Pengolahan Limbah Radioaktif Bentuk Gas

BAB I

PENDAHULUAN

1. Deskripsi Limbah
   

Limbah adalah buangan yang dihasilkan dari suatu proses produksi baik industri maupun domestik (rumah tangga, yang lebih dikenal sebagai sampah), yang kehadirannya pada suatu saat dan tempat tertentu tidak dikehendaki lingkungan karena tidak memiliki nilai ekonomis. Bila ditinjau secara kimiawi, limbah ini terdiri dari bahan kimia organik dan anorganik. Dengan konsentrasi dan kuantitas tertentu, kehadiran limbah dapat berdampak negatif terhadap lingkungan terutama bagi kesehatan
manusia, sehingga perlu dilakukan penanganan terhadap limbah. Tingkat bahaya keracunan yang ditimbulkan oleh limbah tergantung pada jenis dan karakteristik limbah.

Karakteristik limbah:

1. Berukuran mikro
   
2. Dinamis
   
3. Berdampak luas (penyebarannya)
   
4. Berdampak jangka panjang (antar generasi)
   

Faktor yang mempengaruhi kualitas limbah adalah:

1. Volume limbah
   
2. Kandungan bahan pencemar
   
3. Frekuensi pembuangan limbah
   

Berdasarkan karakteristiknya, limbah industri dapat digolongkan menjadi 4 bagian:

1. Limbah cair
   
2. Limbah padat
   
3. Limbah gas dan partikel
   
4. Limbah B3 (Bahan Berbahaya dan Beracun)
   

Untuk mengatasi limbah ini diperlukan pengolahan dan penanganan limbah. Pada dasarnya pengolahan limbah ini dapat dibedakan menjadi:

1. pengolahan menurut tingkatan perlakuan
   
2. pengolahan menurut karakteristik limbah
   

(http://id.wikipedia.org/wiki/limbah)

1. Pencemaran Udara
   

Perubahan lingkungan udara pada umumnya disebabkan pencemaran udara yaitu masuknya zat pencemar yang berbentuk gas-gas dan partikel kecil/aerosol ke dalam udara. Masuknya zat pencemar ke dalam udara dapat secara alamiah, misalnya asap kebakaran hutan, gunung berapi, debu meteorit, dan pancaran garam dari laut. Sebagian besar masuknya zat pencemar juga disebabkan oleh kegiatan manusia misalnya akibat aktivitas transportasi, industry, pembuangan sampah (proses dekomposisi atau pembakaran), dan kegiatan rumah tangga.

Berdasarkan ciri fisik, bahan pencemar udara dapat berupa (1) partikel (debu, aerosol, timah hitam); (2) gas (CO, NOx, Sox, H₂S, hidrokarbon); dan (3) energy (suhu dan kebisingan), sedangkan berdasarkan dari kejadian, terbentuknya pencemar terdiri dari (1) pencemar primer yaitu pencemar yang diemisikan langsung; dan (2) pencemar sekunder yaitu pencemar yang terbentuk karena reaksi yang terjadi di udara antara berbagai senyawa.

Sumber pencemar dibagi menjadi beberapa sumber yaitu sumber titik, mobil, dan area. Sumber titik adalah sumber yang diam berupa cerobong asap; sumber mobil adalah sumber yang bergerak yang berasal dari kendaraan bermotor, dan sumber area adalah sumber yang berasal dari pembakaran terbuka di daerah pemukiman, pedesaan, dan lain-lain.

Tabel 1.1. Baku Mutu Kualitas Udara Ambien

Parameter	Baku Mutu
SO2 CO NOx Ox Debu Pb H2S NH3 HC	0.01 ppm 20.00 ppm 0.05 ppm 0.10 ppm 0.26 mg/m3 0.06 mg/m3 0.03 ppm 2.00 ppm 0.24 ppm

Sumber : Kep-02/MENKLH/I/1988

(Utomo, Tanto Pratondo & Marimin. 2007)

1. Limbah Radioaktif
   

Limbah radioaktif didefinisikan sebagai bahan radioaktif sisa atau yang sudah tidak terpakai, atau bahan yang terkontaminasi dengan sejumlah zat radioaktif pada kadar atau tingkat radioaktivitas yang melampaui nilai batas keselamatan yang ditetapkan.

Limbah radioaktif secara volumetrik jauh lebih sedikit jika dibandingkan dengan limbah industri dan limbah perkotaan. Limbah radioaktif yang telah diolah disimpan sementara di gudang penyimpanan limbah yang kedap air (10-50 tahun) sebelum disimpan secara lestari. Tempat penyimpanan limbah lestari dipilih di tempat/lokasi khusus, dengan kondisi geologi yang stabil.

Dari kegiatan sehari-hari dihasilkan beberapa jenis limbah seperti limbah rumah tangga, limbah industri, dan lain-lain. Tabel 1.2, 1.3 dan 1.4 menunjukkan klasifikasi limbah.

Di bidang penelitian dan pengembangan nuklir, fasilitas daur bahan bakar (fabrikasi bahan bakar dan olah ulang) dan PLTN juga menimbulkan sejumlah limbah. Sebagian dari limbah ini adalah limbah terkontaminasi dengan sejumlah zat radioaktif pada kadar atau tingkat radiasi yang melampaui batas keselamatan seperti misalnya pakaian kerja bekas, limbah kertas, potongan kain, bahan bekas, perkakas, cairan dan sebagainya. Sehingga limbah radioaktif dapat didefinisikan sebagai bahan bekas serta peralatan yang telah terkena zat radioaktif atau menjadi radioaktif karena operasi nuklir dan tidak dapat dipergunakan lagi. Disisi lain, pemakaian zat radioaktif untuk kegiatan kedokteran (diagnosis dan terapi) di rumah sakit dan klinik, serta pembuat obat-obatan radioaktif (radiofarmasi) menghasilkan limbah radioaktif. Pengelompokan limbah radioaktif bergantung pada kandungan bahan radioaktif yang terkandung dalam limbah radioaktif.

