RADIOKIMIA & PENGGUNAANNYA UNIVERSITAS BRAWIJAYA RADIOISOTOP BUATAN JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM.

Transkripsi

1 DISUSUN OLEH : INDAH AR ( ) HANANDAYU W. ( ) FASIHATUS S. ( ) HADI SUKANDAR ( ) November 2007 RADIOKIMIA RADIOISOTOP BUATAN & PENGGUNAANNYA JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG 2007

2 RADIOISOTOP Reaksi nuklir merupakan reaksi yang melibatkan inti dari suatu atom. Reaksi nuklir ada yang terjadi secara spontan ataupun buatan. Reaksi nuklir spontan terjadi pada inti-inti atom yang tidak stabil. Zat yang mengandung inti tidak stabil ini disebut zat radioaktif. Adapun reaksi nuklir tidak spontan dapat terjadi pada inti yang stabil maupun inti yang tidak stabil. Reaksi nuklir disertai perubahan energi berupa radiasi dan kalor. Berbagai jenis reaksi nuklir disertai pembebasan kalor yang sangat dasyat, lebih besar dari suatu reaksi kimia biasa(arma, 2004). unsur yang secara alami bersifat radioaktif banyak terdapat di alam. Semua isotop yang bernomor atom diatas 83 bersifat radioaktif. Unsur yang bernomor atom 83 atau kurang mempunyai isotop yang stabil kecuali teknesium dan promesium. Isotop yang bersifat radioaktif disebut isotop radioaktif atau radio isotop, yaitu isotop yang memancarkan radiasi (Siregar,2004). Sedangkan isotop yang tidak radioaktif disebut isotop stabil. Dewasa ini, radioisotop dapat juga dibuat dari isotop stabil. Jadi disamping radioisotop alami juga terdapat radioisotop buatan. Dua kegiatan utama dari pemanfaatan tekhnologi nuklir khususnya mengenai radioisotop adalah pemanfaatan dalam bidang energi dan pemanfaatan di luar energi. Pemanfaatan di luar energi misalnya pada reaktor penelitian. Di dalam teras reaktor penelitian dapat digunakan untuk memproduksi radioisotop dan melakukan berbagai penelitian dengan radiasi. Produksi radioisotop dengan proses aktivasi dilakukan dengan cara menembaki isotop stabil dengan neutron di dalam teras reaktor. Proses ini lazim disebut irradiasi neutron, sedang 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. Reaktor penelitian juga dilengkapi dengan fasilitas Xenon Loop yang terletak di dalam tabung berkas dan merupakan tempat untuk melakukan irradiasi gas xenon-124 (124 Xe) sehingga menjadi radioisotop 125 I yang banyak dimanfaatkan untuk kegiatan medis (Akhadi, 2004). Hal. 2 PENGGUNAAN RADIOISOTOP Pemanfaatan radioisotop semakin luas dalam berbagai bidang. Secara garis besar, penggunaan radioisotop buatan dibagi menjadi 2 golongan utama. Yaitu, sebagai perunut ( tracer ) dan sumber radiasi. Pengunaan radioisotop sebagai perunut didasarkan pada pengertian bahwa isotop radioaktif mempunyai sifat kimia yang sama dengan isotop stabil. Jadi suatu isotop radioaktif melangsungkan reaksi kimia, yang sama seperti isotop stabilnya. Sedangkan penggunaan radioisotop sebagai sumber radiasi didasarkan pada kenyataan bahwa radiasi yang dihasilkan zat radioaktif dapat mempengaruhi materi maupun mahluk hidup. Radiasi dapat digunakan untuk memberi efek fisis, efek kimia maupun efek biologi. Prinsip radioisotop sebagai perunut yaitu menambahkan bahan radioisotop tersebut ke dalam suatu sistem ( baik sistem fisika, kimia, maupun biologi ). Karena radioisotop tersebut mempunya sifat kimia yang sama dengan sisten tersebut maka radioisotop yang telah ditambahkan dapat

