KARAKTERISTIK&

DAMPAK BAHAN RADIOAKTIF

Ayu Listiani (15311019) - Budi Khairunnisa Solekha (15311021)

Kegunaan Bahan Radioaktif bagi Manusia

Zat radioaktif adalah zat yang tidak mempunyai isotop stabil, karena itu sering disebut sebagai radioisotop. Di negara-negara maju penggunaan dan penerapan radioisotop telah dilakukan dalam berbagai bidang. Radioisotop adalah isotop suatu unsur radioaktif yang memancarkan sinar radioaktif. Isotop suatu unsur baik stabil maupun yang radioaktif memiliki sifat kimia yang sama. Penggunaan radioisotop dapat dibagi ke dalam penggunaan sebagai perunut dan penggunaan sebagai sumber radiasi. Radioisotop sebagai perunut digunakan untuk mengikuti unsur dalam suatu proses yang menyangkut senyawa atau sekelompok senyawa. Radioisotop dapat digunakan sebagai sumber sinar sebagai pengganti sumber lain misal sumber sinar X.

Radioisotop dapat digunakan sebagai perunut sebab energi sinar yang dipancarkan serta waktu paruhnya merupakan sifat khas radioisotop tersebut. Pada contoh di bawah ini akan diberikan beberapa contoh penggunaan radioisotop baik sebagai perunut maupun sebagai sumber radiasi.

Penggunaan radioisotop digunakan dalam berbagai bidang, misalnya pada industri, teknik, pertanian, kedokteran, ilmu pengetahuan, hidrologi dan lain-lain. Tujuan penggunaan radioisotop bagi kehidupan manusia adalah untuk kesejahteraan manusia dan memudahkan keberlangsungan hidup manusia.

Gambar 1. Bahan Radioaktif

Manfaat Radioisotop dalam Berbagai Bidang Kehidupan baik sebagai perunut maupun sebagai sumber radiasi adalah sebagai berikut :

1. Radioisotop dalam Bidang Kedokteran

Berbagai jenis radioisotop digunakan untuk mendeteksi (diagnosa) berbagai penyakit antara lain Teknesium-99 (Tc-99),Talium-201 (TI-201), Iodin-131 (I-131),Natrium-24 (Na-24),Xenon-133 (Xe-133), Fosforus-32 (P-32), dan besi-59 (Fe-59).

Teknetum-99 (Tc-99)Yang disuntikkan kedalam pembuluh darah akan akan diserap terutama oleh jaringan yang rusak pada organ tertentu, seperti jantung, hati dan paru-paru. Sebaliknya, TI-201 terutama akan diserap oleh jaringan sehat pada organ jantung. Oleh karena itu, kedua radioisotop itu digunakan bersama-sama untuk mendeteksi kerusakan jantung.

Iodin-131 (I-131) diserap terutama 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.

Iodin-123 (I-123) adalah radioisotop lain dari Iodin. I-123 yang memancarkan sinar gamma yang digunakan untuk mendeteksi penyakit otak.

Natrium-24 (Na-24) digunakan untuk mendeteksi adanya gangguan peredaran darah. Larutan NaCl yang tersusun atas Na-24 dan Cl yang stabil disuntikkan ke dalam darah dan aliran darah dapat diikuti dengan mendeteksi sinar yang dipancarkan, sehingga dapat diketahui jika terjadi penyumbatan aliran darah.

Xenon-133 (Xe-133) digunakan untuk mendeteksi penyakit paru-paru. Phospor-32 (P-32) digunakan untuk mendeteksi penyakit mata, tumor, dan lain-lain. Serta dapat pula mengobati

penyakit polycythemia rubavera, yaitu pembentukan sel darah merah yang berlebihan. Dalam penggunaanya isotop P-32 disuntikkan ke dalam tubuh sehingga radiasinya yang memancarkan sinar beta dapat menghambat pembentujan sel darah merah pada sum-sum tulang belakang.

Sr-85 untuk mendeteksi penyakit pada tulang. Se-75 untuk mendeteksi penyakit pankreas. Kobalt-60 (Co-60) sumber radiasi gamma untuk terapi tumor dan kanker. Karena sel kanker lebih sensitif (lebih

mudah rusak) terhadap radiasi radioisotop daripada sel normal, maka penggunakan radioisotop untuk membunuh sel kanker dengan mengatur arah dan dosis radiasi.

Kobalt-60 (Co-60) dan Skandium-137 (Cs-137) , radiasinya digunakan untuk sterilisasi alat-alat medis. Ferum-59 (Fe-59) dapat digunakan untuk mempelajari dan mengukur laju pembentukan sel darah merah dalam tubuh dan

untuk menentukan apakah zat besi dalam makanan dapat digunakan dengan baik oleh tubuh. Radium-60 dapat mematikan sel kanker dan sel yang sehat maka diperlukan teknik tertentu sehingga tempat di sekeliling

kanker mendapat radiasi seminimal mungkin. Radiasi gamma dapat membunuh organisme hidup termasuk bakteri. Oleh karena itu, radiasi gamma digunakan untuk

sterilisasi alat-alat kedokteran.

Gambar 2. Sterilisasi Alat Kedokteran dengan Radiasi Sinar Gamma

2. Radioisotop dalam Bidang Pertanian

Dalam bidang pemuliaan tanaman 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 terbesar yang mematikan, (Biji tumbuh). Biji yang sudah diradiasi itu kemudian disemaikan dan ditanam berkelompok menurut ukuran dosis radiasinya. Selanjutnya akan dipilh varietas yang dikehendaki, misalnya yang tahan hama, berbulir banyak dan berumur pendek. Dalam bidang pertanian, radiasi yang dihasilkan juga digunakan untuk pemberantasan hama dan pemulihan tanaman. a. Pembentukan Bibit Unggul

Dalam bidang pertanian, radiasi gamma dapat digunakan untuk memperoleh bibit unggul. Sinar gamma menyebabkan perubahan dalam struktur dan sifat kromosom sehingga memungkinkan menghasilkan generasi yang lebih baik, misalnya gandum dengan yang umur lebih pendek.