Bahan radioaktif yang terkandung dalam limbah radioaktif mempunyai waktu paro tertentu dan akan memancarkan radiasi secara terus menerus. Untuk itu informasi tentang waktu paro menjadi suatu pertimbangan pada pengukuran radioaktivitasnya. Penyimpanan limbah radioaktif bertujuan untuk mengisolasi tingkat radioaktivitas dari lingkungan sekitar kita pada jangka waktu tertentu. Jumlah limbah radioaktif yang dihasilkan lebih sedikit dibandingkan dengan limbah rumah tangga dan limbah industri, sehingga metode penyimpanan yang dipilih disesuaikan dengan jenis limbah radioaktif yang akan diolah.

Tabel 1.2. Pengelompokan Limbah (1/3)

Tabel 1.3. Pengelompokan Limbah (2/3)

Tabel 1.4. Pengelompokan Limbah (3/3)

(www.batan.go.id)

1. Teknologi Pengolahan Limbah Gas
   

Industri selalu dikaitkan sebagai sumber pencemar karena aktivitas industri merupakan kegiatan yang sangat tampak dalam pembebasan berbagai senyawa kimia ke lingkungan. Teman-teman sering melihat asap tebal membubung keluar dari cerobong pabrik? Ya, asap tebal tersebut merupakan limbah gas yang dikeluarkan pabrik ke lingkungan. Bagaimanakah teknologi pengolahan limbah gas tersebut sebelum akhirnya dibuang ke lingkungan bebas?

Sebagian jenis gas dapat dipandang sebagai pencemar udara terutama apabila konsentrasi gas tersebut melebihi tingkat konsentrasi normal dan dapat berasal dari sumber alami (seperti gunung api) serta juga gas yang berasal dari kegiatan manusia (anthropogenic sources). Senyawa pencemar udara itu sendiri digolongkan menjadi (a) senyawa pencemar primer, dan (b) senyawa pencemar sekunder. Senyawa pencemar primer adalah senyawa pencemar yang langsung dibebaskan dari sumber sedangkan senyawa pencemar sekunder ialah senyawa pencemar yang baru terbentuk akibat antar-aksi dua atau lebih senyawa primer selama berada di atmosfer. Dari sekian banyak senyawa pencemar yang ada, lima senyawa yang paling sering dikaitkan dengan pencemaran udara ialah: karbonmonoksida (CO), oksida nitrogen (NOx), oksida sulfur (SOx), hidrokarbon (HC), dan partikulat (debu).

Definisi dari pencemaran udara itu sendiri ialah peristiwa pemasukan dan/atau penambahan senyawa, bahan, atau energi ke dalam lingkungan udara akibar kegiatan alam dan manusia sehingga temperatur dan karakteristik udara tidak sesuai lagi untuk tujuan pemanfaatan yang paling baik. Atau dengan singkat dapat dikatakan bahwa nilai lingkungan udara tersebut telah menurun.

Pencemaran udara yang disebabkan oleh aktivitas manusia dapat ditimbulkan dari 6 (enam) sumber utama, yaitu:

1. pengangkutan dan transportasi
   
2. kegiatan rumah tangga
   
3. pembangkitan daya yang menggunakan bahan bakar fosil
   
4. pembakaran sampah
   
5. pembakaran sisa pertanian dan kebakaran hutan
   
6. pembakaran bahan bakar dan emisi proses
   

Suatu penelitian dari Ross [1972] menyatakan bahwa pengangkutan merupakan sumber yang memberikan iuran terbesar dalam emisi pencemar per tahun dan hal ini terus meningkat karena adanya penambahan kendaraan dalam lalu lintas di jalan raya pada lima tahun terakhir. Di Amerika Serikat, industri memberikan bagian yang relatif kecil pada pencemaran atmosferik jika dibandingkan dengan pengangkutan. Namun, karena kegiatan industri merupakan aktivitas yang mudah diamati dan merupakan golongan sumber pencemaran titik (point source of pollution), masyarakat pada umumnya lebih menganggap industri sebagai sumber utama polutan yang menyebabkan udara tercemar. Belum lagi dengan limbah padat dan limbah cair industri yang semakin memperparah image negatif industri di masyarakat.

1. Pengendalian Pencemaran
   

Pengendalian pencemaran akan membawa dampak positif bagi lingkungan karena hal tersebut akan menyebabkan kesehatan masyarakat yang lebih baik, kenyamanan hidup lingkungan sekitar yang lebih tinggi, resiko yang lebih rendah, kerusakan materi yang rendah, dan yang paling penting ialah kerusakan lingkungan yang rendah. Faktor utama yang harus diperhatikan dalam pengendalian pencemaran ialah karakteristik dari pencemar dan hal tersebut bergantung pada jenis dan konsentrasi senyawa yang dibebaskan ke lingkungan, kondisi geografik sumber pencemar, dan kondisi meteorologis lingkungan.

Pengendalian pencemaran udara dapat dilakukan dengan dua cara yaitu pengendalian pada sumber pencemar dan pengenceran limbah gas. Pengendalian pada sumber pencemar merupakan metode yang lebih efektif karena hal tersebut dapat mengurangi keseluruhan limbah gas yang akan diproses dan yang pada akhirnya dibuang ke lingkungan. Di dalam sebuah pabrik kimia, pengendalian pencemaran udara terdiri dari dua bagian yaitu penanggulangan emisi debu dan penanggulangan emisi senyawa pencemar.

