SINTERING GELAS KERAMIK BOROSILIKAT BERBAHAN DASAR ZEOLIT ALAM DENGAN VARIASI WAKTU DAN SUHU SEBAGAI KANDIDAT BAHAN UNTUK IMOBILISASI LIMBAH RADIOAKTIF

DWI CAHYA AGUNG SAPUTRA, Widya Rosita, S.T., M.T.

2014 | Skripsi | TEKNIK NUKLIR

Salah satu metode pengolahan limbah radioaktif khususnya pada limbah radioaktif tingkat tinggi adalah dengan cara reduksi volume. Zeolit merupakan suatu mineral dengan struktur utama kristal alumina silika tetrahidrat dengan potensi yang melimpah di Indonesia. Dalam penelitian ini tujuan yang ingin dicapai adalah memanfaatkan potensi pada zeolit untuk digunakan sebagai pengungkung limbah radioaktif tingkat tinggi, mengetahui pengaruh suhu dan waktu pembakaran dalam proses sintering dan membandingkan kemampuan laju pelindian dan tingkat porositas gelas keramik borosilikat dengan gelas borosilikat. Gelas borosilikat dalam penelitian ini dibuat dengan pembakaran pada suhu 1200oC selama 5 jam dari campuran zeolit, TiO2 (5% massa total campuran), Na2CO3 dan Na2B4O7.10H2O. Selanjutnya pada pembentukan gelas keramik borosilikat dibuat dengan proses sintering pada suhu 500, 600, dan700oC dengan laju pemanasan sebesar 3oC/menit. Gelas keramik borosilikat yang telah terbentuk selanjutnya diuji lindi dan dihitung tingkat porositasnya lalu dibandingkan hasil uji lindi dan tingkat porositasnya dengan gelas borosilikat. Dari hasil pengujian yang telah dilakukan, diketahui bahwa laju pelindian gelas borosilikat pada hari ke-21 sebesar 6,21×10-6 g·cm-2·hr-1(3,20×107Bq·cm-2 ·hr-1) dengan tingkat porositas 23,5%. Pada sampel gelas keramik borosilikat yang dibakar pada suhu 500oC laju pelindian pada hari ke-21 yang terbaik sebesar 5,93×10-6 g·cm-2·hr-1(3,06×107 Bq·cm-2·hr-1) dengan tingkat porositas sebesar 29,86%, pada suhu 600oC sebesar 5,63×10-6 g·cm-2·hr-1 (2,90×107 Bq·cm-2·hr-1) dengan tingkat porositas 17,73% dan pada suhu 700oC sebesar 5,40×10-6 g·cm-2 ·hr-1(2,79×107 Bq·cm-2·hr-1) dengan tingkat porositas 33,04%. Berdasarkan kemampuan pelindiannya maka gelas keramik borosilikat dan gelas borosilikat telah memenuhi standar laju pelindian yang ditetapkan oleh IAEA yakni pada hari ke-91 maksimal sebesar 10-6-10-5 g·cm-2·hr-1 (5,16×106-5,16×107 Bq·cm-2·hr-1). Dengan demikian diketahui bahwa zeolit alam dapat digunakan sebagai bahan dasar pembuatan pengungkung limbah radioaktif tingkat tinggi dalam matriks gelas keramik. Selain itu, diketahui pula bahwa semakin tinggi suhu sintering dan semakin lama waktu pembakaran akan mengakibatkan semakin kecilnya laju pelindian dan tingkat porositas gelas keramik serta diketahui bahwa kemampuan gelas keramik borosilikat lebih baik dari pada gelas borosilikat.

One of methods radioactive waste processing especially for high level waste is volume reduction. Zeolite is a mineral with alumina silica tetrahidrate crystal as a primary structure. Zeolite is easy to find because there are many in Indonesia. The main objectives of this research were to study the zeolite potency as an immobilization matrix of high level radioactive waste, to investigate the effect of sintering time and temperature and to compare the properties of borosilicate ceramic glass with the borosilicate glass by testing their leaching rate and porosities. Borosilicate glass in this research was made by heating zeolite, TiO2 (5% of total mass mixture), Na2CO3 and Na2B4O7.10H2O at 1200oC for 5 hours. Then, the mixtures (compounds) were sintered at difference temperature of 500oC, 600oC, and 700oC with the heating rate of 3oC/min. The borosilicate ceramic glass was tested to find its leaching rate and calculated the porosity. The result of the leaching rate and porosity of borosilicate glass-ceramic has been compared with the result of borosilicate glass. Based on result of the test, leaching rate of borosilicate glass after 21 days was 6.21×10-6 g·cm-2·d-1(3.20×107Bq·cm-2 ·d-1) and its porosity was 23.5%. The leaching rate of borosilicate ceramic glass which is sintered at 500oC after 21days was 5.93×10-6 g·cm-2·d-1(3.06×107 Bq·cm-2·d-1) and its porosity was 29.86%, one sintered at 600oC after 21days was 5.63×10-6 g·cm-2·d-1 (2.90×107 Bq·cm-2·d-1) and its porosity was 17.73% and one sintered at 700oC after 21days was 5.40×10-6 g·cm-2 ·d-1(2.79×107 Bq·cm-2·d-1) and its porosity was 33.04%. The leaching rate of borosilicate ceramic glass and borosilicate glass were in agreement with IAEA standard. Zeolite can be used for a high level radioactive waste in the form of ceramic glass. Meanwhile, increasing sintering time and temperature decreased the leaching rate and the porosity of borosilicate ceramic glass. In addition, the properties of borosilicate ceramic glass were better than one of borosilicate glass.

Kata Kunci : sintering, gelas keramik borosilikat, gelas borosilikat, uji lindi, porositas.