Radionuklida
Radionuklida (nuklida radioaktif, radioisotop atau isotop radioaktif) adalah suatu isotop memancarkan zat radioaktif atau memiliki energi nuklir yang berlebih, sehingga membuatnya tidak stabil.[1] Radionuklida dapat memancarkan radiasi seperti partikel alfa, partikel beta, atau sinar gamma.[2]
Proses terbentuk
Radionuklida dapat terbentuk secara alamiah ataupun sengaja dibuat oleh manusia dengan menggunakan reaktor nuklir, akselerator partikel, atau generator radionuklida.[3]
Alami
Radionuklida di alami terbagi dalam tiga kategori, yaitu radionuklida primordial, radionuklida sekunder, dan radionuklida kosmogenik.[4]
- Nuklida primordial atau isotop primordial adalah nuklida yang ditemukan di bumi yang telah ada saat sejak sebelum bumi ini terbentuk.[5] Nuklida ini masih ada karena memiliki waktu paruh yang sangat lama, sehingga belum sepenuhnya membusuk. Radionuklida primordial diproduksi dalam nukleosintesis bintang dan ledakan supernova bersama dengan nuklida stabil. Ada 254 nuklida primordial stabil dan 32 nuklida primordial radioaktif, tetapi hanya ada 80 unsur stabil primordial (1 hingga 82, yaitu hidrogen melalui timbal, eksklusif 43 dan 61, teknesium dan prometium) dan tiga elemen primordial radioaktif (bismut, torium, dan uranium). Bismut memiliki waktu paruh yang sangat lama, sehingga sering digolongkan dengan 80 elemen stabil primordial.
- Radionuklida sekunder adalah isotop radiogenik yang berasal dari peluruhan radionuklida primordial. Radionuklida sekunder memiliki waktu paruh yang lebih pendek dibanding dengan radionuklida primordial. Radionuklida ini muncul dalam rantai peluruhan isotop primordial thorium-232, uranium-238, dan uranium-235. Contohnya yaitu termasuk isotop alami polonium dan radium.
- Nuklida kosmogenik atau Isotop kosmogenik adalah isotop yang dihasilkan oleh interaksi sinar kosmik dengan inti atom.[6] Nuklida kosmogenik diproduksi di meteorit dan bahan luar angkasa lainnya yang berada di atmosfer bumi.[7] Contohnya karbon-14 yang dihasilkan oleh reaksi 14N (n,p) 14C dan terbentuk di atmosfer akibat dari sinar kosmik.
Sintesis atau buatan
Selain terbentuk secara alami, radionuklida juga dapat terbentuk secara sintetis atau buatan dengan menggunakan reaktor nuklir, akselerator partikel, atau generator radionuklida.[3] Contohnya yaitu technetium-95 dan promethium-146. Banyak di antaranya ditemukan di perakitan bahan bakar bekas (nuklir).
Dalam proses pembentukan radionuklida, reaktor nuklir adalah yang paling cocok digunakan untuk memproduksi radioisotop kaya neutron, contohnya molibdenum-99. Sedangkan siklotron paling cocok digunakan untuk memproduksi radioisotop kaya proton, contohnya fluor-18.[8]
Penerapan radionuklida
Beberapa penerapan radionuklida dalam berbagai bidang, diantaranya yaitu :
Bidang pengobatan
- Penggunaan kobalt-60 pada mesin teleterapi (radioterapi sinar eksternal), menghasilkan pancaran sinar gamma yang diarahkan ke tubuh pasien untuk menghilangkan sel-sel kanker atau tumor.[2][9]
- Radioaktif yodium-131 atau I-131 yang digunakan dalam kanker tiroid dan hipertiroidisme akibat hormon tiroksin yang terlalu banyak.[10]
- Teknesium-99m (Tc-99m) adalah isotop yang biasa digunakan dalam sejumlah pemindaian pencitraan diagnostik medis. Salah satu alasannya yaitu karena memiliki waktu paruh yang sangat cocok atau ideal bagi penyelidikan penyakit dalam tubuh manusia. Apabila waktu paruh terlalu kecil, maka radioisotop terlalu sulit untuk dideteksi (setelah disuntikkan, tidak lama kemudian akan hilang kereaktifannya). Sedangkan apabila radioisotop yang disuntikkan memiliki waktu paruh yang besar, maka akan berbahaya bagi tubuh. Teknesium-99m dapat untuk mendeteksi berbagai kondisi termasuk cedera, infeksi, tumor, penyakit jantung, kelainan tiroid, kondisi ginjal, mendeteksi stroke, dan penyakit demensi.[11] Sifat radioaktif teknesium-99m juga dapat digunakan untuk mengidentifikasi kelenjar getah bening utama yang mengeringkan kanker, seperti kanker payudara atau melanoma.