Alat-alat pemisah debu bertujuan untuk memisahkan debu dari alirah gas buang. Debu dapat ditemui dalam berbagai ukuran, bentuk, komposisi kimia, densitas, daya kohesi, dan sifat higroskopik yang berbeda. Maka dari itu, pemilihan alat pemisah debu yang tepat berkaitan dengan tujuan akhir pengolahan dan juga aspek ekonomis. Secara umum alat pemisah debu dapat diklasifikasikan menurut prinsip kerjanya :

• Pemisah Brown
  

  Alat pemisah debu yang bekerja dengan prinsip ini menerapkan prinsip gerak partikel menurut Brown. Alat ini dapat memisahkan debu dengan rentang ukuran 0,01 – 0,05 mikron. Alat yang dipatenkan dibentuk oleh susunan filamen gelas denga jarak antar filamen yang lebih kecil dari lintasan bebas rata-rata partikel.
  

• Penapisan
  Deretan penapis atau filter bag akan dapat menghilangkan debu hingga 0,1 mikron. Susunan penapis ini dapat digunakan untuk gas buang yang mengandung minyak atau debu higroskopik.
  

  
  

  Gambar 1.1. Electrostatic Precipitator
  

• Pengendap elektrostatik
  

  Alat ini mengalirkan tegangan yang tinggi dan dikenakan pada aliran gas yang berkecepatan rendah. Debu yang telah menempel dapat dihilangkan secara beraturan dengan cara getaran. Keuntungan yang diperoleh dari penggunaan pengendap elektrostatik ini ialah didapatkannya debu yang kering dengan ukuran rentang 0,2 – 0,5 mikron. Secara teoritik seharusnya partikel yang terkumpulkan tidak memiliki batas minimum.
  

• Pengumpul sentrifugal
  

  Pemisahan debu dari aliran gas didasarkan pada gaya sentrifugal yang dibangkitkan oleh bentuk saluran masuk alat. Gaya ini melemparkan partikel ke dinding dan gas berputar (vortex) sehingga debu akan menempel di dinding serta terkumpul pada dasar alat. Alat yang menggunakan prinsip ini digunakan untuk pemisahan partikel dengan rentang ukuran diameter hingga 10 mikron lebih.
  

• Pemisah inersia
  

  Pemisah ini bekerja atas gaya inersia yang dimiliki oleh partikel dalam aliran gas. Pemisah ini menggunakan susunan penyekat sehingga partikel akan bertumbukan dengan penyekat dan akan dipisahkan dari aliran fasa gas. Alat yang bekerja berdasarkan prinsip inersia ini bekerja dengan baik untuk partikel yang berukuran hingga 5 mikron.
  

• Pengendapan dengan gravitasi
  

  Alat yang bekerja dengan prinsip ini memanfaatkan perbedaan gaya gravitasi dan kecepatan yang dialami oleh partikel. Alat ini akan bekerja dengan baik untuk partikel dengan ukuran yang lebih besar dari 40 mikron dan tidak digunakan sebagi pemisah debu tingkat akhir.
  

Di industri, terdapat juga beberapa alat yang dapat memisahkan debu dan gas secara bersamaan (simultan). Alat-alat tersebut memanfaatkan sifat-sifat fisik debu sekaligus sifat gas yang dapat terlarut dalam cairan. Beberapa metoda umum yang dapat digunakan untuk pemisahan secara simultan ialah:

Gambar 1.2. Irrigated Cyclone Scrubber

• Menara percik
  

  Prinsip kerja menara percik ialah mengkontakkan aliran gas yang berkecepatan rendah dengan aliran air yang bertekanan tinggi dalam bentuk butiran. Alat ini merupakan alat yang relatif sederhana dengan kemampuan penghilangan sedang (moderate). Menara percik mampu mengurangi kandungan debu dengan rentang ukuran diameter 10-20 mikron dan gas yang larut dalam air.
  

• Siklon basah
  

  Modifikasi dari siklon ini dapat menangani gas yang berputar lewat percikan air. Butiran air yang mendandung partikel dan gas yang terlarut akan dipisahkan dengan aliran gas utama atas dasar gaya sentrifugal. Slurry dikumpulkan di bagian bawah siklon. Siklon jenis ini lebih baik daripada menara percik. Rentang ukuran debu yang dapat dipisahkan ialah antara 3 – 5 mikron.
  

• Pemisah venture
  

  Metode pemisahan venturi didasarkan atas kecepatan gas yang tinggi pada bagian yang disempitkan dan kemudan gas akan bersentuhan dengan butir air yang dimasukkan di daerah sempit tersebut. Alat ini dapat memisahakan partikel hingga ukuran 0,1 mikron dan gas yang larut di dalam air.
  

• Tumbukan orifice plate
  

  Alat ini disusun oleh piringan yang berlubang dan gas yang lewat orifis ini membentur lapisan air hingga membentuk percikan air. Percikan ini akan bertumbukkan dengan penyekat dan air akan menyerap gas serta mengikat debu. Ukuran partikel paling kecil yang dapat diserap ialah 1 mikron.
  

• Menara dengan packing
  

  Prinsip penyerapan gas dilakukan dengan cara mengkontakkan cairan dan gas di antara packing. Aliran gas dan cairan dapat mengalir secara co-current, counter-current, ataupun cross-current. Ukuran debu yang dapat diserap ialah debu yang berdiameter lebih dari 10 mikron.
  

• Pencuci dengan pengintian
  

  Prinsip yang diterapkan adalah pertumbuhan inti dengan kondensasi dan partikel yang dapat ditangani ialah partikel yang berdiameter hingga 0,01 mikron serta dikumpulkan pada permnukaan filamen.
  