Selain sinar gamma, fosfor-32 (P-32) juga berguna untuk membuat benih tumbuhan yang bersifat lebih unggul dibandingkan induknya. Radiasi radioaktif ini ke tanaman induk akan menyebabkan ionisasi pada berbagai sel tumbuhan. Ionisasi inilah yang menyebabkan turunan akan mempunyai sifat yang berbeda dari induknya. Kekuatan radiasi yang digunakan diatur sedemikian rupa hingga diperoleh sifat yang lebih unggul dari induknya.

Gambar 3. Skema Radiasi Sinar Gamma dalam Pembentukan Bibit Unggul

b. Pemupukan dan Pemberantasan Hama dengan Serangga MandulRadioisotop fosfor dapat dipakai untuk mempelajari pemakaian pupuk oleh tanaman. Ada jenis tanaman yang mengambil

fosfor sebagian dari tanah dan sebagian dari pupuk. Berdasarkan hal inilah digunakan fosfor radioaktif untuk mengetahui pola penyebaran pupuk dan efesiensi pengambilan fosfor dari pupuk oleh tanaman. Teknik radiasi juga dapat digunakan untuk memberantas hama dengan menjadikan serangga mandul.

Dengan radiasi dapat mengakibatkan efek biologis, sehingga timbul kemandulan pada serangga jantan. Kemandulan ini dibuat di laboratorium dengan cara hama serangga diradiasi sehingga serangga jantan menjadi mandul. Setelah disinari hama tersebut dilepas di daerah yang terserang hama, sehingga diharapkan akan terjadi perkawinan antara hama setempat dengan jantan mandul yang dilepas, sehingga telur itu tidak akan menetas.

c. Pengawetan MakananPada musim panen, hasil produksi pertanian melimpah. Beberapa dari hasil pertanian itu mudah busuk atau bahkan dapat

tumbuh tunas, contohnya kentang. Oleh karena itu diperlukan teknologi untuk mengawetkan bahan pangan tersebut. Salah satu cara yang dapat dilakukan adalah dengan irradiasi sinar radioaktif. Radiasi ini juga dapat mencegah pertumbuhan bakteri dan jamur.

3. Radiologi dalam Hal Penyimpanan Makanan

Bahan makanan seperti kentang dan bawang jika disimpan lama akan bertunas. Radiasi dapat menghambat pertumbuhan bahan-bahan seperti itu. Jadi, sebelum bahan tersebut disimpan diberi radiasi dengan dosis tertentu sehingga tidak akan bertunas, dengan demikian dapat disimpan lebih lama. Radiasi juga digunakan untuk pengawetan bahan makanan untuk mencegah pertumbuhan bakteri dan jamur.

4. Radio Aktif dalam Bidang Industri

Kaos lampu petromaks menggunakan larutan radioisotop horium dalam batas yang dipernankan agar nyalanya lebih terang. Radiasi gamma yang dihasilkan dapat digunakan untuk memeriksa cacat pada logam dan juga untuk pengawetan kayu, barang-barang seni,dll.

Penggunaan radioisotop dalam bidang industri antara lain untuk mendeteksi kebocoran pipa yang ditanam di dalam tanah atau dalam beton. Dengan menggunakan radioisotop yang dimasukkan ke dalam aliran pipa kebocoran pipa dapat dideteksi tanpa penggalian tanah atau pembongkaran beton. Penyinaran radiasi dapat digunakan untuk menentukan keausan atau kekeroposan yang terjadi pada bagian pengelasan antarlogam. Jika bahan ini disinari dengan sinar gamma dan dibalik bahan itu diletakkan film foto maka pada bagian yang aus atau keropos akan memberikan gambar yang tidak merata. Radiasi sinar gamma juga digunakan dalam vulkanisasi lateks alam. Penggunaan zat radioaktif dalam bidang industri yang lainnya adalah untuk mengatur ketebalan besi baja, kertas, dan plastik; dan untuk menentukan sumber minyak bumi.

5. Radioaktif dalam Bidang Hidrologi

Na-24 untuk mempelajari kecepatan aliran sungai. Na-24 dalam bentuk karbonat untuk menylidiki kebocoran pipa air.

Gambar 4. Deteksi Kebocoran Pipa

6. Radiologi dalam Bidang Sains

Iodin-131 (I-131) untuk mempelajari kesetimbangan dinamis. Oksigen-18 (O-18) untuk mempelajari reaksi esterifikasi. Karbon-14 (C-14) untuk mempelajari mekanisme reaksi fotosintesis.

7. Radiologi dalam Bidang Kimia

a. Teknik PerunutTeknik perunut dapat dipakai untuk mempelajari mekanisme berbagai reaksi kimia. Misal pada reaksi esterifikasi. Dengan

oksigen-18 dapat diikuti reaksi antara asam karboksilat dan alkohol. Dari analisis spektroskopi massa, reaksi esterifikasi yang terjadi dapat ditulis seperti berikut. (isotop oksigen-18 diberi warna). Hasil analisis ini menunjukkan bahwa molekul air tidak mengandung oksigen-18. Adapun jika O-18 berada dalam alkohol maka reaksi yang terjadi seperti berikut.

b. Penggunaan Isotop dalam Bidang Kimia AnalisisPenggunaan isotop dalam analisis digunakan untuk menentukan unsur-unsur kelumit dalam cuplikan. Analisis dengan

radioisotop atau disebut radiometrik dapat dilakukan dengan dua cara yaitu, sebagai berikut.

1) Analisis Pengeceran IsotopLarutan yang akan dianalisis dan larutan standar ditambahkan sejumlah larutan yang mengandung suatu spesi radioaktif.

Kemudian zat tersebut dipisahkan dan ditentukan aktivitasnya. Konsentrasi larutan yang dianalisis ditentukan dengan membandingkannya dengan larutan standar.

