Penggunaan Radioisotop

Pendahuluan
         Bagi sebagian orang, radioisotop masih memberikan kesan menyeramkan dan bahkan menakutkan. Namun, sesungguhnya radioisotop telah memberikan kontribusi yang berarti dalam kehidupan manusia. Mereka memberikan manfaat baik secara langsung maupun tidak langsung dalam menyelesaikan masalah yang dihadapi oleh umat manusia. Oleh sebab itu mulai dari sekarang kita tidak boleh takut terhadap radioisotop. Sebenarnya Radioisotop bukanlah sesuatu yang menyeramkan bagi kehidupan manusia melainkan sesuatu yang dapat dimanfaatkan dan berguna bagi kehidupan manusia. Selain di bidang kesehatan, Radioisotop juga dapat dimanfaatkan dalam bidang industri, pertanian, arkeologi, pertambangan, kimia dan kesenian.

Makalah ini membatasi pada manfaat radioisotop di kehidupan sehari hari.
Berdasarkan uraian pada latar belakang masalah, maka permasalahan yang timbul adalah :
1. Apa pengertian dari radioisotop ?
2. Bagaimana sifat radioisotop ?
3. Bagaimana penerapan radioisotop dalam kehidupan sehari-hari ?
               Dalam makalah ini, bertujuan untuk mengetahui pengertian dari radioisotop, sifat radioisotop dan penerapan radioisotop dalam kehidupan sehari-hari.

Dasar Teori
          Radioaktivitas adalah gejala terpancarnya partikel-partikel radioaktif akibat peluruhan (disintegrasi) inti dalam rangka menuju inti stabil. Inti-inti yang mengalami peluruhan ini disebut inti radioaktif. Gejala radioaktivitas ditemukan secara tidak sengaja oleh Henri Becquerel, seorang fisikawan berkebangsaan Prancis pada tahun 1896. Ketika ia meletakkan pelat film di sekitar uranium, pelat film tersebut kemudian menjadi hitam. Gejala fosforesensi (phosporesence) dan fluoresensi (fluoresence) tidak dapat menjawab fenomena penyebab penghitaman pelat film di sekitar uranium. Akhirnya, Becqeurel

berkesimpulan bahwa penyebabnya adalah sinar yang dipancarkan secara spontan oleh uranium. Sinar ini kemudian disebut sebagai sinar radioaktif. Sedangkan unsur-unsur yang memancarkan sinar radioaktif disebut unsur radioaktif. Dari hasil penelitian selanjutnya terdapat tiga sinar radioaktif yaitu sinar alfa , sinar beta , dan sinar gamma . Selain menghitamkan pelat film, ketiga sinar tersebut memiliki sifat-sifat sebagai berikut.

Sinar alfa
a. Sinar alfa bermuatan positif (2+).
b. Dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnet.
c. Memiliki daya tembus yang paling rendah dibandingkan sinar beta maupun gamma.

Sinar beta
a. Sinar beta bermuatan negatif (1–).
b. Dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnet.
c. Memiliki daya tembus yang lebih besar dari sinar alfa, tetapi di bawah sinar gamma. 

Sinar gamma
a. Sinar gamma tidak bermuatan sehingga tidak dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnet.
b. Sinar gamma memiliki daya tembus yang paling kuat di antara ketiga sinar radioaktif yang ada.

            Seperti telah disebutkan sebelumnya bahwa sinar alfa, beta, dan gamma termasuk sinar radioaktif. Demikian halnya dengan partikel-partikel radioaktif lain, sinar-sinar tersebut juga mengalami peluruhan. Mekanisme peluruhan sinar-sinar radioaktif dapat dijelaskan sebagai berikut. 

 1.  Peluruhan alfa

     Adalah salah satu bentuk peluruhan radioaktif dimana sebuahinti atom berat tidak stabil melepaskan sebuah partikel alfa dan meluruh menjadi inti yang lebih ringan dengan nomor massa empat lebih kecil dan nomor atom dua lebih kecil dari semula.