• Pembentur turbulen
  

  Pembentur turben pada dasarnya ialah penyerapan partikel dengan cara mengalirkan aliran gas lewat cairan yang berisi bola-bola pejal. Partikel dapat dipisahan dari aliran gas karena bertumbukkan dengan bola-bola tersebut. Efisiensi penyerapan gas bergantung pada jumlah tahap yang digunakan.
  

1. Pemilihan Teknologi
   

Teknologi pengendalian harus dikaji secara seksama agar penggunaan alat tidak berlebihan dan kinerja yang diajukan oleh pembuat alat dapat dicapai dan memenuhi persyaratan perlindungan lingkungan. Faktor-faktor yang mempengaruhi pemilihan teknologi pengendalian dan rancangan sistemnya ialah:

1. watak gas buang atau efluen
   
2. tingkat pengurangan limbah yang dibutuhkan
   
3. teknologi komponen alat pengendalian pencemaran
   
4. kemungkinan perolehan senyawa pencemar yang bernilai ekonomi
   

Industri-industri di Indonesia terutama industri milik negara telah menerapakan sistem pengendalian pencemaran udara dan sistem ini terutama dikaitkan dengan proses produksi serta penanggulangan pencemaran debu.

(http://www.majarimagazine.com/2008/01/teknologi-pengolahan-limbah-gas)

BAB II

PENGOLAHAN LIMBAH RADIOAKTIF BENTUK GAS

1. Deskripsi Limbah Radioaktif
   

Limbah radioaktif didefinisikan sebagai material radioaktif atau material terkontaminasi yang harus dibuang termasuk bahan bakar bekas. Klasifikasi limbah radioaktif termasuk Limbah Radioaktif Tingkat Tinggi (HWL) jika limbah radioaktif tersebut mempunyai radioaktivitas dan kalor yang dihasilkan yang melewati nilai batas yang telah ditetapkan.

Limbah lain yang tidak tergolong sebagai HLW dikategorikan sebagai Limbah Radioaktif Tingkat Rendah dan Menengah (LILW). Limbah radioaktif juga dapat dikategorikan sebagai limbah padat, cair dan gas.

Aspek fundamental dari manajemen limbah radioaktif adalah sebagai berikut :

1. Untuk melindungi generasi sekarang dan yang akan datang dari bahaya radiasi limbah nuklir.
   
2. Untuk meminimalisasi jumlah penyimpanan dengan mereduksi volume limbah radioaktif yang disimpan.
   
3. Untuk menghasilkan hubungan yang baik antara produser limbah radioaktif dengan publik, dengan melakukan manajemen pengolahan limbah yang aman.
   

1. Sumber Limbah
   

Pemanfaatan teknolgi nuklir ini dapat menimbulkan limbah yang banyak dikenal sebagai limbah radioaktif. Limbah radioaktif adalah zat radioaktif yang tidak terpakai dan bahan bekas serta peralatan yang telah terkena zat radioaktif atau menjadi radioaktif karena operasi nuklir dan tidak dapat digunakan lagi. Hal ini merupakan kendala untuk peengembangan lebih lanjut, sehingga diperlukan pemecahan dengan menggunakan suatu metode analisis yang tepat yaitu ‘Cost Benefit Analysis’.

Sumber radioaktif itu sendiri berasal dari:

1. Alam
   

   Lingkungan kita sendiri sebenarnya telah mendapat radioaktif alam seperti dari tanah, sinar cosmic (75 – 100 mrem/th) sebagai akibat dari peluruhan Uranium dan Thorium.
   

2. Industri-industri yang memanfaatkan nuklir.
   
3. Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN).
   

1. Proses Terjadinya Limbah Radioaktif
   

1. Limbah radioaktif alam.

Sumber radioakif ini memang sudah ada di alam seperti ; di tambang uranium, di pasir thorium, bahan-bahan yang mengandung K-40.

2. Hasil fisi

Sumber radioaktif yang bersumber dati suatu reaksi fisi dan kemudian diolah ulang biasanya memiliki aktivitas yang tinggi.

3. Hasil aktivasi

o Irradiasi

o Produksi radioisotop

o Material (bahan struktur) yang terkena radiasi sehingga menjadi materi aktif

4. Hasil kontaminasi

Bahan atau sumber radioaktif ini biasanya berasal dari laboratorium riset yang menggunakan radioaktif. Limbah radioaktif yang dihasilkan dari tambang dan pabrik konsentrat biasanya tidak terlalu membahayakan karena dapat larut dalam air. Unsur-unsur yang merupakan bahaya utama dalam tambang Uranium adalah Radon dan turunannya. Satu hal yang juga perlu diketahui bahwa suatu reaktor nuklir menghasilkan limbah radioaktif yang memiliki aktivitas rendah. Laboratorium produksi radioaktif menghasilkan limbah aktivitas tinggi dengan jumlah besar bila memproses isotop hasil fisi.

1. Klasifikasi Limbah Radioaktif
   

Limbah radioaktif yang dihasilkan dari tambang dan pabrik konsentrat biasanya tidak terlalu membahayakan karena dapat larut dalam air. Unsur-unsur yang merupakan bahaya utama dalam tambang Uranium adalah Radon dan turunannya. Satu hal yang juga perlu diketahui bahwa suatu reaktor nuklir menghasilkan limbah radioaktif yang memiliki aktivitas rendah. Laboratorium produksi radioaktif menghasilkan limbah aktivitas tinggi dengan jumlah besar bila memproses isotop hasil fisi.

