Spektroskopi Massa

SPEKTOSKOPI MASSA
Spektometer massa adalah suatu instrumen yang dapat menyeleksi molekul-molekul gas bermuatan berdasarkan massa atau beratnya. Teknik ini tidak dapat dilakukan dengan spektroskopi, akan tetapi nama spektroskopi dipilih disebabkan persamaannya dengan pencatat fotografi dan spektrum garis optik. Umumnya spektrum massa diperoleh dengan mengubah senyawa suatu sampel menjadi ion-ion yang bergerak cepat yang dipisahkan berdasarkan perbandingan massa terhadap muatan.
Proses ionisasi menghasilkan partikel-partikel bermuatan positif, dimana massa terdistribusi adalah spesifik terhadap senyawa induk. Selain untuk penentuan stuktur molekul, spektum massa dipakai untuk penentuan analisis kuantitatif.
Jika didapat data IR dan NMR yang cukup lengkap, maka MS ini dapat digunakan untuk konfirmasi dengan memperhatika bobot molekul dan kemungkinan rumus strukturnya.

Prinsip Spektroskopi Massa
Merupakan suatu instrumen yang menghasilkan berkas ion dari suatu zat uji, memilah ion tersebut menjadi spektum yang sesuai dengan perbandingan massa terhadap muatan dan merekam kelimpahan relatif tiap jenis ion yang ada. Umumnya hanya ion positif yang dipelajari karena ion negatif yang dihasilkan dari sumber tumbukan umumnya sedikit.
Garis besar tentang apa yang terjadi dalam alat spektrometer massa
Atom dapat dibelokkan dalam sebuah medan magnet (dengan anggapan atom tersebut diubah menjadi ion terlebih dahulu). Karena partikel-partikel bermuatan listrik dibelokkan dalam medan magnet dan partikel-partikel yang tidak bermuatan (netral) tidak dibelokkan. Urutannya adalah sebagai berikut :
• Tahap pertama : Ionisasi
Atom di-ionisasi dengan ‘mengambil’ satu atau lebih elektron dari atom tersebut supaya terbentuk ion positif. Ini juga berlaku untuk unsur-unsur yang biasanya membentuk ion-ion negatif (sebagai contoh, klor) atau unsur-unsur yang tidak pernah membentuk ion (sebagai contoh, argon). Spektrometer massa ini selalu bekerja hanya dengan ion positif.
• Tahap kedua : Percepatan
Ion-ion tersebut dipercepat supaya semuanya mempunyai energi kinetik yang sama.
• Tahap ketiga : Pembelokan
Ion-ion tersebut dibelokkan dengan menggunakan medan magnet, pembelokan yang terjadi tergantung pada massa ion tersebut. Semakin ringan massanya, akan semakin dibelokan. Besarnya pembelokannya juga tergantung pada besar muatan positif ion tersebut. Dengan kata lain, semakin banyak elektron yang ‘diambil’ pada tahap 1, semakin besar muatan ion tersebut, pembelokan yang terjadi akan semakin besar.
• Tahap keempat : Pendeteksian
Sinar-sinar ion yang melintas dalam mesin tersebut dideteksi dengan secara elektrik.
Diagram lengkap dari spektrometer massa:







Penjelasan Tentang Yang Terjadi di Spektrometer Massa
1. Keadaan hampa udara
Penting bagi ion-ion yang telah dibuat dalam ruang ionisasi untuk dapat bergerak lurus dalam mesin tanpa bertabrakan dengan molekul-molekul udara.
2. Ionisasi

Sampel yang berbentuk gas (vaporised sample) masuk ke dalam ruang ionisasi. Kumparan metal yang dipanaskan dengan menggunakan listrik ‘melepaskan’ elektron-elektron yang ada pada sampel dan elektron-elektron lepas itu menempel pada perangkap elektron (electron trap) yang mempunyai muatan positif.
Partikel-partikel dalam sample tersebut (atom atau molekul) dihantam oleh banyak sekali elektron-elektron, dan beberapa dari tumbukan tersebut mempunyai energi cukup untuk melepaskan satu atau lebih elektron dari sample tersebut sehingga sample tersebut menjadi ion positif.
Kebanyakan ion-ion positif yang terbentuk itu mempunyai muatan +1 karena akan jauh lebih sulit untuk memindahkan elektron lagi dari sample yang sudah menjadi ion positif.
Ion-ion positif yang terbentuk ini ‘diajak keluar’ dan masuk ke bagian mesin yang merupakan sebuah lempengan metal yang bermuatan positif (Ion repellel).
Tambahan: Seperti yang anda akan lihat sebentar lagi, seluruh ruang ionisasi ini dilakukan dengan menggunakan tegangan listrik positif yang besar (10.000 V). Ketika kita berbicara tentang kedua lempengan bermuatan positif, berarti lempengan tersebut mempunyai muatan lebih dari 10.000 V.
3. Percepatan

Ion-ion positif yang ditolak dari ruang ionisasi yang sangat positif itu akan melewati 3 celah, dimana celah terakhir itu bermuatan 0 V. Celah yang berada di tengah mempunyai voltase menengah. Semua ion-ion tersebut dipercepat sampai menjadi sinar yang sangat terfokus.
4. Pembelokkan

Ion yang berbeda-beda akan dibelokkan secara berbeda pula oleh medan magnet. Besarnya pembelokan yang dialami oleh sebuah ion tergantung pada:
• Kuat medan listrik yang mempercepat aliran ion. Makin besar potensial listrik yang digunakan, makin besar kecepatan ion dan makin kecil pembelokan.
• Kuat medan magnet. Makin kuat magnet, makin besar pembelokan.
• Massa ion (partikel)
Ion-ion yang bermassa ringan akan dibelokkan lebih daripada ion-ion yang bermassa berat. Makin besar massa partikel, makin kecil pembelokan.
• Muatan ion
Ion yang mempunyai muatan +2 (atau lebih) akan dibelokkan lebih daripada ion-ion yang bermuatan +1. Makin besar muatan, makin besar pembelokan.
Dua faktor di atas (massa dan muatan ion) digabungkan ke dalam Perbandingan Massa/Muatan. Perbandingan ini mempunyai simbol m/z (atau m/e). Sebagai contoh: apabila sebuah ion mempunyai massa 28 dan bermuatan +1, maka perbandingan massa/muatan ion tersebut adalah 28. Ion yang mempunyai massa 56 dan bermuatan +2 juga mempunyai perbandingan massa/muatan yang sama yaitu 28.
Pada gambar diatas, sinar A mengalami pembelokkan yang paling besar, yang berarti sinar tersebut terdiri dari ion-ion yang mempunyai perbandingan massa/muatan yang terkecil. Sedangkan sinar C mengalami pembelokkan yang paling kecil, berarti ia terdiri dari ion-ion yang mempunyai perbandingan massa/muatan yang paling besar.
Akan jauh lebih mudah untuk membahas masalah ini jika kita menganggap bahwa muatan semua ion adalah +1. Hampir semua ion-ion yang lewat dalam spektrometer massa ini bermuatan +1, sehingga besarnya perbandingan massa/muatannya akan sama dengan massa ion tersebut.
Tambahan: Anda juga harus mengerti bahwa kemungkinan adanya ion bermuatan +2(atau lebih), tetapi kebanyakan soal-soal akan memberikan spektrum massa dimana ion-ion nya hanya bermuatan +1. Kecuali bila ada petunjuk dalam soal tersebut, anda bisa menganggap bahwa ion yang sedang dibicarakan dalam soal tersebut adalah bermuatan +1
Jadi dengam menganggap semua ion bermuatan +1, maka sinar A terdiri dari ion yang paling ringan, selanjutnya sinar B dan yang terdiri dari ion yang paling berat adalah sinar C. Ion-ion yang ringan akan lebih dibelokkan daripada ion yang berat.

5. Pendeteksian

Pada gambar diatas, hanya sinar B yang bisa terus melaju sampai ke pendetektor ion. Ion-ion lainnya bertubrukan dengan dinding dimana ion-ion akan menerima elektron dan dinetralisasi. Pada akhirnya, ion-ion yang telah menjadi netral tersebut akan dipisahkan dari spektrometer massa oleh pompa vakum.
Ketika sebuah ion menubruk kotak logam, maka ion tersebut akan dinetralisasi oleh elektron yang pindah dari logam ke ion (gambar kanan). Hal ini akan menimbulkan ruang antara elektron-elektron yang ada dalam logam tersebut, dan elektron-elektron yang berada dalam kabel akan mengisi ruang tersebut.
Aliran elektron di dalam kabel itu dideteksi sebagai arus listrik yang bisa diperkuat dan dicatat. Semakin banyak ion yang datang, semakin besat arus listrik yang timbul.
Mendeteksi ion-ion lainnya.
Bagaimana ion-ion lainnya dapat dideteksi – padahal sinar A dan sinar B sudah tidak ada lagi dalam mesin?
Ingat bahwa sinar A dibelokkan paling besar, berarti ia mempunyai nilai m/z yang paling kecil (ion yang paling ringan bila bermuatan +1). Untuk membuat sinar ini sampai ke detektor ion, anda perlu membelokkan sinar tersebut dengan menggunakan medan magnet yang lebih kecil(gaya luar yang lebih kecil).
Untuk membuat ion-ion yang mempunyai nilai m/z yang besar (ion yang berat bila bermuatan +1) sampai ke detektor ion, maka anda perlu membelokkannya dengan menggunakan medan magnet yang lebih besar.
Dengan merubah besarnya medan magnet yang digunakan, maka anda bisa membawa semua sinar yang ada secara bergantian ke detektor ion, dimana disana ion-ion tersebut akan menimbulkan arus listrik dimana besarnya berbanding lurus dengan jumlah ion yang datang. Massa dari semua ion yang dideteksi itu tergantung pada besarnya medan magnet yang digunakan untuk membawa sinar tersebut ke detektor ion. Mesin ini dapat disesuaikan untuk mencatat arus listrik (yang merupakan jumlah ion-ion) dengan m/z secara langsung. Massa tersebut diukur dengan menggunakan skala 12C.
Tambahan: Skala 12C adalah skala dimana isotop 12C mempunyai berat tepat 12 unit.
Bentuk output dari spektrometer massa
Hasil dari pencatat diagram disederhanakan menjadi ediagram garis. Ini menunjukkan arus listrik yang timbul oleh beragam ion yang mempunyai perbandingan m/z masing- masing.
Diagram garis Molybdenum (Mo) adalah sebagai berikut:

Garis tegak lurus itu menunjukkan besarnya arus listrik yang diterima oleh alat pencatat arus yang berarti banyaknya ion datang ke detektor. Seperti yang anda bisa lihat dari diagram diatas, ion yang paling banyak adalah ion yang mempunyai perbandingan m/z 98. Ion-ion lainnya mempunyai perbandingan m/z 92,94,95,96,97 dan 100.
Ini berarti molybdenum mempunyai 7 macam isotop. Dengan menganggap bahwa semua ion tersebut bermuatan +1 maka berarti massa dari ketujuh isotop tersebut adalah 92,94,95,96,97 ,98 dan 100.
Tambahan: Bila ada ion bermuatan +2 , maka anda akan tahu karena semua garis yang ada pada diagram diatas akan mempunyai garis lain dengan besar 1/2 dari nilai m/z (karena, sebagai contoh, 98/2=49). Garis-garis itu akan jauh lebih sedikit daripada garis ion +1 karena kemungkinan terbentuknya ion +2 adalah jauh lebih kecil bila dibandingkan dengan kemungkinan terbentuknya ion +1.
SUMBER ION
1. Gas/Phase Source
Molekul yang dianalisa diubah dalam bentuk gas (diuapkan) baru kemudian diionkan. Sampel yang berupa padat/ cair harus dikonversi menjadi ion gas. Biasanya untuk senyawa-senyawa yang stabil terhadap thermal dan senyawa ini memiliki titik didih di bawah 5000C. Keterbatasan gas/phase Source hanya untuk senyawa yang berat molekulnya rendah.
2. Desorption Source
Pada Desorption Source, senyawa tidak perlu diubah menjadi bentuk gas sebelum diionkan. Molekul yang dianalisa akan menyerap energi sehingga akan terionkan. Desorption Source digunakan untuk senyawa yang tidak stabil terhadap thermal, senyawa non-volatil dan senyawa dengan berat molekul tinggi.

BAGIAN-BAGIAN SPEKTROMETER MASSA
- Detektor




Spektromasa adalah alat yang di gunakan untuk menentukan mass atom atau molekul, yang ditemukan oleh Franci William Aston pada tahun 1919. Prinsip kerja alat ini adalah pembelokan partikel bermuatan dalam medan magnet.
Cara Kerja
Cara kerja spektrometer massa adalah sebagai berikut. Sampel dalam bentuk gas mula-mula ditembaki dengan berkas elektron berenergi tinggi. Pelakuan ini menyebabkan atom atau molekul sampel mengalami ionisasi (melepas elektron sehingga menjadi ion positif). Ion-ion positif ini kemudian dipercepat oleh suatu beda potensial dan diarahkan ke dalam suatu medan magnet melalui suatu celah sempit. Dalam medan magnet, ion-ion tersebut akan mengalami pembelokan yang bergantung pada:
1. Kuat medan listrik yang mempercepat aliran ion. Makin besar potensial listrik yang digunakan, makin besar kecepatan ion dan makin kecil pembelokan.
2. Kuat medan magnet. Makin kuat magnet, makin besar pembelokan.
3. Massa partikel (ion). Makin besar massa partikel, makin kecil pembelokan.
4. Muatan partikel. Makin besar muatan, makin besar pembelokan.
Analisis Kualitatif
Spektroskopi massa memungkinkan kita mengidentifikasi suatu senyawa yang tidak diketahui, dengan mengkalibrasi terhadap senyawa yang telah diketahui seperti uap merkuri atau perfloro kerosin.
Rumus molekul suatu senyawa dapat diyentukan puncak ion molekul sudah dikenal tetapi untuk hal-hal semacam ini diperlukan spektometri beresolusi tinggi. Aturan nitrogen dapat dimanfaatkan untuk membantu penentuan rumus ini. Lazimnya semua senyawa organik mempunyai berat molekul genap tidak mengandung nitrogen atau mengandung sejumlah atom nitrogen yang genap, sedang semua senyawa organik dengan berat molekul ganjil mengandung jumlah atom nitrogen ganjil. Aturan ini berlaku untuk senyawa-senyawa kovalen yang mengandung C, H, O, S, dan Halogen. Pola fragmen dipergunakan untuk mengidentifikasi senyawa, juga memungkinkan terdapat pengenalan gugus fungsi dengan melihat puncak-puncak fragmentasi spesifik.
Hukum nitrogen menyatakan bahwa suatu molekul yang berat molekulnya merupakan bilangan genap maka molekul tersebut harus tidak mengandung nitrogen atau kalau mengandung nitrogen berjumlah genap, dan molekulnya berbilang ganjil mengandung nitrogen berjumlah ganjil.
Analisis Kuantitatif
Spektrometer massa dapat digunakan untuk analisis kuantitatif suatu campuran senyawa-senyawa yang dekat hubungannya. Analisis ini dapat dipergunakan untuk analisis campuran, baik senyawa organik ataupun anorganik yang bertekanan uap rendah. Karena pola fragmentasi senyawa campuran adalah aditif sifatnya, suatu senyawa campuran dapat dianalisis jika berada dalam kondisi yang sama. Persyaratan dasar analisisnya adalah setiap senyawa harus mempunyai paling tidak 1 puncak yang spesifik, konstribusi puncak harus aditif dan sensitif harus reproduksibel serta adanya senyawa referens yang sesuai. Dengan spektometer massa beresolusi tinggi, senyawa polimer dengan berat molekul tinggi juga dapat dianalisis.
Spectrometer massa dapat digunakan untuk analisis runutan organik terutama dengan menggunakan sumber bunga api listrik, dan ia juga dapat digunakan menganalisis unsur-unsur runutan dalam paduan atau dalam super konduktor. Tipe bunga api lstrik mmempunyai sensitivitas tinggi dan dapat menentukan sampai tingkat ppb.
Kekurangan spektrometer massa bunga api listrik adalah ketidak-beraturan dari sumber dan kurang reproduksibel, tetapi kekurangan ini dapat diatasi dengan memakai sistem deteksi fotografi. Analisis kuantitatif instrumen semacam ini didasarkan pada garis-garis fotografi dengan standat yang sesuai.
Kegunaan Spektroskopi Massa
• Mengetahui komposisi unsur dari bahan yang dianalisa sehingga diketahui berat dan rumus molekulnya
• Mengetahui unsure senyawa baik senyawa organic maupun anorganik
• Untuk analisis kualitatif maupun kuantitatif suatu kompleks
• Untuk penentuan struktur dari komponen permukaan padatan
• Untuk menentukan perbandingan isotop atom dalam suatu sampel
Tambahan: Bila ada ion bermuatan +2 , maka anda akan tahu karena semua garis yang ada pada diagram diatas akan mempunyai garis lain dengan besar 1/2 dari nilai m/z (karena, sebagai contoh, 98/2=49). Garis-garis itu akan jauh lebih sedikit daripada garis ion +1 karena kemungkinan terbentuknya ion +2 adalah jauh lebih kecil bila dibandingkan dengan kemungkinan terbentuknya ion +1.
Perkembangan pada spektrometri massa mengijinkan pengukuran massa atom secara eksak. Peralatan spektrometer ini menggunakan magnet untuk membelokkan trayektori berkas ion dan banyaknya defleksi ditentukan dengan rasio massa atom terhadap muatannya.

RADIOKIMIA4

REAKSI INTI



Pendahuluan

Reaksi inti adalah transformasi inti, sebagai akibat ditembaki oleh suatu projektil, yang dapat berupa inti-inti ringan, nukleon bebas, atau foton dengan energi yang sesuai. Reaksi inti berlangsung sangat cepat, dalam waktu 10-12 detik atau kurang, menghasilkan satu atau lebih inti baru dan mungkin juga partikel lain.

Reaksi inti dinyatakan dengan suatu persamaan, yang menyeimbangkan antara pereaksi dengan hasil reaksi. Bertindak sebagai pereaksi adalah inti sasaran (target) dan projektil, sedangkan hasil reaksi adalah inti baru yang terbentuk dan partikel yang dibebaskan. Untuk menyederhanakan persamaan, nomor atom Z dapat tidak dituliskan, karena Z bersifat khas bagi masing-masing unsur maupun partikel. Dengan demikian secara umum bentuk persamaan reaksi inti adalah :

A1X + A2a A3b + A4Y
Target projektil partikel hasil inti baru (hasil)


Menurut Bethe, suatu persamaan reaksi inti secara sederhana dinyatakan dengan notasi :
A1X (a,b)A4Y
Dimana X menyatakan inti sasaran, a adalah partikel penembak (projektil atau misil), b adalah partikel yang dibebaskan dalam reaksi dan Y adalah inti hasil atau recoil. Disini, inti sasaran dituliskan pertama dan inti hasil terakhir, sedangkan projektil dan partikel yang dibebaskan diletakkan di dalam tanda kurung dan dipisahkan dengan koma.
Contoh : 35Cl (n,p) 35S
23Na (n, ) 24Na
24Mg (d,) 22Na
63Cu (p,p3n9) 24Na.
Sebagai contoh, reaksi inti yang pertama kali diamati (oleh Rutherford pada tahun1919) adalah
atau (,p)

10.1 Jenis-jenis Reaksi Inti

Suatu cara untuk menyerdahanakan penamaan reaksi inti hanyalah dengan menyebutkan (a,b) pada inti sasaran. Jadi, untuk reaksi 35Cl (n,p) 35S, disebut reaksi (n,p) pada 35Cl.
Berdasarkan sifat-sifat dari a dan b maka reaksi-reaksi inti dibedakan ke dalam beberapa jenis seperti diuraikan berikut ini.

10.1.1 Hamburan Elastis
pada penembakan inti, dimana hasilnya a = b dan X = Y, disebut peristiwa hamburan elasti. Partikel penembak menumbuk inti sasaran, ia kehilangan sebagian energi kinetiknya, yang dialihkan paad inti sasaran. Tidak terjadi perubahan energi potensial total, dan energi kinetiknya kekal.
Jumlah energi yang ditransfer ke inti sasaran dapat dihitung dengan rumus :

dimana Em adalah energi kinetik awal dari partikel penembak dengan massa m, dan EM adalah energi kinetik yang diterima oleh inti sasaran dengan massa M. Teta () adalah besar sudut penyimpangan dari arah datang semula dengan arah setelah menumbuk inti sasaran.
Hamburan elastik digunakan dalam perlambatan neutron cepat oleh moderator di dalam reaktor nuklir.

