56- ISSN 0216 - 3128 Her/an Martono, Aisyah

ROTARY CALCINER-METALLIC MELTER DAN SLURRY-FEDCERAMIC MELTER UNTUK PENGOLAHAN LIMBAH CAIRAKTIVITAS TINGGI

Herlan Martono, AisyahPusat Teknologi Limbah Radioaktif - BA TAN

ABSTRAK

ROTARY CALCINER - ~ETALLIC MELTER DAN fLURRY FED CERAMIC MELTER UNTUKPENGOLAHAN LIMBAH C~IJLAKTIVITAS._TINGGI. Rotary calciner-metallic melter dan slurry-fedceramic melter adalah jenis melter untuk mengolah limbah cair aktivitas tinggi skala industri. Rotarycalciner-metallic melter dioperasikan dengan pemanas induksi dan slurry-fed ceramic melter denganpemanas Joule. Kedua melter dibandingkan karakteristik komposisi gelas-limbah untuk proses dan operasimelter, bahan meIter, umur melter, penanganan gas buang, dan tenaga yang diperlukan melter. Padamelter dengan pemanas Joule, tahanan listrik gelas-limbah adalah 4,8 ohm.cm pada suhu 1150 0c. Logamgolongan platina tirink larut dalam gelas-limbah, sehingga mempengaruhi arus listrik dalam lelehan gelas­limbah. Pada melter dengan pemanas induksi, logam golongan platina tidak berpengaruh dalam lelehangelas-limbah. Bahan melter dengan pemanas Joule yang kontak dengan gelas-limbah adalah monofrax K­3. Lapisan melter yang lebih luar adalah MRT-70K, LN-135, AZ-GS, fiberboard, dan baja tahan karat 304.Bahan meIter dengan pemanas induksi adalah inconel-690. Umur melter dengan pemanas Joule lebih lamadaripada melter dengan pemanas induksi. Dari aspek keselamatan, operasi kedua melter tersebut sudahteruji. Biaya operasi slurry-ftd ceramic melter lebih murah, tetapi biaya konstruksi dan dekamisioningnyalebih mahal dibanding rotary calciner-metallic melter. Berdasarkan kondisi di Indonesia, slurry-fedceramic melter lebih layak digunakan.

ABSTRACT

ROTARY CALCINER - METALLIC MELTER AND SLURRY - FED CERAMIC MELTER FOR TREATMENT

OF HIGH LEVEL LIQUID WASTE. Rotary calciner-metallic melter and slurry-fed ceramic melter are usedfor treatment of high level liquid waste in the industrial scale. Rotary calciner-metallic melter is operated byinduction heating and slurry-fed ceramic melter by Joule heating. Both of melter are compared it'scharacteristics of waste-glass composition for process and melter operation, melter materials, life time ofmeIter, treatment of off gas, and power consumption. For melter with Joule heating, electric resistance ofwaste-glass is 4.8 ohm.cm at temperature 1150 0c. The metal of platina group is not soluble in the moltenwaste-glass, so that influence the electric current pass by the molten waste-glass. For melter with inductionheating there is not influence of platina metal group. For melter with Joule heating, the material whichcontact with waste-glass is monofrax K-3. The outer materials layer i.e MRT-70K, LN-135, AZ-GS,fiberboard, and stainless steel 304. The material of melter with induction heating is inconel-690. The lifetime of melter with Joule heating is longer than melter with induction heating. From the safety aspect,operation of the both of melter have already succesful. Operation cost of slurry-ftd ceramic melter ischeaper, but construction and decommissioning cost more expensive than rotary calciner-metallic melter.Based on Indonesia condition, the slurry-fed ceramic melter is more reasonable to be utilized.

PENDAHULUAN

Proses olah ulang bahan bakar bekas reaktornuklir dilakukan untuk mengambil uraniumyang tidak terbakar dan plutonium yang terjadi.Uranium dan plutonium diproses kembali menjadibahan bakar campuran untuk bahan bakar reaktorpembiak cepat (fast breeder reactor).