2) Analisis Aktivasi Neutron (AAN)Analisis aktivasi neutron dapat digunakan untuk menentukan unsur kelumit dalam cuplikan yang berupa padatan. Misal

untuk menentukan logam berat (Cd) dalam sampel ikat laut. Sampel diiradiasi dengan neutron dalam reaktor sehingga menjadi

radioaktif. Salah satu radiasi yang dipancarkan adalah sinar gamma . Selanjutnya sampel dicacah dengan spektrometer gamma untuk menentukan aktivitas dari unsur yang akan ditentukan.

8. Radologi dalam Pengukuran Usia Bahan Organik

Radioisotop Karbon-14, terbentuk di bagian atas atmosfer dari penembakan atom nitrogen dengan neutron yang terbentuk oleh radiasi kosmik. Karbon radioaktif tersebut di permukaan bumi sebagai karbon dioksida dalam udara dan sebagai ion hidrogen karbonat di laut. Oleh karena itu karbon radioaktif itu menyertai pertumbuhan melalui fotosintesis. Lama kelamaan terdapat kesetimbangan antara karbon-14 yang diterima dan yang meluruh dalam tumbuh-tumbuhan maupun hewan, sehingga mencapai 15,3 dis/menit gram karbon. Keaktifan ini tetap dalam beberapa ribu tahun. Apabila organisme hidup mati, pengambilan 14C terhenti dan keaktifan ini berkurang. Oleh karena itu umur bahan yang mengandung karbon (contohnya fosil dan artefak) dapat diperkirakan dari pengukuran keaktifan jenisnya dan waktu paruh 14C. ( 12 T = 5.730 tahun).

Gambar 5. Pengukuran Usia Artefak dengan Karbon-14

Sifat dan Karakteristik Bahan Radioaktif

Pada tahun 1903, Ernest Rutherford mengemukakan bahwa radiasi yang dipancarkan zat radioaktif dapat dibedakan atas dua jenis berdasarkan muatannya. Radiasi yang bermuatan positif dinama sinar alfa, dan yang bermuatan negatif diberi nama sinar beta. Selanjutnya Paul U.Viillard menemukan jenis sinar yang ketiga yang tidak bermuatan dan diberi nama sinar gamma.

Gambar 6. Sinar-Sinar Radioaktif

1. Sinar alfa (α)

Sinar alfa merupakan radiasi partikel yang bermuatan positif. Partikel sinar alfa sama dengan inti helium -4, bermuatan +2e dan bermassa 4 sma. Partikel alfa adalah partikel terberat yang dihasilkan oleh zat radioaktif. Sinar alfa dipancarkan dari inti dengan kecepatan sekitar 1/10 kecepatan cahaya. Karena memiliki massa yang besar daya tembus sinar alfa paling lemah diantara diantara sinar-sinar radioaktif. Diudara hanya dapat menembus beberapa cm saja dan tidak dapat menembus kulit. Sinar alfa dapat dihentikan oleh selembar kertas biasa. Sinar alfa segera kehilangan energinya ketika bertabrakan dengan molekul media yang dilaluinya. Tabrakan itu mengakibatkan media yang dilaluinya mengalami ionisasi. Akhirnya partikel alfa akan menangkap 2 elektron dan berubah menjadi atom 2H4. Sinar alfa merupakan partikel bermuatan positif dengan daya tembus yang kecil (2,8 cm – 8,5 cm di udara). Kecepatan radiasi sinar alfa sekitar 1,5 X 10-7 ms-1.Sinar alfa merupakan radiasi partikel bermuatan positif. Partikel ini merupakan inti atom helium yang terdiri atas 2 proton dan 2 neutron. Sifat-sifat sinar alfa adalah:

Memiliki daya tembus kecil (daya jangkau 2,8 – 8,5 cm dalam udara), Dapat mengionsasi molekul yang dilaluinya. Sinar alfa ini dapat menyebabkan satu atau lebih elektron suatu molekul

lepas, sehingga molekul berubah menjadi ion (ion positif dan elektron) per cm bila melewati udara, Dalam medan listrik dapat dibelokkan ke arah kutub negatif.

Definisi Sinar alfa adalah arah radioaktif yang mempunyai massa partikel sekitar empat kali massa partikel hydrogen. Sinar alfa merupakan inti atom helium bermuatan positif yang dipengaruhi medan magnet dengan lambang : α atau 2He4.Jika sinar alfa mengenai suatu materi, akan memberikan sebagian energinya pada electron terluar materi itu sehingga dapat tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi. Sinar alfa merupakan partikel inti helium bermuatan 2e, bermassa 4sma, maka mempunyai sifat-sifat sinar alfa sebagai berikut :

Dipengaruhi antara 1,4 x 107 m.s-1 sampai dengan 2,2 x 107 m.s-1 atau kira-kira 1/10 kali kecepatan rambat cahaya Mempunyai energi 5,3 mev sampai 10,5 mev Dapat menghitamkan film Daya tembusnya paling lemah jika dibandingkan sinar β dan sinar γ Dapat menembus kertas atau lempeng alumunium setebal 0,04 mm Daya iosinasinya paling kuat Lintasan di dalam bahan radioaktif berupa garis lurus.

Jadi, sinar alfa mengalami pembelokan ke pelat bermuatan negatif karena partikel alfa ini bermuatan positif. Sehingga, dia akan mencari pasangannya yaitu muatan negatif. Pembelokan pada sinar alfa pun tidak terlalu besar seperti sinar beta, mengapa? Karena partikel sinar alfa memiliki beban yang lebih besar dibanding sinar beta.

2. Sinar beta (β)

Sinar beta merupakan radiasi partikel bermuatan negatif. Sinar beta merupakan berkas elektron yang berasal dari inti atom. Partikel beta yang bemuatan -1e dan bermassa 1/836 sma. Karena sangat kecil, partikel beta dianggap tidak bermassa sehingga dinyatakan dengan notasi 0e-1. Energi sinar beta sangat bervariasi, mempunyai daya tembus lebih besar dari sinar alfa tetapi daya pengionnya lebih lemah. Sinar beta paling energetik dapat menempuh sampai 300 cm dalam udara kering dan dapat menembus kulit.

