/SSN
Hasi! Pene!i1ian dan Kegiatan PTLR Tahun 2006
0852 - 2979
LlMBAH RADIOAKTIF PADAT YANG DITIMBULKAN DARI OPERASI PUSAT LlSTRIK TENAGA NUKLIR (PL TN) Wati Pusat Teknologi Limbah Radioaktif, SATAN ABSTRAK LlMBAH RADIOAKTIF PADAT YANG DITIMBULKAN DARI OPERASI PUSAT LlSTRIK TENAGA NUKLIR (PL TN). Telah dipelajari tentang berbagai limbah radioaktif padat dari operasi PLTN. Jumlah dan karakteristik limbah yang dihasilkan pada operasi PLTN tergantung pada tipe, daya, dan kondisi operasinya. Jumlah limbah padat yang ditimbulkan dari operasi PLTN 1000 Mwe dalam setahun adalah sekitar 1200 m3 atau 300 - 400 drum 200 I. Radionuklidaradionuklida penyusun limbah terse but tidak ada yang mempunyai umur paruh lebih dari 30 tahun. ABSTRACT SOLID WASTE RADIOACTIVE ARISINGS FROM NUCLEAR POWER PLANTS (NPP) OPERATIONS. All kinds of solid waste radioactive from NPP operations have been studied. The amounts and characteristics of wastes produced in a NPP operations depend on the type, the power, and the operating conditions of it's. The annual produced of solid waste from operation of NPP 1000 Mwe about 1200 m3 or 300-400 drum 200 I. The half life in it's radionuclide maximum is 30 years.
PENDAHULUAN Adanya nasional
rencana
melalui
memasukkan
pembangunan
Pusat
energi
nuklir dalam
Listrik Tenaga
mulailah era industri nuklir di Indonesia. Sebagaimana juga menimbulkan batas
yang
kesehatan nuklir
menimbulkan
masyarakat.
maka
Nuklir
limbah
potensi
dampak
ini harus
dikelola
(PL TN)
energi
maka
radiologi
bagi
lingkungan
dengan
baik
untuk
melindungi
dari potensi dampak radiologi yang dapat ditimbulkan.
Reaktor yang dioperasikan
di dunia hingga saat ini, yang menggunakan
menjadi
dua,
yaitu
Reactor
menggunakan
pending in H20 dan reaktor
menggunakan
pendingin
dan
yang dianut oleh teknologi
lingkungan dan masyarakat
digolongkan
akan
dengan zat radioaktif dalam
Sesuai dengan azas keselamatan radioaktif
pemasok
industri lainnya, industri nuklir
sejumlah limbah yang terkontaminasi
dapat
sistem
pendingin air
air ringan
(Light
Water
Reactor/LWR)
air berat
(Heavy
Water
Reactor/HWR)
DlO. Reaktor yang menggunakan
pendingin
air ringan
terdapat 2 jenis reaktor daya, yaitu reaktor air tekan ( Pressure Water Reactor/PWR) dan reaktor air mendidih (Boiling Water Reactor/BWR).
Keduanya menggunakan
bahan
bakar uranium yang diperkaya hingga sekitar 3% U23S. Berbagai jenis limbah padat yang mengandung zat radioaktif secara garis besar diklasifikasikan
menjadi dua yaitu limbah basah (wet solid waste) dan kering (dry solid
waste). Klasifikasi limbah radioaktif pad at digunakan untuk memudahkan lebih lanjut. Asal utama limbah radioaktif pad at dapat dikategorikan 296
pengelolaan
menjadi 3 yaitu :
ISSN 0852 - 2979
Hasi/ Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2006
nuclear
power
plant
(NPP),
daur bahan
bakar
nuklir
dan
limbah
radioaktif
dari
laboratorium penunjang. Studi ini dititikberatkan pada limbah yang ditimbulkan dari NPP dan daur bahan bakar nuklir yang jumlahnya cukup signifikan. KATEGORISASI
LlMBAH RADIOAKTIF PADAT
Berdasarkan yaitu:
tingkat radiasinya, limbah radioaktif
padat terbagi
menjadi dua,
limbah radioaktif padat tingkat rendah-sedang dan limbah radioaktif padat tingkat
tinggi. Limbah radioaktif
padat tingkat rendah-sedang,
bahan yang terkontaminasi
yaitu limbah yang terdiri dari
seperti kertas, sarung tangan, dan alat-alat
nuklir yang kontak langsung
(terkontaminasi).