Klasifikasi limbah radioaktif berdasarkan bentuk fisisnya:

1. Gas.

Udara dari tambang Uranium, udara dari pembakaran limbah radioaktif padat, gas dari penguapan cairan radioaktif, udara dari ventilasi pabrik pengolahan Uranium, cerobong reaktor. Khusus untuk limbah radioaktif bentuk gas, klasifikasinya berdasarkan jumlah aktivitas, bukan berdasarkan pada konsentrasinya.

1. Padat.
   

Jarum suntik bekas, alat gelas untuk zat radioaktif, binatang percobaan, resin alat bekas pabrik pengolahan Uranium. Penanganan limbah radioaktif padat lebih rumit dibanding penanganan limbah radioaktif cair,kesulitan tersebut terletak pada ; cara penanganannya dan pengangkutannya.

1. Cair.
   

Air cucian benda terkontaminasi, cairan zat percobaan, cairan dari laboratorium dan pabrik pengolahan Uranium.

(http://www.infonuklir.com/modules/news/article.php?storyid=40)

1. Efek Samping Pemanfaatan Energi Atom
   

Salah satu efek samping pemanfaatan energy atom dalam bidang penelitian dan industri adalah timbulnya sejumlah limbah yang harus dikelola untuk menjaga kelestarian alamo Sebagian limbah yang timbul bersifat terbakar seperti; kertas, kain, kayu, karet, limbah organik cair sehingga dapat dilakukan pengolahannya dengan jalan memanfaatkan energy yang ada dalam limbah tersebut melalui pembakaran. Pembakaran limbah khususnya limbah radioaktif dilakukan dalam tungku yang terkendali dan lebih umum dikenal dengan insenerator. Ditinjau dari segi reduksi volume insenerator memiliki keuntungan yang besar karena faktor reduksi volume yang diperoleh sangat besar. Selain itu teknologi insenerator menawarkan detoksifikasi terhadap bahan-bahan terbakar yang bersifat karsinogen, mutagen dan tetragen dan juga potensi recovey energy yang bisa digunakan sebagai sumber pembangkit tenaga listrik.

Sebelum limbah diumpankan ke dalam tungku insenerator terlebih dahulu dilakukan penyortiran untuk memudahkan pengendalian operasi. Hasil akhir pembakaran adalah abu dan gas-gas hasil pembakaran. Abu yang terbentuk kemudian diimobilisasi dengan bahan matriks yang sesuai seperti semen atau resin.

Gas-gas yang timbul dari pembakaran limbah merupakan fungsi dari unsur-unsur penyusun bahan yang dibakar dan tingkat kesempurnaan reaksi pembakaran. Pembakaran yang tidak sempurna akan menghasilkan karbon monoksida dan air dengan reaksi sebagai berikut :

dimana CxHy menggambarkan senyawa hidrokarbon. Jika terjadi pembakaran sempurna akan dihasilkan karbon dioksida dan air dengan reaksi sebagai berikut :

Jika bahan yang dibakar mengandung sulfur dengan komposisi CxHyS maka produk pembakaran akan menghasilkan sulfur dioksida sebagai :

Jika bahan yang dibakar mengandung CI seperti neoprene akan terjadi reaksi sebagai berikut:

Dari reaksi pembakaran diatas diketahui bahwa gas CO, 8021 HCI merupakan pencemar udara (polutan) sehingga dibutuhkan proses pengolahan lebih lanjut. Pengolahan polutan ini bisa dilakukan dalam sebuah kolom pencucian gas. Kolom pencucian gas merupakan alat penyerab komponen-komponen tertentu dalam campuran gas dengan menggunakan larutan penyerab. Dalam kolom penyerab ini terdapat fasa uap/gas dan fasa cairo Dimana mekasnisme pemisahan didasarkan pada pelarutan atau penyerapan komponen-komponen tertentu di dalam solvent penyerab pada suhu dan tekanan tertentu. Larutan penyerab yang biasa digunakan antara lain larutan NaOH dan larutan kapur.

Penyerapan polutan dengan larutan kapur digambarkan dengan reaksi sebagai berikut :

Selain dari gas-gas tersebut diatas terdapat partikel-partikel polutan dalam gas hasil pembakaran. Partikel bisa dalam bentuk padat (solid) ataupun cairan (liquid). Biasanya partikel dibedakan berdasarkan diameter partikel. Pengendalian partikel dapat dilakukan dengan menggunakan alat penyaring diantaranya bag house filter dan HEPA filter.

(Gulton, Osmen. 2000)

1. Pengelolaan Limbah Radioaktif yang Dihasilkan dari Pengoperasian Fasilitas Nuklir
   

Jenis dan tingkat radioaktivitas limbah radioaktif yang dihasilkan dari pengoperasian fasilitas nuklir bervariasi, oleh karena itu diperlukan proses penyimpanan yang sesuai dengan metoda pengelolaan dan pengolahannya. Setiap negara yang mengoperasikan fasilitas nuklir perlu merencanakan strategi penyimpanan limbah radioaktifnya secara menyeluruh, berkaitan dengan masalah keselamatan selama proses pengelolaan dan menjamin akuntabilitas dalam jangka panjang.

Limbah radioaktif yang dihasilkan dari pengoperasian fasilitas nuklir, sangat bervariasi baik jenis, bentuk maupun tingkat radioaktivitasnya. Pada proses penyimpanan, keselamatan merupakan syarat utama, dan pengelompokannya disesuaikan dengan konsentrasi, jenis material radioaktif dan kondisi limbah. Limbah radioaktif dikelompokkan berdasarkan bentuknya, dapat berupa cair, padat dan gas. Pelepasan paparan radiasi ke lingkungan dikendalikan agar konsentrasi limbah selalu berada pada nilai ambang batas yang diizinkan. Proses pengolahan limbah cair dan padat diupayakan dengan cara meminimalkan limbah melalui proses reduksi volume dan solidifikasi.