3 digunakan untuk menandai suatu senyawa sehingga perubahan senyawa pada sistem dapat dipantau. Penggunaannya dalam berbagai bidang antara lain: A. Bidang kedokteran Berbagai jenis radio isotop digunakan sebagai perunut untuk mendeteksi (diagnosa) berbagai jenis penyakit misalnya : teknesium (Tc-99), talium-201 (Ti-201), iodin 131(I-131), natrium-24 (Na-24), ksenon-133 (xe-133) dan besi (Fe-59). Tc-99 yang disuntikkan ke dalam pembuluh darah akan diserap terutama oleh jaringan yang rusak pada organ tertentu, seperti jantung, hati dan paru-paru Sebaliknya Ti-201 terutama akan diserap oleh jaringan yang sehat pada organ jantung. Oleh karena itu, kedua isotop itu digunakan secara bersama-sama untuk mendeteksi kerusakan jantung. I-131 akan diserap oleh kelenjar gondok, hati dan bagian-bagian tertentu dari otak. Oleh karena itu, I -131 dapat digunakan untuk mendeteksi kerusakan pada kelenjar gondok, hati dan untuk mendeteksi tumor otak. Larutan garam yang mengandung Na- 24 disuntikkan ke dalam pembuluh darah untuk mendeteksi adanya gangguan peredaran darah misalnya apakah ada penyumbatan dengan mendeteksi sinar gamma yang dipancarkan isotop Natrium tsb. Xe-133 digunakan untuk mendeteksi penyakit paru-paru. P-32 untuk penyakit mata, tumor dan hati. Fe-59 untuk mempelajari pembentukan sel darah merah. Kadang-kadang, radioisotop yang digunakan untuk diagnosa, juga digunakan untuk terapi yaitu dengan dosis yang lebih kuat misalnya, I-131 juga digunakan untuk terapi kanker kelenjar tiroid. Radioisotop perunut biasanya juga digunakan untuk mendiagnosis penyakit yang terdapat di dalam organ tubuh. Untuk tujuan diagnosis, pemeriksaan secara kedokteran nuklir dapat dilakukan dengan mudah, murah, serta dihasilkan informasi diagnosis yang akurat. Dari diagnosis ini dapat diperoleh informasi tentang fungsi organ tubuh yang diperiksa serta gambaran anatominya. Tes diagnostik dengan radioisotop dapat digunakan untuk mengetahui: 1. Baik tidaknya fungsi organ tubuh. 2. Proses penyerapan berbagai senyawa tertentu oleh tubuh. 3. Menentukan lokasi dan ukuran tumor dalam organ tubuh. Technicium-99 m (99m Tc) merupakan salah satu jenis radioisotop yang paling banyak digunakan untuk diagnosis. Radioisotop yang ditemukan oleh Perrier dan Serge pada 1961 ini dipilih karena mempunyai waktu paro sangat pendek, yaitu enam jam, sehingga dosis radiasi yang diterima pasien sangat rendah. Hal. 3 B. Bidang lndustri Untuk mempelajari pengaruh oli dan afditif pada mesin selama mesin bekerja digunakan suatu isotop sebagai perunut, Dalam hal ini, piston, ring dan komponen lain dari mesin ditandai dengan isotop radioaktif dari bahan yang sama. C. Bidang Hidrologi Penentuan Gerakan Sedimen di Pelabuhan dan Daerah Pantai

