KAJIAN FAKTOR LINGKUNGAN TERHADAP LIMBAH DAN PENGHALANG REKAYASA UNTUK PENYIMPANAN LIMBAH DEKAT PERMUKAAN
Arimuladi S P Pusat Teknologi Limbah Radioaktif
ABSTRAK Faktor lingkungan yang meliputi ciri dan proses yang terjadi dalam suatu ruang / tempat sementara setelah penutupan secara prinsip efeknya menentukan perubahan fisika, kimia, biologi dan kondisi manusia dari wilayah yang menyangkut perkiraan lepas dan migrasinya radionuklida sebagai akibat terbukanya jalur ke manusia. Ketahanan limbah radioaktif dan penghalang rekayasa dapat menurun karena faktor lingkungan tersebut. Dengan kajian literatur kemungkinan proses apa saja dari limbah radioaktif dan penghalang rekayasa yang dapat dipengaruhi oleh faktor lingkungan, dengan tujuan untuk memperkirakan wilayah yang dapat mempengaruhi lepas dan migrasinya radionuklida. Dari kajian ini diperoleh banyak sekali proses faktor lingkungan yang mempengaruhi limbah radioaktif dan penghalang rekayasa kecuali proses termal, radiasi dan kritikalitas nuklir.
ABSTRACT Environmental factors include features and processes occurring within that spatial and temporal (post-closure) domain whose principal effect is to determain the evolution of the physical, chemical, biological and human conditions of the domain that are relevant to estimating the release and migration of radionuclides and consequent exposure to man. Hardness of radioactive waste and engineer barrier be able decrease by environmental factors. Make use of literature assessment possibility whatever process of radioactive waste and engineer barrier be able to influence by environmental factors, designedly for prediction of domain can influence release and migration of radionuclide. This assessment be obtained have a lot of something environmental factors process influence of radioactive waste and engineer barrier except thermal processes, radiation effects (in waste and EBS) and Nuclear criticality
LIMBAH DAN CIRI PENGHALANG REKAYASA Ciri dan proses dalam limbah dan komponen penghalang rekayasa dari sistim penyimpanan limbah (output – karateristik source term), ciri penghalang rekayasa dan limbah adalah sub-katagori dalam daftar internasional FEP dan dibagi dalam FEPs tersendiri yang didapat dengan metode pengkajian literatur. Faktor konteks pengkajian adalah faktor yang dianalisis akan banyak sekali menentukan scope analisis, mungkin ini termasuk faktor yang berhubungan dengan kebutuhan adanya ketetapan undangundang / peraturan, definisi perhitungan batas-batas nilai yang layak dan kebutuhan dalam suatu fase utama pada pengkajian; yaitu “apakah ilmu fisik FEPs akan dimasukkan. Sebagai contoh beberapa golongan dari kegiatan manusia ke depan akan mempengaruhi penyimpanan atau mungkin secara ekstrim juga tidak berpengaruh terhadap penyimpanan dan juga mungkin tidak termasuk dalam penyimpanan itu sendiri.
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2005
Bagian sistim penyimpanan terdiri dari Limbah, Penghalang buatan dan Penghalang alami yang mengandung limbah bersama dengan bagian yang potensial terkontaminasi yaitu geologi dan lingkungan permukaan, lingkungan permukaan dan kegiatan manusia yang dianggap umum harus dapat memperkirakan pergerakan radionuklida sampai ke manusia setelah penutupan penyimpanan pada bagian sistim penyimpanan, keduanyan mempunyai tempat dan besaran sementara. Diharapkan dengan pengkajian ini cakupan sistim penyimpanan faktor lingkungan seperti Ciri (roman), Proses dan Peristiwa dalam tempat dan lingkup sementara dimana efek utamanya adalah penentuan evolosi dari biologi, fisika, kimia dan kondisi manusia pada lingkungan yang relevan untuk diperkirakan lepas dan migrasinya radionuklida dan dampaknya ke manusia dapat diprediksi, diinventarisir dan diteliti lebih lanjut.
