STUDI A W AL RADIONUKLWA BASIL KOROSI P ADA AIR PENDINGIN PRIMER RSG-GAS
Jru.,jUlllg
.)t:""nur J1U,,'1 reneliliun
l~~N Ug54-527H
PRSG Tahun /997//998
STUDI A WAL RADIONUKLWA BASIL KOROSI PADA
AIR PENDINGIN PRIMER RSG-GAS
Dyah Erlina Lestari, Pudjijanto MS., Subiharto, Setyo Budi
ABSTRAK
STUDI A WAL RADIONUKLffiA BASIL KOROSI PADA AIR PENDINGIN PRIMER RSG-GAS.
Telah dilakukananalisistelhadapradionuklidapemancary yang terkandungdi dalamair pendinginprimer
RSG-GAS. Cuplikanair pendingindiambil sebelumdan sesudahmelewatiresinpenukar ion. Pencacahan
dilakukan dengan unit spektrometergamma latar rendah yang terdiri dati sebuah detektor gamma
beresolusitinggi HP-GeTennelecdan penganalisistinggi pulsa MCA ADCAM 100ORTEC. Dari basil
pencacahandan analisis datasecarakualitatif terindikasi,adanyaradionuklidaNa-24 dan Mn-56 yang
diduga merupakanbasil aktivasidari unsurproduk korosi dan akanditeliti lebih lanjut. Sec.mlkuantitatif
konsentrasiaktivitas Mn-56 di bawah nilai perkinmnyang tertern dalam SAR, sed,wgkanuntuk Na-24
bersesuaian.
ABSTRACT
PRELIMINARY
STUDY OF RADIONUCLIDE
CORROSION PRODUCTS IN PRIMARY
COOLING WATER AT RSG-GAS. Analysis of radionuclides emitting ganuna rays at the primary
cooling water at RSG-GAS has been carried out. The water coolant samples was taken in tile line before
and after in the ion exchange resin system. Counting of the samples was performed using a low level
background gamma spectrometer unit. including of high resolution of gamma detector HP-Ge Tennelec
and Multichannel Analyzer (MCA) ADCAM 100 ORTEC. The result indicated Na-24 and Mn-56
radionuclides that may be as corrosion product and should studied deeply in the future. The expected
activity concentration radionuclide for Mn-56 is lower than those \vritten in the Safety Analysis Report
(SAR),while for Na-24 is in agreement
PENDAHULUAN
Sistem
Dalam hat aluminium
pendingin
berfungsi
untuk memindahkan
di teras
reaktor
primer
dan stainless
realtor
steel, oksida basil korosi yang terbentuk melapisi
panas yang timbul
bagian luar daTi logan1 tersebut dan melindungi
operasi normal
bagian dalamnya daTi kerusakan lebili lanjut.
maupun kecelakaan.
Sebagai medium pembawa
Meskipun demikian, mengingat temperatur dan
panas,
reaktor
tekanan dalam reaktor yang
air
dalam
perubahan
umumnya
bersifat
pacta kondisi
suhu
dapat
daD tekanan.
mengakibatkan
mengalami
Keada.m
air pendingin
sebagian daTi basil korosi tersebut akan l(U1lt
tcrscbut
dalam air pendingin dan mengalanli proses
serta
aktiv,1Si. Radionuklida yang terkandung dalam
bahcill struktur.
dengan
pacta
air pendingin reaktor terjadi sebag,u akibat
GAS
kelongsong
sistem
tinggi,
ini
re;;lktif terhadap bahan kclongsong
RSG
cukup
mempunyai
AIMg2
pendingin
.\"tainle.\"s steel.
Korosi
perusclkan
logam
kimia-~u
elektrokimia
elemen bakar
sedangkan
primer
yang discbabkan
basil korosi daTi b,1l1aI1 stnlktur
material
terbuat
mcrupakan
aktivasi pengotor di dalam air pendingin maupun
dari
komponcnreaktor.
peristi\\'a
olch
teras d,m
Sebagai taltap a\\"al d,ui penelitian ini
dimnati radionuklida pem,Ulcar y
reaksi
dcngan lingkungaIUlya.
dalam air
pcndingin dcngan menggun,lkan speklromcter y.
Hasil korosi biasanya berop.iI..,oksida logam.