Sinar beta merupakan radiasi partikel bermuatan negatif yang identik dengan elektron. Sinar beta ini bermuatan negatif dan bermassa sangat kecil, yaitu 5,5 x 10-4 satuan massa atom atau amu, diberi simbol beta atau e. Sifat-sifat sinar sinar beta adalah:

Memiliki daya tembus yang jauh lebih besar daripada sinar alfa (dapat menembus lempeng timbel setebal 1 mm), Daya ionisasinya lebih lemah dari sinar alfa, Bermuatan listrik negatif, sehingga dalam medan listrik dibelokkan ke arah kutub positif.

Partikel sinar beta memiliki massa yang lebih ringan dari sinar alfa sehingga pembelokannya lebih tajam dibanding sinar alfa maupun sinar gamma. Sama halnya seperti sinar alfa, sinar beta akan mencari pasangan muatannya, oleh karena itu sinar beta yang bermuatan negatif akan menuju pelat yang bermuatan positif.

3. Sinar gamma (γ)

Sinar gamma adalah radiasi elektromagnetek berenergi tinggi, tidak bermuatan dan tidak bermassa. Sinar γ dinyatakan dengan notasi 0γ0. Sinar gamma mempunyai daya tembus. Selain sinar alfa, beta, gamma, zat radioaktif buatan juga ada yang memancarkan sinar X dan sinar Positron. Sinar X adalah radiasi sinar elektromagnetik.

Sinar gamma merupakan radiasi gelombang elektromagnetik, sejenis dengan sinar X, dengan panjang gelombang pendek. Sifat-sifat sinar gama adalah:

Jadi, saat medan listrik tersebut diberikan, sinar gama akan tetap lurus tanpa adanya pembelokan. Hal ini disebabkan partikel sinar gamma tidak memiliki massa dan juga tidak memiliki muatan. Sehingga, dia tidak akan mencari pasangan muatannya.

Berarti kalau kita simpulkan, medan listrik terhadap sinar-sinar radioaktif itu ada 2 efek. Yang pertama, efek pembelokan terhadap muatan yang diperngaruhi oleh massa. Yang kedua, efek tujuan terhadap pasangan muatan yang dipengaruhi oleh muatan sinar radioaktif tersebut.

Gambar 7. Daya Tembus Sinar-Sinar Radioaktif

Fenomena Sinar Radioaktif Dalam Medan Magnit

Unsur radiaoaktif alam dan buatan menunjukkan aktivitas radiasi yang sama yaitu radiasi sinar-α, sinar-ß, dan sinar-γ. Inti induk setelah melakukan satu kali pancaran akan menghasilkan inti anak. Prinsip radiasinya mengikuti hukum kekekalan nomor massa. Sifat alamiah sinar radioaktif dipelajari dengan menggunakan medan magnit. Ketika sinar radiaoaktif dilewatkan dalam medan magnit diperoleh fenomena-fenomena berikut :

Saat medan magnit nol (B = 0 T) tidak terjadi perubahan apapun pada sinar-sinar yang dipancarkan.. Saat diberikan medan magnit lemah, sejumlah berkas sinar dalam jumlah sedikit dibelokkan ke arah kutub selatan

magnit, dan sebagian besar bergerak lurus. Saat diberikan medan magnit yang cukup kuat, berkas sinar dalam jumlah yang cukup besar dibelokkan cukup kuat ke

arah kutub selatan, sejumlah berkas sinar dibelokkan ke arah kutub utara, dan sebagian lagi diteruskan Saat diberikan medan magnit kuat, berkas sinar dalam jumlah yang cukup besar dibelokkan dengan kuat ke arah kutub

selatan (S), sejumlah berkas lainnya dibelokkan ke arah kutub utara (U), dan beberapa berkas diteruskan.

Daya Tembus dan Daya Ionisasi

Salah satu sifat menguntungkan dari sinar radioaktif adalah daya tembusnya yang tinggi. Kekuatan tembus sinar-sinar radioaktif ini dipengaruhi oleh daya ionisasinya. Daya ionisasi adalah kemampuan sinar radioaktif menarik elektron dari atom-atom yang dilewatinya. Partikel-a mempunyai daya ionisasi yang kuat karena muatannya positif. Ia lebih mudah menarik elektron bebas dari atom-atom. Partikel-ß memiliki daya ionisasi yang kurang kuat dan partikel-? memiliki daya ionisai paling lemah. Untuk mengionisasi atom sinar radioaktif akan menggunakan energi yang dimilikinya, sehingga semakin kuat daya ionisasinya semakin banyak energinya yang hilang. Hal ini tentu saja berpengaruh pada daya tembusnya. Sinar-? memiliki daya tembus paling kuat , kemudian sinar-ß dan yang paling lemah adalah sinar-a. Di udara terbuka sinar-a akan kehilangan banyak energi karena mengionisasi molekul-molekul udara sehingga hanya memiliki jangkauan beberapa centimeter saja. Ilustrasi berikut memperlihatkan perbandingan daya tembus sinar-sinar radioaktif.