4 Teknik perunut radioisotop dapat digunakan untuk memperkirakan laju pendangkalan alur pelabuhan. Dengan mengetahui darimana asal dan gerakan sedimen, kecepatan terjadinya pendangkalan dapat ditekan. Radioisotop perunut yang digunakan berupa pasir tiruan, bentuk dan ukurannya menyerupai pasir yang terdapat pada pelabuhan yang akan diteliti. Radioisotop yang sering digunakan adalah Iridium-192, Aurum-198, dan Scandium- 46. Setelah radioisotop diinjeksikan ke dasar laut, kemudian radiasi yang dipancarkan dilacak dengan detektor dan responnya akan dicatat dengan mesin pencatat radiasi (recorder). Pemantauan terhadap radioisotop yang dilepas ke dasar laut dilakukan beberapa kali dengan jangka waktu tertentu. Dari hasil pemantauan itu secara kumulatif dapat ditentukan arah gerakan sedimen, tebal lapisan sedimen, dan kecepatan rata-rata lapisan sedimen. Data yang diperoleh ini dapat pula digunakan untuk menentukan pembangunan pelabuhan baru yang sesuai dan tidak memerlukan biaya pengerukan yang tinggi. Mendeteksi Zat Pencemar Dalam Air Zat pencemar ditandai dengan radioisotop kemudian melepaskannya di tempat yang diperkirakan asal pencemaran, maka pengamatan gerakan zat pencemar itu dapat dilakukan secara terus menerus. Hal ini dapat dipakai untuk menentukan lokasi pembuangan yang cocok, tidak mencemari daerah yang penting dan dapat digunakan untuk keperluan lain, misalnya untuk kawasan wisata, daerah hunian, dan lain-lain. Teknik perunut radioisotop ini berguna untuk mengetahui asal pencemaran pada suatu daerah, apakah berasal dari buangan industri atau buangan rumah tangga. Teknik perunut radioisotop untuk pencemarn lingkungan ini biasanya menggunakan radioisotop buatan yang dibuat di reaktor nuklir. Hal. 4 Menentukan Kebocoran Dam atau Bendungan Teknik perunut radioisotop juga telah dimanfaatkan untuk menentukan kebocoran/rembesan dan (bendungan). Radioisotop yang digunakan sebagai perunut harus memenuhi persyaratan tertentu, antara lain: tidak berbahaya bagi manusia atau mahkluk hidup lain di sekelilingnya, aktivitasnya rendah, waktu paronya pendek, larut dalam air, tidak diserap oleh tanah atau tubuh bendungan/dam dan oleh tumbuhan. Radioisotop dilepaskan pada tempat tertentu di reservoir (air dam) yang diperkirakan sebagai tempat terjadinya rembesan/bocoran pada dam/bendungan. Apabila terjadi kebocoran pada bendungan tersebut, maka air yang telah diinjeksi/dilepas, radioisotop akan masuk mengikuti arah bocoran. Dengan mengikuti/mencacah air yang keluar dari mata air, sumursumur pengamat yang terdapat di daerah downstream, maka akan dapat diketahui adanya bocoran/rembesan dan arah dari rembesan dam tersebut. Mengetahui Gerakan Air Tanah Air tanah selalu bergerak sesuai dengan kondisi geologinya. Data gerakan air tanah di suatu daerah sangat berguna untuk pembangunan bendungan, pembangunan instalasi pengolahan limbah dan lain-lain. Untuk mengetahui gerakan air tanah digunakan metode sumur banyak (multiwell technique). Perunut radioisotop diinjeksikan ke dalam sumur yang berada di tengah dan pada lubang bor yang lain di sekelilingnya, selanjutnya dilakukan pemantauan dengan detektor radioaktif. Arah gerakan air tanah dapat ditentukan dengan mengetahui adanya radioaktif pada sumur-sumur bor tersebut. Disamping untuk mengetahui

