fSSN
Hasil Penelilian dan Kegialan PTLR Tahun 2006
0852 - 2979
RANCANGAN SISTEM PENGUNGKUNG PADA KOLOM PENUKAR ION PENGOLAH LlMBAH RADIOAKTIF
Subiarto, Wasito Pusat Teknologi Limbah radioaktif, SATAN ABSTRAK RANCANGAN
SISTEM PENGUNGKUNG
PADA KOLOM PENUKAR
ION
PENGOLAH LlMBAH RADIOAKTIF. Telah dilakukan rancangan pengungkung pad a kolom penukar ion pengolah limbah radioaktif menggunakan baja timbal (Pb). Rancangan meliputi asumsi dan pendekatan dari rumus-rumus yang digunakan dalam penghitungan tebal bahan pengungkung. Hasil penghitungan menunjukkan tebal bahan Pb yang diperlukan adalah 1,5 em. ABSTRACT DESIGN
OF
SHIELD
SYSTEM
ON ION
EXCHANGE
COLUMN
FOR
RADIOACTIVE WASTE TREATMENT. The shielding design on ion exchange column for radioactive waste treatment using lead (Pb) has been done. The design covered assumptions and approximations of the formulas used in calculating shielding material thickness. The calculation yielded the thickness of lead was 1.5 cm. PENDAHULUAN Ada 3 hal penting yang dapat diusahakan untuk mengurangi
dosis paparan
yang diterima pekerja radiasi : 1. Jarak pekerja
(Pengurangan dari sumber,
kuadrat
terbalik).
Dengan
semakin
maka dosis radiasi yang diterima
jauhnya
jarak
pekerja tersebut
berkurang secara kuadrat terbalik. Memperbesar jarak sejauh dua kali akan mengurangi
dosis menjadi sebesar seperempat
kalinya,
menambah jarak
sejauh tiga kali akan mengurangi dosis yang diterima menjadi sepersembilan kalinya. Sebagai contoh, sebuah sumber dengan laju paparan 100 mR/jam pada jarak
10 cm dari permukaan
akan memiliki laju paparan sebesar
1
mR/jam pada jarak 100 cm dari permukaan. 2. Waktu sumber
(Pengurangan akan
linear).
Mengurangi
mengakibatkan
jumlah
pengurangan
waktu
dosis
kontak
secara
dengan
proporsional.
Sieverts/jam x jam = sieverts 3. Pengungkung menghasilkan
(Pengurangan pengurangan
eksponensial).
eksponensial
untuk
pengurangan hampir total untuk pemancar beta.
260
Perisai yang sesuai dapat pemancar
gamma
dan
Hasi/ Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahl/n 2006
ISSN 0852 - 2979
Karena jarak dan waktu sudah tertentu,
maka agar karyawan
optimum dengan jarak dan waktu yang leluasa diusahakan sebagai upaya untuk mengurangi
dapat bekerja
pengungkung
(shielding)
dosis paparan.
RANCANGANPENGUNGKUNG Oalam laporan ini, kita
memfokuskan
alpha dan beta relatif tidak akan mencapai dari flexi glass, seperti yang ditunjukkan ••••••••••••
Alpha
•••••••••
H":1a
pembahasan
ke sinar gamma, karena
keluar dlari dinding
kolom yang terbuat
dalam gambar berikut. Ct)II;:r~tc
.... ~(;altlliia
Papt.;'r
Gambar 1. Shielding untuk Alpha, Beta dan Gamma Perisai akan mengurangi hubungan
dosis radiasi yang diterima
pekerja
menurut
: I=
10
e -IJX
Oimana I = Intensitas
sinar setelah melalui pengungkung
10
= Intensitas sinar pada sumber
a:;
= koefisien atenuasi
x = tebal shielding
Rumus kolom,
diatas
maka sumber
dalam perhitungan
digunakan radiasi
bila sumber
berbentuk
radiasi
silinder,
adalah sebagai berikut :
Oosis paparan searah dengan sumbu :
261
berbentuk
sehingga
rumus
titik. Oalam
hal
yang digunakan
ISSN 0852 - 2979
Hasi/ Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahlm 2006
o
Gambar 2. Sumber berbentuk sHinder
Pengukuran
sejajar sumbu tanpa attenuasi
11,
=-sin8
-r,
cos8 = Arctg(~~." ) < 8 < 8z = Arctg( ~z, ) - rz = I-Z_I-ISi81 - rz
= -.-si8z < 8 < 83 = 11- Arctg -Sill Uz
8
-rz = --,<;/83 cos 8 Izz\. u, =dcosw-~Rz 1/z
=dcosw+~Rz
Zz (U7)
<8 <
84 =: 11-
Arctg zz (UI)
-(dsinmr -(dsinwr
- Oosis paparan tegak lurLis sumbu dengan atenuasi setebal x :
262
ISSN 0852 - 2979
Hasi/ Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahlln 2006
Gambar 3. Sumber berbentuk silinder Pengukuran
tegak lurus sumbu dengan attenuasi
. Ak
• dd..= 'f/,
.