Hasil samping ekstraksi siklus I proses olahulang adalah limbah cair aktivitas tinggi (LCAT),yang sebagian besar kandungannya adalahradionuklida hasil belah dan sedikit aktinida.Karakteristik LCAT adalah keasamannya tinggi(6 - 8 M HN03), aktivitas gammanya tinggi

sehingga panas yang dihasilkan tinggi, dan jugaadanya aktinida yang walaupun sedikit tetapi masihmemberikan dampak radiologis. Oleh karena itupengelolaan LCAT diperlukan waktu jutaantahun [1]. Sebagai contoh di Jepang satu kali prosesvitrifikasi, konsentrat LCAT hasil evaporasivolumenya 0,5 m3 dengan aktivitas 4. 105 Ci yangmenghasilkan panas radiasi sebesar 1,4 kW/jam.

Walaupun keselamatan merupakan pertim­bangan utama dalam pemilihan bahan matriks untukimobilisasi atau solidifikasi LCAT, ada beberapaaspek penting yang perlu dipertimbangkan,yaitu[2]:

Prosiding PPI - PDIPTN 2007Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN

Yogyakarta, 10 Juli 2007

Herlan Martono, Aisyah ISSN 0216 - 3128 57

Proses pembuatan yang mudah dan praktis.

Kandungan Iimbah (waste loading) yangtinggi.

Ketahanan kimia, yaitu korosi dan lajupelindihannya.

Kestabilan terhadap radiasi.

Kestabilan terhadap panas, dalam hal gelasyaitu terjadinya devitrifikasi.

Beberapa jenis bahan telah dipelajari olehnegara-negara maju di bidang industri nuklir untuksolidifikasi LCAT, yaitu gelas aluminosilikat, gelasfosfat, gelas borosilikat, synroc, dan vitromet.Berdasarkan pertimbangan aspek tersebut di atas,maka gelas borosilikat telah digunakan dalam skalaindustri untuk pengolahan LCAT [3.1]. Ada 2 maeammetter (alat untuk peleburan/ pelelehan gelas­limbah) yang digunakan untuk proses pengolahanLCAT dalam skala industri, yaitu :

Rotary Calciner-Meta/lic Melter (RCMM),yaitu melter yang dibuat dari logam dandilengkapi dengan alat kalsinasi (calciner yangberputar). Melter jenis ini dengan pemanasinduksi menggunakan koil Iistrik dalamdinding melter dan panas ditransfer seearainduksi dari dinding melter ke gelas-limbah.Teknologi RCMM dioperasikan di MareoulePeraneis. Proses ini digunakan juga di Inggris,dan India.

Slurry - Fed Ceramic Melter (SFCM), yaitumeIter yang terbuat dari keramik denganumpan limbah eair yang dimasukkan dalamglass frit berbentuk peluru. Melter jenis inimenggunakan pemanas Joule, denganmemanfaatkan lelehan gelas - limbah padasuhu di atas 600°C sebagai penghantarlistrik yang menimbulkan panas. Proses inidioperasikan di Jepang, Amerika, danJerman.

Dalam makalah ini akan diuraikan per­bandingan RCMM dan SFCM untuk vitrifikasiLCAT dalam skala industri.

PERBEDAAN KARAKTERISTIKKOMPOSISI GELAS-LIMBAH.

Vitrifikasi LCAT dalam RCMM dan SFCM

dilakukan pada 1150 °C, karena' pertimbangankorosi melter. Pada pembuatan gelas-limbah skalalaboratorium, komposisi gelas-Iimbah dibuat yangmempunyai titik lebur pada suhu 1150 0c. Gelas­limbah merupakan bahan amorf, jadi titik leburgelas-limbah adalah suhu dimana viskositas gelas­limbah adalah 100 poise. Jadi gelas-Iimbah yangdibuat bukanlah gelas-limbah yang paling baikdengan laju pelindihan sekeeil mungkin. Gelas-

limbah semaeam ini akan mempunyai titik leburyang sangat tinggi, karena kadar silikanya tinggi [4].