Limbah radioaktif
yaitu limbah yang terdiri dari bahan-bahan sisa perlengkapan terutama
bekas selongsong
laboratorium
pabrik proses olah ulang,
radionuklida
dengan aktivitas tinggi [I]. Bermacam-
macam sistem klasifikasi digunakan untuk mengkategorisasikan
laju dosis ataupun
padat tingkat tinggi,
elemen bahan bakar nuklir yang diolah ulang dan dari
yang menggunakan
tingkat rendah-sedang.
laboratorium
limbah radioaktif pad at
Sistem klasifikasi ini biasanya didasarkan pad a aktivitas spesifik,
radioaktivitas.
Sistem klasifikasi
yang lain mungkin
berupa asal
limbah, sifat fisika kimianya, tipe radiasinya, dan waktu paroh radionuklidanya. masing
sistem klasifikasi
ini mempunyai
maksud dan dasar yang digunakan. yang
biasa
dikenal
pembuangannya radioaktif
dan
diterima
keuntungan
dan kerugian
tergantung
Salah satu dasar untuk mengklasifikaskan oleh
umum
adalah
didasarkan
atau cara pengolahannya. Untuk maksud pembuangan,
padat aktivitas
Masing-
rendah-sedang
secara umum dikategorikan
pada
297
cara
seperti terlihat
Tabel 1. Kategorisasi limbah radioaktif padat aktivitas rendah-sedang[ rendah -Karakteristik Beta Bet sedang Betagamma gammarendah sedang
limbah
limbah
pada Tabel 1 sebagai berikut :
Kategori limbah Radiotoksisitas rendah ah berumur berumurpendek panjang - -Tidak -Radiotoksisitas Mengandung mengandung alpha sedang alpha Tidak mengandung alpha dang pendek ndah berumur panjang Radiotoksisitas sedang
dari
1]
ISSN 0852 - 2979
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2006
Sedangkan untuk maksud pengolahannya
limbah radioaktif padat dapat dikategorikan
menjadi : a. Limbah radioaktif padat terbakar/terkompaksi. - Tidak mengandung alpha - Mengandung alpha b. Limbah radioaktif padat tak terbakar, terkompaksi - Tidak mengandung alpha - Mengandung alpha c.
Limbah radioaktif padat tak terbakar dan tak terkompaksi - Tidak mengandung alpha - Mengandung alpha
d. Limbah padat khusus Material terirradiasi yang mempunyai
ukuran besar. Macam-
macam material yang diiradiasi dalam teras reaktor akan selalu berganti-ganti
dan
akhirnya akan menjadi limbah, sebagai contoh : bahan bakar bekas, batang kendali, in-core
detector
dan grafit slurry
, tetapi kebanyakan
dari limbah ini tergolong
aktivitas tingkat tinggi. Berdasarkan
Eurochemic
Decomisioning
radioaktif padat aktivitas rendah-sedang
batasan secara kuantitatif
untuk limbah
adalah :
Tabel 2. Batasan secara kuantitatif untuk limbah aktivitas rendah-sedang Waste level
[2]
Quantitatif Limits Beta/Gamma Species 20.000 2,5 Sv/jam GBq/m 2 mSv/jam 140GBq/m 140MBq/m 8.000 Gbq/m
~Ipha Alpha Laju dosis permukaan
Limbah yang mempunyai
aktivitas di atas ambang batas aktivitas ILW sudah
tentu termasuk kategori limbah aktivitas tinggi (HLW). Limbah radioaktif pad at terbakar tetapi tidak mengandung
alpha yang ditimbulkan dari instalasi nuklir jumlahnya
besar, biasanya berupa : PVC dan kantongkantong (macam-macam pembungkus
polyethylene,
protective
cukup clothing
plastik, tekstil, barang dari kulit, celulose, karet, neoprene, dsb), bahan
(kardus, kertas, plastik, kayu) bahan pembersih
(kain bekas, tisue) dan
filter (celulose tekstil dengan fiber glass atau filter mineral dengan kerangka kayu, dsb).