IX~
Prosiding SeminarHasi/Pene/itian
PRSG Tahun1997/1998
ISSN 0854 -5278
TEORI
Pada proses korosi, jenis daD laju kor
Korosi adalah peristiwa hilangnya ele
on dari
logarn ke lingkungan (air dan 0
serta
tergantungpadakondisi medialingkungannya.
membentukproduk korosi yang bernpa oksida
pada permukaan logarn tersebut atau
Pen.f!aruhtemperatu!,
ya
logarn sebagaiakibatreaksidenganling
gan[sJ.
Secara elektrokimia, proses korosi
dapat
Pactaumumnya, laju korosi akan naik
dengan
kenaikan
temperatur.
Pola
ketergantungan laju korosi pacta temperatur
bervariasiantaralogam satudan lainnya. Gambar
dipandangmenjadiduaprosesyaitu :
1 menggambarkan
pengaruhtemperaturterhadap
Prosesreaksioksidasipadasisianodikldan
laju korosi. Dari kurva A terlihat adanya
Prosesreduksipactasisikatodik.
kenaikan laju korosi secaraeksponensialdengan
Proses reaksi oksidasi dan red
i
kenaikan
t
memperlihatkanbahwa peningkatan temperatur
berlangsung secarabersamaandan
berdiri sendiri.
temperatur.
Pacta
kurva
B
tidak menaikkan laju korosi hingga pacta suatu
Peristiwa korosi secara urn
t
temperaturkemudian laju korosi naik dengan
digambarkansebagaiberikut :
cepat.Hal ini teIjadi pacta 18 Cr -8 Nistainless
Reaksioksidasi
steel dalam asam nitrat di mana denganadanya
MM
=
+n+
logarn
.m
terkorosi
fiC
kenaikan temperatur dalam asam nitrat akan
.(1)
menaikan daya oksidasi, sedangkan pacta
n
= bilangan bulat 1, 2, 3, 4,
temperaturrendah atau sedangbaja tahan karat
dst.
tersebut berada pacta daerah pasif menuju
= elektron
transpasif. Dengan naiknya daya oksidasi
menyebabkankenaikan laju korosi. Hal yang
sarnajuga terjadi pactamonel dan nikel seperti
Reaksireduksi
terlihat dalamGambar1.
Pada prinsipnya, dalam reaksi eduksi
ini merupakan interaksi daTi reaksi
.dasi
dengan substansi-substansi
yang terdapa dalam
PengaruhPh
media lingkungannya.Reaksireduksitef ..daTi
pH
beberapajenis reaksiyaitu :
2H++2e.
~H2
2)
~2H2O
Reduksi oksigen (lingkungan basa a/au n
°2+2H2O+4e-
~40H
~~2...
berpengaruhterhadapjenis reaksi yang teIjadi
(3)
pada suatuproseskorosi.
all
Pada
(4)
lingkungan
dengan tingkat
keasamanyang tinggi (pH rendah),korosi akan
berlangsungdenganreaksi evolusi hidrogenpada
(5)
daerahkatodiknyarnenurutreaksiberikut :
Pengendapan logam
M++ e
yang
suatularutan.Tingkat keasamanlingkunganakan
Reduksi ion logam
~3 + e-
besaran
menyatakan tingkat keasaman atan kebasaan
Reduksi oksigen (lingkungan asam)
°2+4H++4e-
merupakan
" M(6)
Anodik:2M
189
~2~++2e
(7)
ISSN 0854-5278
Katodik : 2 H + 2 eO
StudiAwal Radionuklida.
DyahErlina. dkk
~ H2
.(8)
PengaruhpH terhadaplaju korosi baja di dalam
air pada temperatur ruang dapat dilihat pada
Gambar2.
Keterangan
Kurva A:
contoh :
18 Cr -8 Ni dalam H2S~
Ni dalam HCI
Fe dalam HF
Kurva B : 18 Cr -8 Ni dalam HNO3
Monel dalam HF
Ni dalam NaOH
Temperature ~
Gambar 1. Pengaruhtemperatur terhadap laju korosi[7],
Gambar 2. Pengaruh pH terhadap laju korosi baja di dalam air
pada temperaturruang[7].
korosi. Hal ini akanmenyebabkan
penunrnanlaju
Dari Gambar 2 terlihat bahwa pada
daerah pH 4-10
korosi.
laju korosi tetap tidak
mengalami kenaikan yang berarti. Hal ini
Pengaruhkecepatana/iran
disebabkankarenapada daerahini di permukaan
Pada umumnya laju
baja terbentuk oksida logam yang berfungsi
korosi
akan
sebagaipasivator.