Inventaris radionuklida dan material lainnya FEPs dikaitkan dengan isi total repository terhadap tipe dari material, subtansi, elemen, radionuklida individu, total radioaktivitas atau inventaris dari subtansi bahayanya. FEP sering mengacu kepada kandungan radionuklida tetapi kandungan material lain separti besi dan metal, beton atau material organic dapat menariknya. Dapat terjadi pada :
- kandungan radionuklida - besi dan kandungan metal lainnya - beton atau kandungan material organik
Material limbah dan karateristiknya FEPs dikaitkan dengan karateristik fisika, kimia, biologi dari bentuk limbah pada waktu penyimpanan dan mereka mungkin berkembang/evolusi di dalam repository, termasuk FEPs yang berkaitan secara spesial sebagai proses degradasi limbah. Bentuk limbah biasanya akan dikondisikan terlebih dahulu sebelum disimpan, dengan memadatkan material tersebut. Karakteristik limbah akan mengembang / evolosi karena proses yang bervariasi diakibatkan oleh kondisi fisika, kimia lingkungan repository. Proses tersebut berkaitan secara khusus dengan proses degradasi limbah, sebagai perbandingan adalah evolusi pada umumnya dekat permukaan tanah juga termasuk didalam FEP Dapat terjadi pada :
- degradasi fisika - degradasi kimia
243
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2005
- bentuk padat dari resin, bitumen dan semen - sumber bekas - abu - sarung tangan, baju, plastic, kertas yang berasal dari kayu - metal yang diaktifkan - sludge, evaporasi residu, limbah padat terkompaksi dan filter.
Material wadah dan karakteristiknya FEPs dihubungkan dengan karateristik fisika, kimia, biologi dari wadah pada waktu penyimpanan dan mereka mungkin berkembang/evolusi di dalam repository, termasuk FEPs yang berkaitan secara special sebagai proses degradasi / kegagalan wadah limbah. Dapat terjadi pada :
- proses degradasi / kegagalan wadah; drum metal, stainless - shell beton - tutup wadah
Material bahan penyangga/pengisi dan karakteristiknya FEPs dihubungkan dengan karateristik fisika, kimia, biologi dari bahan penyangga/pengisi
pada
waktu
penyimpanan
dan
mereka
mungkin
berkembang/evolusi di dalam repository, termasuk FEPs yang berkaitan secara special sebagai proses degradasi bahan penyengga /pengisi. (Efek pada hidrologi / aliran) Bahan penyangga dan pengisi kadang-kadang diartikan sama. Pada beberapa limbah bahan bakar bekas aktivitas tinggi perkataan bahan penyangga bermakna material yang mengelilingi suatu wadah limbah yang mempunyai beberapa peran sebagai penyangga mekanikal dan atau kimia, padahal bahan pengisi adalah bermakna
material yang digunakan untuk mengisi ruang kosong diantara wadah-
wadah limbah
dan ruangan dibawah tanah. Walaupun pada konsep LLW / ILW
dijelaskan bahwa material bahan pengisi ditempatkan diantara wadah limbah yang mungkin mempunyai suatu kandungan kimia. Bahan pengisi / penyangga mungkin termasuk tanah liat/lempung, semen dan campuran semen dengan agregat seperti gilasan batu. Karateristik bahan pengisi / penyangga akan berkembang karena proses yang bervariasi yang diakibatkan oleh kondisi kimia dan fisika pada lingkungan repository. Proses yang secara spesial menyangkut proses degradasi bahan pengisi / penyangga
244
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2005
dapat dibandingkan dengan evolusi pada umumnya dekat permukaan tanah, termasuk didalam FEP ini. Dapat terjadi pada :
- proses degradasi bahan penyangga/pengisi - clay bentonite - clay, cement, sand, soil - campuran clay dengan crushed rock (gerusan batu)
Sistim penghalang rekayasa FEPs dihubungkan dengan design, fisika kimia, hidraulik dsb. Karateristik dari segel/penutup galian pada waktu penutupan dan penyegelan juga mereka mungkin berkembang/evolusi di dalam repository, termasuk FEPs yang berkaitan dengan proses degradasi dari spesifik segel/penutup pada galian/goa/terowongan. (Efek pada aliran hidrologi yang berubah melebihi batas waktu. Segel/penutup pada galian/goa/terowongan mungkin terjadi kegagalan hasil dari proses degradasi yang perlahan-lahan, atau mungkin hasil dari kejadian yang mendadak. Jalur alternative yang penting adalah aliran air tanah dan transport radionuklida mungkin diciptakan sepanjang variasi lapisan dari galian/goa/terowongan dan yang bersebelahan. Dapat terjadi pada :
- penutup
- material penutup: clay, beton.