Bidang Industri
Bidang industri menggunakan radionuklida dalam berbagai cara untuk meningkatkan produktivitas dan dalam beberapa kasus, digunakan untuk mendapatkan informasi yang tidak dapat diperoleh dengan cara lain. Salah satu contoh penerapannya yaitu industrial tracers. Radioisotop digunakan oleh produsen sebagai pelacak untuk memantau aliran fluida dan filtrasi, mengukur keausan mesin atau korosi peralatan, dan juga untuk mendeteksi pipa air yang tersumbat atau mengalami kebocoran pada pipa minyak.[12] Pelacak radioaktif (radiotracers) juga digunakan dalam industri minyak dan gas untuk membantu menentukan luasnya ladang minyak.[13]
Bidang pangan dan pertanian
Penerapan radionuklida dalam iridiasi makanan, yang dilakukan dengan cara penyinaran terhadap pangan baik dengan menggunakan zat radioaktif maupun akselerator, sehingga bakteri dapat terbunuh akibat terpapar oleh sinar gamma.[14] Proses ini dapat untuk mencegah terjadinya pembusukan dan kerusakan pangan serta meningkatkan umur simpan dari produk makanan.
Diketahui bahwa sekitar 25% hingga 30% dari makanan yang dipanen mengalami pembusukan sebelum dapat dikonsumsi. Masalah tersebut terutama terjadi di negara-negara yang panas dan lembab. Sebagian besar negara-negara di dunia, melakukan peningkatan penggunaan teknologi iradiasi untuk mengawetkan makanan. Lebih dari 60 negara di seluruh dunia telah memperkenalkan peraturan yang memungkinkan penggunaan iradiasi untuk produk makanan, termasuk rempah-rempah, biji-bijian, buah, sayuran, dan juga daging. Langkah ini dapat menjadi alternatif pengawetan makanan dengan cara fumigan kimiawi—yang berpotensi berbahaya ketika digunakan untuk membasmi serangga dari biji-bijian kering, kacang-kacangan, buah, dan rempah-rempah.[15]
Pesawat luar angkasa
Radionuklida digunakan untuk menyediakan tenaga atau sumber daya pesawat ruang angkasa, terutama melalui generator termoelektrik radioisotop (RTG) dan unit pemanas radioisotop (RHU). Radioisotopic Thermoelectric Generators (RTG) menggunakan panas yang dihasilkan oleh peluruhan radioaktif untuk menghasilkan tenaga listrik dan sering menggunakan isotop plutonium sebagai sumber panas. RTG telah menjadi sumber daya utama oleh antariksa Amerika Serikat sejak tahun 1961.[16]
Satu-satunya radioisotop yang cocok memenuhi kriteria dasar untuk digunakan dalam misi luar angkasa adalah plutonium-238. Plutonium-238 memiliki waktu paruh 88 tahun dan kepadatan daya tinggi, serta telah terbukti menjadi sumber panas yang sangat andal dan aman di lebih dari dua lusin misi luar angkasa Amerika Serikat selama 50 tahun terakhir.[17]
Bidang lain
- Dalam ilmu ekologi, radionuklida digunakan untuk melacak dan menganalisis polutan dan mempelajari pergerakan air permukaan. Selain itu juga dapat digunakan untuk mengukur limpasan air dari hujan maupun salju, serta dapat digunakan untuk mengukur laju aliran sungai.[18]
- Ahli geologi biasanya menggunakan metode penanggalan radiometrik, berdasarkan peluruhan radioaktif alami dari unsur-unsur tertentu seperti kalium dan karbon, yang digunakan untuk memperkirakan atau mengetahui tanggal terjadinya suatu peristiwa di masa lampau. Ahli geologi juga menggunakan metode lain seperti resonansi paramagnetik elektron dan thermoluminescence untuk menentukan usia batuan maupun fosil.[19]
Contoh
Tabel berikut mencantumkan properti radionuklida terpilih yang mengilustrasikan berbagai propertinya
| Isotop | Z | N | Waktu paruh | DM | DE Elektronvolt | Cara pembentukan |
| Tritium (3H) | 1 | 2 | 12,3 | β− | 19 | Kosmogenik |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Berilium-10 | 4 | 6 | 1,387,000 tahun | β− | 556 | Kosmogenik |