10.1.2 Hamburan Inelastik
Suatu proses penghamburan dianggap inelastik jika sebagian energi kinetik partikel misil digunakan untuk menaikkan energi potensial inti asasaran,antara lain berupa eksitasi ketingkat energi yang lebih tinggi. Dalam kasus ini energi kinetik sistem tidak kekal.
Contoh :
107Ag (n,n)107mAg 107Ag
44,3 detik

10.1.3 Reaksi Photonuklir
Reaksi-reaksi inti yang diinduksi oleh sinar-X atau photon  berenergi tinggi (>1 MeV) dipandang sebagai reaksi-reaksi photonuklir. Dalam reaksi ini a =  dan b lebih sering adalah n atau p dan bila menggunakan photon dengan energi sangat tinggi maka b kemungkinan besar adalah d, t atau  atau bahkan campuran partikel-partikel.

10.1.4 Tangkapan Radiaktif
Bila partikel misil diserap oleh inti sasaran, inti sasaran tereksitasi yang kemudian memancarkan radiasi satu atau lebih photon gamma (). Reaksi yang paling umum adalah (n, ), dimana hasilnya adalah isotop dari inti sasaran yang massanya satu satuan massa lebih besar.
Contoh : 23Na (n, ) 24Na, 31P (n, ) 32P, 179Au (n, ) 180Au
Selain reaksi (n, ) ada pula reaksi (p, ), tetapi disini inti hasilnya bukan isotop dari inti sasaran.
Contoh : 19F (p, ) 20Ne, 27Al (p, ) 28Si
Reaksi inti jenis lain meliputi reaksi (n,p), (p,n), (n, ), (,n), d,p), (d,n), (,t).

10.1.5 Reaksi inti spesial
Dalam reaksi-reaksi yang telah disebutkan terdahulu, perbedaan massa inti sasaran dengan inti hasil hanya satu atau beberapa unit massa. Ada sejumlah reaksi inti yang mengakibatkan inti sasaran tersobek-sobek atau terpecah menjadi dua bagian yang massanya lebih kurang sama. Masuk dalam kelompok reaksi demikian adalah :
a. Penguapan (evaporation), yaitu bila berbagai nukleon dan atau gabungan nukleon seperti partikel alpha meninggalkan inti sasaran. Contoh 27Al (d,p) 24Na.
b. Spalasi, yaitu reaksi yang sedikit lebih hebat dari evaporasi. Sejumlah besar nukleon dilemparkan keluar dan hasilnya jauh lebih ringan dari inti sasaran. Contoh 63Cu (p,p3n9) 24Na.
c. Fisi, yaitu suatu proses dimana inti yang tereksitasi oleh neutron atau cara lain, membelah menjadi dua bagian yang massanya seimbang. Contoh :
235U + n 236U* 137Te + 97Zr + 2n
Probabilitas reaksi reaksi dapat pula dinyatakan sebagai probabilitas untuk menemukan partikel b pada partikel datang a atau . Persamaan rumusnya adalah

dimana  = luas efektif dan N = jumlah inti atom.

10.2 Inti Gabung

Neutron tidak bermuatan dan memiliki momen magnetik yang sangat kecil, sehingga dalam perjalanannya neutron tidak berinteraksi dengan elektron atomik, tetapi hanya berinteraksi dengan intinya. Neutron dapat berinteraksi dengan inti secara elastis (energi kinetiknya kekal) atau secara tak elastis. Jika tumbukannya tak elastis, inti ditinggalkan dalam keadaan tereksitasi, kemudian energi eksitasinya dikeluarkan dalam peluruhan gamma.
Tidak setiap gabungan neutron dan proton menjadi sebuah inti mantap. Pada umumnya, inti ringan (A<20) mengandung jumlah neutron dan proton yang hampir sama, sedangkan pada inti , berat proporsi neutron bertambah besar. Karena partikel alfa terdiri dari dua proton dan dua neutron, peluruhan alfa mereduksi Z dan N inti induk, masing-masing dengan dua. Dalam peluruhan beta negatif, neutron bertransformasi menjadi proton dan elektron : no p+ + e- elektronnya meninggalkan inti dan teramati sebagai “partikel beta”. Dalam peluruhan beta positif, sebuah proton menjadi sebuah neutron dan sebuah positron dipancarkan : p+ no + e- Jadi, peluruhan beta negatif mengurangi proporsi neutron, dan peluruhan beta positif menambahnya. Elektron diabsorpsi oleh proton nuklir yang bertransformasi menjadi neutron : P+ + e- no Salah satu contoh dari reaksi inti gabung adalah sebagai berikut : Makin banyak energi yang diberikan pada inti, semakin banyak neutron yang kita dapati melingkari inti. p + 63Cu 63Zn + n Zn 62Cu + n + p  + 60Ni 62Zn + 2n 10.3 Pembentukan Radioisotop dalam Reaksi Inti Aktivitas sebuah sampel nuklide radioaktif ialah laju perubahan inti atom pembentuknya jika N menyatakan banyaknya inti dalam sampel pada suatu saat, aktivitasnya R ialah sebagai berikut : Tanda minus dipakai supaya R menjadi kuantitas positif karena dN/dt secara intrinsik berharga negatif. Setiap radioisotop memiliki umur-paro karakteristik, beberapa memiliki umur-paro sepersejuta detik. Hukum aktivitas : R = Ro e-t Dengan  disebut sebagai konstan peluruhan, mempunyai harga yang berbeda untuk setiap radioisotop. Hubungan antara  dengan T1/2 adalah mudah untuk menentukannya. Kemudian umur-paro akan berlalu, yaitu apabila t = T1/2, aktivitas R telah menurun menjadi ½ Ro. Jadi : R = Ro e-t ½ Ro = Ro e-T1/2 eT1/2 = 2 T1/2 = ln 2 T1/2 = Hukum aktivitas empiris didapatkan langsung dari anggapan peluang masing-masing inti isotop tertentu untuk meluruh per satuan waktu ialah konstan . Karena  adalah peluang per satuan waktu. dt adalah peluang setiap inti untuk meluruh dalam selang waktu dt. Jika sampel itu mengandung N inti yang belum meluruh, banyaknya inti dN yang meluruh dalam selang waktu dt ialah perkalian antara banyaknya inti N dan peluang dt untuk masing-masing inti meluruh dalam selang waktu dt. Ini berarti, dN = - Ndt tanda minus diperlukan, karena N berkurang ketika t bertambah. Persamaan diatas dapat ditulis masing-masing ruas dapat diintegrasi : ln N – ln No = -t N = Noe-t Rumus-rumus diatas dapat juga dituliskan : dN = Rdt - Ndt dimana R = laju tetap  = tetapan peluruhan = N(t) = Sehingga aktivitasnya a(t) = N = R (1 – e-t) untuk t yang harganya kecil maka a(t)  Rt atau R =  dengan  = fluks neutron 10.4 Kinematika Reaksi Energi Rendah Dalam reaksi inti, energi seringkali dilepaskan atau diserap. Suatu reaksi melepas energi berarti energi kinetik partikel-partikel setelah reaski lebih besar dari energi kinetik partikel-partikel sebelum reaski. Penambahan energi ini datang dari pengubahan energi diam menjadi energi kinetik. Jumlah energi yang dilepas diukur oleh nilai Q reaksi inti, yang didefinisikan sebagi selisih antara energi kinetik akhir dan awal. Dalam sistem laboratorium, energi kinetik total timbul dari partikel datang saja : Klab = (energi kinetik dalam sistem lempengan) Dalam sistem pusat massa, kedua partikel bergerak dan memberikan kontribusi pada energi kinetik total. Kcm = ½ mA (v-V)2 + ½ mB V2 = ½ mAv2 - ½ (mA – mB) V2 = K - ½ (mA - mB) V2 = lab (energi kinetik dalam sistem pusat massa) Energi kinetik total partikel relatif terhadap pusat massanya ialah energi kinetik total dalam sistem laboratorium dikurangi energi kinetik ½ (mA + mB)V2 dari pusat massa yang bergerak. Jadi dapat dianggap bahwa Kcm sebagai energi kinetik gerak relatif partikel itu. Jika partikel bertumbukan, energi kinetik maksimum yang dapat berubah menjadi energi eksitasi dari inti majemuk yang terjadi dengan tetap mempertahankan kekekalan momentum ialah Kcm yanng lebih kecil dari Klab. Harga Q suatu reaksi nuklir : Q = [(mA + mB) - (mC + mD)] c2 = [(mA + mB – mC – mD)]c2 Jika Q merupakan kuantitas positif, energi dilepaskan oleh reaksi itu. Jika Q kuantitas negatif energi kinetik dalam sistem pusat massa cukup besar harus diberikan oleh partikel-partikel yang bereaksi sehingga Kcm + Q  0 10.5 Energi Ambang Reaksi Inti Untuk reaksi-reaksi eksoergik, nampaknya tidak diperlukan nilai ambang, tetapi sering di dalam praktek menghadapi energi penghalang tertentu terdapat energi ambang minimum. Dalam hal reaksi endoergik, energi ambang sekurang-kurangnya sama dengan –Q. Ini harus dalam bentuk energi kinetik projektil. Fraksi , energi kinetik projektil diperlukan untuk translasi inti senyawa. Dengan demikian suatu reaksi hanya akan berlangsung apabila : Atau energi ambang Eo  (1 +m/M)Q Jadi, bila detron dipercepat dengan energi 8 MeV, menumbuk inti Mg, maka energi yang tersedia untuk mempengaruhi reaksi inti 24Mg (d,)22 Na, hanya ada sebesar yang sama dengan energi kinetik pada CMS. 10.6. Fisi Inti Salah satu reaksi inti yang paling praktis adalah pembentukan inti majemuk apabila sebuah inti dengan A > 230 menyerap sebuah neutron. Kebanyakan inti majemuk ini kemudian akan membelah diri ke dalam dua fragmen (fragment) inti bermassa sedang (medium-mass) dan neutron tambahan. Jenis reaksi inti ini disebut fisi inti (nuclear fission).