            Dimana X dan X' menyatakan jenis inti yang berbeda.

      Bentuk kedua juga digunakan karena, bagi pengamat awam, bentuk pertama tampak tidak stabil secara listrik. Pada dasarnya, inti yang baru terbentuk akan segera melucuti dua elektronnya untuk menetralisir kation helium yang lapar. Partikel alfa sebenarnya adalah sebuah inti helium. Inti helium merupakan inti stabil dengan nomor massa dan nomor atom yang kekal. Peluruhan alfa dapat dianggap sebagai sebuah reaksi fisi nuklir sebab inti induk terpecah menjadi dua inti "anak" (daughter). Peluruhan alfa adalah salah satu contoh dariefek terowongan dalam mekanika kuantum. Tidak seperti peluruhan beta, peluruhan alfa diatur oleh gaya nuklir kuat 

 2. Peluruhan beta 

   Adalah peluruhan radioaktif yang memancarkan partikel beta(elektron atau positron). Pada kasus pemancaran sebuah elektron, peluruhan ini disebut sebagai peluruhan beta minus (β−), sementara pada pemancaran positron disebut sebagai peluruhan beta plus (β+).Pada tingkatan partikel dasar, peluruhan beta terjadi karena konversi sebuah quark bawah menjadi sebuah quark atas oleh pemancaran sebuah boson W.

Pada peluruhan β−, interaksi lemah mengubah sebuah netronmenjadi sebuah proton ketika sebuah elektron dan sebuahanti-neutrino dipancarkan.

Elektron yang dipancarkan bukanlah elektron orbital. Juga bukan elektron yang semula berada di dalam inti atom, karena asas ketidakpastian melarang elektron hadir di dalam inti atom. Elektron tersebut “diciptakan” oleh inti atom dari energi yang ada. Jika beda energi diam antara kedua inti atom sekurang-kurangnya E=mc², maka hal tersebut memang mungkin terjadi.

Dalam peluruhan β+, sebuah proton dikonversi menjadi sebuah netron, sebuah positron dan sebuah neutrino.

Jadi, tidak seperti peluruhan beta minus, peluruhan beta plus tidak dapat terjadi dalam isolasi, sebab harus ada suplai energi dalam proses “penciptaan” massa, karena massa netron (sebagai inti anak) ditambah massa positron dan neutrino lebih besar daripada massa proton (sebagai inti induk). Jika proton dan netron merupakan bagian dari inti atom, proses peluruhan men-transmutasikan satu elemen kimia ke dalam bentuk lainnya. 

 3. Peluruhan Gamma 

    Merupakan radiasi gelombang elektromagnetik dengan energi sangat tinggi sehingga memiliki daya tembus yang sangat kuat. Sinar gamma dihasilkan oleh transisi energi inti atomdari suatu keadaan eksitasi ke keadaan dasar. Saat transisi berlangsung terjadi radiasi energi tinggi (sekitar 4,4 MeV) dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Sinar gamma bukanlah partikel sehingga tidak memiliki nomor atom (A=0) maka dalam peluruhan sinar-γ tidak dihasilkan inti atom baru.

Deret radioaktif merupakan deret nuklida radioaktif. Pada deret ini setiap anggotanya terbentuk dari hasil peluruhan nuklida sebelumnya. Deret akan berakhir dengan nuklida stabil. Ada empat deret radioaktif alamiah, yaitu deret torium, neptunium, uranium, dan aktinium. 

           a. Deret Torium
Deret torium dimulai dari inti induk 232Th 90 dan berakhir pada inti 208Pb 83 . Deret ini juga disebut dengan deret 4n, sebab nomor massanya selalu kelipatan 4. 

           b. Deret Neptunium
Deret neptunium dimulai dari induk 237Np 93 dan berakhir pada inti 209Bi 83 . Deret ini juga disebut deret (4n +1), karena nomor massanya selalu dapat dinyatakan dalam bentuk 4n +1. 