5 arah gerakan air tanah, teknik perunut radioisotop ini juga dapat digunakan untuk mengetahui kecepatan air tanah, permeabilitas dan besaran air tanah lainnya. Mengetahui Karakterisktik Aliran Cairan di Sumur Minyak Perunut radioisotop dapat juga digunakan untuk studi hubungan antar sumur-sumur minyak untuk mengetahui karakterisktik aliran cairan di sekitar sumur minyak tersebut. Evaluasi yang akurat tentang karakteristik reservoir minyak pada proyek Enchanced Oil Recovery, dengan metoda penekanan air menggunakan perunut radioisotop yang injeksikan ke dalam lubang sumur, kemudian dipantau di setiap sumur-sumur minyak yang ada. Hasil lain yang diperoleh berupa data gerakan cairan minyak dan waktu transit antara sumur injeksi dengan sumur produksi. Hal. 5 Pengukuran Debit Air Sungai Penggunaan metoda perunut radioisotop untuk mengukur debit air sungai terbukti lebih sederhana dibandingkan metoda dengan alat ukur arus (Current Meter). Keunggulan metode perunut radioisotop adalah pengukurannya yang lebih cepat dan dalam keadaan sungai banjir pengukuran tetap dapat dilaksanakan. Dasar metoda perunut radioisotop adalah pengenceran perunut. Perunut radioisotop dalam jumlah yang tidak membahayakan dilepaskan di bagian hulu sungai, kemudian dipantau konsentrasinya di bagian hilir. Perubahan konsentrasi yang diakibatkan oleh aliran (debit) sungai dapat diketahui dari perubahan intensitas pancaran radioisotop yang diukur langsung di dalam aliran air sungai itu. Melakukan Studi Geothermal Pemanfaatan sumber panas bumi untuk keperluan tenaga listrik di negara kita sudah mulai dikembangkan, contoh Pembangkit Listrik Geothermal Kamojang. Pemanfaatan teknologi nuklir khususnya teknik perunut radioisotop telah membantu menentukan suhu sumber panas dan jumlah cadangan panas dengan jalan menentukan komposisi isotop alam yang dikandung oleh sumber panas tersebut(anonim 1, 2007) Menyelidiki Kebocoran Pipa Air Bawah Tanah. D. Bidang Biologis 1. Mempelajari kesetimbangan dinamis. 2. Mempelajari reaksi pengesteran. 3. Mempelajari mekanisme reaksi fotosintesis. E. Bidang Pertania Penyakit tumbuhan yang disebabkan jamur merupakan masalah pertanian yang utama. Upaya mengatasinya adalah pengontrolan penyakit itu secara kimiawi. Penelusuran dengan

6 radioisotop, misalnya dengan sulfur-35, dimungkinkan untuk mengukur pertumbuhan kimiawi dalam spora-spora tunggal dan mengikuti zat kimia sekujur tanaman. Orang bisa mempelajari siklus kehidupan mikroorganisme dan memahami bagaimana suhu dan kelembaban mempengaruhi siklus itu. Orang juga bisa menemukan perubahan kimiawi dalam sel tanaman yang membuat tanaman itu mudah diserang jamur. Penelusur radioisotop dapat menentukan serangga predator yang senang memangsa serangga hama pemakan tanaman. Hama dibuat radioaktif, dan jejaknya ditemukan dengan detektor di dalam serangga predator (Siregar,2004). ((((((***************))))))) Hal. 6 Penggunaan radioisotop sebagai sumber radiasi pada prinsipnya menggunakan unsur radioisotope untuk mempengaruhi materi atau unsur lain. Dengan pengertian bahwa radiasi yang dipancarkan oleh unsur radioisotop tersebut dapat meubah susunan, struktur maupun komposisi dari suatu materi sehngga dapat merubah sifat dari materi yang dipengaruhi. Pemanfaatan unsur radioisotop dalam berbagai bidang, antara lain : A. Bidang Kedokteran 1) Sterilisasi radiasi. Radiasi dalam dosis tertentu dapat mematikan mikroorganisme sehingga dapat digunakan untuk sterilisasi alat-alat kedokteran. Steritisasi dengan cara radiasi mempunyai beberapa keunggulan jika dibandingkan dengan sterilisasi konvensional (menggunakan bahan kimia), yaitu: Sterilisasi radiasi lebih sempurna dalam mematikan mikroorganisme. Sterilisasi radiasi tidak meninggalkan residu bahan kimia. Karena dikemas dulu baru disetrilkan maka alat tersebut tidak mungkin tercemar bakteri lagi sampai kemasan terbuka. Berbeda dengan cara konvensional, yaitu disterilkan dulu baru dikemas, maka dalam proses pengemasan masih ada kemungkinan terkena bibit penyakit. 2) Terapi tumor atau kanker. Berbagai jenis tumor atau kanker dapat diterapi dengan radiasi. Sebenarnya, baik sel normal maupun sel kanker dapat dirusak oleh radiasi tetapi sel kanker atau tumor ternyata lebih sensitif (lebih mudah rusak). Oleh karena itu, sel kanker atau tumor dapat dimatikan dengan mengarahkan radiasi secara tepat pada sel-sel kanker tersebut(arma,2004). B. Bidang pertanian. 1) Pemberantasan homo dengan teknik jantan mandul Radiasi dapat mengakibatkan efek biologis, misalnya hama kubis. Di laboratorium dibiakkan hama kubis dalam bentuk jumlah yang cukup banyak. Hama tersebut lalu diradiasi sehingga serangga jantan menjadi mandul. Setelah itu hama dilepas di daerah yang terserang hama. Diharapkan akan terjadi perkawinan antara hama setempat dengan jantan mandul dilepas. Telur hasil perkawinan seperti itu tidak akan menetas. Dengan demikian reproduksi hama tersebut terganggu dan akan mengurangi populasi.