Dalam sebuah reaktor atom, jumlah fisi per satuan waktu dikendalikan oleh penyeraan kelebihan neutron, sehingga secara rata-rata, satu neutron dari tiap-tiap fisi
Menghasilkan suatu fisi baru. Panas yang dibebaskan oleh reaksi inti ini kemudian digunakan untuk menghasilkan uap air guna membangkitkan turbin pembangkit tenaga listrik. Jika reaksinya tak terkendali, sehingga tiap fisi menghasilkan lebih dari satu neutron yang kemudian masing-masing memungkinkan terjadinya fisi-fisi berikutnya, maka jumlah fisi yang terjadi akan meningkat sesuai dengan deret ukur. Akibatnya, semua energi sumber akan terbebaskan dalam selang waktu yang sangat singkat, sehinggga menimbulkan ledakan bom nuklir.

Salah satu reaksi fisi yang khas adalah :

Dengan Z1 + Z2 = 92, A1 + A2 +  = 236, dan  sebuah bilangan bulat. Perbandingan masa antara fragmen-fragmen, M1/M2, secara eksperimen diperoleh kurang lebih 3/2. Bilangan  yang menyatakan jumlah neutron yang dibebaskan dalam fisi sebuah unsur atau inti tertentu bergantung pada fragmen-fragmen akhir yang dihasilkan.
N
Inti majemuk semula
N = Z

Fragmen-fragmen
fisi


inti-inti stabil


Z







10.7 Fusi Inti

Reaksi fusi (fusion) adalah suatu reaksi iti ketika dua inti atau inti-inti yang relatif ringan (A < 20) bergabung membentuk suatu inti yang lebih berat, dengan hasil pembebasan energi. Salah satu contoh reaksi fusi adalah pembentukan sebuah detron dari sebuah proton dan sebuah neutron : Q = 2,23 MeV Reaksi fusi yang lainnya adalah pembentukan sebuah partikel  oleh fusi dua buah detron. s Q = 2,23 MeV Meskipun energi-energi ini lebih kecil dari yang dibebaskan dalam suatu reaksi fisi khas ( 200 MeV), tetapi energi per satuan massanya lebih besar sebab massa partikel-partikel yang terlibat lebih kecil. Pembebasan energi dalam fusi menunjukkan bahwa untuk inti-inti ringan, energi ikat per nukleon (partikel inti) pada umumnya meningkat dengan bertambahnya nomor massa A. Sebagai akibatnya, inti yang lebih berat yang dibentuk dari dua inti yang lebih ringan memiliki energi ikat per nukleon yang lebih besar dari yang dimiliki masing-masing inti semula. Tetapi energi ikat per nukleon yang lebih besar dari yang dimiliki masing-masing inti semula. Tetapi energi ikat yang lebih tinggi berarti massa diam yang bersangkutan lebih rendah. Soal-soal 1. p + 56Fe n + 56Co Sasaran (tebal lempeng) 1 m.  = 1,0 cm, I = 3 A. Jika berkasnya tersebar merata pada seluruh permukaan bahan sasaran, dengan laju berapakah berkas neutron dihasilkan? Diketahui  besi = 7,9 gram/cm3 v sasaran = 1 cm x 1,0 cm x 1 m = 1 x 10-4 cm3 Jawab : sehingga m =  x v. m = 7,9 x 10-4 gram (massa sasaran) N = n x NA = 1,4 x 10-5 x 6,02 x 1023 = 8,428 x 1018 partikel 2. Berapakah aktivitas 1gram , yang waktu paruhnya adalah 1622 tahun? Jawab : Jumlah atom dalam 1 gram radium adalah m Tetapan peluruhan berhubungan dengan waktu hidup melalui maka aktivitasnya diperoleh dari aktivitas =  N = (1,355 x 10-11 s-1) ( 2,666 x 1021) = 3,612 x 1010 disintegrasi/s 3. Tunjukkan bahwa inti adalah tak stabil dan akan mengalami peluruhan . Agar inti Maka nilai Q-nya harus positif. Pemecahan untuk Q memberikan Q = (MPu - MU – MHe ) c2 = (236,046071 u - 232,037168 u - 4,002603 u) (931,5 MeV/u) = 5,87 MeV Oleh karena itu, inti dapat, dan memang pada kenyataannya, mengalami peluruhan  secara spontan. 4. Dalam proses fisi sebuah inti lewat penyerapan neutron membebaskan energi yang dapat dimanfaatkan sekitar 185 MeV. Jika dalam sebuah reaktor secara terus-menerus membangkitkan daya sebesar 100 MW, berapakah waktu yang diperlukan untuk menghabiskan 1 Kg uranium? Laju fisi yang berkaitan dengan keluaran daya yang diberikan ini adalah : Satu Kg 235U mengandung inti Dengan demikian ia akan terpakai habis dalam waktu t = 5. Berapakah energi maksimum elektron yang dipancarkan dalam peluruhan  dari Reaksinya adalah : Q = (MH – MHe)c2 = (3,016050 u – 3,016030 u) (931,5 MeV/u) = 0,0186 MeV = KHe + Ke + Kv Karena massa netrino nol dan MHe >> Me, maka energi kinetik inti He dapat
diabaikan, sehingga energi sebesar 0,0186 MeV dibagi antara elektron dan netrino.
Apabila energi netrino adalah nol, maka energi kinetik elektron dan memiliki nilai
maksimum, yaitu 0,0186 MeV.

RADIOISOTOP3

Produksi Radioisotop
Radioisotop yang sering digunakan dalam berbagai bidang kebutuhan manusia seperti bidang kesehatan, pertanian, hidrologi dan industri, pada umumnya tidak terdapat di alam, karena kebanyakan umur paronya relatif pendek. Radioisotop dibuat di dalam suatu reaktor nuklir yang mempunyai kerapatan (fluks) neutron tinggi dengan mereaksikan antara inti atom tertentu dengan
neutron. Selain itu, radioisotop dapat juga diproduksi menggunakan akselerator melalui proses reaksi antara inti atom tertentu dengan suatu partikel, misalnya alpha, neutron, proton atau partikel lainnya. Secara sistematis proses produksi radioisotop di PTNBR dapat digambarkan pada skema berikut :
Fasilitas Produksi
Di PTNBR untuk memproduksi radioisotop digunakan reaktor TRIGA Mark II dengan daya maksimum sebesar 2000 kW yang mempunyai kerapatan (fluks) neutron mencapai orde 1012n.cm-2.s-1 di daerah tempat iradiasi isotop. Penempatan target ke dalam reaktor serta pengambilannya dilakukan dengan cara mekanis menggunakan alat pancing. Fasilitas lain untuk menunjang produksi radioisotop adalah processing box yang terbuat dari timbal, beton atau bahan lain yang dapat menahan/mengurangi paparan radiasi dari radioisotop yang dibuat. Selain itu remote handling tong, digunakan untuk menggantikan fungsi tangan.
Penggunaan Radioisotop
1. Bidang Kesehatan





Radioisotop dapat digunakan untuk radioterapi, seperti larutan iodium-131 (Na131l) untuk terapi kelainan tiroid dan fosfor-32 (Na2H32PO4) yang merupakan radioisotop andalan dalam terapi polisitemia vera dan leukemia. Selain, itu radioisotop juga dapat digunakan untuk radiodiagnosis seperti teknesium-99m (Na99mTcO4) untuk diagnosis fungsi dan anatomis organ tubuh, sedangkan studi sirkulasi dan kehilangan darah dapat dilakukan dengan radioisotop krom-51 (Na2 51CrO4).
2. Bidang Pertanian
Radioisotop yang digunakan sebagai perunut dalam penelitian efisiensi pemupukan tanaman adalah fosfor-32 (32P). Teknik perunut dengan radioisotop akan memberikan cara pemupukan yang tepat dan hemat.
3. Bidang hidrologi
Natrium-24 (24P) merupakan radioisotop yang sering digunakan untuk mengukur kecepatan laju dan debit air sungai, air dalam tanah dan rembesan. Kebocoran dam serta pipa penyalur yang terbenam dalam tanah dapat dideteksi menggunakan radioisotop iodium-131 dalam bentuk senyawa CH3131l, sedangkan lokasi dumping, asal/pola aliran sedimen dan laju pengendapan dapat diukur menggunakan krom-51 dan brom-82 masing-masing dalam bentuk senyawa K251Cr2P7 dan K82Br.
4. Bidang Industri
Teknik radiografi merupakan teknik yang sering dipakai terutama pada tahap-tahap konstruksi. Pada sektor industri minyak bumi, teknik ini digunakan dalam pengujian kualitas las pada waktu pemasangan pipa minyak/gas serta instalasi kilang minyak. Selain bagianbagian konstruksi besi yang dianggap kritis, teknik ini digunakan juga pada uji kualitas las dari ketel uap tekanan tinggi serta uji terhadap kekerasan dan keretakan pada konstruksi beton. Radioisotop yang sering digunakan adalah kobal-60 (60Co). Dalam bidang industri, radioisotop digunakan juga sebagai perunut misalnya untuk menguji kebocoran cairan/gas dalam pipa serta membersihkan pipa, yang dapat dilakukan dengan menggunakan radioisotop iodoum- 131 dalam bentuk senyawa CH3131l.
5. Radioisotop seng-65 (65Zn) dan fosfor-32
merupakan perunut yang sering digunakan dalam penentuan efisiensi proses industri, yang meliputi pengujian homogenitas pencampuran serta residence time distribution (RTD). Sedangkan untuk kalibrasi alat misalnya flow meter, menentukan volume bejana tak beraturan serta pengukuran tebal material, rapat jenis dan penangkal petir dapat digunakan radioisotop kobal-60, amerisium-241 (241Am) dan cesium-137 (137Cs).
6. Bidang Peternakan
Pemanfaatan teknik perunut untuk peternakan berdasarkan sifat pengaplikasiannya dibagi menjadi dua, yaitu pemanfaatan yang bersifat in vivo dan in vitro. Aplikasi perunut secara in vivo bertujuan untuk menggambarkan proses biologi yang terjadi di lingkungan asalnya atau langsung menggunakan hewan ternak. Yang perlu diperhatikan adalah waktu paruh biologis, yaitu waktu yang diperlukan (radio) isotop untuk keluar atau diekskresikan keluar tubuh. Sedangkan aplikasi perunut secara in vitro bertujuan untuk menggambarkan proses biologi yang terjadi di luar tubuh hewan, tetapi di laboratorium. Yang perlu diperhatikan adalah waktu paruh fisika, yaitu waktu yang diperlukan oleh radioisotop untuk meluruh hingga mencapai separuh aktivitasnya.