Pada daerah pH < 4, lapisan oksida
bertambah dengan adanya kenaikan kecepatan
logam larut membentuk ion sehingga teljadi
biasanya merata. Pengaruh kecepatan aliran
kenaikan laju korosi dan pada daerahpH > 10,
terhadaplaju korosi dapatdilihat pada Gambar3
teljadi pembentukanoksida logamyang semakin
di bawahini.
aliran air, sedangkanbentuk korosi yang terjadi
banyak sehingga baja akan terlindungi dari
190
ISSN 0854 -5278
Prosiding SeminarHasi/ Pene/itian
PRSGTahun1997/1998
Keterangan contoh :
Kurva A: 1 : Fe dalam H2O + O2
Pada
kurv
B
dae
I
terli
bah
kece
alira
tidak
berp
p~a
laju
koros
Hal
ini
tetja
pada
pros
koro
yan
dikon
oleh
pola
aktiv
I
Bila
pros
koro
di
baw
prg
difus
katod
mak
kece
al~
aka
meni
laju
sep
pad
~a
A
daera
I.
Efek
sepe
ini
tetja
apa
,erd
peng
(oxid
dala
jUm
kec
laruta
asam
atau
air.
\
d
ala
rnisa
deng
adan
oksi
terla
Apab
pros
diaw
eng
peng
difus
dan
loga
mud
terp
t
d
2.
an
maka
kejad
adal
kurv
A
dae
Mate
yang
mud
terp
sep
in
less
steel
dan
titan
bias
lebi
taha
kor
apab
kece
alira
med
korO
~
t
ing
Untu
logam
yang
dap
me
ben
lapis
terse
seca
mek
sell
a
laju
koros
naik
sepe
pada
kurv
C
dise
kor
t
..
Cu dalam H2O + O2
1 -2:
~
c
18 Cr-8Ni dalam ~S04
Ti dalam HCI + Cu +2
+ Fe+3
0
oM
Kurva B :
~
~
Fe dalam HCI encer
u
18 Cr-8Ni dalam ~S04
Kurva C :
I
0-,
Fe dalam H2SO4 pekat
, 1-:",,":-I~
I
Pb dalam H2SO4
2
VetOCity-
Gambar 3. Pengaruh kec~patan aliran terhadap laju korosi(S),
pengamh yang ditimbulkan oleh garam-garam
terlamt terhadap laju korosi tergantung pacta
konsentrasid
.)t:""nur J1U,,'1 reneliliun
l~~N Ug54-527H
PRSG Tahun /997//998
STUDI A WAL RADIONUKLWA BASIL KOROSI PADA
AIR PENDINGIN PRIMER RSG-GAS
Dyah Erlina Lestari, Pudjijanto MS., Subiharto, Setyo Budi
ABSTRAK
STUDI A WAL RADIONUKLffiA BASIL KOROSI PADA AIR PENDINGIN PRIMER RSG-GAS.
Telah dilakukananalisistelhadapradionuklidapemancary yang terkandungdi dalamair pendinginprimer
RSG-GAS. Cuplikanair pendingindiambil sebelumdan sesudahmelewatiresinpenukar ion. Pencacahan
dilakukan dengan unit spektrometergamma latar rendah yang terdiri dati sebuah detektor gamma
beresolusitinggi HP-GeTennelecdan penganalisistinggi pulsa MCA ADCAM 100ORTEC. Dari basil
pencacahandan analisis datasecarakualitatif terindikasi,adanyaradionuklidaNa-24 dan Mn-56 yang
diduga merupakanbasil aktivasidari unsurproduk korosi dan akanditeliti lebih lanjut. Sec.mlkuantitatif
konsentrasiaktivitas Mn-56 di bawah nilai perkinmnyang tertern dalam SAR, sed,wgkanuntuk Na-24
bersesuaian.
ABSTRACT
PRELIMINARY
STUDY OF RADIONUCLIDE
CORROSION PRODUCTS IN PRIMARY
COOLING WATER AT RSG-GAS. Analysis of radionuclides emitting ganuna rays at the primary
cooling water at RSG-GAS has been carried out. The water coolant samples was taken in tile line before
and after in the ion exchange resin system. Counting of the samples was performed using a low level
background gamma spectrometer unit. including of high resolution of gamma detector HP-Ge Tennelec
and Multichannel Analyzer (MCA) ADCAM 100 ORTEC. The result indicated Na-24 and Mn-56
radionuclides that may be as corrosion product and should studied deeply in the future. The expected
activity concentration radionuclide for Mn-56 is lower than those \vritten in the Safety Analysis Report
(SAR),while for Na-24 is in agreement
PENDAHULUAN
Sistem
Dalam hat aluminium
pendingin
berfungsi
untuk memindahkan
di teras
reaktor
primer
dan stainless
realtor
steel, oksida basil korosi yang terbentuk melapisi
panas yang timbul
bagian luar daTi logan1 tersebut dan melindungi
operasi normal
bagian dalamnya daTi kerusakan lebili lanjut.
maupun kecelakaan.