| Karbon-14 | 6 | 8 | 5,700 tahun | β− | 156 | Kosmogenik |
| Fluor-18 | 9 | 9 | 110 menit | β+, EC | 633/1655 | Kosmogenik |
| Aluminium-26 | 13 | 13 | 717,000 tahun | β+, EC | 4004 | Kosmogenik |
| Klorin-36 | 17 | 19 | 301,000 tahun | β−, EC | 709 | Kosmogenik |
| Kalium-40 | 19 | 21 | 1.24×109 tahun | β−, EC | 1330 /1505 | Primordial |
| Kalsium-41 | 20 | 21 | 99,400 tahun | EC | Kosmogenik | |
| Kobalt-60 | 27 | 33 | 5,3 tahun | β− | 2824 | Sintesis |
| Strontium-90 | 38 | 52 | 28,8 tahun | β− | 546 | Produk fisi nuklir |
| Technetium-99 | 43 | 56 | 210,000 tahun | β− | 294 | Produk fisi nuklir |
| Teknesium-99m | 43 | 56 | 6 jam | γ,IC | 141 | Sintesis |
| Yodium-129 | 53 | 76 | 15,700,000 tahun | β− | 194 | Kosmogenik |
| Yodium-131 | 53 | 78 | 8 hari | β− | 971 | Produk fisi nuklir |
| Xenon-135 | 54 | 81 | 9,1 jam | β− | 1160 | Produk fisi nuklir |
| Cesium-137 | 55 | 82 | 30,2 tahun | β− | 1176 | Produk fisi nuklir |
| Gadolinium-153 | 64 | 89 | 240 hari | EC | Sintesis | |
| Bismuth-209 | 83 | 126 | 2.01×1019 tahun | α | 3137 | Primordial |
| Polonium-210 | 84 | 126 | 138 hari | α | 5307 | Produk peluruhan |
| Radon-222 | 86 | 136 | 3,8 hari | α | 5590 | Produk peluruhan |
| Thorium-232 | 90 | 142 | 1.4×1010 tahun | α | 4083 | Primordial |
| Uranium-235 | 92 | 143 | 7×108 tahun | α | 4679 | Primordial |
| Uranium-238 | 92 | 146 | 4.5×109 tahun | α | 4267 | Primordial |
| Plutonium-238 | 94 | 144 | 87,7 tahun | α | 5593 | Sintesis |
| Plutonium-239 | 94 | 145 | 24,110 tahun | α | 5245 | Sintesis |
| Amerisium-241 | 95 | 146 | 432 tahun | α | 5486 | Sintesis |
| Kalifornium-252 | 98 | 154 | 2,64 tahun | α/SF | 6217 | Sintesis |
Ketarangan
- Z = nomor atom
- N = jumlah neutron
- DM = mode peluruhan
- DE = energi peluruhan
- EC = penangkapan elektron
Pendeteksi asap rumah tangga
Radionuklida sering digunakan di dalam detektor asap rumah. Radionuklida yang digunakan adalah amerisum-241.[20]
Dampak atau pengaruh
Radionuklida yang masuk ke lingkungan memiliki risiko berbahaya sebagai kontaminasi radioaktif. Radionuklida tersebut juga dapat menyebabkan kerusakan apabila digunakan secara berlebihan, sehingga makhluk hidup yang terpapar dapat keracunan radiasi.
Potensi kerusakan kesehatan akibat paparan radionuklida bergantung pada sejumlah faktor, dan dapat merusak fungsi jaringan atau organ. Contohnya pada manusia, paparan radiasi dapat mengakibatkan kulit menjadi kemerahan dan rambut rontok, bahkan dapat menimbulkan luka bakar radiasi dan sindrom radiasi akut. Selain itu, paparan radiasi dalam jangka panjang dapat menyebabkan sel rusak dan bahkan menyebabkan kanker. Tanda-tanda sel kanker mungkin baru muncul bertahun-tahun atau bahkan puluhan tahun setelah terpapar. Risiko paparan radiasi tersebut berisiko lebih tinggi untuk anak-anak dan remaja, karena mereka secara signifikan lebih sensitif terhadap paparan radiasi dibandingkan orang dewasa.[21]
Contoh lain yaitu pancaran radiasi memiliki efek positif pada pertumbuhan tanaman pada tingkat radiasi yang lebih rendah, tapi dapat menimbulkan efek berbahaya pada tingkat tinggi. Tanaman membutuhkan beberapa jenis radiasi non-pengion seperti sinar matahari dalam proses fotosintesis. Meskipun radiasi matahari tersebut sangat penting untuk kelangsungan hidup tumbuhan, namun beberapa bentuk radiasi non-pengion dan pengion lainnya dapat merusak tumbuhan. Radiasi juga dapat mengganggu resistensi stomata. Stomata merupakan lubang udara kecil di dalam daun tanaman yang juga berperan dalam mengontrol air. Apabila terjadi banyak penguapan karena radiasi intens. Kemudian apabila stomata tidak dapat terbuka dalam jangka waktu yang lama, maka pertumbuhan tanaman akan terhambat.