Titik lebur yang tinggi akan menaikkan laju korosimelter, sehingga umur melter lebih pendek danakibatnya akan menimbulkan Iimbah padatradioaktif sekender yang lebih banyak. Gelas­limbah yang dibuat di laboratorium, komposisinyaakan menghasilkan karakteristik gelas-limbah yangmemenuhi standar untuk disain melter, proses,operasi, pengeluaran lelehan gelas-Iimbah darimelter ke canister, transportasi, penyimpanansementara, dan penyimpanan lestari. Karakteristikgelas-limbah tersebut meliputi densitas, muaipanjang, titik transformasi gelas-limbah, titikpelunakan, hantaran panas, panas jenis, viskositas,tahanan Iistrik, kekuatan mekanik, dan lajupelindihannya.

Pada melter dengan pemanas induksi(RCMM), tahanan listrik gelas-limbah tidak perluditentukan. Demikian pula adanya logam golonganplatina (Ru, Rh, Pd) yang tidak larut dalam gelas­limbah tidak mengganggu proses. Pada melterdengan pemanas Joule (SFCM), tahanan listrikgelas-limbah harus ditentukan. Tahanan Iistrikgelas-limbah untuk proses dengan pemanas Jouleadalah 4,8 ohm.em pada suhu 1150 °C. Unsur yangberperan untuk penghantar Iistrik dalam gelas­limbah adalah ion Na[5]. Adanya Na20 dalam gelas­Iimbah dibatasi maksimum 10% berat. Jika Na20dalam gelas-limbah melebihi 10% berat, maka akanterjadi pemisahan fase yang berwarna kuning darinatrium molibdat[I,6]. Adanya pemisahan fase harusdihindarkan karena menurunkan kualitas gelas­limbah. Jika kadar Na20 kecil, maka hantaranIistriknya kecil pula. Adanya logam golonganplatina dalam gelas-limbah akan mengganggu aliranlistrik. Oleh karena itu pada meIter dengan pemanasJoule, dasar melter dibuat kerueut dengan sudut45°C [3]. Logam golongan platina yang tidak larut,tidak berpengaruh terhadap viskositas gelas-limbah.

"-

Berbagai oksida yang mempengaruhikualitas gelas-limbah, yaitu[I.6,7]:

Oksida Mo, Zr, dan Cr (MoO), Zr02, danCr20) dapat membentuk pemisahan fase danmempengaruhi viskositas gelas-limbah.

Oksida Fe, AI, dan Si (Fe20), AhO),Si02), dapat disatukan dengan gelas, danmenaikkan suhu pembentukan gelas-limbah.Umumnya gelas borosilikat dengankandungan Si02 di atas 40 % mempunyaikarakteristik yang baik.

Oksida B (B20) menurunkan suhupembentukan gelas-limbah dan viskositasgelas- limbah. Kandungan B20) sekitar 15 %berat akan menstabilkan gelas-limbah.

Prosiding PPI - PDIPTN 2007Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN

Yogyakarta, 10 Juli 2007

58- ISSN 0216 - 3128 Herlan Marlono, Aisyah

Oksida Mg (MgO) dari bahan bakar Magnoxdapat menaikkan suhu pembentukan gelas­Iimbah.

Oksida Na (NazO) menurunkanpembentukan dan viskositas,menaikkan laju pelindihan.

Oksida Pu (PuOz) lebih sukar disatukandengan gelas daripada uranium.

Pemisahan fase terjadi jika kadar PuOzdalam gelas-limbah melebihi 4 % berat di dalamgelas- Iimbah.

Rotary Calciner-Metallic Melter (RCMM)untuk vitrifikasi LCAT ditunjukkan padaGambar 1[8,9]. Proses yang terjadi di dalam RCMMini melalui 2 tahap, yaitu kalsinasi dan vitrifikasi.Limbah cair aktivitas tinggi diumpankan secarakonstan ke confluent pot. Aditif larutan gula,azodicar berramide, dan air dimasukkan keconfluent pot. Selanjutnya LCAT dan aditif masukke calciner. Kalsinasi dilakukan pada 700 - 750 DCdengan pemanas induksi, menghasilkan kalsin yangberupa oksida berbentuk serbuk. Penambahan aditifgula untuk menekan penguapan Ru, sedangkanpenarnbahan aditif azodicar berramide untuk

menguranfti ukuran partikel kalsin yangterbentuk 8,IOJ. Pengurangan ukuran partikel kalsinini untuk memudahkan penyatuan atau pengga­bungan kalsin dalam matriks gelas. Aditif airdigunakan untuk menghindari terbentuknya cakepada dinding calciner. Operasi kimia yang terjadidalarn calciner tube adalah :

Pemekatan dengan evaporasi.