Sifat-Sifat Kimia Unsur Radioaktif

1. Mengalami Peluruhan RadioaktifUnsur-unsur radioaktif dapat mengalami berbagai peluruhan yaitu, sebagai berikut :

a) Peluruhan alfaPeluruhan alfa atau radiasi alfa terdiri dari pancaran inti atom helium yang disebut partikel alfa dinyatakan dengan (24)He . Setelah terpancar di udara, partikel alfa bertabrakan dengan molekul udara yang netral. Partikel alfa tidak dapat menembus kulit manusia, tetapi dapat merusak kulit.

b) Peluruhan betaPada peluruhan ini, neutron berubah menjadi proton. Pada proses ini tidak terjadi perubahan jumlah nukleon. Ada tiga macam peluruhan beta. Peluruhan negatron, Di sini terjadi perubahan neutron menjadi proton dengan memancarkan elektron negative atau negatron. Peluruhan positron, Penangkapan elektron, Proses ini jarang terjadi pada isotop alam, tetapi terjadi pada radionuklida buatan.

c) Peluruhan gamma

Proses ini seringkali disebut transisi isomer. Pada peluruhan sinar gamma tidak dihasilkan unsur baru karena sinar gamma merupakan energi foton yang tidak bermassa dan tidak bermuatan.

2. Pembelahan SpontanProses ini hanya terjadi pada nuklida-nuklida yang nomor atomnya besar dan membelah secara spontan menjadi dua nuklida yang massanya berbeda.

3. Mengalami Transmutasi IntiPada tahun 1919, Rutherford berhasil menembak gasnitrogen dengan partikel alfa dan hydrogen dan oksigen. Reaksi ini merupakan transmutasi buatan pertama yaitu perubahan suatu unsur menjadi unsur lain. Pada tahun 1934, Irene Joliot Curie, putri Marie Curie, berhasil membuat atom fosfor yang bersifat radioaktif dengan menembakkan aluminium dengan sinar alfa yang berasal dari polonium.

Gambar 8. Peluruhan Radioaktif

Unit-Unit Satuan yang Biasa Digunakan

Pada peristiwa peluruhan zat radioaktif, salah satu besaran yang digunakan adalah aktivitas. Aktivitas merupakan laju peluruhan inti radioaktif. Semakin besar aktivitas, semakin banyak inti yang meluruh per satuan waktu. Aktivitas tidak berhubungan dengan jenis radiasi dan energi radiasi, namun hanya berhubungan dengan jumlah peluruhan per satuan waktu tertentu.

Gambar 9. Marie Curie dan Henri Becquerel

Semula, satuan aktivitas radiasi dinyatakan dengan Curie (Ci). Satu Curie adalah jumlah zat radioaktif yang dapat menghasilakan 3,7×1010 disintegrasi per secon (dps) atau 2,2×1012 disintegrasi per menit (dpm). Sejak tahun 1976, dalam Sintem Satuan Internasional (SI), satuan aktifitas radiasi dinyatakan dalam Becquerel (Bq). Satu Bq sama dengan 1 disintegrasi per sekon (satu peluruhan per detik). Pada masa peralihan sekarang, kedua satuan sama-sama digunakan. Hubungan antara kedua satuan tersebut adalah:

1 Ci = 3,7 x 1010 Bq

1 Bq = 27,027 x 10-12 Ci

1 Curie adalah satuan bilangan yang sangat besar, sehingga untuk kepentingan praktis sering dipakai satuan milicurie (mCi) dan mikrocurie (μCi). Satu cuplikan bahan radioaktif yang berorde beberapa gram, mengandung atom dalam orde 1023. Jika cuplikan ini memiliki aktivitas 1 Ci, maka akan ada sekitar 1010 inti yang meluruh setiap detiknya. Dapat juga dikatakan bahwa 1 inti atom sembarang memiliki probabilitas (1010/1023) atau 10-13 untuk meluruh setiap detiknya. Besaran ini, yaitu probabilitas peluruhan per inti per detik, disebut dengan tetapan peluruhan dan dinyatakan dengan λ. Ketika cuplikan inti meluruh, jumlah inti yang radioaktif berkurang, maka aktivitas juga semakin kecil. Jadi, jumlah peluruhan per detik semakin lama semakin sedikit.

Dampak Radiasi Bahan Radioaktif bagi Manusia dan Lingkungan

1. MUTASI KROMOSOM

Pengaruh bahan mutagen, khususnya radiasi, yang paling banyak terjadi pada kromosom tanaman adalah pecahnya benang kromosom (chromosome breakage atau chromosome aberation). Pecahnya benang kromosom dibagi dalam 4 kelompok yaitu translokasi (translocations), inversi (inversions), duplikasi (duplications), dan defisiensi (deficiencies).

Translokasi terjadi apabila dua benang kromosom patah setelah terkena energi radiasi, kemudian patahan benang kromosom bergabung kembali dengan cara baru. Patahan kromosom yang satu berpindah atau bertukar pada kromosom yang lain sehingga terbentuk kromosom baru yang berbeda dengan kromosom aslinya. Translokasi dapat terjadi baik di dalam satu kromosom (intrachromosome) maupun antar kromosom (interchromosome). Translokasi sering mengarah pada ketidakseimbangan gamet sehingga dapat menyebabkan kemandulan (sterility) karena terbentuknya chromatids dengan duplikasi dan penghapusan. Alhasil, pemasangan dan pemisahan gamet jadi tidak teratur sehingga kondisi ini menyebabkan terbentuknya tanaman aneuploidi. Translokasi dilaporkan telah terjadi pada tanaman Aegilops umbellulata dan Triticum aestivum yang menghasilkan mutan tanaman tahan penyakit.

Inversi terjadi karena kromosom patah dua kali secara simultan setelah terkena energi radiasi dan segmen yang patah tersebut berotasi 180o dan menyatu kembali. Kejadian bila centromere berada pada bagian kromosom yang terinversi disebut pericentric, sedangkan bila centromere berada di luar kromosom yang terinversi disebut paracentric. Inversi pericentric berhubungan dengan duplikasi atau penghapusan chromatid yang dapat menyebabkan aborsi gamet atau pengurangan frequensi rekombinasi gamet. Perubahan ini akan ditandai dengan adanya aborsi tepung sari atau biji tanaman, seperti dilaporkan terjadi pada tanaman jagung dan barley. Inversi dapat terjadi secara spontan atau diinduksi dengan bahan mutagen, dan dilaporkan bahwa sterilitas biji tanaman heterosigot dijumpai lebih rendah pada kejadian inversi daripada translokasi.

