husen zamroni, r. sumarbagiono pusat teknologi limbah ...digilib.batan.go.id/e-prosiding/file...
TRANSCRIPT
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahlln 2006 ISSN 0852 - 2979
RANCANGAN SISTEM LOADING DAN UNLOADING PADA KOLOM PENUKARION PENGOLAH LlMBAH RADIOAKTIF
Husen Zamroni, R. SumarbagionoPusat Teknologi Limbah Radioaktif, BATAN
ABSTRAKRANCANGAN SISTEM LOADING DAN UNLOADING PADA KOLOM
PENUKAR ION PENGOLAH L1MBAH RADIOAKT/F. Rancangan sistem loadingdan unloading telah dibuat yang meliputi sistem penampungan, pemipaan, mekanikalmaupun elektrikal. Sistem untuk memasukkan dan mengeluarkan penukar ionmenggunakan pompa. Penukar ion yang sudah jenuh dikeluarkan dari dalam kolomdan disimpan dalam tangki penampung yang sudah diberi shielding sebelum di bawake tempat penyimpanan. Rancangan menggunakan stainless steel ukuran panjang120 cm, diameter 15,25 cm (6"), untuk loading dan unloading menggunakan ukurandiameter 5 cm (2"). Penggunaan pompa pada rancangan ini di kontrol secaraotomatis untuk menghindari paparan radiasi pekerja dari penukar ion yang sudahjenuh dengan unsur radioaktif. Bahan yang digunakan untuk sistem rancangan inimenggunakan bahan stainlees steel yang mempunyai ketahanan korosi tinggi.
ABSTRACTDESIGN OF LOADING AND UNLOADING SYSTEM ON RADIOACTIVE
WASTE TREATMENT ION EXCHANGE COLUMN. design had been done itcomprises tank, pipe mechanical and electrical system. System for ion exchangeloading and unloading used pump. The spent ion exchanger was brought out fromcolumn 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 andloading unloading use 5 cm (2") diameter. The using of pump in the design werecontrolled automatically to avoid the worker from radiation exposure from radioactiveelements. The material used in this design system is high corrosion resistancestainless 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. Pengolahan limbah radioaktif cair dapat dilakukan dengan
evaporasi, 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 [3] .
249
Hasi/ Penelitian dan Kegiatan PTLR Tallllll 2006 ISSN 0852 - 2979
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
Hasi/ Penelitian dan Kegiatan PTLR Talnlll 2006 ISSN 0852 - 2979
dengan ukuran sekrup 12 (Gambar 2 Tampak Atas). Bagian tutup atas dibuat
dengan tinggi 5 em berbentuk melengkung yang dihubungkan dengan kolom utama
dengan menggunakan sekrup.
Resin window loading dibuat dengan ukuran 5 em (2") posisi 10 em dari
permukaan atas kolom. Penutupnya dibuat dengan bahan plat yang sudah dilubangi
untuk sekrup sebanyak 8 buah ukuran 8 (Gambar 2 Tampak Samping).
Resin window unloading dibuat dengan ukuran 5 em (2") posisi 7 em dari
bagian bawah kolom. Penutupnya dibuat dengan bahan plat yang sudah dilubangi
untuk sekrup sebanyak 8 buah ukuran 8 (Gambar 2 Tampak Samping).
Pompa-pompa yang digunakan terbuat dari bahan carbon steel yang dapat
diatur keeepatan alirnya sesuai yang dikehendaki. Pompa yang digunakan
berkeeepatan alir dari 100 ml/menit sampai 5 liter/menit (Gambar 1).
Tangki limbah radioaktif berbentuk silinder volume 1 m3 dengan ukuran tinggi
0,75 m dan diameter 0.50 m, tangki ini digunakan untuk menampung limbah
radioaktif sebelum di umpankan ke dalam kolom penukar ion. Tangki ini terbuat dari
stainless steel 304L yang tahan korosif dan diberi shielding dari yang diletakkan
dalam ruangan yang di raneang dapat menampung limbah yang tumpah jika
penampungnya peeah (Gambar 1).
Tangki limbah radioaktif berbentuk silinder volume 1 m3 dengan ukuran tinggi
0,75 m dan diameter 0.50 m, tangki ini digunakan untuk menampung effluent (Iimbah
radioaktif sesudah melalui resin). Tangki ini terbuat dari stainless steel 304L yang
tahan korosif dan diberi shielding dari yang diletakkan dalam ruangan yang di
raneang dapat menampung limbah yang tumpah jika penampungnya pecah
(Gambar 1).
Tangki hasil olahan, tangki ini di raneang dari stainless steel 304L ini berisi
cairan dari limbah yang sudah dilewatkan kolom penukar ion. Tangki ini digunakan
untuk menampung hanya sementara waktu, jika aktivitasnya tidak melebihi batas
ambang maka dapat dibuang ke lingkungan.