Destruksi sebagian Iimbah nitrat danpembentukan oksida.

Pengeringan kalsin dan sisa nitrat

Kalsin dan glass frit (bahan pembentukgelas) diumpankan ke dalam metallic inductionheated melting pot (tempat peleburan dengan panasinduksi yang terbuat dari logam). Campuranpadatan tersebut dipanaskan pada 1150 DC,sehingga menjadi gelas-limbah. Dinding meltermetalik dipanaskan dengan induksi, dan panasdipindahkan dari dinding melter ke gelas-limbahsecara konduksi. Oleh karena itu suhu padadinding melter harus lebih tinggi di atas suhupelelehan gelas-limbah supaya terjadi perpindahanpanas. Jika volume maksimum gelas-limbah dalammeIter dicapai, lelehan gelas-Iimbah dituangmelalui dasar meIter ke canister yang dibuat daribaja tahan karat 304 L. Pada penuangan gelas­limbah dari melter ke canister diawali dengan

ROTARY CALCINERMELTER

suhu

tetapi

METALLIC

pemanasan drain nozzle. Penuangan akan berhentidengan sendirinya, jika pemanasan drain nozzledihentikan. Pengumpanan kalsin dan glass frit tetapkontinu selama penuangan lelehan gelas-limbah.Canister ditutup, kemudian dilas dan selanjutnyapermukaan canister didekontaminasi dengan air.Pemantauan adanya kontaminan dilakukan denganudara· tekan dan pengukuran adanya kontarninasiudara. Selanjutnya penyimpanan sementara canisteryang berisi gelas-limbah dilakukan denganpendingin udara selama 30 - 50 tahun.

SLURRY - FED CERAMIC MELTER

Komponen utama proses slurry-fed ceramicmelter (SFCM) adalah Joule heated glass melter(JHGM), yaitu melter keramik pada suhu tinggidengan pemanasan menggunakan arus Iistrik yangmelewati lelehan gelas-Iimbah. Melter denganpemanas seperti ini dikenal sebagai melter denganpemanas Joule. Lelehan gelas pada suhu tinggi diatas 600 DCdapat menjadi penghantar Iistrik yangmenimbulkan panas. Elektrode yang digunakanadalah baja dari campuran nikel dan krom yangdikenal dengan inconel-690. Melter denganpemanas Joule mengharuskan adanya gelas-limbahdalam metter, walaupun melter tidak dalam keadaanoperasi. Adanya gelas-limbah ini digunakan untukoperasi berikutnya. Pada industri gelas selarnaperiode tidak beroperasi, tenaga diberikan ke melteruntuk mencegah pendinginan di bawah suhu dimanapemanas Joule tidak berfungsi. Peri ode tidakoperasi dengan memberikan tenaga ke elektrodedikenal dengan idlini8]. Pada SFCM untukvitrifikasi LCAT, periode tersebut tidak ada karenaadanya panas yang ditimbulkan dari radiasiradionuklida dalam gelas-limbah. Slurry-fedceramic melter untuk vitrifikasi LCA T ditunjukkanpada Gambar 2[3,8,9]. Glass frit berbentuk silinderyang mengandung LCAT diumpankan secaralangsung ke dalam ruang pelelehan yangmengandung lelehan gelas-limbah. Bagianpermukaan dingin (cold top), menutup permukaanlelehan gelas-limbah dan akan menekan penguapangas-gas dari lelehan gelas-Iimbah dalam melter.Bagian cold top yang baik antara 80 - 90 % luaspermukaan melter. Jika cold top lebih kecil 80 %,maka laju pengumpanan LCA T dan glass fritlambat Jika cold top mendekati 100 % luaspermukaan melter, maka akan terjadi peledakan gas(gas explosion). Pencampuran secara konveksialami dalam lelehan gelas-limbah karena perbedaansuhu dan berat jenis akan menghasilkan prod ukyang lebih homogen.