Sebagai medium pembawa
Meskipun demikian, mengingat temperatur dan
panas,
reaktor
tekanan dalam reaktor yang
air
dalam
perubahan
umumnya
bersifat
pacta kondisi
suhu
dapat
daD tekanan.
mengakibatkan
mengalami
Keada.m
air pendingin
sebagian daTi basil korosi tersebut akan l(U1lt
tcrscbut
dalam air pendingin dan mengalanli proses
serta
aktiv,1Si. Radionuklida yang terkandung dalam
bahcill struktur.
dengan
pacta
air pendingin reaktor terjadi sebag,u akibat
GAS
kelongsong
sistem
tinggi,
ini
re;;lktif terhadap bahan kclongsong
RSG
cukup
mempunyai
AIMg2
pendingin
.\"tainle.\"s steel.
Korosi
perusclkan
logam
kimia-~u
elektrokimia
elemen bakar
sedangkan
primer
yang discbabkan
basil korosi daTi b,1l1aI1 stnlktur
material
terbuat
mcrupakan
aktivasi pengotor di dalam air pendingin maupun
dari
komponcnreaktor.
peristi\\'a
olch
teras d,m
Sebagai taltap a\\"al d,ui penelitian ini
dimnati radionuklida pem,Ulcar y
reaksi
dcngan lingkungaIUlya.
dalam air
pcndingin dcngan menggun,lkan speklromcter y.
Hasil korosi biasanya berop.iI..,oksida logam.
IX~
Prosiding SeminarHasi/Pene/itian
PRSG Tahun1997/1998
ISSN 0854 -5278
TEORI
Pada proses korosi, jenis daD laju kor
Korosi adalah peristiwa hilangnya ele
on dari
logarn ke lingkungan (air dan 0
serta
tergantungpadakondisi medialingkungannya.
membentukproduk korosi yang bernpa oksida
pada permukaan logarn tersebut atau
Pen.f!aruhtemperatu!,
ya
logarn sebagaiakibatreaksidenganling
gan[sJ.
Secara elektrokimia, proses korosi
dapat
Pactaumumnya, laju korosi akan naik
dengan
kenaikan
temperatur.
Pola
ketergantungan laju korosi pacta temperatur
bervariasiantaralogam satudan lainnya. Gambar
dipandangmenjadiduaprosesyaitu :
1 menggambarkan
pengaruhtemperaturterhadap
Prosesreaksioksidasipadasisianodikldan
laju korosi. Dari kurva A terlihat adanya
Prosesreduksipactasisikatodik.
kenaikan laju korosi secaraeksponensialdengan
Proses reaksi oksidasi dan red
i
kenaikan
t
memperlihatkanbahwa peningkatan temperatur
berlangsung secarabersamaandan
berdiri sendiri.
temperatur.
Pacta
kurva
B
tidak menaikkan laju korosi hingga pacta suatu
Peristiwa korosi secara urn
t
temperaturkemudian laju korosi naik dengan
digambarkansebagaiberikut :
cepat.Hal ini teIjadi pacta 18 Cr -8 Nistainless
Reaksioksidasi
steel dalam asam nitrat di mana denganadanya
MM
=
+n+
logarn
.m
terkorosi
fiC
kenaikan temperatur dalam asam nitrat akan
.(1)
menaikan daya oksidasi, sedangkan pacta
n
= bilangan bulat 1, 2, 3, 4,
temperaturrendah atau sedangbaja tahan karat
dst.
tersebut berada pacta daerah pasif menuju
= elektron
transpasif. Dengan naiknya daya oksidasi
menyebabkankenaikan laju korosi. Hal yang
sarnajuga terjadi pactamonel dan nikel seperti
Reaksireduksi
terlihat dalamGambar1.
Pada prinsipnya, dalam reaksi eduksi
ini merupakan interaksi daTi reaksi
.dasi
dengan substansi-substansi
yang terdapa dalam
PengaruhPh
media lingkungannya.Reaksireduksitef ..daTi
pH
beberapajenis reaksiyaitu :
2H++2e.
