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.