Analisis secara in vitro menggunakan isotop P-32, S-35, dan C-14 sebagai perunut radioisotop untuk mengukur sejumlah parameter. Isotop P-32dan S-35 digunakan untuk mengukur sintesa protein mikroba di dalam rumen, sedangkan C-14 untuk mengukur efisiensi pemanfaatan energi oleh mikrobarumen. Saat ini teknologi UMMB telah banyak diterapkan di berbagai daerah sebagai hasil introduksi teknologi melalui kerja sama litbang, koperasi, peternak langsung dan iptekda.
RADIONUKLIDA PERUNUT
Perunut adalah zat kimia yang digunakan sebagai tanda untuk mengikuti berlangsungnya reaksi kimia atau proses fisika, atau untuk menunjukkan posisi atau lokasi suatu zat kimia.
RADIOTRACER
Radiotracer (radionuklida perunut) adalah spesi kimia yang mengandung radionuklida dan aktivitasnya dimonitor untuk mengikuti proses yang berlangsung pada suatu objek yang diamati.
ASUMSI PADA STUDI PERUNUT
Anggapan penting yang digunakan pada penggunaan radionuklida sebagai perunut adalah materi radioaktif akan tercampur secara sempurna dengan sistem yang dipelajari. hal ini berarti bahwa gejala keradioaktifan yang dipancarkan oleh perunut tidak mempengaruhi komponen sistem, dan perunut tersebut tidak dapat dibedakan secara kimia dengan materi non radioaktif.
FAKTOR PEMILIHAN RADIONUKLIDA PERUNUT :
Terdapat beberapa faktor yang harus diperhatikan dalam pemilihan radionuklida perunut :
1. Harus memiliki sifat kimia dan fisika yang sama dengan sistem yang dipelajari.
2. Radionuklida perunut harus memiliki waktu hidup yang cukup panjang sehingga aktivitasnya dapat dideteksi dengan baik.
3. Jenis radiasi yang dipancarkan harus menjadi pertimbangan terutama kemampuan penetrasi dan kemudahannya untuk diukur.
PRODUKSI RADIONUKLIDA PERUNUT
Hanya terdapat sedikit radionuklida alam yang dapat digunakan sebagai radionuklida perunut seperti isotop H dan C, dan produk peluruhan U dan Th. sekarang kebanyakan radionuklida perunut diproduksi secara buatan dalam reaktor atau dalam ekselerator.
PENENTUAN UMUR
Fenomena peluruhan keradioaktifan telah digunakan secara luas untuk penentuan umur makhluk hidup, sistem batuan, meteorit, dan perkembangan tata surya. peluruhan radioaktif adalah jam alam yang tidak dipengaruhi oleh bentuk kimia, temperatur, tekanan, dan faktor fisika lainnya.
PENENTUAN UMUR DENGAN RADIOKARBON
Cara penentuan umur dengan radiokarbon pertamakali dikembangkan oleh W.F. Libby. Radiokarbon yang dimaksudkan di sini adalah atom karbon C-14 yang dihasilkan di atmosfer melalui reaksi yang diinduksi neutron berenergi. Pada mulanya sinar kosmik sebagian besar terdiri dari proton berenenrgi, hasil reaksinya dengan gas di atmosfer, dapat menghasilkan bernmacam-macam frragmen inti seperti neutron cepat yang bereaksi dengan isotop N-14.
Fluks sinar kosmik yang berinteraksi dengan atmosfer diperkirakan konstan selama 70.000 tahun, sehingga laju C-14 juga konstan. C-14 adalah nuklida pemancar negatron murni dengan waktu paruh 5730 tahun. Karena C-14 senantiasa terbentuk sekaligus mengalami peluruhan maka akan terbentuk sistem kesetimbangan radioaktif.
Atom C-14 dihasilkan sebagai atom panas dan dengan segeran bereaksi dengan oksigen di atmosfer menghasilkan CO2-14. Karbondioksida radioaktif dikonsumsi tumbuhan pada saat fotosintesis, kemudian dikonsumsi binatang pemakan tumbuhan, sehingga C-14 terdapat pada setiap makhluk hidup. Pada metode penentuan umur dengan radiokarbon ini, dianggap C-14 hanya dihasilkan dari reaksi sinar kosmik tersebut.
Aktivitas spesifik radiokarbon pada makhluk hidup berdasarkan hasil pengukuran diperoleh sekitar 16,1 dpm. Setelah makhluk hidup itu meninggal maka aktivitasnya akan berkurang. Dengan menentukan aktivitas dari sampel fosil dsb., maka dengan mudah umur fosil dapat ditentukan.
PENCARIAN SUMBER ALAM
Oleh karena banyaknya unsur yang dapat diaktifkan dengan netron yang dilanjutkan dengan emisi radiasi dengan energi yang khas, maka penggunaan teknik tersebut untuk penentuan unsur dan senyawa yang ada pada kerak bumi banyak sekali digunakan.
PENCARIAN AIR DAN MINYAK
Untuk maksud tersebut alat bor dilengkapi dengan sumber netron yang diharapkan mampu menginduksi keradioaktifan pada unsur-unsur yang ada dalam tanah pada kedalaman tertentu. Netron penginduksi biasanya bersumber dari (Po + Be). Setelah induksi keradioaktifan oleh netron tersebut unsur-unsur yang ada di sekitarnya menjadi bersifat radioaktif dan mengemisi radiasi gamma dengan energi yang karakteristik. Foton-gamma akan menyentuh detektor sintilator, sehingga unsur-unsur yang ada di dalam tanah pada kedalaman tertentu dapat diketahui. Teknik ini secara luas digunakan untuk menentukan adanya air dan minyak bumi.
MANFAAT LAIN RADIOISOTOP
Mencari Jejak Menggunakan Radioisotop
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. Salah satu bentuk kontribusinya adalah sebagai “pencari jejak”.
Peran radioisotop sebagai pencari jejak tidak terlepas dari sifat-sifat khas yang dimilikinya. Pertama, Radioisotop senantiasa memancarkan radiasi di 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.
Bentuk Aplikasi
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Radioisotop telah menemukan peran yang luas sebagai pencari jejak. Sampai saat ini, ketangguhan radioisiotop belum tertandingi oleh pemain lain di bidang ini. Di masa yang akan datang, kiprah radioisotop si pencari jejak ini tampaknya akan semakin luas. Mudah mudahan manfaat-manfaat nyata tersebut akan membantu mengikis citranya yang menyeramkan dan bahkan menakutkan.
Kapsul aluminium kemurnian tinggi yang digunakan untuk pembuatan radioisotop melalui aktivasi neutron di dalam reaktor nuklir G.A. Siwabessy di Serpong.
Gambar. Kapsul aluminium kemurnian tinggi yang digunakan untuk pembuatan radioisotop melalui aktivasi neutron di dalam reaktor nuklir G.A. Siwabessy di Serpong.

RADIOKIMIA

RADIOISOTOP
1. PENGERTIAN
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.
2. SIFATNYA
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.Radioisotopdalam jumlah sedikit sekali pun dapatdengan 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.
3. 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.
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
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.
B. Rumusan Masalah
Dari latar belakang di atas dapat di rumuskan sebagai berikut :
1. Apa pengertian dari radioisotop ?
2. Sifat-sifat apa saja yang di miliki radioisotop ?
3. Radioisotop dapat diterapkan dalam bidang apa saja ?
BAB III
PENUTUP
1. Simpulan
Sebenarnya Radioisotop bukanlah ssesuatu 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.
2. Saran
Sebaiknya Radioisotop digunakan dalam hal positif yang dapat di manfaatkan oleh manusia bukan hal yang negative yang mungkin bisa menimbulkan masalah bahkan bencana bagi kehidupan manusia.
http://joko1234.wordpress.com/2010/03/11/radioisotop/



Radioisotop adalah produk reaksi nuklir yang memiliki kemampuan memancarkan sinar radiasi pengion, baik yang terbentuk secara alami maupun secara buatan. radioisotop mempunyai peranan penting dalam melengkapi kebutuhan manusia di berbagai bidang seperti kesehatan, industri, pertanian dan hidrologi. Beberapa radioisotop yang telah dihasilkan oleh fasilitas instalasi nuklir di PTNBR antara lain radioisotop dan senyawa bertanda seperti isotop Re-186, Lu-177, Ho-166, I-131, Mo-99, Rh-105, Yb-175, Br-82, Er-169 dan Tm-170 sebagai senyawa precursor untuk sintesis senyawa bertanda maupun aplikasi lainnya.
Radioisotop buatan adalah radioisotop hasil rekayasa isotop stabil yang ditembak dengan partikel-partikel inti sehingga menghasilkan inti yang tidak stabil dalam radioisotop tersebut. Pada penelitian di kelompok TPR, radioisotop dibuat dengan reaksi (n,gamma) pada reaktor TRIGA 2000 atau RSG GAS serpong.

http://www.batan-bdg.go.id/penelitian/kelompok-riset/82-kelompok-teknologi-proses-radioisotop.html


Jadi tujuan utama pembuatan radioisotop adalah menyediakan unsur atau senyawa tertentu yang memenuhi persyaratan sesuai dengan maksud pemanfaatannya.
Radioisotop ada yang terdapat di alam yang disebut radioisotop alami dan ada juga yang tidak ada di alam. Beberapa radioisotop tidak ada di alam disebabkan waktu paro yang dimiliki terlalu singkat. Isotop ini dapat dibuat di dalam laboratorium (reaktor) dengan reaksi inti, yang disebut isotop buatan. Radioisotop yang dipergunakan di berbagai bidang seperti pertanian, kedokteran dan industri, tidak terdapat di alam. Oleh karena itu harus dibuat darinuklida stabil dalam reaktor. Banyak isotop buatan yang bisa dimanfaatkan, antara lain Na-24, P-32, Cr-51, Tc-99 dan I-131.
Radioisotop dapat digunakan sebagai perunut (untuk mengikuti unsur dalam suatu proses yang menyangkut senyawa atau sekelompok senyawa), sebagai sumber radiasi atau sumber sinar dan sebagai sumber tenaga. Pengunaan radioisotop sebagai perunut didasarkan pada ikatan bahwa isotop radioaktif mempunyai sifat kimia yang sama dengan isotop stabil. Oleh karena radioisotop mempunyai sifat kimia yang sama seperti isotop stabilnya, maka radioisotop dapat digunakan untuk menandai suatu senyawa sehingga perpindahan perubahan senyawa itu dapat dipantau.
Peran radioisotop sebagai pencari jejak tidak terlepas dari sifat-sifat khas yang dimilikinya, antara lain:
1. Radioisotop senantiasa memancarkan radiasi di manapun dia berada dan mudah dideteksi.
2. 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.
3. Intensitas radiasi ini tidak bergantung pada bentuk kimia atau senyawa yang disusunnya.
4. Radioisotop memiliki konfigurasi elektron yang sama dengan isotop lain sehingga sifat kimia yang dimiliki radioisotop sama dengan isotop-isotop lain dari unsur yang sama.
5. 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.
Contoh penggunaan radioisotop antara lain digunakan dalam bidang : Kimia, Biologi Kedokteran, Pertanian, Industri, Pangan, Arkeologi, Hidrologi, geologi dan energi.

