ISSN 0852 - 2979
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahlln 2006
RANCANGAN SISTEM LOADING DAN UNLOADING PADA KOLOM PENUKAR ION PENGOLAH LlMBAH RADIOAKTIF Husen Zamroni, R. Sumarbagiono Pusat Teknologi Limbah Radioaktif, BATAN
ABSTRAK RANCANGAN SISTEM LOADING DAN UNLOADING PADA KOLOM PENUKAR ION PENGOLAH L1MBAH RADIOAKT/F. Rancangan sistem loading
dan unloading telah dibuat yang meliputi sistem penampungan, pemipaan, mekanikal maupun elektrikal. Sistem untuk memasukkan dan mengeluarkan penukar ion menggunakan pompa. Penukar ion yang sudah jenuh dikeluarkan dari dalam kolom dan disimpan dalam tangki penampung yang sudah diberi shielding sebelum di bawa ke tempat penyimpanan. Rancangan menggunakan stainless steel ukuran panjang 120 cm, diameter 15,25 cm (6"), untuk loading dan unloading menggunakan ukuran diameter 5 cm (2"). Penggunaan pompa pada rancangan ini di kontrol secara otomatis untuk menghindari paparan radiasi pekerja dari penukar ion yang sudah jenuh dengan unsur radioaktif. Bahan yang digunakan untuk sistem rancangan ini menggunakan bahan stainlees steel yang mempunyai ketahanan korosi tinggi. ABSTRACT DESIGN OF LOADING AND UNLOADING SYSTEM ON RADIOACTIVE WASTE TREATMENT ION EXCHANGE COLUMN. design had been done it comprises tank, pipe mechanical and electrical system. System for ion exchange loading and unloading used pump. The spent ion exchanger was brought out from column and was storaged in shielded tank before was brought to the storage place. Design use stainless stell aith size 120 cm length, 15,25 cm (6") diameter and loading unloading use 5 cm (2") diameter. The using of pump in the design were controlled automatically to avoid the worker from radiation exposure from radioactive elements. The material used in this design system is high corrosion resistance stainless steel PENDAHULUAN Penggunaan kolom penukar ion dalam suatu instalasi nuklir sudah banyak digunakan baik yang sifatnya sebagai pendukung maupun sebagai fasilitas utama penyerapan ion radioaktif. Penggunaan resin dalam kolom penukar ion untuk pengolahan air pendingin primer maupun air pendingin sekunder merupakan komponen yang sangat penting karena kebanyakan unsur radioaktif dalam kedua pendingin tersebut dam bentuk ion. Oemikian juga Limbah radioaktif cair yang ditimbulkan dari instalasi nuklir perlu dilakukan pengolahan supaya aman dan terjadi reduksi volume. evaporasi,
Pengolahan
limbah radioaktif
cair dapat
dilakukan
dengan
pengolahan kimia dan penukar ion. Penggunaan penukar ion pada
pembangkit listrik tenaga nuklir antara lain : pemurnian air pendingin primer, pengolahan pembuangan primer, pengolahan air kolam pendingin bahan bakar, pemurnian recycling asam borat dan pengolahan limbah radioaktif
249
[3] .
ISSN 0852 - 2979
Hasi/ Penelitian dan Kegiatan PTLR Tallllll 2006
Penggunaan penukar ion biasanya dimasukkan ke dalam paket kolom untuk mempermudah
proses aliran eairan ke dalamnya.
Kolom penukar
ion yang
digunakan bisa diisi dengan berbagai variasi ukuran dan material sesuai dengan syarat yang ditetapkan. Konfigurasi kolom dapat terdiri dari bed tunggal (kolom kation dengan anion terpisah) atau sistem eampuran kation dan anion jadi satu. Operasi kolom biasanya dilakukan proses semi kontinyu[3J• Proses pertukaran ion dalam kolom menyebabkan penukar ion akan meneapai jenuh. Penukar ion yang sudah jenuh
harus dilakukan
penggantian karena kemampuan
sudah sangat
menurun. Proses pengeluaran dari dalam kolom ke dalam tangki penampung harus hati-hati agar tidak membahayakan pekerja karena paparan yang eukup tinggi
[1].