- degradasi penutup - ketahanan penutup terhadap instrusi
Ciri-ciri material rekayasa lainnya dan karateristiknya FEPs dihubungkan dengan karateristik fisika, kimia, biologi dari ciri-ciri rekayasa (wadah limbah, bahan penyangga / pengisi, tutup dan segel lain dari biasanya) pada saat penyimpanan mereka mungkin berkembang didalam repositori, termasuk FEPs yang berkaitan dengan kejadian proses degradasi pada ciri-ciri rekayasa. Contoh lain ciri-ciri rekayasa adalah batuan yang dipaku/dibaut, shotcrete, dinding gudang bawah tanah, penggaris terowongan sehingga banyak peralatan yang ditinggalkan pada saat pembuatan dan itu dibiarkan begitu saja tidak dibuang sebelum ditutup. Ciri-ciri rekayasa dan karateristik bahan akan berkembang karena proses yang bervariasi yang diakibatkan oleh kondisi kimia dan fisika di sekitar lingkungan repositori. Proses yang secara spesial menyangkut tindakan proses degradasi sebagai ciri yang khas dapat dibandingkan dengan evolusi pada umumnya dekat permukaan tanah, termasuk didalam FEP ini.
245
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2005
Dapat terjadi pada : parit, lubang, kolong, dinding, lantai, urugan, lapisan timbunan, baut pada dinding batu garis-garis pada terowongan, proses degradasi dinding bawah tanah. Reduksi struktur melalui aliran dikarenakan membran impermeable dan degradasi yang berurutan pada membran impermeable potongan dinding.
Kondisi dan proses mekanika dalam limbah dan sistim penghalang rekayasa FEPs dihubungkan dengan proses mekanika bahwa pengaruh limbah, wadah, segel dan ciri-ciri penghalang rekayasa lainnya dan evolusi mekanika secara keseluruhan dekat permukaan pada saatnya. Ini adalah termasuk efek dari mekanika dan hidraulik sebagai beban yang mengganggupada limbah, wadah, komponen repositori oleh geologi sekitarnya. Dapat terjadi pada : -
pemadatan wadah dan limbah
-
ambruknya wadah
-
desakan dari berkembangnya bahan penyangga
-
perubahan volume bahan
-
atap terowongan, runtuhnya lapisan
-
perilaku yang berbeda dari berbagai gabungan
-
Ambles sebagai hasil dari tekanan limbah dan lapisan penutup
-
keretakan formasi pada ruangan, bahan pengisi, sambungan, penutup bahan, geologi lokal.