298
ISSN 0852 - 2979
Hasi/ Peneli/iall dan Kegia/all PTLR Tahun 2006
Limbah radioaktif padat terbakar yang mengandung alpha pada umumnya ditimbulkan dari proses olah ulang (pelepasan U/Pu, penyulingan Pu), pencampuran Pu02) dalam
instalasi
fabrikasi
bahan bakar dan dari pusat-pusat
oksida (UOZ penelitian
yang
bekerja dengan elemen transuranium. Jenis limbah ini sebenarnya sam a dengan limbah radioaktif yang tidak mengandung yang korosif serta memerlukan
alpha, tetapi limbah ini banyak mengandung fasilitas penahan alpha sehingga
bahan
memerlukan
teknik
pengelolaan yang khusus. Limbah radioaktif
padat tak terbakar dan tidak mengandung
alpha umumnya
berupa logam, barang pecah belah, konstruksi material penyekat/insulasi, frame HEPA filter, beton, batu-batuan dan alat-alat perlengkapan terkontaminasi. apabila
Jenis limbah ini biasanya dianggap
limbah-limbah
tempat ekstraksi
terse but terkontaminasi
uranium,
sebagai
filter metalik,
mekanik lainnya yang
limbah radioaktif
alpha dan berasal
plutonium dan dari bagian konversi
alpha,
dari daerah
aktif
instalasi proses olah
ulang atau dari deretan glove box pada instalasi fabrikasi bahan bakar. Limbah serupa timbul di tempat penelitian (pembelahan).
Tritium
dan pengembangan
sebagai
kontaminan
yang bekerja dengan material fissile
juga terdapat
pada kebanyakan
padat yang ditimbulkan dari industri nuklir. Kondisioning dari limbah-limbah memerlukan
limbah
ini biasanya
teknik khusus karena tritium dalam bentuk oksida dapat bergerak
dan
bertukar dengan air. LlMBAH PADAT DARI NPP Bahan bakar bekas tidak termasuk
dalam bahasan
aktivitas tingkat tinggi (HLW). Dalam makalah ini pembahasan aktivitas
rendah-sedang
rutin. Meskipun
(LLW/ILW).
LLW/ILW
LLW/ILW dihasilkan
biasanya mengandung
ini, limbah ini tergolong difokuskan pada limbah
selama
radioaktivitas/m3
reaktor
beroperasi
relatif kecil, tetapi
dalam jumlah volume keseluruhan relatif besar sehingga menyulitkan pembuangan. A. Alur Timbulnya Limbah Alur timbulnya limbah radioaktif pad at dari NPP seperti terlihat pad a Gambar 1 a dan Ib [3]. Ada 5 sistem yang potensial menimbulkan limbah yaitu primary coolant clean up system, liquid waste processing power
plant
ditampilkan
operation pad a Tabel
memperlihatkan
system. 3 dan
system, off-gas and ventilation system dan general Karakteristik 4.
Tabel
limbah 3 untuk
untuk reaktor
masing-masing PWR
sistem
1300
MW(e)
bahwa karakteristik limbah yang ditimbulkan dari masing-masing
sistem
berbeda. Aktivitas spesifik tertinggi adalah limbah dari general power plant operation
299
ISSN 0852 - 2979
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2006
system (batang kendali) sebesar 3 x 103 Ci/m3 kemudian diikuti limbah dari primary coolant clean up system yaitu wet ionexchange
resins sebesar 102 - 5 x IOz Ci/m3 dan
filter cartridges sebesar 5 x 10' - 5 x IOz Ci/m3. Limbah dari sistem yang lain mempunyai aktivitas spesifik antara 10-2
-
1 Ci/m3. Tabel 4 untuk reaktor BWR 1300 MW(e) juga
memperlihatkan bahwa karakteristik limbah yang ditimbulkan dari masing-masing sistem berbeda. Aktivitas spesifik tertinggi adalah limbah dari general power plant operation system (batang kendali) sebesar 6 x 104 Ci/m3 kemudian diikuti limbah dari off-gas and ventilation
system sebesar 3 - 15 Cilm3. Tabel 3 dan 4 memperlihatkan
bahwa tipe
reactor berpengaruh terhadap karakteristik limbah yang ditimbulkan (limbah dari sistem yang sam a mempunyai aktifitas spesifik yang berbeda) Tabel 2. Batasan secara kuantitatif untuk limbah aktivitas rendah-sedang Quantitatif Beta/Gamma Limits Waste level 40 Species GBq/mJ 20.000 GBq/m3 2 2,5 mSv/jam MBq/m3 Sv/jam 8.000 Gbq/mJ