METODE Rangkaian kolom diraneang dalam satu ruangan yang disangga dengan bahan besi untuk menopang agar sistem kolom berdiri dengan kuat. Bahan kolom penukar ion terbuat dari stain lees steel dengan diameter dan tinggi tertentu yang sudah dilengkapi sistem pemipaan (Gambar 1 ). Proses loading resin dilakukan dengan membuka resin loading window yang diperkuat dengan 8 (delapan) sekrup satu persatu sehingga penutupnya terbuka. Rangkaian alat untuk memasukkan resin (Gambar 3) dihubungkan dengan bagian resin window loading. Apabila kedua alat sudah terhubung dengan rapat resin seabanyak 10 liter yang sudah dieampur dengan sedikit air di pompa dengan pompa resin dari penampung resin ke dalam kolom. Setelah semua resin masuk ke dalam kolom, rangkaian alat dipisahkan dari resin window loading. Selanjutnya resin window loading ditutup dengan rapat dengan memperkuat ke delapan sekrup. Proses unloading dilakukan jika resin dalam kolom sudah jenuh. Setelah proses dihentikan maka untuk melakukan unloading dilakukan dengan membuka delapan sekrup yang ada pada bagian resin window unloading. Rangkaian alat (gambar 4) dihubungkan bagian depannya dengan resin window unloading dengan menggunakan sekrup. Apabila rangkaian sudah terhubung dengan kuat sehingga tidak ada keboeoran pompa dioperasikan untuk proses unloading resin ke dalam tangki penampung resin bekas. HASIL DAN PEMBAHASAN Kolom penukar ion diraneang dengan bahan stailess stell dengan ukuran panjang 120 em, diameter kolom 15.25 em (6").
Bagian atas kolom di las keluar
untuk lubang sekrup dengan lebar 2,5 em. Bagian untuk menghubungkan antara kolom dengan penutup bagian atas ini di buat lubang sekrup sebanyak 8 buah
250
ISSN 0852 - 2979
Hasi/ Penelitian dan Kegiatan PTLR Talnlll 2006
dengan
ukuran
sekrup
12 (Gambar
dengan tinggi 5 em berbentuk dengan menggunakan
sekrup.
Resin window
loading
permukaan
Resin window
dibuat
untuk sekrup sebanyak Pompa-pompa keeepatan
berkeeepatan
dengan
ukuran
ukuran 5 em (2") posisi 7 em dari
dibuat dengan bahan plat yang sudah dilubangi
alirnya
sesuai
terbuat dari bahan carbon steel yang dapat
yang
dikehendaki.
0.50
m, tangki
ini digunakan
sebelum di umpankan
stainless
steel 304L yang tahan korosif
peeah (Gambar
tahan
korosif
melalui
raneang
dapat
(Gambar
1).
dapat
menampung
Tangki hasil olahan,
menampung
dari yang diletakkan
limbah
yang
tumpah
jika
berbentuk silinder volume 1 m3 dengan ukuran tinggi
dari yang
limbah
yang
untuk menampung
diletakkan tumpah
jika
dalam
sementara
effluent (Iimbah steel 304L yang ruangan
yang di
penampungnya
pecah
tangki ini di raneang dari stainless
cairan dari limbah yang sudah dilewatkan hanya
limbah
1).
shielding
menampung
untuk menampung
untuk
resin). Tangki ini terbuat dari stainless
dan diberi
digunakan
(Gambar 1).
dan diberi shielding
0,75 m dan diameter 0.50 m, tangki ini digunakan sesudah
yang
ke dalam kolom penukar ion. Tangki ini terbuat dari
di raneang
Tangki limbah radioaktif
radioaktif
Pompa
berbentuk silinder volume 1 m3 dengan ukuran tinggi
radioaktif
penampungnya
10 em dari
dibuat dengan bahan plat yang sudah dilubangi
yang digunakan
yang
atas dibuat
dengan kolom utama
5 em (2") posisi
alir dari 100 ml/menit sampai 5 liter/menit
ruangan
tutup
8 buah ukuran 8 (Gambar 2 Tampak Samping).
m dan diameter
dalam
Bagian
yang dihubungkan
dibuat dengan
Penutupnya
Tangki limbah radioaktif 0,75
Atas).
8 buah ukuran 8 (Gambar 2 Tampak Samping). unloading
bagian bawah kolom.
diatur
melengkung
atas kolom. Penutupnya
untuk sekrup sebanyak
2 Tampak
steel 304L ini berisi
kolom penukar ion. Tangki ini digunakan
waktu, jika aktivitasnya
tidak melebihi
batas
ambang maka dapat dibuang ke lingkungan. Valve, rancangan
ini banyak menggunakan
ukuran yang sesuai dengan
valve dari stain lees steel dengan
pipa yang digunakan.
Valve yang digunakan
tipe gate
valve yang dapat dengan mudah di buka dan ditutup. Pipa, pipa di bagi beberapa korosif penukar
terutama ion
berdiameter
pipa-pipa
bag ian, bagian
yang menghubungkan
dapat menggunakan
pipa stainlees
1 inehi.