Pengelolaan limbah radioaktif ditunjukkan pada Gambar 2.1.

1. Pengelolaan limbah PLTN
   

Dalam pengoperasian PLTN dihasilkan limbah radioaktif aktivitas rendah dan tinggi. Limbah radioaktif aktivitas rendah berupa nuklida umur paro pendek, sehingga dapat disimpan pada fasilitas penyimpanan tanah dangkal (Gambar 2.2.). Sedangkan limbah radioaktif aktivitas tinggi perlu mempertimbangkan situasi dan kondisi penelitian dan pengembangan yang dilakukan di masing-masing negara.

1. Pengelolaan limbah dari daur bahan bakar
   

Gambar 2.3. menunjukkan sumber penghasil limbah radioaktif pada fasilitas dalam daur bahan bakar. Limbah daur bahan bakar dihasilkan dari berbagai fasilitas dalam lingkup daur bahan bakar nuklir seperti fasilitas pengkayaan uranium, fabrikasi bahan bakar uranium, termasuk limbah transuranium (TRU) yang dihasilkan dari fasiltas fabrikasi bahan bakar Mixed Oxide (MOX) dan fasilitas olah ulang.

1. Limbah radioaktif aktivitas tinggi
   

Limbah radioaktif aktivitas tinggi (High Level Waste/HLW) diolah dengan cara pemadatan untuk menjaga kestabilan limbah. Limbah hasil pengolahan disimpan selama 30-50 tahun untuk pendinginan. Kemudian disimpan pada tanah dalam yang disebut sebagai penyimpanan lestari. Sehubungan dengan HLW, jumlahnya dapat dikurangi dengan cara transmutasi yang bertujuan untuk mengubah nuklida umur paro panjang menjadi nuklida lain dengan umur paro pendek.

1. Limbah uranium
   

Uranium dan hasil belahan dengan waktu paro panjang yang dihasilkan dari proses konversi, pengayaan, dan fabrikasi uranium sebagian besar mempunyai aktivitas rendah, sehingga perlu dipertimbangkan cara penyimpanan yang sesuai.

1. Strategi Pengelolaan Limbah dari Fasilitas Radioisotop dan Laboratorium
   

Limbah dari fasilitas radioisotop dan laboratorium mempunyai aktivitas jenis radionuklida yang bervariasi. Pengelolaan dan pemisahan berbagai jenis radionuklida yang terkandung dalam limbah tergantung dari bentuk limbah. Berdasarkan umur paro, radionuklida pemancar beta dan gamma mempunyai umur paro pendek dan aktivitas rendah. Penyimpanan tanah dangkal merupakan cara yang sederhana untuk menunggu berkurangnya tingkat radioaktivitas limbah radioaktif. Limbah radioaktif berumur paro pendek disimpan pada sistem penyimpanan tanah dangkal. Sedangkan penyimpanan limbah radioaktif aktivitas tinggi perlu mempertimbangkan situasi dan kondisi penelitian dan pengembangan yang dilakukan di masing-masing negara. Penyimpanan limbah nuklida pemancar alfa yang berumur paro panjang mengacu pada limbah uranium serta limbah yang mengandung TRU.

1. Pengiriman limbah
   

Pada fasilitas olah-ulang, jadwal pengiriman limbah aktivitas rendah dan aktivitas tinggi dilakukan sesuai perjanjian antara penghasil dan pengolah limbah. Limbah kemudian disimpan pada lokasi yang sesuai dalam jangka waktu tertentu di fasilitas penyimpanan sementara.

1. Pengelolaan limbah hasil dismantling
   

Limbah radioaktif yang berasal dari pembongkaran (dismantling) fasilitas nuklir merupakan hal yang penting bagi pengelola fasilitas nuklir. Pengelolaan yang sesuai dan aman merupakan tanggung jawab langsung penghasil limbah. Limbah dismantling dapat berasal dari PLTN, fasilitas daur bahan bakar, fasilitas radioisotop dan laboratorium, serta penyimpanannya disesuaikan dengan strategi pengelolaan.

Gambar 2.1. Pengelolaan limbah radioaktif yang dihasilkan dari masing-masing fasilitas nuklir

Gambar 2.2. Pengolahan limbah radioaktif tingkat rendah (LLW) dari PLTN

Gambar 2.3. Limbah radioaktif dari daur bahan bakar

(www.batan.go.id)

1. Limbah Radioaktif yang Ditimbulkan dari Operasional PLTN PWR 1000 MWe
   

Pembangunan Indonesia yang berkembang pesat perlu didukung dengan peningkatan energi yang memadai. Dalam rangka memenuhi kebutuhan energy tersebut pemerintah bermaksud membangun Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) pertama pada tahun 2016. Pembangunan PLTN yang rencananya akan dibangun di semenanjung Muria saat ini masih ada kendala non-teknis yang disebabkan oleh informasi yang diterima masyarakat kurang memadai. Memang pembangunan PLTN disamping akan mencukupi kebutuhan energi yang sangat diperlukan untuk menunjang pembangunan tetapi tidak dapat di pungkiri dampak pembangunan PLTN ini juga akan menimbulkan limbah radioaktif. Informasi mengenai limbah radioaktif yang ditimbulkan oleh PLTN baik dari segi kualitatif maupun kuantitatif yang sampai ke masyarakat sangat beragam terutama yang datang dari Lembaga Swadaya Masyarakat (LSM) sehingga tidak memberikan informasi yang sepenuhnya benar.

