitrifikasi yang melibatkanpanas rata-rata hampir sam a, tapi padavitrifikasi menambahkan bahan pembentuk gelas10 kali berat nuklida hasi/ belah . Bahan yangditambahkan (kapasitas yang diproses) dan

frekuensi handling meningkat sehingga SHTMyang tanpa penambahan adit[! menjadi ekonomisprosesnya .

terjaditanpa

Bagaimana penanganannya apabilapelucutan dari proses pendinginanpenyimpanan?

Herlan Martono

- Limbah cair aktivitas tinggi dari proses olahulang bahan bakar nuklir bekas (hasi/ belah yangterkontaminasi aktivida). Proses ini digunakanuntuk mengolah limbah aktivitas rendah diKorea. Semua redionuklida larut dalam gelas,kecuali Najika melebihi 10% berat. Mo dan Pujika melebihi 4% berat.

- Pada vitrifikasi Cs dilihat oleh gelas. Olehkarena Cs ini mengakibatkan panas tinggi makamemperpanjang lama penyimpanan sementara.Untuk itu proses SHTM menghi/angkan Cs agarlama penyimpanan sementara dapat lebih pendek(berkurang 27 tahun). Penyimpanan sementarahasi/ vitrijikasi selama 50 tahun dengan sistempendingin untuk menghindari devitrifikasi.Terjadinya devitrifikasi menaikkan lajupelindihan radionuklida dalam gelas.

laboratorium telah dikuasai di PTLR BATAN,sehingga untuk persiapan ke skala industri lebihmudah walaupun masih perlu adanya bantuan teknikdari negara maju.

TANYAJAWAB

DAFT AR PUST AKA

I. MARTONO H., Characterization of Waste-Glassand Treatment of High Level Liquid Waste,PNC-Japan, NBS, 1988.

2. IAEA., Characteristic of Solidified High LevelWaste Products, Technical Report Series No.] 87, IAEA,Vienna,1979.

3. IAEA., Chemical Durability and RelatedProperties of Solidified High Level Waste Form,Technical Report Series No. 257,IAEA, Vienna, 1985.

4. MENDEL J.E., The Fixation of High LevelWaste in Glasses, PNL Richland, Washington99352, 1985.

5. HORIE MISATO, Super High TemperatureMethod, Waste Management Seminar, Arizona,USA,2000

6. HORIE MISATO, The Study of Partition andSolidification With Super High TemperatureMethod, Tokai Works, Japan, ]990.

7. DZEKUN E.E. et.all, Alternative Technique forHigh Level Radioactive Waste Partitioning,Moscow, Rusia, 1995

8. SOBOLEV I.A, et. All, Synthetic Melted RockType Materials, PNC TN 8420, Japan, 1995.

M. Yazid

- Teknologi SHTM dikabarkan lebih ekonomis,tapi baru ditinjau dari segi pasca pengolahan.Bagaimana dengan cost prosesnya apa sudahdipertimbangkan?

- Bagaimana teknologi untuk menyerap Cs yangmenyulitkan?

Herlan Martono

- Pada saat ini peni/aian ekonomis tidak hanyadari segi proses saja, tetapi termasuktransportasi dan disposalnya. Sebagai contohvitr[fikasi proses mahal digunakan untuk

Prosldlng PPI - PDIPTN 2006Pustek Akselerator dan Proses Bahan - SATAN

Yogyakarta. 10 Juli 2006

Page 8: PERBANDINGAN VITRIFIKASI DAN SUPER HIGH …ansn.bapeten.go.id/files/43205/3850.pdf · kan limbah padat aktivitas tinggi yang kOll1pak mengandung aktinida (solid high active waste

8- ISSN 0216-3128 Her/all Mar/olio, Ai.\yah

Herlan Martono

- Unsur-unsur yang bukan pemben/uk kerangkagelas, maka unsur-unsur seperti Cs terperangkapdidalam kerangka gelas.

- Unsur lain juga seperti gambaI' no. I, kecuali Sidan B sebagai pembentuk kerangka gelas.

- Pada pendinginan dalam penyimpanan

sementara tidak ada radionuklida yang lerll/ClIl.

Pendinginan dilakukan dengan udarapendinginan. Pada akhir sistem pendingi udaraada HEPAfilter.

Prosiding PPI - PDIPTN 2005Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN

Yogyakarta, 10 Juli 2006