           c.Deret Uranium
Deret uranium dimulai dari inti induk 235U 92 dan berakhir pada 207Pb 82 . Deret ini disebut juga deret (4n +2), karena nomor massanya selalu dapat dinyatakan dalam bentuk 4n + 2. 

           d. Deret Aktinium
Deret aktinium dimulai dari inti induk U dan berakhir pada Pb. Deret ini juga disebut deret (4n +3), sebab nomor massanya selalu dapat dinyatakan dalam bentuk 4n + 3.

Pembahasan
Radionuklida atau radioisotop adalah isotop dari zat radioaktif. Radionuklida mampu memancarkan radiasi. Radionuklida dapat terjadi secara alamiah atau sengaja dibuat oleh manusia dalam reaktor penelitian. Produksi radionuklida dengan proses aktivasi dilakukan dengan cara menembaki isotop stabil dengan neutron di dalam teras reaktor. Proses ini lazim disebut irradiasi neutron, sedangkan bahan yang disinari disebut target atau sasaran. Neutron yang ditembakkan akan masuk ke dalam inti atom target sehingga jumlah neutron dalam inti target tersebut bertambah. Peristiwa ini dapat mengakibatkan ketidakstabilan inti atom sehingga berubah sifat menjadi radioaktif. Banyak isotop buatan yang dapat dimanfaatkan antara lain Na-24, P-32, Cr-51, Tc-99, dan I-131. Peran radioisotop sebagai pencari jejak tidak terlepas dari sifat-sifat khas yang dimilikinya.

Pertama, radioisotop memancarkan radiasi manapun dia berada dan mudah dideteksi. Radioisotop ibarat lampu yang tidak pernah padam senantiasa memancarkan cahayanya. Radioisotop dalam jumlah sedikit sekali pun dapat dengan mudah diketahui keberadaannya. Dengan teknologi pendeteksian radiasi saat ini, radioisotop dalam kisaran pikogram (satu per satu trilyun gram) pun dapat dikenali dengan mudah. Sebagai ilustrasi, jika radioisotop dalam bentuk carrier free (murni tidak mengandung isotop lain) sebanyak 0,1 gram saja dibagi rata ke seluruh penduduk bumi yang jumlahnya lebih dari 5 milyar, jumlah yang diterima oleh masing-masing orang dapat diukur secara tepat.

Kedua, laju peluruhan tiap satuan waktu (radioaktivitas) hanya merupakan fungsi jumlah atom radioisotop yang ada, tidak dipengaruhi oleh kondisi lingkungan baik temperatur, tekanan, pH dan sebagainya. Penurunan radioaktivitas ditentukan oleh waktu paro, waktu yang diperlukan agar intensitas radiasi menjadi setengahnya. Waktu paro ini merupakan bilangan khas untuk tiap-tiap radioisotop. Misalnya karbon-14 memiliki waktu paro 5.730 tahun, sehingga radioaktivitasnya berkurang menjadi separonya setelah 5.730 tahun berlalu. Seluruh radioisotop yang telah berhasil ditemukan telah diketahui pula waktu paronya. Waktu paro radioisotop bervariasi dari kisaran milidetik sampai ribuan tahun. Waktu paro ini merupakan faktor penting dalam pemilihan jenis radioisotop yang tepat untuk keperluan tertentu.

Ketiga, intensitas radiasi ini tidak bergantung pada bentuk kimia atau senyawa yang disusunnya. Hal ini dikarenakan pada reaksi kimia atau ikatan kimia yang berperan adalah elektron, utamanya elektron pada kulit atom terluar, sedangkan peluruhan radioisotop merupakan hasil dari perubahan pada inti atom.