KEGUNAAN RADIOISOTOP DALAM BIDANG KIMIA

A. RADIOISOTOP SEBAGAI PERUNUT

Salah satu peran radioisotop adalah sebagai perunut. Teknik perunut dapat dipakai untuk mempelajari mekanisme berbagai reaksi kimia esterifikasi, fotosintesis dan kesetimbangan dinamis. Radiotracer (radionuklida perunut) adalah spesi kimia yang mengandung radionuklida dan aktivitasnya dimonitor untuk mengikuti proses kimia atau proses fisika, atau untuk menunjukkan posisi atau lokasi suatu zat kimia
Terdapat beberapa faktor yang harus diperhatikan dalam pemilihan radionuklida perunut :
1. Harus memiliki sifat kimia dan fisika yang sama dengan sistem yang dipelajari.

2. Radionuklida perunut harus memiliki waktu hidup yang cukup panjang sehingga aktivitasnya dapat dideteksi dengan baik.
3. Jenis radiasi yang dipancarkan harus menjadi pertimbangan terutama kemampuan penetrasi dan kemudahannya untuk diukur.
B. Mempelajari Reaksi Esterifikasi.

Reaksi esterifikasi yaitu reaksi pembentukan suatu ester yang dapat dibentuk dengan reaksi langsung antara suatu asam karboksilat dan suatu alkohol. Esterifikasi berkataliskan asam dan merupakan reaksi yang reversibel. Asam karboksilat bereaksi dengan alkohol membentuk ester dan air.
C. Mempelajari Kesetimbangan Dinamis.

Kesetimbangan dinamis kimia bersifat dinamis artinya bahwa dalam keadaan setimbang reaksi tetap berlangsung dengan laju yang sama pada kedua arah. Hal itu dapat dibuktikan sebagai berikut. Perhatikan kesetimbangan PbI2 (timbal (II) klorida) padat dan
larutan jenuhnya yang mengandung Pb2+(aq) dan I-(aq) persamaannya:

D. Analisis/Titrasi Radiometri

Analisis radiometri adalah cara analisis kimia untuk unsur atau zat tak radioaktif dengan jalan penambahan zat radioaktif dan Analisis radiometri ini digunakan untuk menentukan kadar zat yang sangat rendah dalam suatu campuran. Penentuan kadar Ag+ ataupun Cl- dapat menggunakan radioisotop. Jika yang ingin ditentukan kadar Cl- maka yang digunakan adalah Ag dalam bentuk radioisotop (110Ag+) dan jika yang ingin ditentukan kadar Ag maka yang digunakan ion radioklor.
E. Analisis pengenceran isotop

Analisis pengenceran isotop untuk menentukan kadar suatu zat dengan cara menambahkan zat radioaktif yang sudah diencerkan ke dalam zat yang akan ditentukan kadarnya.
F. Analisis Aktivasi Netron (AAN)

Analisis aktivasi neutron adalah adalah analisis unsur-unsur dalam sampel yang didasarkan pada pengubahan isotop stabil oleh isotop radioaktif melalui pemboman sampel oleh neutron atau proses pengaktifan neutron dapat diartikan juga sebagai proses reaksi inti dimana unsur-unsur yang semula tidak radioaktif berubah sifat fisikanya menjadi radioaktif sehingga dapat memancarkan radiasi. Analisis pengaktifan neutron dilakukan untuk menentukan zat yang berkadar rendah dengan cara menembak unsur yang dimaksud agar menghasilkan radioisotop dan memancarakan sinar.

KEGUNAAN RADIOISOTOP DALAM BIDANG BIOLOGI

1. Mempelajari mekanisme reaksi fotosintesis

Di bidang biologi, radioisotop digunakan untuk mempelajari mekanisme reaksi fotosintesis. Radioisotop berupa C-14 atau O-18 atau keduanya dapat mengetahui asal usul atom oksigen ( dari CO2 atau dari H2O) yang membentuk senyawa glukosa atau oksigen yang terbentuk pada proses fotosintesis.
2. Mempelajari proses penyerapan air dan sirkulasinya di dalam batang tumbuhan.
3. Mempelajari pengaruh unsur-unsur hara selain unsure N, P dan K terhadap perkembangan tumbuhan.
4. Memacu mutasi gen tumbuhan dalam upaya mendapatkan bibit unggul.

5. Isotop radioaktif seperti 3H, 14C, 32P, 35S, 86Rb, 125I dapat digunakan untuk mengetahui aspek metabolik dalam sel, bakteri, yeast, tanaman, binatang, dan manusia dalam mengurai sifat dasar pada materi genetik.


KEGUNAAN RADIOISOTOP DALAM BIDANG KEDOKTERAN

Alat penatah ginjal yang lebih dikenal dengan nama Renograf.
1. Teknik Pengaktifan Neutron

Teknik nuklir ini dapat digunakan untuk menentukan kandungan mineral tubuh terutama untuk unsur-unsur yang terdapat dalam tubuh dengan jumlah yang sangat kecil (Co, Cr, F, Fe, Mn, Se, Si, V, Zn, dsb) sehingga sulit ditentukan dengan metoda konvensional. Kelebihan teknik ini terletak pada siftanya yang tidak merusak dan kepekaannya yang sangat tinggi. Disini contoh bahan biologic yang akan diperiksa ditembaki dengan neutron



2. Penentuan Kerapatan Tulang Dengan Bone Densitometer

Pengukuran kerapatan tulang dilakukan dengan cara menyinari tulang dengan radiasi gamma atau sinar-X.
3. Three Dimensional Conformal Radiotherapy (3d-Crt)

Terapi dengan menggunakan sumber radiasi tertutup atau pesawat pembangkit radiasi telah lama dikenal untuk pengobatan penyakit kanker.
4. 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 a) Sterilisasi radiasi lebih sempurna dalam mematikan mikroorganisme. b) Sterilisasi radiasi tidak meninggalkan residu bahan kimia. c) 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.
5. Metode Terapi

Saat ini, telah ada beberapa terapi menggunakan radioisotop yang dapat dikatagorikan ke dalam nanomedicine.
6. Drug delivery

Di bidang drug delivery system, saat radioisotop belum terlihat memiliki peran secara signifikan. Namun, radioisotop menyimpan peluang besar untuk berperan dalam mendukung penelitian drug delivery system. Radioisotop dapat digunakan sebagai tracer untuk meneliti biodinamika senyawa tertentu di dalam tubuh. Radioisotop radioisotop pemancar radiasi gamma memiliki peluang yang besar untuk memberikan kontribusinya.
7. Medical Imaging

Medical imaging menggunakan sinar-X didasarkan pada perbedaan daya tembus sinar-X pada materi yang berbeda. Sedangkan pada nuclear medicine, medical imaging lebih didasarkan pada interaksi level molekul antara senyawa atau gugus atom tertentu dengan sel atau jaringan. Misalnya senyawa 2- methoxy-isobutyl-isonitrile (MIBI) untuk jantung, diethylene tetramine penta acetate (DTPA) dan hexamethylpropylene amine oxime (HMPAO) untuk otak, DTPA untuk ginjal, hepatoiminodiacetic acid (HIDA) untuk hati dan hydroxy methylene diphosphonate (HMDP) untuk tulang [11].


KEGUNAAN RADIOISOTOP DALAM BIDANG INDUSTRI
1. Untuk mendeteksi kebocoran pipa.
Radioisotop digunakan untuk mendeteksi kebocoran pipa yang ditanam di dalam tanah atau dalam beton dengan memasukannya ke dalam aliran pipa kebocoran pipa sehingga dapat dideteksi tanpa penggalian tanah atau pembongkaran beton.
2. Untuk menentukan kehausan atau keroposan yang terjadi pada bagian pengelasan atau logam.
Jika bagian pengelasan atau logam ini disinari dengan sinar gamma dan dibalik
bahan itu diletakkan film foto maka pada bagian yang terdapat kehausan atau kekeroposan akan memberikan gambar yang tidak merata.




3. Untuk mengetahui adanya cacad pada material
Pada bidang industri aplikasi baja perlu dianggap bahwa semua bahan selalu mengandung cacad. Cacad dapat berupa cacad bawaan dan cacad yang terjadi akibat penanganan yang tidak benar. Cacad pada material merupakan sumber kegagalan dalam industri baja.
4. Digunakan dalam pengujian kualitas las pada waktu pemasangan pipa minyak/gas serta instalasi kilang minyak.
5. Pemeriksaan tanpa merusak.
6. Mengontrol ketebalan bahan
7. Pengawetan bahan.

KEGUNAAN RADIOISOTOP DALAM BIDANG PERTANIAN

1. Radioisotope dalam Pemupukan

2. Radioisotop Dalam Pembasmian Hama

3. Radioisotop untuk meningkatkan persediaan makanan dan energi

4. Radioisotope dalam menentukan unsure – unsure


KEGUNAAN RADIOISOTOP DALAM BIDANG PANGAN

Untuk mengatasinya perlu dilakukan pengawetan bahan makanan yang diantaranya menggunakan radiasi sinar gamma dari isotop Co-60 dan pembekuan.
a. Pengawetan menggunakan radiasi sinar gamma

Memperpanjang daya simpan,
Desinfestasi serangga dan bakteri patogen,
Menghilangkan bakteri salmonela,
Menghambat pertunasan dan proses pematangan buah
Pengawetan makanan banyak digunakan dengan tujuan untuk menunda pertunasan pada umbi-umbian, membunuh serangga pada biji-bijian, pengawetan hasil laut dan hasil peternakan, serta rempah-rempah.
b. Pengawetan dengan Pembekuan
Pada umumnya pembekuan produk pangan menggunakan teknologi pembekuan (refrigerant) konvensional berbahan pendingin amonia atau di masa lalu menggunakan freon-CFC (chloroflurocarbon) yang ternyata terbukti menjadi gas-gas penyebab kerusakan ozon.