-
pergeseran wadah
Proses Hidrolika dan hidrologika dan kondisi dalam limbah dan sistim penghalang rekayasa FEP dihubungkan ke proses hidrolika dan hidrologika pengaruhnya ke limbah, wadah, segel dan ciri rekayasa lainnya serta evolusi hidrolika dan hidrologika secara keseluruhan pada waktu dekat permukaan. Ini termasuk efek hidrolika dan hidrologika pengaruhnya pada komponen limbah, wadah dan repositori oleh geologi sekitarnya. Dapat terjadi pada: kegagalan sistim drainase
-
kegagalan dinding dalam menahan kegagalan penutup / atap
disebabkan oleh kerusakan kimia -
kegagalan pada sambungan sistim pipa air mandi
Modifikasi pori-pori air dengan cover
Interaksi pada material lobang dengan pori-pori air
-
246
Perubahan pH
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2005
keretkan pada beton efek
dari
tutup
-
atap+pelindung+bahan -
Perubahan potensial redox Mineralisasi
pengisi
-
Modifikasi pori-pori air oleh cover
pengaruh perubahan iklim
-
Interaksi pada material wadah dengan
pengaruh intrusi salinasi
pori-pori air
-
gas malalui perantaraan aliran air
-
interaksi pori-pori bahan pengisi -
Timbulnya gas
dengan air
-
Degradasi polimer
-
perubahan pH
-
Efek osmosa
-
perubahan redox
Infiltrasi dan pergerakan fluida didalam
-
serangan sulfat
lingkungan repositori
-
efek dari chelating agents
Penjenuhan
-
Formasi Koloid
komponennya
-
Perubahan mineral
Aliran air dan jalur transport kontaminan
-
Efek osmotic
dalam repositori
-
Interaksi material dengan air tanah Imbas
-
Korosi matrix
dari
pada
efek
repositori
fluida
atau
disebabkan
didalam lobang
perubahan temperatur, tekanan, konveksi
-
Serangan khlor
alamiah dan viskositas
-
Karbonisasi
-
Reduksi pada struktur melalui aliran dikarenakan grouting
Kondisi dan proses kimia dan geokimia didalam limbah dan sistim penghalang rekayasa FEPs dihubungkan dengan proses kimia dan geokimia, pengaruhnya pada limbah, wadah, segel dan ciri-ciri rekayasa lainnya serta evolusi kimia dan geokimia secara keseluruhan pada waktu dekat permukaan. Ini termasuk efek pengaruh kimia / geokimia pada limbah wadah dan komponen repositori oleh geologi sekitarnya. Dapat terjadi pada : - Interaksi kimia pada bahan pengisi - Proses pemeliharaan dan penahanan dengan pori-pori air - Perubahan pH
limbah - Interaksi kimia pada pori-pori air dengan
- Perubahan redoks
limbah
- Serangan sulfat
- Proses korosi metalik
- Efek osmosis
- Degradasi polimer (resin)
- Interaksi kimia pada material ruangan
- Efek osmosis
247
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2005
dengan pori-pori air
- Interaksi kimia pada wadah (termasuk
- Potensial perubahan redoks
overpack) dengan pori-pori air
- Interaksi kimia pada material ruangan dengan air tanah didalamnya
- Korosi metalik - Degradasi polimer pada wadah dengan intregitas tinggi
- Pengarbonan
- Efek osmosis
- Serangan khlorida
- Interaksi kimia antara wadah dengan
- Serangan sulfat
limbah
- Proses elektro kimia
- Penyebab korosi metal galvanis
- Reaksi dissolusi / presipitasi
- Interaksi kimia pada bahan pengisi
- Evolusi redoks (Eh) dan keasaman/ alkalinitas (pH)
dengan wadah termasuk overpack - Interaksi kimia pada komponen non
- Pengendapan / penutupan pori-pori
limbah radioaktif dengan komponen
Perubahan geokimia
limbah radioaktif - Perubahan tingkat reaksi kimia sebab temperatur.
Proses Biokimia/Biologi dan Kondisi Dalam Sistim Penghalang Rekayasa dan Limbah FEPs
dihubungkan
dengan
proses
biokimia
dan
biologi
bagaimana
mempengaruhi limbah, wadah, segel dan keutamaan rekayasa lainnya. serta evolusi biokimia dan biologi secara keseluruhan pada waktu dekat permukaan. Ini termasuk efek pada biokimia dan biologi pengaruhnya terhadap limbah, wadah dan komponen repositori oleh geologi sekitarnya. Dapat terjadi pada : -
pertumbuhan mikroba dan racun
-
proses mediasi secara biologi dan mikroba
-
efek pada bahan-bahan organik
-
efek mikroba/biologi terhadap evolosi redoks (Eh) dan keasaman/alkalinitas (pH) dsb.