Banyak sekali pertanyaan dari masyarakat kalau PLTN dibangun mau dikemanakan limbah yang ditimbulkan atau pertanyaan apakah bangsa Indonesia sudah dapat mengelola limbah radioaktif atau pertanyaan-pertanyaan yang sejenis. Pertanyaan-pertanyaan ini tidak bisa di jawab hanya dengan kata-kata tetapi memang memerlukan jawaban yang lebih konkret baik dari segi software maupun hardwarenya. Software artinya kita harus punya data-data konkret mengenai jumlah dan jenis limbah radioaktif yang ditimbulkan dari sebuah PLTN dan pengalaman pengelolaannya selama ini dan tentunya pengalaman Negara lain yang sudah mempunyai PLTN, sedangkan hardware yaitu perlunya fasilitas yang cukup untuk latihan penanganan limbah radioaktif yang ada.

Studi mengenai jumlah dan jenis limbah yang ditimbulkan dari PLTN sangat diperlukan sehingga bisa menjawab pertanyaan-pertanyaan tentang kesiapan menangani limbah PLTN jika nanti jadi dibangun. Juga sangat diperlukan studi bagaimana pengalaman negara-negara yang sudah banyak mempunyai PLTN mengelola limbah selama predisposal sampai disposal. Limbah yang ditimbulkan dari operasi PLTN dilihat dari bentuk fisiknya dibagi menjadi menjadi tiga bagian yaitu : Limbah radioaktif padat, cair dan gas sedangkan dari aktivitasnya diklasifikasikan secara umum menjadi tiga kelompok juga yaitu limbah radioaktif aktivitas rendah, sedang dan tinggi. Di dalam makalah ini akan dipelajari jenis dan jumlah limbah radioaktif yang ditimbulkan dari operasi PLTN khususnya PLTN tipe PWR 1000 Me yang meliputi limbah radioaktif aktivitas rendah, sedang, dan tinggi baik dalam bentuk gas, cair, dan padat termasuk bahan bakar bekas.

1. Limbah Radioaktif Gas dari PLTN
   

Limbah radioaktif gas dari PLTN biasanya berupa produk fisi (hasil belah) yang timbul karena reaksi fisi pada bahan bakar yang bisa lolos keluar dari kelongsong bahan bakar. Dalam kondisi operasi normal, jumlah gas hasil fisi yang bisa lolos dari kelongsong bahan bakar sangat kecil. Pembakaran bahan bakar dari PLTN dibatasi sesuai batas burn-up yang sudah ditetapkan sehingga kerusakan kelongsong bahan bakar dapat dihindari dan peningkatan limbah gas hasil fisi dapat dicegah. Secara umum limbah gas yang timbul antara lain adalah gas mulia (nobble gas), Iodine, Karbon-14 dan Tritium disajikan pada Tabel 2.1. Gas mulia yang terbentuk adalah dari produk fisi dan biasanya terbawa dalam bentuk gas antara lain Kr – 85, Kr – 85m, Kr – 87, Kr – 88, Xe -133 Xe -131m, Xe -133m, Xe -135m, Xe -135 dan Xe- 138. Terbentuknya Karbon-14 di dalam sistem pendingin reaktor disebabkan oleh adanya aktivasi isotop Oksigen-17 dan Nitrogen-14 oleh netron. Jumlah Karbon-14 terbesar yang terbentuk disebabkan oleh reaksi O₁₇(n,α)C₁₄, sedangkan jumlah Karbon-14 yang terbentuk dari reaksi N₁₄(n, p)C₁₄ jauh lebih sedikit.

Jumlah karbon-14 yang terbentuk dari kedua sumber tersebut dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :

Contoh perhitungan banyaknya karbon- 14 yang timbul dari aktivasi Oksigen-17, No = 1.27 x 10²² atom O₁₇/kg-H₂O dan σ = 1.48 x 10^-25 cm² dengan menggunakan persamaan diatas maka banyaknya karbon-14 yang terbentuk sebanyak 3.9 x 10¹¹ Bq/siklus.

Contoh perhitungan banyaknya karbon- 14 yang timbul dari aktivasi Nitrogen-14, No = 7.3 x 10²⁰ atom N₁₄/kg-H₂O dan σ = 1.16 x 10^-24 cm² dengan menggunakan persamaan diatas maka banyaknya karbon-14 yang terbentuk sebanyak 1.7 x 10¹¹ Bq/siklus. Jumlah karbon-14 yang terbentuk dari sumber ini untuk satu siklus bahan bakar sebesar 5.6 x 10¹¹ Bq/siklus.

Tabel 2.1. Estimasi limbah gas yang ditimbulkan dari berbagai jenis PLTN

Sumber utama timbulnya tritium (₁H³) didalam reaktor air tekan (PWR) adalah dari pembelahan rangkap tiga, reaksi tangkapan netron oleh boron, deuterium, litium yang ada dalam air pendingin, dan dari Control Element Assemblies (CEAs). Tritium yang timbul di dalam pendingin secara langsung manambah keseluruhan aktivitas tritium, disamping aktivitas tritium yang ditimbulkan karena pembelahan inti dan tangkapan neutron di dalam CEAs yang selanjutnya keluar ke pendingin melalui kelongsong (cladding). Jumlah tritium yang timbul karena reaksi aktivasi disajikan dalam Tabel 2.2., sedangkan tritium yang timbul karena reaksi no. 5 dan no. 6 (B-11 dan N-14 sumber) tidak begitu banyak jumlahnya sehingga tidak memberikan banyak kontribusi penting. Hal ini disebabkan oleh tampang lintang dan/atau kelimpahan masing-masing unsur yang rendah sehingga dapat diabaikan. Sumber utama tritium dalam pendingin dan Control Element Assemblies (CEAs) di sebabkan oleh reaksi-reaksi dari no.1 s/d no. 4 (B-10, Litium, dan Deuterium).