ermukaan ktivitas sedanq (ILW) lpha Laju dosis Alpha aju dosis
TABLE 3. KAR.A.KTERISTIK LIMBAH PWR
1300 MW(e).
SpeCific aClivity
Nature of waste
System
{Ciirrr>
Pnmary cDolant dean
up
10'-5X10< Wet ion.cxchangc
resins
5 X 10'_5 X 10'
Filter cartridges liquid
waste processing
E n!porator
10-' -
concentrates,
1
sJudges, resins OfT-gas ond ventilation
HEPA filters
10-' 1
Ch:m;oaJ filters
10-'
General power plant
Poper. rags, clothing
operation
Discarded
hardware
2 X 10-' -2 X 10-' components
Comrol rods (onJy after one year of ope-ration): start up neutron sources; fuel dement
-I
components
300
and spacers
10-'-10' 3 X 10'
[2]
/SSN
Hasil Penelilian dan Kegialan PTLR Tahzm 2006
0852 - 2979
~A't'OIJ' \'W"~n:s lIr-x,
',i ."(
,-;d--,..HI G;f
-_._------_.~
~-------~
'
G"':it~
----L-J co••o"••• \ro,:
l.lliV'O W••••T£$ nt:UUIA'NC. NQ flH\T~rc." "IIhN ••••• ae.••••(NT
Fig. Typical flow pattern of radioactive
wastes in
a
PWR system (reproduced
from Rep. ERDA-76.43)
:s,OLIO WASTE:>. CONIA.NING M4,,)~ Of' "'HI.i. A Af.)H ..)AC'ltVI-ly ANO
'''f.O'.JI,HNG :'HI!"~ AND S1()"A~t' 1
w ••••TtiH
AC"! IVA'T"O COOLANT Af.)O'T.~.~~~
J
.--\.IUVIO
YV •••••
lRE.ATfVI£NT
STCi
-';}'-'
!,;V$l"f:M5
-------.-.-----------
LIOUID WASl'F.g Hft.:II.JlfHNG NO f-UH'IHEf; MANAt;;I:;M(,..1
Fig flow pattern of radioactive
wastes in
a
BWR system
(reproduced
from Rep. ERDA-76.43)
Gambar 1.a. Diagram alir limbah radioaktif yang ada pada system BWR (bawah)
301
PWR (atas) dan
ISSN 0852 - 2979 Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahlln 2006
PRIM;''''''
UP
c O!.::r.: NS;' TE CLE.;"'1
MAIN CONDENSER GASES
~10\,)10
CO:::>:.h~ CL~
UP
RINSING AND DECONT AMINA TINe; LlOUID'S .
PRIMARY COOLANT DEGASSING
Off
E::::N>M~NT
LABOP'.t.TO;:Y DRAINS
LEJ.-"-"GES
Oi"F
GASES (TANK VEN'iS
SEALS. TURBINE G:.m:::S r-T,
LAUNDRY FLO:::;
?RAINS
EVAPC>
R CONDENSER WATER
AND
PERSONNEL
LIQUID
SHOwERS
WASTE
PROCESSiNG
-I
OEWATERED SLUDGE EVAPORATOR CONCENTR. ION EXCHANGE RE.SINS
DEMINER",-,Z::;O WATER
FUEL
POOL FIL TEP.S
A~O OEMINERALI;:A. TION
?ESINS
OISCARDED HARDVJt.RE AND CO>..IPONENTS
HEPA Fil T!: RES
CHARCOAL
CERAMIC
AOSOR9ERS
FILTERS
COMPACTiON
,
WET S::J.I::J WAS-:-"
NON·COMBVSTIB
•..E
SOllC WASTE
t LIQUIDS FURTHEr<.
