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.

Core of CROCUS , reaktor nuklir kecil yang digunakan untuk penelitian di EPFL di Swiss

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.

Lihat pula

Penanggalan radiometrik

Referensi

^ "radionuclide | Encyclopedia.com". www.encyclopedia.com. Diakses tanggal 2020-10-22.
^ ^a ^b "radioactive isotope | Description, Uses, & Examples". Encyclopedia Britannica (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 2020-10-22.
^ ^a ^b "Radioisotope production in research reactors". www.iaea.org (dalam bahasa Inggris). 2016-07-15. Diakses tanggal 2020-10-22.
^ Kumar, Bhishm (2011). Singh, Vijay P.; Singh, Pratap; Haritashya, Umesh K., ed. Encyclopedia of Snow, Ice and Glaciers (dalam bahasa Inggris). Dordrecht: Springer Netherlands. hlm. 913–914. doi:10.1007/978-90-481-2642-2_429. ISBN 978-90-481-2642-2.
^ "Primordial Radionuclides". Nuclear Power (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 2020-10-29.
^ "What is Cosmogenic Radionuclide - Definition". Radiation Dosimetry (dalam bahasa Inggris). 2019-12-14. Diakses tanggal 2020-10-29.
^ "Cosmogenic nuclides". www.physics.purdue.edu. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2019-10-29. Diakses tanggal 2020-10-23.
^ "Radioisotopes | What are Radioisotopes? | ANSTO". www.ansto.gov.au (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 2020-10-22.
^ "Getting External Beam Radiation Therapy". www.cancer.org (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 2020-10-24.
^ Radiology (ACR), Radiological Society of North America (RSNA) and American College of. "Radioiodine (I -131) Therapy for Hyperthyroidism". www.radiologyinfo.org (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 2020-10-24.
^ "Technetium scans". healthywa.wa.gov.au. Diakses tanggal 24 Oktober 2020.
^ Jadiyappa, Sannappa (2018-09-19). "Radioisotope: Applications, Effects, and Occupational Protection". Principles and Applications in Nuclear Engineering - Radiation Effects, Thermal Hydraulics, Radionuclide Migration in the Environment (dalam bahasa Inggris). doi:10.5772/intechopen.79161.
^ "Radioisotopes in Industry | Industrial Uses of Radioisotopes - World Nuclear Association". www.world-nuclear.org. Diakses tanggal 2020-10-24.
^ "Pangan Iradiasi, alternatif yang menjanjikan". www.pom.go.id. Diakses tanggal 24 Oktober 2020.
^ "Radioisotope uses for food and agriculture - World Nuclear Association". www.world-nuclear.org. Diakses tanggal 2020-10-24.
^ "Thermoelectric Generator - an overview | ScienceDirect Topics". www.sciencedirect.com. Diakses tanggal 2020-10-24.
^ "About Plutonium-238 | About RPS". NASA Radioisotope Power Systems (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 2020-10-24.
^ Poschl, Michael; Nollet, Leo M. L. (2006-08-21). Radionuclide Concentrations in Food and the Environment (dalam bahasa Inggris). CRC Press. hlm. 19. ISBN 978-1-4200-1927-8.
^ "Dating Rocks and Fossils Using Geologic Methods | Learn Science at Scitable". www.nature.com. Diakses tanggal 2020-10-25.
^ "Americium Smoke Detectors". large.stanford.edu. Diakses tanggal 2020-10-25.
^ "Ionizing radiation, health effects and protective measures". www.who.int (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 2020-10-24.