Untuk mengoperasikan me/ter ada beberapatahap, yaitu :

Prosiding PPI - PDIPTN 2007Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BAT AN

Yogyakarta, 10 Juli 2007

Her/an Martano, Aisyah ISSN 0216 - 3128 59-Pemanasan awal, yang dilakukan denganheater (pemanas) dan microwave yangfrekuensinya 915 MHz dan kapasitasmaksimumnya 50 kW. Pemanasan awal inidilakukan sampai pada suhu 600°C.

Pemanasan dengan elektrode yangmenimbulkan aliran listrik. Pada suhu

600°C atau lebih, lelehan gelas-Iimbahdapat menghantarkan arus Iistrik. Aliranlistrik melalui lelehan gelas-Iimbah antara2 elektrode yang tercel up dapatmenimbulkan panas sampai suhu 1150 0C.

Pembentukan gelas-limbah, dilakukanpada suhu 1150 °C. Setelah pengumpananselesai dan permukaan lelehan gelaslimbah dalam keadaan puncak panas,maka lelehan gelas-limbah siap untukdikeluarkan dari me/ter ke canister dari

baja tahan karat 304.

Selanjutnya canister yang berisi gelas­Iimbah ditutup, kemudian tutup dilas,permukaan canister didekontaminasi,dan selanjutnya disimpan di tempatpenyimpanan sementara dengan pendinginudara selama 30 - 50 tahun.

BAHAN MELTER

Pada rotary calciner-metallic melter denganpemanas induksi, melter dibuat dari inconel-690[8,9]. Bahan tersebut mempunyai ketahanan yangtinggi terhadap lelehan gelas-limbah. Laju korosiinconel-690 dalam lelehan gelas-Iimbah adalah0,024 mmlhari pada suhu 1150 °C[3]. Pada melterdengan pemanas induksi, maka inconel-690 sebagaidinding melter akan mengalami suhu yang lebihtinggi daripada 1150 °C, sehingga laju korosinyaakan lebih tinggi daripada data tersebut di atas.

Pada slurry-fed ceramic melter denganpemanas Joule, bahan melter ada beberapa lapis.Bata tahan api yang kontak dengan gelas-Iimbahadalah monofrax-K3 yang tahan terhadap korosi.Laju korosi monofrax-K3 dalam lelehan gelas­limbah pada suhu 1150 °C adalah 0,022 mmlhari.Lapisan meIter di bagian yang lebih luar adalah batatahan api MRT-70K, LN-135, AZ-GS, fiberboard,dan baja tahan karat 304. Susunan lapisan bata tahanapi pada melter dengan pemanas Joule ini sesuaimelter JNC-Jepang[3J.

SISTEM PENANGANAN GAS BUANG

Pada rotary calciner-metallic melter, gasbuang ditimbulkan dalam calciner dan meltermengandung air, nitrogen oksida, beberapa unsurvolatil yaitu boron, cesium, dan mtenium, serta debukalsin. Gas buang didekontaminasi dengan sistem

penanganan gas yang terdiri dari penyerap debu danrecycling pot, kondenser dan tower absorpsi untukmenyerap NO•.

Pada slurry-fed ceramic melter, gas buangdari melter mengandung uap air, udara, dekomposisigas, aerosol, dan unsur volatil. Suhu uap di ataspermukaan lelehan dari 200 - 800°C selama operasitergantung pada laju umpan. Entrainment aerosolsekitar 0,2 % berat umpan LCAT ke melter. Gasbuang dikumpulkan di atas permukaan lelehangelas-Iimbah pada tekanan sedikit negatif (- 2,50kPa). Gas buang tersebut diambil dengan sistempenanganan gas buang melalui air film cooler,scrubber, dan filter yang dihubungkan langsung keiiiefiei::' sfsi'em penanganan gas buang dapatmengambil hampir 90 % partikel dan hampir semuauap[8J. Pendingin, scrubber, dan filter didisaincukup dan mampu untuk menangani aliran gasbuang secara periodik.

