Reaksi fisi berantai
menghasilkan energi yang sangat besar. Reaksi ini sangat berbahaya jika terjadi
di alam bebas karena dapat menimbulkan ledakan dan kerusakan yang sangat besar.
Reaksi fisi dapat bermanfaat bagi penyediaan energi jika dapat dilakukan secara
terkendali. Tempat berlangsungnya reaksi fisi terkendali ini disebut sebagai
reaktor nuklir atau reaktor atom. Berikut ini adalah komponen utama sebuah
reaktor nuklir.
1. Perisai Radiasi
Perisai radiasi merupakan
bagian reaktor yang berfungsi untuk mencegah kebocoran sinar-sinar radioaktif yang berbahaya
bagi kehidupan.
2. Moderator
Moderator adalah bagian
reaktor yang berfungsi untuk mengurangi energi kinetik neutron, sehingga dihasilkan
neutron lambat untuk melakukan fisi berantai. Berdasarkan jenis reaktor yang
digunakan, moderator ada beberapa jenis, yaitu:
a.
Air Ringan
(H2O) untuk
reaktor air didih (BWR = Boilling Water Reactor) dan reaktor air tekan (PWR = Pressurized Water
Reactor)
b. Air Berat
(D2O) untuk
reaktor air berat
c. Grafit untuk reaktor pendingin gas
(HTGR = HighTemperature Gas-cooled Reactor).
3. Bahan Bakar
Bahan bakar merupakan sumber
energi reaktor. Bahan bakar pada reaktor air ringan menggunakan uranium oksida
(UO2). Bahan bakar ini ditempatkan dalam tabung panjang dari kuarsa
zirkonium yang dirakit bersama batang kendali yang dapat digerakkan ke dalam
teras reaktor.
4. Batang Kendali
Batang kendali berfungsi
sebagai penyerap neutron untuk mengendalikan reaksi fisi yang terjadi (tingkat
kekritisan reaktor). Batang kendali terbuat dari bahan yang mudah menyerap
neutron, misalnya kadmium. Reaktor dikatakan dalam keadaan kritis jika neutron
rata-rata yang melakukan reaksi sama dengan satu. Jika neutron rata-rata kurang
dari satu dikatakan reaktor dalam keadaan subkritis. Jika neutron rata-rata
lebih dari satu, reaktor dikatakan dalam keadaan superkritis. Keadaan ini
sangat membahayakan reaktor karena dapat menyebabkan reactor meledak. Hal ini
pernah terjadi pada reaktor Chernobyl pada tahun 1986.
Reaktor Daya
Reaktor daya adalah reaktor
yang berfungsi sebagai pembangkit listrik (PLTN). Pada reaktor daya, energi
panas yang dihasilkan dari reaktor nuklir digunakan untuk membangkitkan uap
yang kemudian digunakan sebagai penggerak turbin pada pembangkit tenaga
listrik.
B. DAMPAK POSITIF
RADIOISOTOP
(PEMANFAATAN RADIOISOTOP)
Pengenalan radioisotop bagi kehidupan umat manusia dimaksudkan untuk
kesejahteraan manusia, dan bukan untuk mengancam kehidupan manusia. Penggunaan
radioisotop sebagai perunut didasarkan pada kenyataan bahwa isotop radioaktif
mempunyai sifat kimia yang sama dengan isotop stabil. Jadi, suatu isotop
radioaktif melangsungkan reaksi kimia yang sama seperti isotop stabilnya.
Sedangkan penggunaan radioisotop sebagai sumber radiasi didasarkan pada
kenyataan bahwa radiasi yang dihasilkan zat radioaktif dapat mempengaruhi
materi maupun mahluk. Radiasi dapat digunakan untuk memberi efek fisis, efek
kimia, maupun efek biologis.
Di negara-negara maju penggunaan dan penerapan radioisotop telah dilakukan
dalam berbagai bidang. Radioisotop adalah isotop suatu unsur radioaktif
yang memancarkan sinar radioaktif. Isotop suatu unsur baik stabil maupun yang
radioaktif memiliki sifat kimia yang sama. Penggunaan radioisotop dapat dibagi
ke dalam penggunaan sebagai perunut dan penggunaan sebagai sumber radiasi.
Radioisotop sebagai perunut digunakan untuk mengikuti unsur dalam suatu proses
yang menyangkut senyawa atau sekelompok senyawa. Radioisotop dapat digunakan
sebagai sumber sinar sebagai pengganti sumber lain misal sumber sinar X.
Radioisotop dapat digunakan sebagai perunut sebab energi sinar yang
dipancarkan serta waktu paruhnya merupakan sifat khas radioisotop tersebut.
Pada contoh di bawah ini akan diberikan beberapa contoh penggunaan radioisotop
baik sebagai perunut maupun sebagai sumber radiasi.
Penggunaan radioisotop digunakan dalam berbagai bidang, misalnya pada
industri, teknik, pertanian, kedokteran, ilmu pengetahuan, hidrologi dan
lain-lain. Tujuan penggunaan radioisotop bagi kehidupan manusia adalah untuk
kesejahteraan manusia dan memudahkan keberlangsungan hidup manusia.
Manfaat Radioisotop dalam Berbagai Bidang
Kehidupan baik sebagai perunut maupun sebagai sumber radiasi adalah sebagai
berikut :
1. Bidang Teknologi Pertanian
Radioisotop
dalam bidang pertanian dapat diguanakan sebagai pelacak (tracer) untuk
menganalisis proses fotosintesis. Misalnya isotop yang dilarutkan dalam air
disuntikkan pada akar. Proses metabolisme pada tumbuhan tersebut dapat dilacak
dengan menggunakan detektor radioaktif.
Contoh lain
pemanfaatan radioisotop adalah untuk menghasilkan bibit unggul dengan
iradiasi. