BAB 1
PENDAHULUAN
A. PENGERTIAN ZAT RADIOAKTIF
Zat radioaktif adalah zat yang tidak mempunyai isotop stabil, sehingga disebutjugaradioisotop. Zat tersebut dapat memancarkan sinar radiasi yang disebut sinarradioaktif, berupa sinar alfa(α), sinar beta(β), sinar gamma(γ).Radioisotop adalahisotop tidak stabil yang memancarkan radiasi secara spontan dan terus-menerus. Jikajumlah neutron dalam suatu inti sama dengan jumlah proton, maka inti akan stabilatau non radioaktif. Tetapi jika dalam inti jumlah neutron tidak sama dengan jumlahproton, maka inti menjadi tidak stabil. Semakin banyak perbedaan jumlah neutrondengan jumlah protonnya , maka semakin tidakstabil dan semakin cepat pula inti itumelepaskan kelebihan energinya dalam bentuk sinar radiasinya.Pada tahun 1900 Rutherford menemukan sinar alfa(α), dan sinar beta(β) dan pada
tahun yang sama sinar gamma(γ) ditemukan oleh P.Villard.
B. PENEMU ZAT RADIO AKTIF
Radioaktivitas pertama kali ditemukan pada tahun 1896 oleh ilmuwan Perancis Henri Becquerel ketika sedang bekerja dengan material fosforen. Material semacam ini akan berpendar di tempat gelap setelah sebelumnya mendapat paparan cahaya, dan dia berfikir pendaran yang dihasilkan tabung katode oleh sinar-X mungkin berhubungan dengan fosforesensi. Karenanya ia membungkus sebuah pelat foto dengan kertas hitam dan menempatkan beragam material fosforen diatasnya. Kesemuanya tidak menunjukkan hasil sampai ketika ia menggunakan garam uranium. Terjadi bintik hitam pekat pada pelat foto ketika ia menggunakan garam uranium tesebut.
Tetapi kemudian menjadi jelas bahwa bintik hitam pada pelat bukan terjadi karena peristiwa fosforesensi, pada saat percobaan, material dijaga pada tempat yang gelap. Juga, garam uranium nonfosforen dan bahkan uranium metal dapat juga menimbulkan efek bintik hitam pada pelat.
Pada awalnya tampak bentuk radiasi yang baru ditemukan ini mirip dengan penemuan sinar-X. Akan tetapi, penelitian selanjutnya yang dilakukan oleh Becquerel, Marie Curie, Pierre Curie, Ernest Rutherford dan ilmuwan lainnya menemukan bahwa radiaktivitas jauh lebih rumit ketimbang sinar-X. Beragam jenis peluruhan bisa terjadi. Sebagai contoh, ditemukan bahwa medan listrik atau medan magnet dapat memecah emisi radiasi menjadi tiga sinar. Demi memudahkan penamaan, sinar-sinar tersebut diberi nama sesuai dengan alfabet yunani yakni alpha, beta, dan gamma, nama-nama tersebut masih bertahan hingga kini. Kemudian dari arah gaya elektromagnet, diketahui bahwa sinar alfa mengandung muatan positif, sinar beta bermuatan negatif, dan sinar gamma bermuatan netral. Dari besarnya arah pantulan, juga diketahui bahwa partikel alfa jauh lebih berat ketimbang partikel beta. Dengan melewatkan sinar alfa melalui membran gelas tipis dan menjebaknya dalam sebuah tabung lampu neon membuat para peneliti dapat mempelajari spektrum emisi dari gas yang dihasilkan, dan membuktikan bahwa partikel alfa kenyataannya adalah sebuah inti atom helium. Percobaan lainnya menunjukkan kemiripan antara radiasi beta dengan sinar katode serta kemiripan radiasi gamma dengan sinar-X.
Para peneliti ini juga menemukan bahwa banyak unsur kimia lainnya yang mempunyai isotop radioaktif. Radioaktivitas juga memandu Marie Curie untuk mengisolasi radium dari barium; dua buah unsur yang memiliki kemiripan sehingga sulit untuk dibedakan.Bahaya radioaktivitas dari radiasi tidak serta merta diketahui. Efek akut dari radiasi pertama kali diamati oleh insinyur listrik Amerika Elihu Thomson yang secara terus menerus mengarahkan sinar-X ke jari-jarinya pada 1896. Dia menerbitkan hasil pengamatannya terkait dengan efek bakar yang dihasilkan. Bisa dikatakan ia menemukan bidang ilmu fisika medik (health physics); untungnya luka tersebut sembuh dikemudian hari. Efek genetis radiasi baru diketahui jauh dikemudian hari. Pada tahun 1927 Hermann Joseph Muller menerbitkan penelitiannya yang menunjukkan efek genetis radiasi. Pada tahun 1947 dimendapat penghargaan hadiah Nobel untuk penemuannya ini. Sebelum efek biologi radiasi diketahui, banyak perusahan kesehatan yang memasarkan obat paten yang mengandung bahan radioaktif; salah satunya adalah penggunaan radium pada perawatan enema. Marie Curie menentang jenis perawatan ini, ia memperingatkan efek radiasai pada tubuh manusia belum benar-benar diketahui (Curie dikemudian hari meninggal akibat Anemia Aplastik, yang hampir dipastikan akibat lamanya ia terpapar Radium). Pada tahun 1930-an produk pengobatan yang mengandung bahan radioaktif tidak ada lagi dipasaran bebas.
C. JENIS-JENIS SINAR RADIOAKTIF
Apabila ditinjau berdasarkan jenisnya maka sinar radioaktif terdiri dari alfadengan simbol β, betadengan simbol β, dan gamma dengan simbol γ. Setiap jenisradiasi memiliki karakteristik khusus.
- sinar Alfa(α).
Sinar α mempunyai sifat sebagai berikut:
- Merupakan inti helium(He).
- Diberi simbol 42α, berarti partikel bermuatan positif dua dan bermassa empat.
- Dibelokkan oleh medn magnet ke arah kutub negatif karena bermuatan positif.
- Mempunyai daya tembus paling kecil, daya jangkau 2,8 sampai dengan 8,3cm.
- Daya ionisasi patikel α sangat besar,± 100 kali daya ionisasi partikel β dan 10.000 kali ionisasi sinar γ.
- Kecepatan partikel bervariasi antara 1/100 hingga 1/10 kecepatan cahaya.
- Sinar Beta (β)
Sinar β mempunyai sifat sebagai berikut:
- Merupakan partikel yang identik dengan elektron.
- Diberi simbol 0-β atau 0-I, berati partikel bermuatan negatif satu dan massa sangat kecil (=5,5 x 10-4sma).
- Dibelokkan oleh medan magnet ke arah positif karena bermuatan negatif.
- Daya tembusnya lebih besar dari sinar α, sinar β dapat menembus beberapa cm dalam medium udara.
- Daya ionisasi di udara 1/100 dari partikel α.
- Kecepatan partikel β berkisar antara 1/100 hingga 99/100 kecepatan cahaya.
- Sinar Gamma(γ).
Sinar γ mempunyai sifat sebagai berikut:
- Merupakan gelombang elektromagnetik.
- Diberi simbol γ, berarti partikelnya tidak bermuatan dan tidak bermassa.
- Karena tidak bermuatan, maka sinar γ tidak dibelokkan oleh medan listrik maupun mdan magnet.
- Sinar γ dipancarkan oleh inti atom yang dalam keadaan tereksitasi ddengan panjang gelombang antara 0,005 Å hingga 0,5 Å.
- Daya ionisasinya di dalam medium sangat kecil sehingga daya tembusnya sangat besa jika dibandingkan dengan daya tembus partikel α atau β (± 10.000 lebih besar dari sinar α).
D. KEGUNAAN RODIOAKTIF
Pemanfaatan radioaktif telah dinikmakti oleh banyak segi kehidupan, yaitu mencakup beberapa sektor pembangunan nasional.
1. Dalam Bidang Kimia.
Dalam bidang kimia, pemanfaatan radioaktif adalah sebagai berikut.
- Mekanisme Reaksi
Teknik perunut digunakan dalam penyelidikan mekanisme reaksi. Perunut merupakan suatu isotop yang ditambahkan pada unsur atau pereaksi dalam proses kimia. Contoh : Dalam reaksi fotosintesis digunakan isotop 18O yang merupakan isotop radioaktif Esterifikasi antara alkhol dan asam karboksilat. Reaksi oksida propena dengan menggunakan KmnO4 dalam suasana asam dan basa.
- Analisis Kimia (analisis pengaktifan neutron)
Pada analissis ini jumlah kandungan suatu zat diukur dalam sejumlah zat dengan cara menembakkan neutron pada suatu inti atom unsur yang stabil menjadi inti atom yang bersifat radioaktif. Cara analisis ini banyak digunakan antara lain:
- Penentuan kandungan logam berat daalam campuran;
- Penentuan unsur beracun pada tubuh manusia;
- Penentuan unsur mikro yang terdapat dalam tumbuhan;
- Penentuan tingkat kandungan unsur dalam tanah.
- Radiasi untuk Pengawetan Makanan Menggunakan Isotop 60Co atau 137Cs
Karena sifat sinar γ, sinar X, atau elektron cepat yang digunakan dalamp roses ini mempunyai daya tembus besar dan tidak menimbulkan perubahan temperatur yang berarti pada bahan yang diiradiasi, menyebabkan proses ini dapat digunakan untuk mengawetkan bahan yan telah dikemas dalam kemasan akhir ataupun telah dibekukan. Selain dapat meningkatkan daya awet, iradiasi juga mampu untuk meningkatkan mutu serta higiene bahan pangan yang berati ikut membantu melindungi kesehatan masyarakat.
2. Bidang Hidrologi
Dalam bidang hidrologi, pemanfaatan radioisotop adalah sebagai berkut.
- Pengukuran Debit Air Sungai
Dasar pengukuran debit air adalah dengan pengengeran perunut. Perunutradioisotop dalam jumlah yang tidak membahayakan dilepas di bagian hulu sungai kemudian diukur konsentrasinya dibagian hilir.
- Menentukan Kebocoran suatu bendungan (Dam)
Zat radioisotop yang digunakan harus tidak berbahaya terhadap manusia danlingkungan sekitar, larut dalam air, tidak diserap oleh tanah atau tubuh bendungan serta tumbuhan. Radioisotop dilepaskan pada tempat tertentu di bendungan yang diperkirakan tempat kebocoran sehingga zat radioaktif akan masuk mengikuti arah kebocoran.
3. Bidang Pertanian dan Peternakan
Dalam bidang pertanian dan peternakan, pemanfaatan radioaktif adalah sebagai berikut.
- Pemuliaan Tanaman
Pemuliaan tanaman adalah suatu fenomena yang menunjukkan perubahan sifat sehingga tanaman menjadi lebih unggul daripada tanaman asalnya. Perubahan sifat itu terjadi akibat dari perubahan (mutasi) struktur kromosom di dalam inti sel. Bahan untuk tujuan mutasi radiasi adalah semua bagian tanaman, seperti stek, tunas danbiji.
- Pengendalian Hama Tanaman
Pemberantasan serangga hama dapat dilakukan secara langsung atau tidak langsung. Pemberantasan hama secara langsung ialah serangga langsung dimatikan dengan radiasi. Pemberantasan hama secara tidak langsung ialah dengan menekan pertumbuhan populasinya serendah mungkin, sehingga tidak merugikan (serangga jantan dimandulkan dengan radiasi.
4. Bidang Kedokteran
Radioisotop dapat digunakan baik untuk diagonis maupun untuk pengobatan (terapi) berbagai macam penyakit.
5. Proses Industri
Dalam proses industri pemanfaatan radioaktif adalah sebagai berikut.
- Perbaikan Mutu Kayu dengan Cara Radiasi
Dengan suatu cara tertentu maka sejenis cairan organik yang termasuk dalam golongan monomer dapat dimasukkan ke dalam rongga-rongga udara yang terdapat
pada sel-sel kayu. Kemudian di radiasi menjadi kayu yang lebih keras daripada aslinya dan keawetannya bertambah.
- Perbaikan Mutu Serat Tekstil
Radiasi dapat memodifikasi sifat-sifat serat alam maupun buatan menurut keperluan. Sebagai contoh serat-serat poliester yang pada keadaan normal sukar menyerap air sehingga dapat diubah menjadi serat poliester yang mudah menyerapair.
6. Pembangkit Listik Tenaga Nuklir (PLTN)
Tenaga nuklir digunakan untuk membangkitkan tenaga listrik yang murah, aman,dan tidak mencemarkan lingkungan. Pembangkit listrik tenaga nuklir sebenarnya hampir sama dengan pembangkit listrik konvensional (PLTU,PLTG, PLT Minyak), yaitu menggunakan tenaga uap untuk menggerakkan turbin dan generator. Hal yang membedakan adalah panas yang digunakan untuk membangkitkan uap tidak dihasilkan dan pembakaran bahan fosil ( batu bara, minyak), tetapi sebagai hasil dari pembelahan inti atom uranium.
E. BAHAYA RADIOAKTIF
Radiasi yang berlebihan dipancarkan oleh zat radioisotop dapat berkibat racunbagi tubuh, mengganggu pekerjaan sel dan dapat menyebabkan kematian sel. Jaringan yang paling peka terhadap radiasi adalah mata, alat kelamin, dan sumsum tulang. Radioisotop dapat juga menyebabkan pembelahan sel darah putih, sehinggaterjadi pembelahan sel darah putih yang berlebihan. Penyakit ini disebut leukemia.Pengaruh radiasi terhadap kelenjar-kelenjar kelamin dapat menyebabkan kemandulan dan mutasi-mutasi pada keturunannya.