7 2) Pemuliaan tanaman Pemuliaan tanaman atau pembentukan bibit unggul dapat dilakukan dengan menggunakan radiasi. Misalnya pemuliaan padi, bibit padi diberi radiasi dengan dosis yang bervariasi, dari dosis terkecil yang tidak membawa pengaruh hingga dosis rendah yang mematikan. Biji yang sudah diradiasi itu kemudian disemaikan dan ditaman berkelompok menurut ukuran dosis radiasinya. 3) Penyimpanan makanan Kita mengetahui bahwa bahan makanan seperti kentang dan bawang jika disimpan lama akan bertunas. Radiasi dapat menghambat pertumbuhan bahan-bahan seperti itu. Jadi sebelum bahan tersebut di simpan diberi radiasi dengan dosis tertentu sehingga tidak akan bertunas, dengan dernikian dapat disimpan lebih lama. C. Bidang Industri 1) Pemeriksaan tanpa merusak. Radiasi sinar gamma dapat digunakan untuk memeriksa cacat pada logam atau sambungan las, yaitu dengan meronsen bahan tersebut. Tehnik ini berdasarkan sifat bahwa semakin tebal bahan yang dilalui radiasi, maka intensitas radiasi yang diteruskan makin berkurang, jadi dari gambar yang dibuat dapat terlihat apakah logam merata atau ada bagian-bagian yang berongga didalamnya. Pada bagian yang berongga itu film akan lebih hitam, 2) Mengontrol ketebalan bahan Ketebalan produk yang berupa lembaran, seperti kertas film atau lempeng logam dapat dikontrol dengan radiasi. Prinsipnya sama seperti diatas, bahwa intensitas radiasi yang diteruskan bergantung pada ketebalan bahan yang dilalui. Detektor radiasi dihubungkan dengan alat penekan. Jika lembaran menjadi lebih tebal, maka intensitas radiasi yang diterima detektor akan berkurang dan mekanisme alat akan mengatur penekanan lebih kuat sehingga ketebalan dapat dipertahankan. 3) Pengawetan hahan Radiasi juga telah banyak digunakan untuk mengawetkan bahan seperti kayu, barang-barang seni dan lain-lain. Radiasi juga dapat menningkatkan mutu tekstil karena inengubah struktur serat sehingga lebih kuat atau lebih baik mutu penyerapan warnanya. Berbagai jenis makanan juga dapat diawetkan dengan dosis yang aman sehingga dapat disimpan lebih lama. Hal. 7

8 Referensi Siregar, Prof. Dr. Rustam E Aplikasi Damai Teknik Nuklir. FMIPA Unpad : Bandung Arma,Abdul Jalil Amri.2004.Zat Radio Aktif Dan Penggunaan Radio Isotop Bagi Kesehatan. Fakultas Kesehatan Masyarakat - Universitas Sumatera Utara Hal. 8 Akhadi, Mukhlis Pemanfaatan Radioisotop Dalam Teknik Nuklir Kedokteran. Badan Tenaga Nuklir nasional Anonim Nuklir Di Bidang Kesehatan Dan Kedokteran. (Online). ( (diakses tanggal 14 November 2007)