Duplikasi menampilkan cara peningkatan jumlah gen pada kondisi diploid. Dulikasi dapat terjadi melalui beberapa cara seperti: pematahan kromosom yang kemudian diikuti dengan transposisi segmen yang patah, penyimpangan dari mekanisme crossing-over pada meiosis (fase pembelahan sel), rekombinasi kromosom saat terjadi translokasi, sebagai konsekuensi dari inversi heterosigot, dan sebagai konsekuensi dari perlakuan bahan mutagen. Beberapa kejadian duplikasi telah dilaporkan dapat miningkatkan viabilitas tanaman. Pengaruh radiasi terhadap duplikasi kromosom telah banyak dipelajari pada bermacam jenis tanaman seperti jagung, kapas, dan barley.

Gambar 10. Contoh Mutasi pada Manusia

2. PEMANASAN GLOBAL

Dikhawatirkan berdampak pada perubahan kondisi lingkungan yang akan menjadi media untuk munculnya berbagai penyakit. Hal ini juga akan meningkatkan penyebaran penyakit sehingga bisa menurunkan kualitas kesehatan masyarakat. Kenaikan suhu bumi juga bisa meningkatkan angka kasus penyakit dengan vektor nyamuk, seperti malaria, demam berdarah, chikungunya, Japanese encephalitis (radang otak), dan filariasis lantaran perubahan bionomik nyamuk. Dalam suhu meningkat dengan kelembaban tertentu, nyamuk semakin beringas dan ingin kawin. Jika suhu meningkat tiga derajat Celsius, diperkirakan kasus penularan penyakit melalui nyamuk meningkat dua kali lipat. Area penularan melebar ke negara subtropis yang semula nyamuk enggan bermukim. Hal serupa terjadi pada tikus.

3. TERBENTUK MOLEKUL HALOGEN YANG BERBAHAYA

Halogen merupakan unsur-unsur yang terdiri dari Fluorin (F), Klorin (Cl), Bromin (Br), Iodin (I), Astatin (At), Ununseptium (Uus). Halogen adalah unsur yang menghasilkan garam bila bergabung dengan logam. Semua halogen merupakan molekul-molekul dwiatom. Halogen lebih elektronegatif sehingga cenderung untuk menerima elektron dari unsur lain untuk memenuhkan elektron terluarnya menghasilkan ion bercas negatif satu yang disebut ion halide. Garam yang mengandungi ion ini dipanggil halida. Ion halida dapat bereaksi dengan atom hidrogen/air untuk menghasilkan asam. Contoh adalah klorin bereaksi dengan air menghasilkan asam hidroklorik dan asam hipoklorus (agen peluntur).

Sifat-sifat fisik halogen berubah secara beransur-ansur apabila menuruni kumpulan. Beberapa sifat fisk halogen ialah seperti:• Saiz atom (jejari atom) halogen semakin bertambah.• Semua halogen mempunyai ketumpatan yang rendah. Walau bagaimanapun, ketumpatan halogen semakin bertambah.• Semua halogen mempunyai takat lebur dan takat didih yang rendah kerana molekul-molekul halogen ditarik bersama oleh

daya Van der Waals yang lemah dan hanya sedikit tenaga haba diperlukan untuk mengatasinya.• Semua halogen tidak boleh mengalirkan elektrik.• Semua halogen merupakan pengalir haba yang lemah.

Sedangkan sifat-sifat kimianya adalah:• Semua atom halogen mempunyai tujuh elektron di petala luar, yaitu tujuh elektron valens.• Kereaktifan halogen berkurang apabila menuruni kumpulan.

Penanganan Residu atau Limbah Bahan Radioaktif

Limbah radioaktif adalah bahan yang tidak dimanfaatkan lagi, dan karena bersifat radioaktif limbah tersebut mempunyai potensi bahaya radiasi maka limbah tersebut harus dikelola secara baik. Limbah radioaktif diklasifikasikan berdasarkan tingkat aktivitasnya menjadi 4 macam klasifikasi yaitu:

1. Limbah radioaktif tingkat aman. Adalah limbah yang mengandung zat radioaktif begitu kecil (sama dengan atau lebih kecil clearance level seperti yang diberikan pada referensi Safety Series No. 111-G-1.5, IAEA) sehingga tidak dianggap sebagai sumber radioaktif, dan dapat dikecualikan dari pengawasan Badan Pengawas Tenaga Nuklir (BAPETEN). Penetapan clearance level didasarkan pada nilai batas dosis tahunan bagi anggota masyarakat sebesar lebih kecil atau sama dengan 0,01 mSv.

2. Limbah radioaktif tingkat rendah. Adalah limbah radioaktif dengan aktivitas di atas tingkat aman, tetapi di bawah tingkat sedang dengan tenaga panas di bawah 2 kW/m3 yang tidak memerlukan penahan radiasi selama penanganan dalam keadaan normal dan pengangkutan.

3. Limbah radioaktif tingkat sedang. Adalah limbah dengan aktivitas di atas tingkat rendah tetapi di bawah tingkat tinggi yang tidak memerlukan pendingin dan penahan radiasi selama penanganan dalam keadaan normal dan pengangkutan.

4. Limbah radioaktif tingkat tinggi. Adalah limbah radioaktif dengan tingkat aktivitas di atas tingkat sedang, yang memerlukan pendingin dan penahan radiasi dalam penanganan pada keadaan normal dan pengangkutan, termasuk bahan bakar nuklir bekas.

Ada 3 pendekatan fundamental yang dipakai untuk pengelolaan limbah radioaktif cair sebagai dasar metode pengolahan, yaitu:

Limbah diencerkan dan didispersikan. Limbah disimpan untuk meluruh (delay and decay). Limbah diolah dengan metode alih tempat/reduksi volume/transformasi dan conditioning.