v.'
4nsf.1i
~
r
[1_e-8/,,(r,-r,)tsmocosmsinBdBdOJ
R < H
Apabila
dimana : Pi
=
koefisien attenuasi untuk photon dengan energi Bila ada attenuasi (Q) ditunjukkan
. Ak
• d¢
,
=
1'/
4nsf.1,
setebal x, maka dosis paparan radiasi sejajar sumbu
melalui persamaan
.
Ei
(P. Laurent)
~
r
[1_e-8/1,h-r,)tsinBcosm
sin BdBdOJ
Dosis paparan Oosis paparan tanpa dinding
mrd/h If/i
x (em)
Gambar 4. Sumber berbentuk silinder Pengukuran
sejajar sumbu dengan attenuasi
Oosis paparan setelah melalui dinding
263
Hasil Penelitian
di =
dan Kegiatan
PTLR
(¢.) E
ISSN 0852 - 2979
Ta/1I11l2006
mrd/h
I. () I B(,uiX)
If/i Besaran Ei.
f./Ji dan
B
dapat dilihat dari tabel
(l1iX)
CONTOH PERHITUNGAN Bahan atomnya
pengungkung
yang
digunakan
adalah 207,2 dan mempunyai
stabil sebagai
hasil radiasi
adalah
baja
valensi 2 dan 4 dalam
dari unsur uranium
(206), thorium
timbal
(Pb).
Berat
bentuk isotop yang (208) dan aktinium
(207). Berat jenis baja timbal ini '11,35; dengan asam klorida larut seeara pelan dan mengeluarkan
gas hidrogen,
eepat dan mengeluarkan dan mengelusikan
akan tetapi dengan
gas hidrogen.
asam
nitrat eneer larut dengan
Dengan asam nitrat pekat larut seeara pelan
gas nitrogen oksida. Dengan asam sulfat pekat hampir tidak larut,
tapi pad a kondisi panas akan larut seeara pelan dan terjadi garam sulfat dan mengeluarkan adalah
baja stainless
kontaminasi
dapat
gas sulfur dioksida. steel
(S~; 304).
dibersihkan
Lapisan pengungkung
Baja ini tahan
atau didekontaminasi
karat dengan
Pb, dihidrogen yang digunakan
dan apabila mudah.
terjadi
Kelebihan
lainnya adalah tidak mudah larut apabila kena larutan as am dan bas a keras. Untuk memudahkan
penggunaannya,
shielding
diberi rod a yang terbuat dari baja karbon
seperti tampak pad a gambar berikut :
Gambar 5. Shielding timbal dengan roda Berdasarkan pad a
jarak
keselamatan
100
peraturan em
<
10
keselamatan mrad/jam.
maka pada perhitungan
Faktor attenuasi
kerja dosis paparan Dengan
memperhatikan
dipakai harga ds = 5 mrad/jam.
setelah rnelewati shielding setebal x em
264
maksimum faktor
ISSN 0852 - 2979
Hasi/ Pene/ilian dan Kegialan PTLR Tahlln 2006
F = Dsmak
. .. (1)
ds
Tebal sel beton untuk memperoleh
IJX
m = In F
= JlXmln(dsl
F
(2)
Tebal sel beton yang diperlukan
IJX
faktor attenuasi
DM)
dapat dihitung dari rumus
+ JlXmln(Dml
In(Dm I DM)
ds)
(3)
dengan : x
= tebal sel sebenarnya
(em)
IJ
= koefisien absorpsi lilier sel (em'1)
DM = dosis paparan minimum (mrad. jam'1) Dm = dosis paparan maksimum
(mrad. jam -1)
ds = dosis paparan maksimum
yang diijinkan (mrad. jam'1)
D=2R
h .