Valve, rancangan ini banyak menggunakan valve dari stain lees steel dengan
ukuran yang sesuai dengan pipa yang digunakan. Valve yang digunakan tipe gate
valve yang dapat dengan mudah di buka dan ditutup.
Pipa, pipa di bagi beberapa bag ian, bagian yang non radioaktif dan non
korosif terutama pipa-pipa yang menghubungkan penampung resin dengan kolom
penukar ion dapat menggunakan pipa stainlees steel 304L, pipa yang digunakan
berdiameter 1 inehi.
251
Hasi/ Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahlln 2006 ISSN 0852 - 2979
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).
Ukuran PartikelBerat jenis PartikelKandungan air
ipe Penukar ionPHFaktorDekontaminasi
Tabel 1. Kondisi operasi kolom penukar ion [3]I Media Inorganik I Butiran Resin__ Organik
0.25-3 mm 0.5-2 mm0.5-1.8 kg/L 0.6-0.8 kg/L
0-80% 0-60%nion atau kation nion atau kation
1-13 1-14100-1000 10-1000
Diall1t:ltlf
0,42 m
WI\STE TANKVOL 1 MJ
E
d
FEED PUMP
Powder ResinOrganik
5-150 \-1m
1.1-1.2 kg/L50-80%, nion atau kation1-1410-1000
EFFLUENT TANKVOL 1 M3
064 m
Gambar 1. Rancangannkolom penukar ion
252
HasH Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahlln 2006 ISSN 0852 - 2979
5'"
E'-'
on
E'-'"
'" Schedule 10SS304 pipe
0.5" Pressure ControlValve
E'-'
on
Resin LoadingWindow
2" Schedule' 0SS304 pipe
6" Schedule 10SS304 pipe
Resin UnloadingWindow
5~
TAMPAK DEPAN
7cm
TAMPAK ATAS
TAMPAK SAMPING
Tabel 2. Rancangan profil kolom
~r.J.~~ __Pressure Controlu· ".' Valve
rr:- .• - &! IIJ Resin Loading
~< Window-(i-
Resin LoadingPump
ResinUnloadingWindow
Resin TankVol. 35L
Gambar 3. Rancangan loading resin
253
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahlln 2006
Pressure Control~- Valve
Resin LoadingWindow
ResinUnloadingWindow
_1 ...............................•.......................1.
Resin UnloadingPump
Spent Resin TankVol. 1 m3
ISSN 0852 - 2979
Gambar 4. Rancangan unloading resin
Tabel 2. Bahan dan fabrikasi
Peralatan IDesign and Fabrikasil Material I InspeksiDan Testing
Penampung,atmosphericor
I
0-15 psig(steel)
Pompa
Pipa dan Kran
Ion Exchangers
Filter
PI 620(0-15 psig)
PI 650(atmospheric),ISec. II,orASME Code Sec. IIIClass 3
Manufacturer=s
PI 620
(0-15 psig)PI620
(atmospheric)r ASME Code
Sec. III, Class3Hydraulic
SME Code
Div.1 Sec. II
254
Sec. VIII, Div.1
Hasi/ Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2006 ISSN 0852 - 2979
KESIMPULAN
Rancangan sistem loading dan unloading penukar ion memerlukan bahan
stainless steel yang tahan korosi. Sistem pemasukan dan pengeluaran resin ke
dalam kolom dan dari kolom menggunakan pompa dengan cara control agar
paparan yang diakibatkan oleh radionuklida yang tertangkap dalam resin tidak
mengenai pekerja.
DAFT AR PUST AKA DAN LAMPIRAN
1. IAEA, Techniques and Practices for Pretreatment of Low and Intermediate
Level Solid and Liquid Radioactive Waste, Technical Report Series No. 370,
IAEA, Vienna 1994
2. IAEA, Chemical Precipitation Processes for the Treatment of Aqeous
Radioactive Waste, Technical Report Series NO.337, IAEA Vienna, 1992
3. IAEA, Application of Ion Exchange Processes for the Treatment of
Radioactive Waste and Management of Spent Ion Exchangers, Technical
Report Series NoA08, IAEA Vienna, 2002
4. DONALD PECNER, I.M BERNSTEIN, Handbook of Stainless Steel,
McGraw-Hili Book Company, New York1977
5. AISYAH, "Pengaruh Perlakuan Panas Terhadap Ketahanan Korosi Baja Aisi
304L Sebagai Bahan Wadah Nuklir", Prosiding pertemuan dan presentasi
ilmiah Tenoligi pengolahan limbah I, Serpong 10-11 Desember 1977
255