TENAGA. YANG DIPERLUKANMELTER

Pada melter dengan pemanas induksi, panasyang diberikan melter untuk 300 kg gelas-limbahmeliputi[IO]:

- Panas untuk kalsinasi 25 kW.

- Panas untuk pelelehan 60 kW.

- Panas total yang diperlukan 85 kW.

Pada melter dengan pemanas Joule, panasyang diberikan melter untuk menghasilkan 300 kggelas-Iimbah meliputi [3] :

Panas untuk elektrode utama 40 kW.

Panas microwave 23 kW

Panas untuk elektrode pembantu 2,51 kWPanas untuk antara elektrode utama dan drain

nozzle 0,60 kW

Panas total yang diperiukan 66,11 kW.

PEMBAHASAN

Untuk menghasilkan karakteristik gelas­limbah yang memenuhi standar proses dan operasimelter, maka pengaruh oksida-oksida harusdiperhatikan. Pada slurry-fed ceramic melterdengan pemanas Joule, maka ion Na+ berperansebagai penghantar listrik. Makin tinggi kadar NazOmeningkatkan hantaran listrik gelas-limbah. KadarNazO dalam gelas-limbah dibatasi maksimum 10 %berat, karena di atas kadar tersebut akan terjadipemisahan fase. Terjadinya pemisahan fase akanmengurangi kualitas gelas-limbah. Logam golonganplatina (RuOz, RhZ03, Pd~) tidak lamt dalamlelehlln-gelas.limbah. Adanya endapan logamgolongan platina tidak berpengaruh untuk rotarycalciner-metallic melter, dan berpengaruh terhadap

Prosiding PPI - PDIPTN 2007Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN

Yogyakarta, 10 Juli 2007

60 ISSN 0216 - 3128 Her/an Martono, Aisyah

aliran Iistrik pada s/urry-fed ceramic melter.Endapan logam golongan platina terdapat padadasar melter, sehingga dasar slurry-fed ceramicmelter dibuat berbentuk kerucut dengan sudut 45°.

Pada slurry-fed ceramic melter denganpemanas Joule, gelas-Iimbah diJelehkan pada suhu1150 0c. Kenyataan terjadi distribusi suhu, yaitusuhu yang dekat pemanas lebih tinggi dibandingyang jauh dari pemanas[3]. Adanya distribusi suhuini mengakibatkan aliran atau konveksi alami yangdisebabkan karena perbedaan berat jenis. HasiJsolidifikasi gelas-limbah dengan slurry-fed ceramicmelter lebih homogen dibanding rotary calciner­metallic melter.

Bahan rotary calciner metallic-melter adalahinconel-690. Pelelehan atau pembentukan gelas­limbah terjadi pada suhu 1150 0c. Ini berarti bahwapemanasan dinding melter inconel-690 jauh lebihtinggi daripada suhu tersebut agar terjadiperpindahan panas dari dinding melter ke gelas­limbah. Laju korosi inconel-690 dalam lelehangelas-limbah adalah 0,024 mrn/hari pada suhu1150 °C. Kenyataan pada operasi melter, suhudinding melter inconel-690 jauh lebih tinggi dari1150 °C, sehingga laju korosinya lebih cepatdaripada data tersebut di atas. Umur rotarycalciner-metallic melter dengan tebal 6 mm adalah5000 jarn atau sekitar 1 tahun operasi[IO].

Bahan atau bata tahan api untuk slurry-fedceramic melter yang kontak dengan gelas- Iimbahadalah monofrax-K3 yang tahan terhadap korosi.Laju korosi monofrax-K3 dalam lelehan gelas­Iimbah adalah 0,022 mm/hari. Kenyataan gelas­Iimbah diJelehkan pada suhu 1150 °C, tetapi suhugelas-limbah yang kontak dengan monofrax-K3lebih rendah dari 1150 °C, sehingga laju korosimonofrax-K3 lebih rendah dari data tersebut di atas.Bata tahan api yang lebih luar adalah MRT-70K,LN-135, AZ-GS, fiberboard, baja tahan karat 304.Bata tahan api MRT-70K digunakan untukmencegah korosi bata tahan api LN-135 yang lajukorosinya tinggi. Lapisan fiberboard digunakanuntuk menyerap tekanan yang disebabkan olehekspansi karena pemuaian. Baja tahan karat 304yang merupakan lapisan terluar digunakan untukmenahan tekanan, berat melter, dan gelas-limbah.Tebal baja tahan karat yang digunakan 2 em. Tebalmonofrax-K3 pada melter JNC-Jepang adalah 15em, dan umur melter jenis ini 5 tahun[3]. Untukmemperbaiki melter ini hanya dengan menggantimonofrax-K3 saja.