RFO,-/I"I>';::;
TREATM"",
NO
T REA TME NT "-NO COND'TIOP-lING
Gambar 1. Alur Timbulnya Limbah NPP
302
GASE S
REOUIRING
FURTHER TREJ..TMEt,rr
NO
tahun onditioning)
ISSN 0852 - 2979
Hasi/ Pene/itian dan Kegiatan PTLR Tahun 2006
B. Jumlah dan Komposisi Limbah Akumulasi 360.000
m3.
total LLW dari power plants seluruh dunia pad a tahun 1990 adalah
Total ILW sebanyak
28.000 m3/tahun. Sampai
tahun 2005 jumlah
ini
mengalami kenaikan kurang lebih sebanyak 50 %. Jumlah limbah radioaktif padat yang ditimbulkan
tiap tahun
dari operasi
PLTN 1000/900
Mwe adalah
sekitar
1200 m3
(Gambar 2). Jumlah limbah pad at yang ditimbulkan tergantung dari tipe reaktor dan kondisi operasi. Estimasi jumlah total dari limbah padat berkisar antara 100 drum/tahun
- 400
drum/tahun dengan 10 % nya berisi ILW. Tabel 5. Limbah radioaktif padat LLW/ILW dari operasi PWR [5] 1 nsenerasi 300-400 drum 200tiap L rag, poly-sheet, wood) 375 m (combustible Evaporasi Volume 50 m' 'solidified liquid)tahun (m3) Sementasi Kompaksi 430m 12 35 m33(incombustibleinsulation) (rubber, spent charcoal) (incombustible air filter) 10m3 pc (incombustible liquid filter)
Pada umumnya LLW/ILW terkontaminasi 134, Ce-144, Ru-106, Zr-Nb-95,
radionuklida seperti 1-131, Cs-137, Cs-
Co-60, Co-58, Fe-59, Mn-54, Cr-51, Ni-63, dan H-3.
Dalam hal ini, produk fisi yang paling menyusahkan
untuk jangka pendek adalah 1-131
(8 hari, gamma 0,4 Mev) dan Cs-134 (2 tahun, gamma 0,6 Mev). Untuk limbah yang berumur lebih panjang beberapa tahun prod uk fisi yang dominan adalah Cs-137 (30 tahun,
gamma
pendek adalah dominan
0,6 Mev).
Produk
aktivasi yang paling menyusahkan
Fe-59 (45 hari, gamma
1,1 Mev). Sesudah
untuk jangka
itu nuklida yang paling
adalah Co-60 (5,2 tahun, gamma 1,3 Mev). Sesudah disimpan
tahun atau lebih nuklida sisa yang dominan kemungkinan
Ni-63 (92 tahun, beta, no-
gamma). Komposisi jenis radionuklida dalam LLW/ILW dari masing-masing seperti terlihat dalam table 6:
303
selama 30
tipe reaktor
ISSN 0852 - 2979
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2006
Tabel 6. Komposisi jenis radionuklida dalam LLW/ILW PHWR BWR
Cs-137 1-131 Zr -95 PWR Cr-51 Nb
14% 7% 24% 17% 30% 11 13 Co-60 Co-58 6% 20% 3 Na-24 dan Zn-65 15%,%sedikit Radionuklida Tipe reaktor
DAFTAR PUSTAKA 1. IAEA, "Treatment
of Low and
Intermediate
Level
Solid
Radioactive
Wastes",
Technical Reports Series No. 223, IAEA, Vienna, 1983. 2. Decommissioning
of Nuclear Facilities, NEA/OECD, Paris, 1991.
3. IAEA, "Guide to The Safe Handling of Radioactive Wastes at Nuclear Power Plants", Technical Reports Series No. 198, IAEA, Vienna, 1983. 4. S. Ronodirjo, Concept of Ultimate Disposal for NPP Radwaste in Indonesia, 1990. 5. NEWJEC, Feasibility Study of The First Nuclear Power Plants at Muria Peninsula Region, "Waste Management and Decomisioning", NEWJEC Inc., 1996.
304