Keempat, radioisotop memiliki konfigurasi elektron yang sama dengan isotop lain sehingga sifat kimia yang dimiliki radioisotop sama dengan isotop-isotop lain dari unsur yang sama. Radioisotop karbon-14, misalnya, memiliki karakteristik kimia yang sama dengan karbon-12.

Kelima, radiasi yang dipancarkan, utamanya radiasi gamma, memiliki daya tembus yang besar. Lempengan logam setebal beberapa sentimeter pun dapat ditembus oleh radiasi gamma, utamanya gamma dengan energi tinggi. Sifat ini mempermudah dalam pendeteksian.

PENERAPAN DALAM KEHIDUPAN MANUSIA

A. Di bidang Kedokteran
Di bidang kedokteran teknologi ini telah lama dimanfaatkan. Radioisotop Teknesium-99m (Tc-99m) merupakan radioisotop primadona yang mendekati ideal untuk mencari jejak di dalam tubuh. Hal ini dikarenakan radioisotop ini memiliki waktu paro yang pendek sekitar 6 jam sehingga intensitas radiasi yang dipancarkannya berkurang secara cepat setelah selesai digunakan. Radioisotop ini merupakan pemancar gamma murni dari jenis peluruhan electron capture dan tidak memancarkan radiasi partikel bermuatan sehingga dampak terhadap tubuh sangat kecil. Selain itu, radioisotop ini mudah diperoleh dalam bentuk carrier free (bebas pengemban) dari radioisotop molibdenum-99 (Mo-99) dan dapat membentuk ikatan dengan senyawa-senyawa organik. Radioisotop ini dimasukkan ke dalam tubuh setelah diikatkan dengan senyawa tertentu melalui reaksi penandaan (labelling). Di dalam tubuh, radioisotop ini akan bergerak bersama-sama dengan senyawa yang ditumpanginya sesuai dengan dinamika senyawa tersebut di dalam tubuh. Dengan demikian, keberadaan dan distribusi senyawa tersebut di dalam tubuh yang mencerminkan beberapa fungsi organ dan metabolisme tubuh dapat dengan mudah diketahui dari hasil pencitraan. Pencitraan dapat dilakukan menggunakan kamera gamma. Radioisotop ini dapat pula digunakan untuk mencari jejak terjadinya infeksi bakteri, misalnya bakteri tuberkolose, di dalam tubuh dengan memanfaatkan terjadinya reaksi spesifik yang disebabkan oleh infeksi bakteri. Terjadinya reaksi spesifik tersebut dapat diketahui menggunakan senyawa tertentu, misalnya antibodi, yang bereaksi secara spesifik di tempat terjadinya infeksi. Beberapa saat yang lalu di Pusat Radioisotop dan Radiofarmaka (PRR) BATAN telah berhasil disintesa radiofarmaka bertanda teknesium-99m untuk mendeteksi infeksi di dalam tubuh. Produk hasil litbang ini saat ini sedang direncanakan memasuki tahap uji klinis.Dengan menyuntikkan oksida Tc-99, unsur radioaktif ini akan mengalir mengikuti darah. Bagian tubuh yang tidak terdapat tumor tidak akan menyerap unsur itu, sedangkan bagian tubuh yang terkena tumor akan menyerap unsur itu. Dengan begitu di daerah yang terdapat tumor, keaktifan radioisotop lebih besar dibandingkan dengan daerah lain yang sehat. Hal ini menyebabkan daerah yang terdapa tumor mudah dilacak atau dirunut.

Radioisotop sebagai perunut juga digunakan untuk mencari bagian yang mengalami penyempitan pada pembuluh darah yang disebut trombosit. Pasien yang akan diperiksa disuntik dengan radioisotop natrium. Darah akan mengalirkan isolop ini ke selurun bagian tubuh. Bagian yang mengalami penyempitan darah akan mempunyai jumlah natrium yang berbeda dengan bagian lain yang sehat. Dengan menggunakan detektor radioaktif dapat diketahui bagian yang terkena penyempitan. Radioisotop juga dapat digunakan untuk mempelajari kecepatan penyerapan suatu unsur oleh kelenjar misalnya kelenjar gondok yang ada dalam tubuh. Unsur yang digunakan adalah iodium yang bersifat radioaktif sebagai radioisotop.