KEGUNAAN RADIOISOTOP DALAM BIDANG HIDROLOGI
Penggunaan radioisotop sebagai perunut untuk suatu penyelidikan bertujuan untuk mendapatkan suatu informasi atau jawaban suatu permasalahan hidrologi tertentu. Data atau informasi yang diperoleh akan menjadi masukan untuk tindak lanjut perbaikan (problem solving) dari masalah yang dihadapi. Prinsip dasar dari teknik perunut adalah penandaan (pelabelan) terhadap suatu sistem (hidrologi) atau bagian dari sistem yang akan diselidiki, segala kelakuan dan peristiwa yang dialami oleh sistem tersebut diketahui dari hasil pemonitoran perunut yang memberikan informasi tentang kelakuan dari sistem secara keseluruhan. Untuk dapat dipakai sebagai perunut, suatu bahan harus memenuhi kriteria tertentu dimana bahan perunut tersebut harus dapat menyatu atau menjadi bagian dari sistemnya, dan kehadirannya dalam sistem tidak boleh mengganggu, mengubah atau mempengaruhi sistem yang diselidiki.

1. Penentuan Gerakan Sedimen di Pelabuhan dan Daerah Pantai

2. Mendeteksi Zat Pencemar dalam Air

3. Menentukan Kebocoran Dam atau Bendungan

4. Mengetahui Gerakan Air Tanah

5. Mengetahui Karakteristik Aliran Cairan di Sumur Minyak

6. Pengukuran Debit Air Sungai

7. Melakukan Studi Geothermal

8. Teknik Gauging

Selain dengan teknik perunut radioisotop, dikenal pula teknik gauging. Dalam teknik ini radioisotop digunakan sebagai sumber tertutup. Efek radiasi terhadap system dapat mengetahui keadaan system tersebut. Penggunaan teknik gauging ini antara lain untuk mengukur kandungan air dalam tanah, kepadatan tanah, aspal dan beton. Teknik ini sangat luas pemakaianya dalam teknik sipil antara lain pondasi bangunan, jalan raya, pembuatan tanggul dan lain-lain.

KEGUNAAN RADIOISOTOP BIDANG ARKEOLOGI

Teknik penentuan umur suatu benda yang menggunakan radioisotop disebut Carbon Dating. Prinsip kerja teknik ini adalah membandingkan konsentrasi unsur karbon yang tidak stabil pada suatu benda dengan benda lainnya. Teknik ini banyak digunakan oleh para ahli geologi, antropologi dan arkeologi untuk menentukan umur benda yang mereka temukan.
Cara penentuan umur dengan radiokarbon pertamakali dikembangkan oleh W.F. Libby. Radiokarbon yang dimaksudkan di sini adalah atom karbon C-14 yang dihasilkan di atmosfer melalui reaksi yang diinduksi neutron berenergi. Pada mulanya sinar kosmik sebagian besar terdiri dari proton berenenrgi, hasil reaksinya dengan gas di atmosfer, dapat menghasilkan bernmacam-macam frragmen inti seperti neutron cepat yang bereaksi dengan isotop N-14.
Selain untuk menentukan umur benda-benda purbakala, radioisotop bisa dihgunakan di bidang seni. Dalam bidang ini, 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.

KEGUNAAN RADIOISOTOP DI BIDANG GEOLOGI

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.

Disamping untuk menentukan keberadaan air dan minyak dalam bumi, adanya unsur radioisotop juga bisa dimanfaatkan untuk menentukan umur fosil dalam batuan berdasarkan keberadaan batuan disekitar fosil yang mengandung unsur radioaktif. Cara yang dilakukan adalah melakukan penghitungan radioisotop dari batuan beku disekitar fosil. Batuan2 beku ini memiliki sedikit unsur radioaktif (sangat sedikit tapi mampu dideteksi oleh alat yang sangat peka). Dan unsur radioaktif selalu meluruh seiring waktu. Ambil contoh uranium-235 yang meluruh menjadi separuhnya dalam 700 juta tahun. Ia meluruh menjadi Timbal-207. Dengan membandingkan jumlah unsur uranium-235 dan Timbal-207 dalam batuan tersebut, kita dapat menentukan usia batuan beku tersebut. Potasium-40 yang meluruh menjadi argon-40 juga dapat dipakai untuk menentukan usia fosil. Kadang juga ditemukan carbon-14. Ia meluruh jadi separuhnya hanya dalam 5.568 tahun. Ini terlalu pendek untuk dinosaurus, tapi bermanfaat untuk menentukan usia fosil yang terentang dari 50 ribu hungga 60 ribu tahun lalu, seperti manusia purba dan hewan
zaman es. Penentuan usia dengan radioisotop tidak dapat dipakai langsung pada fosil karena mahluk hidup tidak memuat unsur radioaktif.

KEGUNAAN RADIOISOTOP SEBAGAI SUMBER ENERGI

a. Reaktor Fissi

Reaktor daya fissi membangkitkan panas melalui reaksi fissi nuklir dari isotop fissil uranium-235 dan plutonium-239. Selanjutnya reaktor daya fissi dikelompokkan lagi menjadi:
Reaktor thermal menggunakan moderator neutron untuk melambatkan atau me- moderate neutron sehingga mereka dapat menghasilkan reaksi fissi selanjutnya. Neutron yang dihasilkan dari reaksi fissi mempunyai energi yang tinggi atau dalam keadaan cepat, dan harus diturunkan energinya atau dilambatkan (dibuat thermal) oleh moderator sehingga dapat menjamin kelangsungan reaksi berantai. Reaktor cepat menjaga kesinambungan reaksi berantai tanpa memerlukan moderator neutron. Karena reaktor cepat menggunakan jenis bahan bakar yang berbeda dengan reaktor thermal, neutron yang dihasilkan di reaktor cepat tidak perlu dilambatkan guna menjamin reaksi fissi tetap berlangsung.
Reaktor subkritis menggunakan sumber neutron luar ketimbang menggunakan reaksi berantai untuk menghasilkan reaksi fissi.
b. Reaktor Fusi

Fusi nuklir menawarkan kemungkinan pelepasan energi yang besar dengan hanya sedikit limbah radioaktif yang dihasilkan serta dengan tingkat keamanan yang lebih baik.
4. Sistem Pengamanan

Dalam mengontrol terjadinya reaksi ini, neutron yang mempunyai kecepatan tinggi harus diperlambat, hal ini dapat dilakukan dengan bahan yang disebut moderator. Beberapa contoh moderator adalah H2O (light water), D2O (heavy water), graphite dan lain-lain. Selain itu ada pula yang dinamakan absorber yang berfungsi untuk menyerap neutron seperti Boron, Xenon dan sebagainya. Dengan mengontrol kadar moderator kita dapat mengontrol reaksi nuklir.
kriteria-kriteria ini. Kegagalan dapat saja terjadi, namun dengan bantuan komputer tiap kesalahan dapat dideteksi dengan cepat dan langkah-langkah yang perlu dapat diambil sedini mungkin untuk menghindari kegagalan total.
5. Keuntungan dan Kerugian Sistem Pembangkit Tenaga Nuklir

• Tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca (selama operasi normal) , gas rumah kaca hanya dikeluarkan ketika Generator Diesel Darurat dinyalakan dan hanya sedikit menghasilkan gas).
• Tidak mencemari udara , tidak menghasilkan gas-gas berbahaya seperti karbon monoksida,sulfurdioksida,aerosol,mercury (raksa),nitrogen oksida,partikulate atau asap fotokimia.
• Sedikit menghasilkan limbah padat (selama operasi normal).

• Biaya bahan bakar rendah , hanya sedikit bahan bakar yang diperlukan.

• Ketersedian bahan bakar yang melimpah,karena sangat sedikit bahan bakar yang diperlukan.
Berikut ini berberapa hal yang menjadi kekurangan PLTN:

• Resiko kecelakaan nuklir,kecelakaan nuklir terbesar adalah kecelakaan Chernobyl

(yang tidak mempunyai containment building).

• Limbah nuklir , limbah radioaktif tingkat tinggi yang dihasilkan dapat bertahan hingga ribuan tahun.


Produksi Radioisotop
Radioisotop yang sering digunakan dalam berbagai bidang kebutuhan manusia seperti bidang kesehatan, pertanian, hidrologi dan industri, pada umumnya tidak terdapat di alam, karena kebanyakan umur paronya relatif pendek. Radioisotop dibuat di dalam suatu reaktor nuklir yang mempunyai kerapatan (fluks) neutron tinggi dengan mereaksikan antara inti atom tertentu dengan
neutron. Selain itu, radioisotop dapat juga diproduksi menggunakan akselerator melalui proses reaksi antara inti atom tertentu dengan suatu partikel, misalnya alpha, neutron, proton atau partikel lainnya. Secara sistematis proses produksi radioisotop di PTNBR dapat digambarkan pada skema berikut :
Fasilitas Produksi
Di PTNBR untuk memproduksi radioisotop digunakan reaktor TRIGA Mark II dengan daya maksimum sebesar 2000 kW yang mempunyai kerapatan (fluks) neutron mencapai orde 1012n.cm-2.s-1 di daerah tempat iradiasi isotop. Penempatan target ke dalam reaktor serta pengambilannya dilakukan dengan cara mekanis menggunakan alat pancing. Fasilitas lain untuk menunjang produksi radioisotop adalah processing box yang terbuat dari timbal, beton atau bahan lain yang dapat menahan/mengurangi paparan radiasi dari radioisotop yang dibuat. Selain itu remote handling tong, digunakan untuk menggantikan fungsi tangan.
Penggunaan Radioisotop
1. Bidang Kesehatan