Dari segi penanganan gas buang, rotarycalciner-metallic melter meliputi 2 tahap yaitupenanganan gas buang pada kalsinasi dan vitrifikasi.Komposisi gas buang yang ditimbulkan dalam

calciner dan melter meliputi uap air, nitrogenoksida, beberapa produk volatil (B, Cs, dan Ru), dandebu kalsin. Untuk mengurangi volatilitas Rudigunakan gula. Penanganan gas buang diJakukandengan sistem penanganan gas buang yang terdiridari penyerap debu dan recycling pot, kondenser,dan tower absorpsi untuk menyerap uap NO,.Komposisi gas buang dari slurry-fed ceramic melteradalah uap air, produk volatiJ (B, Cs, dan Ru),aerosol. Banyaknya aerosol adalah 0,2 % beratlimbah yang diumpankan ke melter[IO]. Gas buangterkumpul di ruangan melter di atas permukaanlelehan gelas-limbah, yang diatur pada tekanansedikit negatif - 2,50 kPa. Dari ruangan tersebutgas ditangani dengan sistem pengolahan gas buang,yang meliputi air film cooler yang dihubungkanlangsung dengan melter. Air film cooler ini untukmengencerkan dan mendinginkan gas buang.Selanjutnya gas tersebut berturut-turut diolahdengan submerged bed scrubber, venturi scrubber,water scrubber, high efficiency mist eliminator,penyerap rutenium, dan filter HEPA. Pada saatpengumpanan dengan kondisi yang baik, makabagian luas cold top pada permukaan meIter 80 - 90% luas permukaan melter. Jika cold top kurangdari 80 %, maka laju pengumpanan lambat. Jikacold top mendekati 100 %, maka laju pengumpananterlalu cepat dan ledakan (eksplosi) gas akan terjadi.Untuk mencegah eksplosi gas maka heater atauenergi panas dinaikkan dan I~u pengumpananditurunkan. Adanya cold top ini akan mencegahpenguapan gas, seperti Ru. Prinsip penangan gasbuang rotary calciner-metallic melter dan slurry fedceramic melter adalah sarna, yaitu penurunan suhu,absorpsi dan filtrasi. Dari segi keselamatan keduamacam proses tersebut telah memenuhi aspekkeselamatan untuk digunakan dalam skala industripada pengolahan limbah cair aktivitas tinggi.

Dari segi biaya operasi slurry-fed ceramicmelter dengan pemanas Joule lebih murah, tetapidari segi biaya konstruksi dan dekomisioning rotarycalciner-metallic- melter dengan pemanas induksilebih murah[3.81O.11J.

Berdasarkan atas pertimbangan konstruksi,operasi, dekomissioning, dan sistem pendanaan diIndonesia, maka slurry-fed ceramic melter lebihlayak untuk digunakan.

KESIMPULAN

Unsur-unsur yang mempengaruhikarakteristik gelas-limbah pada saat menentukankomposisi gelas-limbah harus diperhatikan baikuntuk proses dan operasi melter. Perbedaankomposisi gelas-Iimbah untuk rotary calcinermetallic melter dan slurry-fed ceramic melter adalahkandungan NazO untuk hantaran listrik dan logarn

Prosiding PPI - PDIPTN 2007Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN

Yogyakarta, 10 Juli 2007

Her/an Martono, Aisyah ISSN 0216 - 3128 61

golongan platina yang tidak larut dalam gelas­limbah. Pada slurry-fed ceramic melter untukmengatasi logam golongan platina yangmempengaruhi arus listrik, maka dasar melter dibuatkerucut dengan sudut 45°. Gelas-limbah yangdihasilkan oleh slurry-fed ceramic melter lebihhomogen daripada yang dihasilkan oleh rotarycalciner-metallic melter.