B. Di bidang Industri
Di bidang industri, radioisotop sebagai pencari jejak dimanfaatkan di berbagai pengujian. Kebocoran dan dinamika fluida di dalam pipa pengiriman gas maupun cairan dapat dideteksi menggunakan radioisotop. Zat yang sama atau memiliki sifat yang sama dengan zat yang dikirim diikutsertakan dalam pengiriman setelah ditandai dengan radioisotop. Keberadaan radioisotop di luar jalur menunjukkan terjadinya kebocoran. Keberadaan radioisotop ini dapat dicari jejaknya sambil bergerak dengan cepat, sehingga pipa transmisi minyak atau gas bumi dengan panjang ratusan bahkan ribuan km dapat dideteksi kebocorannya dalam waktu relatif singkat. Radioisotop dapat digunakan pula untuk menguji kebocoran tangki penyimpanan ataupun tangki reaksi. Pada pengujian ini biasanya digunakan radioisotop dari jenis gas mulia yang inert (sulit bereaksi), misalnya Xenon-133 (Xe-133) atau Argon-41 (Ar-41), agar tidak mempengaruhi zat atau proses kimia yang terjadi di dalamnya. Di Pusat Radioisotop darn Radiofarmka BATAN telah berhasil dibuat Argon-41 untuk perunut gas, Brom-82 dalam bentuk KBr untuk perunut cairan berbasis air dan brom-82 dalam bentuk dibromo benzena untuk perunut cairan organik.
Radioisotop dapat juga dimanfaatkan untuk menemukan bagian pipa-pipa air yang bocor. Cara yang digunakan adalah dengan memasukkan unsur radioaktif ke dalam aliran air. Di daerah yang bocor, air akan mengumpul, begitu juga dengan unsur radioaktif yang dilewatkan air.

C. Di bidang Pertanian
Aplikasi radioisotop “si pencari jejak” ini di bidang pertanian tidak kalah menariknya. Radioisotop dapat digunakan untuk merunut gerakan pupuk di sekitar tanaman setelah ditabur. Gerakan pupuk jenis fosfat, dari tanah sampai ke dalam tumbuhan dapat ditelusuri dengan mencampurkan radioisotop fosfor-32 (P-32) ke dalam senyawa fosfat di dalam pupuk. Dengan cara ini dapat diketahui pola penyebaran pupuk dan efektifitas pemupukan.
Radioisotop dapat juga digunakan untuk membuat benih tumbuhan dengan sifat yang lebih unggul dari induknya. Penyinaran radioaktif ke tanaman induk akan menyebabkan ionisasi pada berbagai sel tumbuhan. lonisasi ini menyebabkan turunan berikutnya mempunyai sifat yang berbeda dengan induknya. Kekuatan radiasi diatur sedemikian rupa agar diperoleh sifat turunan yang unggul.

D. Di bidang Arkeologi
Di bidang arkeologi, radioisotop memiliki peran yang masih sulit digantikan oleh metode lain. Radioisotop berperan dalam menentukan usia sebuah fosil. Usia sebuah fosil dapat diketahui dari jejak radioisotop karbon-14. Ketika makhluk hidup masih hidup, kandungan radioisotop karbon-14 dalam keadaan konstan, sama dengan kandungan di atmosfer bumi yang terjaga konstan karena pengaruh sinar kosmis pada sekitar 14 dpm ( disintegrations per minute) dalam 1 gram karbon. Hal ini dikarenakan makhluk hidup tersebut masih terlibat dalam siklus karbon di alam. Namun, sejak makhluk hidup itu mati, dia tidak terlibat lagi ke dalam siklus karbon di alam. Sebagai akibatnya, radioisotop karbon-14 yang memiliki waktu paro 5730 tahun mengalami peluruhan terus menerus. Usia sebuah fosil dapat diketahui dari kandungan karbon-14 di dalamnya. Jika kandungan tinggal separonya, maka dapat diketahui dia telah berusia 5730 tahun.