Jumlah tritium yang terbentuk dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut :

Laju pembentukan tritium = Laju produksi – Laju peluruhan

Limbah radioaktif gas yang timbul diolah melalui beberapa tangki yang berisi bahan penyerap seperti karbon aktif dan hepa filter [Gambar 2.4.]. Sistem Pengolahan Limbah Gas (SPLG) dirancang berfungsi sebagai tempat peluruhan, kontrol, pelepasan dll. Gas-gas yang timbul diolah sampai konsentrasi dan kuantitasnya dapat diturunkan sehingga dosis yang diterima oleh publik di sekitar unit pembangkit akibat pembuangan limbah gas tersebut memenuhi standar yang ditentukan.

Tabel 2.2. Reaksi aktivasi tritium

SPLG terdiri dari satu tangki drain utama, dua alat pengering limbah gas, dua tangki charcoal, empat tangki tunda berisi karbon aktif, satu High Efficiency Particulate Air (HEPA) filter, pipa-pipa termasuk valve-valve dan instrumentasi. SPLG menggunakan charcoal pada suhu lingkungan untuk menunda gas radioaktif yang melintasi sistem. Desain operasi banyaknya karbon aktif yang ditempatkan dalam tangki harus cukup untuk menyerap sedikitnya 45 hari untuk waktu tunda Xenon dan sedikitnya 3.5 hari untuk waktu tunda Kripton. Kondisi alat pengering limbah radioaktif dipasang pada pengolah gas untuk menjaga embun dan temperatur sehingga gas dapat mencapai tangki charcoal.

Semua kondensasi cairan yang terbentuk di dalam proses gas utama pada bangunan pelengkap dan di dalam SPLG masuk melalui pipa-pipa dikumpulkan di dalam tangki drain utama pada SPLG. Tangki juga digunakan untuk mengumpulkan air kondensasi yang dipindahkan dari alat pengering limbah gas.

Alat pengering limbah radioaktif gas dingin dari kondensasi dan tangki penundaan digunakan untuk menghilangkan uap air pada titik embun di bawah 46^oF (7.8^oC) sebelum gas masuk melalui penyaring awal. Sensor kelembaban alat pengering limbah radioaktif gas disediakan untuk mendeteksi kehilangan embun. Tangki awal yang berisi karbon aktif (Charcoal guard) dipasang sebelum gas masuk tangki tunda utama. Tangki awal (guard bed) dipasang untuk melindungi tangki tunda charcoal utama dari banyaknya embun (moisture) yang masuk. Radionuklidaradionuklida berumur pendek dan Iodium ditangkap untuk peluruhan di tangki karbon aktif awal.

HEPA filter dan karbon aktif yang sudah jenuh akan diolah sebagai limbah padat. Setelah melewati tangki peluruhan, limbah gas mengalir melalui penyaring partikulat (HEPA), termasuk debu karbon aktif, ditangkap kemudian dipindahkan ke system bangunan HVAC. HEPA filter dan karbon aktif yang sudah jenuh akan diolah sebagai limbah padat.

Gambar 2.4. Pengelolaan limbah gas PLTN

(Zamroni, Husen & Jaka Rachmadettin. 2008)

BAB III
KESIMPULAN

Berdasarkan penjelasan yang telah diuraikan, dapat diambil beberapa kesimpulan antara lain sebagai berikut :

• Limbah adalah buangan yang dihasilkan dari suatu proses produksi baik industri maupun domestik (rumah tangga, yang lebih dikenal sebagai sampah), yang kehadirannya pada suatu saat dan tempat tertentu tidak dikehendaki lingkungan karena tidak memiliki nilai ekonomis.
  
• Limbah radioaktif didefinisikan sebagai bahan radioaktif sisa atau yang sudah tidak terpakai, atau bahan yang terkontaminasi dengan sejumlah zat radioaktif pada kadar atau tingkat radioaktivitas yang melampaui nilai batas keselamatan yang ditetapkan.
  
• Salah satu limbah yang ditimbulkan oleh PLTN PWR 1000 MWe adalah limbah gas dengan aktivitas rendah, sedang dan tinggi. Limbah gas tersebut dilakukan pengolahan sehingga diperoleh limbah olahan berbentuk kemasan limbah padat yang siap disimpan.
  
• Estimasi limbah gas yang ditimbulkan dari berbagai jenis PLTN :
  

DAFTAR PUSTAKA

Gultom, Osmen. “Pengendalian Gas Hasil Buangan Insenerator Menggunakan Kapur”. Pusat Pengembangan Pengelolaan Limbah Radioaktif. 2000

Utomo, Tanto Pratondo & Marimin. “Sistem Pakar Penanganan Limbah Gas Pabrik Karet Remah”. 2007

Zamroni, Husen & Jaka Rachmadettin. “Limbah Radioaktif yang Ditimbulkan dari Operasional PLTN PWR 1000 MWe”. ISSN 1410-6086. Pusat Teknologi Limbah Radioaktif – BATAN. 2008

http://id.wikipedia.org/wiki/limbah

http://www.infonuklir.com/modules/news/article.php?storyid=40

http://www.majarimagazine.com/2008/01/teknologi-pengolahan-limbah-gas

www.batan.go.id

Download PDF File :

pengolahan-limbah-radioaktif-bentuk-gas

---

Possibly related posts: (automatically generated)

• Magic Box sebagai Pereduksi Polutan Udara
• Desulfurisasi Batubara
• Beragam Efek Visual di Desktop