-
Perubahan mikroba disebabkan perubahan temperatur
Proses Pemanasan dan Kondisi Dalam Limbah dan Sistim Penghalang Rekayasa FEPs dihubungkan dengan proses pemanasan dan efeknya terhadap limbah, wadah, segel dan keutamaan rekayasa lainnya serta evolusi panas secara
248
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2005
keseluruhan dekat permukaan tanah pada waktunya. Ini termasuk efek pemanasan pada limbah, wadah dan komponen repositori dari geologi disekitarnya. Dapat terjadi pada : -
Evolusi temperatur
-
Reaksi elastisitas yang berbeda
-
Reaksi non elastis
-
Perubahan celah retakan disebabkan oleh perubahan temperatur
-
Perubahan dalam aktivitas mikroba
-
Timbulnya panas reaksi radiogenitas, kimia dan biologi dari limbah
-
Timbulnya panas reaksi kimia dari keutamaan rekayasa misalnya hidrasi beton
-
Perubahan didalam tingkat reaksi kimia misalnya korosi
-
Ketergantungan temperatur pada proses fisika, kimia, biologi dan hidrolika misalnya korosi dan penjenuhan kembali
-
Perubahan tekanan fluida, densitas, viskositas.
-
Imbas perubahan kimia disebabkan oleh perubahan temperatur.
Sumber Gas dan Efeknya Didalam Limbah Sistim Penghalang Rekayasa FEPs didalam dan disekitar limbah, wadah dan keutamaan rekayasa yang mengakibatkan timbulnya gas-gas dan efek yang berurutan pada sistim repositori. Produksi gas mungkin ditimbulkan dari degradasi dan korosi pada berbagai variasi limbah, wadah dan bahan utama rekayasa maupun efek radiasi. Efek dari timbulnya gas mungkin perubahan kimia dan kondisi hidrolik lokal, dan mekanisme transport radionuklida yaitu imbas gas dan gas sebagai media transport. Dapat terjadi pada : -
Ledakan
→
-
timbul gas
-
tekanan udara →
-
korosi
-
pembusukan bahan organik (mikroba)
-
efek radiasi
-
degradasi bangunan, bahan penyangga atau bahan pengisi (proses rangsangan mekanik)
-
interaksi
kimia
pada
wadah
(termasuk
bahan
penyangga) dengan pori-pori air -
interaksi kimia pada limbah dengan wadah
-
interaksi kimia pada bahan pengisi dengan wadah
-
(termasuk bahan penyangga).
249
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2005
Efek Radiasi Dalam Limbah dan Sistim Penghalang Rekayasa FEPs dihubungkan kepada efek akibat dari pancaran radiasi dari limbah, itu sebagai efek dari limbah, wadah, segel, dan keutamaan rekayasa lainnya serta evolusi radiogenik keseluruhan pada waktu mendekati permukaan. Sebagai gambaran efek yang berkaitan adalah ionisasi, dekomposisi radiolisis pada air, radiasi merusak cetakan limbah atau bahan wadah, timbulnya gas helium karena meluruhnya alpha. Dapat terjadi pada : - Radiolisis → - efek iradiasi pada metal dan beton - hasil peluruhan timbulnya gas →
- degradasi polimer (resin dan wadah berintegritas tinggi) - degradasi beton - degradasi metalik
Kritikalitas Nuklir FEPs dihubungkan dengan kemungkinan dan efek pada reaksi berantai fisi nuklir secara tiba-tiba didalam repositori. Suatu reaksi berantai adalah proses berdiri-sendiri pada fisi nuklir dimana masing-masing neutron dilepas dari suatu pemicu fisi, setidak-tidaknya demikian cara kerja dasarnya. Diperlukan konsentrasi kritikalitas nuklir secukupnya dan melokalisasi massa (massa kritis) pada isotop fisi (U-235, Pu-239) dan juga adanya bahan neutron secukupnya dalam suatu geometri yang tepat, suatu reaksi berantai adalah dapat dikenal dengan menyiram neutron yang mengikat isotop (Pu-240) Dapat terjadi pada : Kritikalitas radiologi. KESIMPULAN Pengkajian