E. Di bidang Pertambangan
Radioisotop memberikan manfaat besar pula di bidang pertambangan. Pada pertambangan minyak bumi, radioisotop membantu mencari jejak air di dalam lapisan batuan. Pada pengeboran minyak bumi biasanya hanya sebagian dari minyak bumi yang dapat diambil dengan memanfaatkan tekanan dari dalam bumi. Jika tekanan telah habis atau tidak cukup, diperlukan tekanan tambahan untuk mempermudah pengambilannya. Penambahan tekanan ini dapat dilakukan dencan cara membanjiri cekungan minyak dengan air yang dikenal dengan flooding. Air disuntikkan ke dalamnya melalui pengeboran sumur baru. Pada proses penyuntikan air ini perlu kepastian bahwa air yang dimasukkan ke dalam lapisan batuan benar-benar masuk ke cekungan minyak yang dikehendaki. Di sini lah radioisotop memainkan peran. Radioisotop kobal-57, kobal-58 dan kobal-60 dalam bentuk ion komplek hexacyanocobaltate merupakan solusinya. Ion ini akan bergerak bersama-sama dengan air suntikan sehingga arah gerakan air tersebut dapat diketahui dengan mendeteksi keberadaan radioisotop kobal tersebut. Radiosotop kobal-60 dalam bentuk hexacyanocobaltate telah berhasil dibuat di Kawasan Puspiptek Serpong Tangerang dan siap untuk didayagunakan.

F. Di bidang Kimia
Radioisotop telah memberikan kontribusi pula di bidang penelitian kimia, utamanya dalam menelusuri mekanisme reaksi. Radioisotop-radioisotop dari unsur hidrogen, karbon, nitrogen dan sebagainya telah memainkan peran dalam menjelaskan berbagai mekanisme reaksi pada reaksi-reaksi senyawa organik.

G. Di bidang Kesenian
Radioisotop dapat juga digunakan untuk mengetahui pemalsuan lukisan. Seorang pemalsu akan menggunakan cat yang dibuat pada abad sekarang. Dengan mengetahui banyaknya unsur radioaktif pada cat akan diketahui umur lukisan tersebut sebenarnya.

Penerapan Radioaktivitas

Sifat radioaktivitas suatu zat radioaktif dapat dimanfaatkan dalam berbagai bidang. Misalnya untuk mempelajari makhluk hidup, mendiagnosa dan mendeteksi penyakit, mensterilkan peralatan medis dan makanan, dan sebagai sumber energi listrik.

1. Tracer
Penerapan radioaktivitas banyak digunakan pada tracer. Dengan menggunakan tracer, suatu alur reaksi kimia dapat dilacak.Tracer biasa digunakan dalam bidang kedokteran dan untuk mempelajari hewan serta tumbuhan. Iodin–131 dapat digunakan untuk mempelajari fungsi kelenjar tiroid dan mendeteksi penyakit pada kelenjar tiroid.

2. Sterilisasi peralatan dan makanan
Penerapan radioaktivitas juga sering digunakan untuk mensterilkan peralatan medis dan makanan. Peralatan medis dan makanan disinari dengan radiasi radioaktif agar mikroorganisme yang menyebabkan kontaminasi dan penyakit dapat dimusnahkan.

PLTN
Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) menggunakan uranium sebagai bahan bakar. Di dalam PLTN terdapat reaktor nuklir, yaitu tempat terjadinya reaksi inti. Reaksi inti dalam reaktor nuklir menghasilkan uap panas. Uap panas ini digunakan untuk menggerakkan turbin sehingga dihasilkan energi listrik

    "SALAM HANGAT"