Kegiatan pengelolaan limbah radioaktif antara lain meliputi kegiatan-kegiatan:

1. Pengumpulan dan pengelompokan limbah.2. Pengangkutan limbah radioaktif mentah dari fasilitas yang menimbulkannya ke instalasi pengolahan.3. Monitoring sebelum pengolahan.4. Pengolahan.5. Monitoring limbah yang sudah selesai diolah sebelum dibawa ke fasilitas penyimpanan.6. Pengangkutan blok hasil olahan dari instalasi pengolahan ke fasilitas penyimpanan.7. Penimpanan akhir (Ultimate Wastes Disposal).8. Monitoring lingkungan.

Penampungan Limbah Cair

Penampungan limbah cair dapat dilaksanakan dengan cara mempergunakan saluran dan tangki penampung (apabila volume limbah besar), atau dengan wadah.

Wadah ini harus berupa botol plastik yang ditempatkan dalam ember atau baki yang dapat menampung seluruh isi botol tersebut bila tumpah atau bocor, kecuali untuk limbah yang karena sifat kimianya harus ditampung dalam botol gelas.

Wadah yang diberi bahan penyerap dapat dipergunakan untuk menampung limbah cair sehingga menjadi benduk padat. Semua wadah penampungan harus diberi tanda yang jelas dengan tulisan dan/atau warna yang menunjukkan maksud

penggunaannya. Bilamana mungkin, perlu juga dicantumkan dan dicatat jumlah aktivitas yang ditampung dalam setiap wadah atau tangki

penampung. Untuk dapat menentukan golongan limbah sesuai dengan aktivitasnya maka perlu dicatat tingkat penyinaran radiasi, aktivitas

total, waktu paro dan sifat mudah terbakar atau tidak. Bilamana perlu wadah-wadah penampungan harus diberi penahan radiasi. Pemindahan limbah radioaktif dari tempat kerja hanya dapat dilaksanakan oleh pekerja yang ditunjuk dan diawasi oleh

Petugas Proteksi Radiasi. Jumlah aktivitas dan jenis limbah yang ditampung, disalurkan, ditanam atau cara lain, harus dicatat.

Penampungan Limbah Padat

Wadah penampungan limbah radioaktif padat harus selalu tersedia di setiap tempat kerja yang menggunakan zat radioaktif yang diperkirakan menimbulkan limbah radioaktif.

Wadah penampungan limbah radioaktif padat dapat berupa drum atau tong tertutup yang bagian dalamnya dilapisi dengan kantong plastik atau kertas kedap air yang kuat dan mudah diambil supaya dengan demikian limbah dapat dipindahkan tanpa menimbulkan kontaminasi.

Drum atau tong tersebut sebaiknya dibuka dan ditutup dengan kaki. Limbah padat yang mudah dibakar ditampung dalam kertas kedap air atau kantong plastik tebal. Bahan-bahan tertentu seperti polyvinyl chloride (plastik), dengan volume yang besar mungkin perlu ditampung tersendiri,

karena bahan tersebut menimbulkan gas asam pada waktu pembakaran dan besar kemungkinannya menimbulkan karat pada baja dan komponen-komponen instalasi pembakaran yang terbuat dari baja tahan karat.

Metode Penundaan dan Peluruhan (Delay and Decay)

Limbah cair yang pada waktu awal mengandung zat radioaktif dengan konsentrasi di bawah nilai batas baku mutu yang diizinkan dapat langsung dibuang ke saluran pembuangan.

Limbah radioaktif cair beraktivitas sangat rendah dapat diencerkan sehingga mencapai nilai batas yang diizinkan untuk dibuang.

Limbah cair dapat diolah melalui metode penundaan dan peluruhan sehingga dapat diperoleh konsentrasi di bawah nilai batas baku mutu.

Peluruhan radioanuklida berlangsung secara spontan dan tidak dipengaruhi oleh faktor fisik seperti temperatur, tekanan dan bahan kimia apapun.

Prosedur Pemilihan Teknologi Pengolahan Limbah Radioaktif Cair

Apabila kita punya limbah cair yang sudah tidak dapat dipakai ulang lagi, maka muncul pertanyaan apakah suspensi padatan dalam limbah perlu dipisahkan atau tidak. Apabila perlu dipisahkan maka limbah cair tersebut harus diolah melalui filtrasi atau sedimentasi atau sentrifugasi. Apabila tidak maka perlu ditinjau apakah komposisi utamanya zat organik atau bukan. Apabila komposisinya zat organik maka limbah cair tersebut dapat diolah dengan pembakaran (insinerasi). Apabila komposisinya bukan zat organik maka perlu ditinjau apakah kandungan radioaktivitasnya bermuatan ion? Apabila bermuatan ion radioaktivitasnya maka limbah cair tersebut dapat diolah melalui proses pertukaran ion. Apabila tidak merupakan muatan ion maka perlu ditinjau apakah zat terlarut dapat dipisahkan dengan teknologi membran. Apabila iya maka limbah tersebut diolah dengan osmosis balik atau ultrafiltrasi. Selanjutnya perlu ditelaah apakah limbah mengandung dua atau lebih cairan dengan beda titik didih signifikan? Apabila iya maka limbah cair bisa didestilasi, namun jika tidak maka dipilih pemrosesan dengan evaporasi.

Selanjutnya limbah cair yang mengandung padatan, pemilihan pengolahannya dapat pula dievaluasi dengan suatu analisa, apakah suspensi padat dapat dipisahkan? Apabila tidak maka perlu ditinjau apakah komposisi utamanya zat organik atau bukan? Apabila komposisinya zat organik maka limbah cair tersebut diolah dengan teknologi transformasi. Apabila komposisinya bukan zat organik maka perlu ditinjau apakah konsentrasi total zat padat terlarut cukup rendah untuk penggunaan teknologi pemindahan? Apabila konsentrasi total zat padat terlarut cukup rendah maka limbah cair tersebut dapat diolah dengan teknologi pemindahan. Apabila tidak maka limbah tersebut diolah dengan teknologi pemekatan. Apabila suspensi zat padat dapat dipisahkan dari limbah cair maka limbah tersebut diolah dengan teknologi pemindahan dan pemekatan. Selanjutnya teknologi conditioning dilakukan terhadap hasil transformasi/pemindahan/pemekatan/pemindahan dan pemekatan.