Bahan rotary calciner-metallic melter dariinconel-690, sedangkan bahan slurry-fed ceramicmelter yang kontak dengan gelas-limbah adalahmonofrax-K3. Lapisan diluarnya adalah MRT-70K,LN-135, AZ-GS, fiberboard, dan baja tahan 304.Jika monofrax-K3 sudah tipis karenakorosl, miikayang diganti hanya monofrax-K3 nya saja. Lajukorosi karena jenis bahan dan penggunaan padasuhu tinggi, inconel-690 lebih cepat korosi. Umurslurry-fed ceramic melter lebih panjang daripadarotary calciner metallic melter.

Komposisi LCAT dan glass-frit yang sarna,akan menghasilkan komposisi gas buang yang sarna.Prinsip proses penanganan gas buang adalah sarnapada rotary calciner - metallic meIter dan slurry-fedceramic melter. Penanganan gas buang tersebutmeliputi penurunan suhu, absorpsi, dan filtrasi.Dari segi keselamatan, kedua macam prosesterse but telah memenuhi aspek keselamatan untukdigunakan dalam skala industri pada pengolahanlimbah cair aktivitas tinggi.

Tenaga yang diperlukan rotary calciner­metallic melter lebih besar daripada slurry-fedceramic melter.

Biaya operasi rotary calciner-metallic melterlebih tinggi daripada biaya slurry-fed ceramicmeIter, tetapi biaya konstruksi dandekomisioningnya lebih mahal.

Berdasarkan atas konstruksi, operasi,dekomisioning, dan kondisi pendanaan di Indonesia,maka slurry-fed ceramic melter lebih layakdigunakan.

2. MENDEL J.E, "The Fixation of High LevelWaste in Glasses", PNL Richland,Washington, 1985.

3. MARTONO H, "Characterization of Waste­Glass and Treatment of High Level LiquidWaste", Report at Tokai Work, PNC SN844088-0 to- Japan, 1988.

4. HLAVAC J, ''The Technology of Glass andCeramics", Department of Silicates, Institute ofChemical Technology Prague, ElsevierScientific Publishing Company, Amsterdam­Oxford-New York, 1983.

5. STANEK J, "Electric Melting of Glass",Department of Silicate, Institute of ChemicalTechnology Prague, Elsevier ScientificPublishing Company, New York, 1977.

6. LAUDE F et aI, "Confinement ofRadioactivity in Glasses", InternationalSymposium on Management of RadioactiveWaste from The Nuclear Fuel Cycle", Vienna,1976.

7. AISYAH, MARTONO H, "Pengaruh KaliumOksida, Litium Oksida, dan Kalsium OksidaPada Kualitas Limbah Hasil Vitrifikasi",Prosiding Pertemuan dan Presentasi IlmiahPenelitian Dasar Ilmu Pengetahuan danTeknologi Nuklir, Yogyakarta, Juli 1999.

8. BROUNS A, "Immobilization of High LevelDefence Waste in a Slurry-Fed Electric GlassMeIter", PNL-3372, 1990.

9. IAEA, ''Techniques for Solidification of High­Level Waste", Technical Report Series No.176, IAEA, Vienna, 1977.

. to. MARTONO H, "Vitrification Process withInduction Heating", Report of Scientific Visit,Commissariat A L'Energie Atomique, Perancis,1989.

11. SUNG IL KIM et aI, "Economic Assestment

DAFT AR PUST AKA

I. IAEA, "Characteristics of Solidified HighLevel Waste Product", Technical ReportSeries No. 187, IAEA, Vienna, 1979.

on VitrificationIntermediate-levelKorea", WasteTuczon,2003.

Facility of Low andRadioactive Wastes inManagement Conference,

Prosiding PPI - PDIPTN 2007Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BAT AN

Yogyakarta, 10 Juli 2007