251
yang non radioaktif
penampung
dan non
resin dengan kolom
steel 304L, pipa yang digunakan
ISSN 0852 - 2979
Hasi/ Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahlln 2006
Penahan resin agar tidak keluar dari kolom digunakan bahan stainless stell berbentuk plat lingkaran yang dilubangi berbentuk lingkaran dengan diameter 0,25 mm. Teknik Pembuatan lubang dibuat melingkar dengan jarak yang sama dengan sudut 15 derajat. Resin penukar ion yang digunakan dari jenis kation maupun anion dari merk Dowex (Tabel 1). Resin yang telah jenuh di keluarkan dari kolom dengan sistem pemompaan (Gambar 4). Tabel 1. Kondisi operasi kolom penukar ion [3]
I
Powder Resin Organik 5-150 \-1m 1.1-1.2 kg/L 50-80% , nion atau kation 1-14 10-1000
Media Inorganik I Butiran Resin __ Organik Ukuran Partikel 0.25-3 mm 0.5-2 mm 0.6-0.8 kg/L Berat jenis Partikel 0.5-1.8 kg/L 0-80% 0-60% Kandungan air nion atau kation nion atau kation ipe Penukar ion 1-13 1-14 PH 100-1000 10-1000 Faktor Dekontaminasi
Diall1t:ltlf
0,42 m
WI\STE TANK VOL 1 MJ
E
d
FEED PUMP EFFLUENT TANK VOL 1 M3
064
m
Gambar 1. Rancangannkolom penukar ion
252
ISSN 0852 - 2979
HasH Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahlln 2006
'" Schedule 10 SS304 pipe 0.5" Pressure Control
" E '-'
5
Valve
'"
E
'-' on
Resin Loading Window 2" Schedule' SS304 pipe
0
6" Schedule 10 SS304 pipe
Resin Unloading Window
5
~
E '-'
on
TAMPAK
DEPAN
TAMPAK
SAMPING
7cm TAMPAK
ATAS
Tabel 2. Rancangan profil kolom
u· ~".' __Valve ~r.J.~ Pressure Control Resin Loading
rr:- .• -
&!
IIJ
~<
-(i-
Window
Resin Loading Pump
Resin Unloading Window
Resin Tank Vol. 35L
Gambar 3. Rancangan loading resin
253
ISSN 0852 - 2979
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahlln 2006
Pressure ~- Valve Resin
Control
Loading
Window
_1 ...............................•....................... 1. Resin Unloading
Resin Unloading Pump
Window
Spent Resin Tank Vol. 1 m3
Gambar 4. Rancangan unloading resin Tabel 2. Bahan dan fabrikasi
Peralatan Penampung, atmospheric I
IDesign and Fabrikasil Material
I
Inspeksi Dan Testing PI 620
PI 620(0-15 psig)
or
PI 650(atmospheric),ISec. II 0-15 psig(steel) ,orASME Code Sec. III Class 3
(0-15 psig) PI620 (atmospheric) r ASME Code Sec. III, Class
3 Pompa
Manufacturer=s
Hydraulic
Pipa dan Kran
Ion Exchangers
SME Code
Filter Div.1
Sec. II
254
Sec. VIII, Div.1
ISSN 0852 - 2979
Hasi/ Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2006
KESIMPULAN Rancangan stainless dalam
sistem
loading dan unloading
steel yang tahan kolom
paparan
dan
yang
mengenai
dari
korosi.
kolom
diakibatkan
Sistem
pemasukan
menggunakan
oleh
penukar
dan pengeluaran
pompa
radionuklida
yang
ion memerlukan
dengan
tertangkap
cara
bahan resin ke
control
dalam
agar
resin tidak
pekerja.
DAFT AR PUST AKA DAN LAMPIRAN 1.
IAEA, Techniques
and Practices
for Pretreatment
Level Solid and Liquid Radioactive
of Low and Intermediate
Waste, Technical
Report Series No. 370,
IAEA, Vienna 1994 2.
IAEA,
Chemical
Radioactive 3.
IAEA,
Processes
Waste, Technical
Application
Radioactive
4.
Precipitation
Waste
of
Ion
Exchange
and Management
Processes
DONALD
I.M
5. AISYAH,
BERNSTEIN,
Book Company,
"Pengaruh
304L Sebagai
for
Handbook
of
Aqeous
the
Treatment
of
of
Technical
Stainless
Steel,
New York1977
Perlakuan
Panas Terhadap
Bahan Wadah
Nuklir", Prosiding
ilmiah Tenoligi pengolahan
Treatment
of Spent Ion Exchangers,
IAEA Vienna, 2002
McGraw-Hili
the
Report Series NO.337, IAEA Vienna, 1992
Report Series NoA08, PECNER,
for
Ketahanan pertemuan
limbah I, Serpong 10-11 Desember
255
Korosi Baja Aisi dan presentasi 1977