faktor lingkungan dari segi limbah dan penghalang rekayasa banyak sekali yang dapat dipakai untuk mengkaji keselamatan penyimpanan limbah dekat permukaan, kecuali pada sub katagori kritikalitas nuklir karena fenomena tersebut tidak terjadi untuk penyimpanan limbah dekat permukaan (low-level), Kondisi dan proses Thermal hanya terjadi pada geological disposal tidak untuk penyimpanan limbah dekat permukaan, sedangkan Efek Radiasi untuk low-level dianggap rendah sehingga penyimpanan limbah tersebut diletakkan dekat permukaan (lihat tanda X pada daftar lampiran FEPs). Parameter factor lingkungan ini banyak sekali karena itu perlu ada seleksi lagi oleh beberapa ahli di bidangnya, mengingat waktu yang sangat
250
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2005
lama dan dana yang besar untuk penelitian ini tanpa mengurangi resiko yang akan terjadi dan resiko ke depan. DAFTAR PUSTAKA 1. IAEA. February (1999): Development of an Information System for Features, Events and Processes (FEPs) And Generic Scenarios for the Safety Assessment of Near Surface Radioactive Waste Disposal Facilities. Scenario Generation and Justification Working Group, ISAM Document, Version (0.3). 2. Japan Nuclear Cycle Development Institute. (2000): H12: Project to Establish the Scientific and Technical Basis for HLW Disposal in Japan. Supporting Report 3 Safety Assessment of Geological Disposal System. 3. Nuclear Energy Agency - OECD, “Features, Events and Processes (FEPs) for Geologic Disposal of Radioactive Waste”, An International Database. Radioactive Waste management.
251
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2005
0. KONTEKS PENGKAJIAN
1. FAKTOR LUAR 1.1 Persoalan 1.2 Kejadian & 1.3 Kejadian & Penyimpanan Proses Geologi Proses Iklim
1.4 Tindakan 1.5Lainmasyarakat lain kedepan
2. BAGIAN SISTIM PENYIMPANAN : FAKTOR LINGKUNGAN 2.1 Ciri-ciri Limbah & Engineer
2.2 Lingkungan Geologi
3.3 Lingkungan Permukaan
3.4 Kebiasaan Masyarakat
3. RADIONUKLIDA / FAKTOR PENCEMAR 3.1 Karateristik Pencemar
3.2 Faktor Migrasi
DAMPAK
252
3.3 Faktor Exposure
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2005
PROSES PENGKAJIAN KESELAMATAN
1. Konteks Pengkajian
2. Gambaran Sistim
3. Pengembangan dan Perbaikan Skenario
4. Implementasi dan Formulasi Model
5. Melakukan Analisa
7. Perbandingan terhadap kriteria pengkajian
Diterima
10. Tinjauan dan Modifikasi YA
6. Hasil
8. Keselamatan Memadai ? TIDAK
YA
9. Komponen Pengkajian Yang Efektif Untuk dimo difikasi
TIDAK
Ditolak
253
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2005
BAGIAN SISTIM PENYIMPANAN: FAKTOR LINGKUNGAN
ditolak
CIRI-CIRI LIMBAH DAN PENGHALANG BUATAN 01 Inventarisasi, radionuklida dan material lain 02 Bentuk material limbah, karakteristik dan proses degradasi 03 Material wadah, karakteristik dan proses degradasi 04 Material bahan penyangga, karakteristik dan proses degradasi 05 Sistem Penghalang buatan, karakteristik dan proses degradasi 06 Ciri material buatan lainnya, karakteristik dan proses degradasi 07 Kondisi dan proses mekanik (in wastes and EBS) 08 Kondisi dan proses hidrolik/hidrogeologi (in wastes and EBS) 09 Kondisi dan proses kimia / geokimia (in wastes and EBS) 10 Kondisi dan proses Biologi / biokimia (in wastes and EBS) 11 Kondisi dan proses Thermal (in wastes and EBS)
Χ
12 Efek dan sumber gas (in wastes and EBS) 13 Efek Radiasi (in wastes and EBS)
Χ
14 Kritikalitas Nuklir
Χ
15 Extraneous materials
X
254