Radioisotop dapat digunakan untuk radioterapi, seperti larutan iodium-131 (Na131l) untuk terapi kelainan tiroid dan fosfor-32 (Na2H32PO4) yang merupakan radioisotop andalan dalam terapi polisitemia vera dan leukemia. Selain, itu radioisotop juga dapat digunakan untuk radiodiagnosis seperti teknesium-99m (Na99mTcO4) untuk diagnosis fungsi dan anatomis organ tubuh, sedangkan studi sirkulasi dan kehilangan darah dapat dilakukan dengan radioisotop krom-51 (Na2 51CrO4).
2. Bidang Pertanian
Radioisotop yang digunakan sebagai perunut dalam penelitian efisiensi pemupukan tanaman adalah fosfor-32 (32P). Teknik perunut dengan radioisotop akan memberikan cara pemupukan yang tepat dan hemat.
3. Bidang hidrologi
Natrium-24 (24P) merupakan radioisotop yang sering digunakan untuk mengukur kecepatan laju dan debit air sungai, air dalam tanah dan rembesan. Kebocoran dam serta pipa penyalur yang terbenam dalam tanah dapat dideteksi menggunakan radioisotop iodium-131 dalam bentuk senyawa CH3131l, sedangkan lokasi dumping, asal/pola aliran sedimen dan laju pengendapan dapat diukur menggunakan krom-51 dan brom-82 masing-masing dalam bentuk senyawa K251Cr2P7 dan K82Br.
4. Bidang Industri
Teknik radiografi merupakan teknik yang sering dipakai terutama pada tahap-tahap konstruksi. Pada sektor industri minyak bumi, teknik ini digunakan dalam pengujian kualitas las pada waktu pemasangan pipa minyak/gas serta instalasi kilang minyak. Selain bagianbagian konstruksi besi yang dianggap kritis, teknik ini digunakan juga pada uji kualitas las dari ketel uap tekanan tinggi serta uji terhadap kekerasan dan keretakan pada konstruksi beton. Radioisotop yang sering digunakan adalah kobal-60 (60Co). Dalam bidang industri, radioisotop digunakan juga sebagai perunut misalnya untuk menguji kebocoran cairan/gas dalam pipa serta membersihkan pipa, yang dapat dilakukan dengan menggunakan radioisotop iodoum- 131 dalam bentuk senyawa CH3131l.
5. Radioisotop seng-65 (65Zn) dan fosfor-32
merupakan perunut yang sering digunakan dalam penentuan efisiensi proses industri, yang meliputi pengujian homogenitas pencampuran serta residence time distribution (RTD). Sedangkan untuk kalibrasi alat misalnya flow meter, menentukan volume bejana tak beraturan serta pengukuran tebal material, rapat jenis dan penangkal petir dapat digunakan radioisotop kobal-60, amerisium-241 (241Am) dan cesium-137 (137Cs).
6. Bidang Peternakan
Pemanfaatan teknik perunut untuk peternakan berdasarkan sifat pengaplikasiannya dibagi menjadi dua, yaitu pemanfaatan yang bersifat in vivo dan in vitro. Aplikasi perunut secara in vivo bertujuan untuk menggambarkan proses biologi yang terjadi di lingkungan asalnya atau langsung menggunakan hewan ternak. Yang perlu diperhatikan adalah waktu paruh biologis, yaitu waktu yang diperlukan (radio) isotop untuk keluar atau diekskresikan keluar tubuh. Sedangkan aplikasi perunut secara in vitro bertujuan untuk menggambarkan proses biologi yang terjadi di luar tubuh hewan, tetapi di laboratorium. Yang perlu diperhatikan adalah waktu paruh fisika, yaitu waktu yang diperlukan oleh radioisotop untuk meluruh hingga mencapai separuh aktivitasnya.

Analisis secara in vitro menggunakan isotop P-32, S-35, dan C-14 sebagai perunut radioisotop untuk mengukur sejumlah parameter. Isotop P-32dan S-35 digunakan untuk mengukur sintesa protein mikroba di dalam rumen, sedangkan C-14 untuk mengukur efisiensi pemanfaatan energi oleh mikrobarumen. Saat ini teknologi UMMB telah banyak diterapkan di berbagai daerah sebagai hasil introduksi teknologi melalui kerja sama litbang, koperasi, peternak langsung dan iptekda.
RADIONUKLIDA PERUNUT
Perunut adalah zat kimia yang digunakan sebagai tanda untuk mengikuti berlangsungnya reaksi kimia atau proses fisika, atau untuk menunjukkan posisi atau lokasi suatu zat kimia.
RADIOTRACER
Radiotracer (radionuklida perunut) adalah spesi kimia yang mengandung radionuklida dan aktivitasnya dimonitor untuk mengikuti proses yang berlangsung pada suatu objek yang diamati.
ASUMSI PADA STUDI PERUNUT
Anggapan penting yang digunakan pada penggunaan radionuklida sebagai perunut adalah materi radioaktif akan tercampur secara sempurna dengan sistem yang dipelajari. hal ini berarti bahwa gejala keradioaktifan yang dipancarkan oleh perunut tidak mempengaruhi komponen sistem, dan perunut tersebut tidak dapat dibedakan secara kimia dengan materi non radioaktif.
FAKTOR PEMILIHAN RADIONUKLIDA PERUNUT :
Terdapat beberapa faktor yang harus diperhatikan dalam pemilihan radionuklida perunut :
1. Harus memiliki sifat kimia dan fisika yang sama dengan sistem yang dipelajari.
2. Radionuklida perunut harus memiliki waktu hidup yang cukup panjang sehingga aktivitasnya dapat dideteksi dengan baik.
3. Jenis radiasi yang dipancarkan harus menjadi pertimbangan terutama kemampuan penetrasi dan kemudahannya untuk diukur.
PRODUKSI RADIONUKLIDA PERUNUT
Hanya terdapat sedikit radionuklida alam yang dapat digunakan sebagai radionuklida perunut seperti isotop H dan C, dan produk peluruhan U dan Th. sekarang kebanyakan radionuklida perunut diproduksi secara buatan dalam reaktor atau dalam ekselerator.
PENENTUAN UMUR
Fenomena peluruhan keradioaktifan telah digunakan secara luas untuk penentuan umur makhluk hidup, sistem batuan, meteorit, dan perkembangan tata surya. peluruhan radioaktif adalah jam alam yang tidak dipengaruhi oleh bentuk kimia, temperatur, tekanan, dan faktor fisika lainnya.
PENENTUAN UMUR DENGAN RADIOKARBON
Cara penentuan umur dengan radiokarbon pertamakali dikembangkan oleh W.F. Libby. Radiokarbon yang dimaksudkan di sini adalah atom karbon C-14 yang dihasilkan di atmosfer melalui reaksi yang diinduksi neutron berenergi. Pada mulanya sinar kosmik sebagian besar terdiri dari proton berenenrgi, hasil reaksinya dengan gas di atmosfer, dapat menghasilkan bernmacam-macam frragmen inti seperti neutron cepat yang bereaksi dengan isotop N-14.
Fluks sinar kosmik yang berinteraksi dengan atmosfer diperkirakan konstan selama 70.000 tahun, sehingga laju C-14 juga konstan. C-14 adalah nuklida pemancar negatron murni dengan waktu paruh 5730 tahun. Karena C-14 senantiasa terbentuk sekaligus mengalami peluruhan maka akan terbentuk sistem kesetimbangan radioaktif.
Atom C-14 dihasilkan sebagai atom panas dan dengan segeran bereaksi dengan oksigen di atmosfer menghasilkan CO2-14. Karbondioksida radioaktif dikonsumsi tumbuhan pada saat fotosintesis, kemudian dikonsumsi binatang pemakan tumbuhan, sehingga C-14 terdapat pada setiap makhluk hidup. Pada metode penentuan umur dengan radiokarbon ini, dianggap C-14 hanya dihasilkan dari reaksi sinar kosmik tersebut.
Aktivitas spesifik radiokarbon pada makhluk hidup berdasarkan hasil pengukuran diperoleh sekitar 16,1 dpm. Setelah makhluk hidup itu meninggal maka aktivitasnya akan berkurang. Dengan menentukan aktivitas dari sampel fosil dsb., maka dengan mudah umur fosil dapat ditentukan.
PENCARIAN SUMBER ALAM
Oleh karena banyaknya unsur yang dapat diaktifkan dengan netron yang dilanjutkan dengan emisi radiasi dengan energi yang khas, maka penggunaan teknik tersebut untuk penentuan unsur dan senyawa yang ada pada kerak bumi banyak sekali digunakan.
PENCARIAN AIR DAN MINYAK
Untuk maksud tersebut alat bor dilengkapi dengan sumber netron yang diharapkan mampu menginduksi keradioaktifan pada unsur-unsur yang ada dalam tanah pada kedalaman tertentu. Netron penginduksi biasanya bersumber dari (Po + Be). Setelah induksi keradioaktifan oleh netron tersebut unsur-unsur yang ada di sekitarnya menjadi bersifat radioaktif dan mengemisi radiasi gamma dengan energi yang karakteristik. Foton-gamma akan menyentuh detektor sintilator, sehingga unsur-unsur yang ada di dalam tanah pada kedalaman tertentu dapat diketahui. Teknik ini secara luas digunakan untuk menentukan adanya air dan minyak bumi.
MANFAAT LAIN RADIOISOTOP
Mencari Jejak Menggunakan Radioisotop
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. Salah satu bentuk kontribusinya adalah sebagai “pencari jejak”.
Peran radioisotop sebagai pencari jejak tidak terlepas dari sifat-sifat khas yang dimilikinya. Pertama, Radioisotop senantiasa memancarkan radiasi di 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.
Bentuk Aplikasi
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Radioisotop telah menemukan peran yang luas sebagai pencari jejak. Sampai saat ini, ketangguhan radioisiotop belum tertandingi oleh pemain lain di bidang ini. Di masa yang akan datang, kiprah radioisotop si pencari jejak ini tampaknya akan semakin luas. Mudah mudahan manfaat-manfaat nyata tersebut akan membantu mengikis citranya yang menyeramkan dan bahkan menakutkan.
Kapsul aluminium kemurnian tinggi yang digunakan untuk pembuatan radioisotop melalui aktivasi neutron di dalam reaktor nuklir G.A. Siwabessy di Serpong.
Gambar. Kapsul aluminium kemurnian tinggi yang digunakan untuk pembuatan radioisotop melalui aktivasi neutron di dalam reaktor nuklir G.A. Siwabessy di Serpong.
http://sunspezia.blogspot.com/2010/01/radioisotop.html