--
______
w
R
.nn
.:
~ z
j'I
berbentuk
h = 24,5 em D = 2R = 30 em a = 100 em Dosis paparan pada titik S tanpa shielding
E --
YE
2 F (8, lJez)
Dari grafik no I lJe (
'--::~::t
••••••••
! . i
Sumber
Av x R2 Ds = --4(a+z)
-
-
S
/:::::::::~:~$. ::-UJ!:::l~~~~~~~' '::'::::::::::::: ::::::::, . ~~:~'-> ':.
a + R ) = 18,4
265
a Silinder
ISSN 0852 - 2979
Hasi/ Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahlln 2006
aIR = 6,6 m = 2,1 Oari grafik no II
=
!-Ix
°
aIR = 6,6 J.1e
x z = 0,8 In
-;. Jle x z = 0,8 m = 0,8 x 2,1 = 1,68
maka diperoleh z = 1,05
tge=1I2h = 12,25 =0,12.~ a+z 100 + 1,05 Oari grafik IV a, diperoleh F (e,
!-Iez)
e=6,80
:
= F (6,8 ; 1,68) = 0,035
Os = --Av
X
R2
2 F
~
4( a + z) YE
(e , lIe z) I"
3,7.1050,82(0,035=15mrad/jam
4(101,5) 550 Oosis paparan setelah melalui shielding setebal x cm : !-Ix
m = In F
F = 15/5 = 3
!-Ix
m = In 3 = 1,098
Oengan menggunakan
rumus no 3,
x = 1,098(1,098
3,68
!-I
X = 1,100/0,163
+ 2,59)=
1 100
'
= 6,74 cm
Jadi tebal beton yang diperlukan
:: 6,74 cm
Untuk tebal timbal yang diperlukan, --
Xi
Xbeton
= C -;. ----
HVTi
diperoleh dari hubungan :
XPb
= ----
HVTbeton
HVTPb
X = tebal bahan yang digunakan. HVT = Half Value
Thickness
= Tebal
bahan yang mengakibatkan
berkurang menjadi setengahnya.
266
dosis paparan
ISSN 0852 - 2979
Hasi/ Penelitian dan Kegialan PTLR Tahlln 2006
Untuk energi yang sama, HVT beton = 2,5 em sedangkan
HVT timbal = 0,52
em ----6,74 _ XPb
2,5
X Pb ------0,52x6,74 2,5'
~
0,52
Jadi tebal timbal yang diperlukan
-1 402 em~ ~ 1 5 em ,
untuk bahan shielding adalah 1,5 em.
KESIMPULAN Dari pembahasan yang digunakan dengan
seperti pad a kriteria ranean£lan, bahwa bahan pengungkung
untuk menahan
baja stainless
menggunakan
steel
beberapa
paparan radiasi gamma adalah timbal yang dilapisi
(SS 304).
pendekatan
Perhitungan
dan asumsi
tebal
pengungkung
menghasilkan
dengan
tebal timbal
yang
diperlukan adalah 1,5 em.
DAFT AR PUST AKA 1. TECHNICATOME,
System Note of Liquid Waste Treatment;
WSPG 220 NTA
9001. 2.
Laporan
Pengkajian
Emas di Indonesia, 3.
LE
BRERE
Logam
Berat
Pad a Beberapa
PUSARPEDAL-BAPEDAL,
Monsieur,
Le Cours
De
Daerah
Pertambangan
2000.
La
Radioprotection,
ISNTN
CEA
Peraneis. 4.
WASITO,
Pengelolaan
Diklat Teknologi 5.
Limbah Radioaktif
Struerural
Beam
Beam,
Protection,
Bahan Bakar Nuklir,
Industri Bahan Bakar Nuklir, PEBN-PUSDIKLAT,
BESAR WIRANTO, and
dan Industri
Broad
Shielding
BATAN-JAERI
Pusdiklat - BAT AN, 1998.
267
1995.
Design and Evaluation Training
Course
on
for Narrow Radiation