Prosedur Pemilihan Teknologi Pengolahan Limbah Radioaktif PadatApabila kita mempunyai limbah padat kering, maka muncul pertanyaan apakah limbah padat itu bila didekontaminasi murah

biayanya. Apabila ya maka padatan tersebut didekontaminasi untuk dapat digunakan kembali. Apabila biaya dekontaminasi tidak murah maka muncul pertanyaan apakah dengan teknologi reduksi volume biayanya akan murah. Bila tidak (biayanya mahal) maka padatan dapat dibuang atau disimpan. Bila ya (biaya reduksi volume murah), maka muncul pertanyaan apakah teknologi pemekatan biayanya lebih murah dari pada teknolog transformasi. Bila tidak, dilakukan pemekatan dengan teknologi transformasi, bila ya dilakukan teknologi pemekatan.

Prosedur Pemilihan Teknologi Pengolahan Limbah Radioaktif GasLimbah radioaktif gas (yang terbawa udara) dapat diolah melalui teknologi alih tempat menggunakan proses absorpsi

(scrubber) dan atau filtrasi menggunakan hepa filter. Larutan absorben bekas selanjutnya dievaporasi, sedangkan hepa filter bekas dikompaksi. Limbah radioaktif gas setelah diolah dapat dilepas ke udara melewati cerobong gas.

Gambar 11. Penanganan Limbah Radioaktif

KESIMPULAN

1. Radioaktif dapat digunakan oleh manusia dalam berbagai bidang, yaitu:

Bidang kedokteran

Bidang pertanian

Penyimpanan makanan

Bidang industry

Bidang hidrologi

Bidang sains

Bidang kimia

Penentuan usia bahan organic

2. Bahan radioaktif terbagi menjadi 3 jenis, yaitu:

Sinar alfa (α), dengan sifat-sifatnya adalah memiliki daya tembus kecil (daya jangkau 2,8 – 8,5 cm dalam udara), dapat mengionsasi molekul yang dilaluinya, dan dalam medan listrik dapat dibelokkan ke arah kutub negatif.

Sinar beta (β), dengan sifat-sifatnya adalah memiliki daya tembus yang jauh lebih besar daripada sinar alfa (dapat menembus lempeng timbel setebal 1 mm), daya ionisasinya lebih lemah dari sinar alfa, dan bermuatan listrik negatif, sehingga dalam medan listrik dibelokkan ke arah kutub positif.

Sinar gamma (γ), dengan sifat-sifatnya adalah tidak memiliki massa, memiliki daya tembus sangat kuat (dapat menembus lempeng timbel setebal 20 cm), daya ionisasinya paling lemah, serta tidak bermuatan listrik sehingga tidak dapat dibelokkan oleh medan listrik.

Daya tembus sinar-sinar radioaktif dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

3. Pada peristiwa peluruhan zat radioaktif, salah satu besaran yang digunakan adalah aktivitas. Aktivitas merupakan laju

peluruhan inti radioaktif. Semakin besar aktivitas, semakin banyak inti yang meluruh per satuan waktu. Satuan

aktivitas dinyatakan dalam Curie (Ci) atau dalam Becquerel (Bq).

1 Ci = 3,7 x 1010 Bq

1 Bq = 27,027 x 10-12 Ci

4. Dampak radiasi bahan radioaktif bagi manusia dan lingkungan adalah:

Mutasi kromosom

Pemanasan global

Terbentuk molekul halogen yang berbahaya

5. Penanganan residu atau limbah bahan radioaktif dapat dilakukan dengan cara:

DAFTAR PUSTAKA

Anwar,budiman.2005. 1700 Bank Soal Bimbingan dan Pemantapan Kimia. Bandung : Yrama Widya. http://imperfectionsts.wordpress.com/2010/10/17/kegunaan-radioisoitop/ (diakses 22 Maret 2014) http://gurumuda.com/bse/penggunaan-radioisotop/ (diakses 23 Maret 2014) http://www.scribd.com/doc/38154431/PENGGUNAAN-RADIOISOTOP/ (diakses 22 Maret 2014) http://suradnyanawisnawa.blogspot.com/2011/10/radioaktif.html (diakses 22 Maret 2014) http://nurul.kimia.upi.edu/arsipkuliah/web2011/0800555/sifat-sifat%20sinar%20radioaktif.html (diakses 23 Maret 2014) http://mwalidain.blogspot.com/2013/06/pengertian-jenis-dan-sifat-sinar.html (diakses 22 Maret 2014) http://www.slideshare.net/giLangPrawira/radioaktif-27644250 (diakses 22 Maret 2014) http://www.ilmukimia.org/2014/01/sinar-radioaktif-alfa-beta-dan-gamma.html (diakses 23 Maret 2014) http://muhammadyusuffirdaus.wordpress.com/2012/01/29/dasar-dasar-pengolahan-limbah-radioaktif/ (diakses 22 Maret

2014) http://joko1234.wordpress.com/2010/03/11/radioisotop/ (diakses 22 Maret 2014) Istiyono, Edi. 2006. FISIKA KELAS X UNTUK SMA . Klaten:Intan Pariwara. Purba, Michael. 2006. KIMIA UNTUK SMA KELAS XII . Jakarta:Erlangga. Sukmanawati, Wening. 2009. Kimia untuk SMA dan MA kelas XII. Jakarta : Pusat perbukuan Departemen Pendidikan

Nasional, h. 128 – 131. Susilowati, Endang. 2009. Theory and Application of Chemistry 3. Jakarta: PT Tiga Serangkai Pustaka Mandiri. Prawestiana, Vera. Penggunaan Radioisotop dalam Kehidupan.