~H2
2)
~2H2O
Reduksi oksigen (lingkungan basa a/au n
°2+2H2O+4e-
~40H
~~2...
berpengaruhterhadapjenis reaksi yang teIjadi
(3)
pada suatuproseskorosi.
all
Pada
(4)
lingkungan
dengan tingkat
keasamanyang tinggi (pH rendah),korosi akan
berlangsungdenganreaksi evolusi hidrogenpada
(5)
daerahkatodiknyarnenurutreaksiberikut :
Pengendapan logam
M++ e
yang
suatularutan.Tingkat keasamanlingkunganakan
Reduksi ion logam
~3 + e-
besaran
menyatakan tingkat keasaman atan kebasaan
Reduksi oksigen (lingkungan asam)
°2+4H++4e-
merupakan
" M(6)
Anodik:2M
189
~2~++2e
(7)
ISSN 0854-5278
Katodik : 2 H + 2 eO
StudiAwal Radionuklida.
DyahErlina. dkk
~ H2
.(8)
PengaruhpH terhadaplaju korosi baja di dalam
air pada temperatur ruang dapat dilihat pada
Gambar2.
Keterangan
Kurva A:
contoh :
18 Cr -8 Ni dalam H2S~
Ni dalam HCI
Fe dalam HF
Kurva B : 18 Cr -8 Ni dalam HNO3
Monel dalam HF
Ni dalam NaOH
Temperature ~
Gambar 1. Pengaruhtemperatur terhadap laju korosi[7],
Gambar 2. Pengaruh pH terhadap laju korosi baja di dalam air
pada temperaturruang[7].
korosi. Hal ini akanmenyebabkan
penunrnanlaju
Dari Gambar 2 terlihat bahwa pada
daerah pH 4-10
korosi.
laju korosi tetap tidak
mengalami kenaikan yang berarti. Hal ini
Pengaruhkecepatana/iran
disebabkankarenapada daerahini di permukaan
Pada umumnya laju
baja terbentuk oksida logam yang berfungsi
korosi
akan
sebagaipasivator.
Pada daerah pH < 4, lapisan oksida
bertambah dengan adanya kenaikan kecepatan
logam larut membentuk ion sehingga teljadi
biasanya merata. Pengaruh kecepatan aliran
kenaikan laju korosi dan pada daerahpH > 10,
terhadaplaju korosi dapatdilihat pada Gambar3
teljadi pembentukanoksida logamyang semakin
di bawahini.
aliran air, sedangkanbentuk korosi yang terjadi
banyak sehingga baja akan terlindungi dari
190
ISSN 0854 -5278
Prosiding SeminarHasi/ Pene/itian
PRSGTahun1997/1998
Keterangan contoh :
Kurva A: 1 : Fe dalam H2O + O2
Pada
kurv
B
dae
I
terli
bah
kece
alira
tidak
berp
p~a
laju
koros
Hal
ini
tetja
pada
pros
koro
yan
dikon
oleh
pola
aktiv
I
Bila
pros
koro
di
baw
prg
difus
katod
mak
kece
al~
aka
meni
laju
sep
pad
~a
A
daera
I.
Efek
sepe
ini
tetja
apa
,erd
peng
(oxid
dala
jUm
kec
laruta
asam
atau
air.
\
d
ala
rnisa
deng
adan
oksi
terla
Apab
pros
diaw
eng
peng
difus
dan
loga
mud
terp
t
d
2.
an
maka
kejad
adal
kurv
A
dae
Mate
yang
mud
terp
sep
in
less
steel
dan
titan
bias
lebi
taha
kor
apab
kece
alira
med
korO
~
t
ing
Untu
logam
yang
dap
me
ben
lapis
terse
seca
mek
sell
a
laju
koros
naik
sepe
pada
kurv
C
dise
kor
t
..
Cu dalam H2O + O2
1 -2:
~
c
18 Cr-8Ni dalam ~S04
Ti dalam HCI + Cu +2
+ Fe+3
0
oM
Kurva B :
~
~
Fe dalam HCI encer
u
18 Cr-8Ni dalam ~S04
Kurva C :
I
0-,
Fe dalam H2SO4 pekat
, 1-:",,":-I~
I
Pb dalam H2SO4
2
VetOCity-
Gambar 3. Pengaruh kec~patan aliran terhadap laju korosi(S),
pengamh yang ditimbulkan oleh garam-garam
terlamt terhadap laju korosi tergantung pacta
konsentrasid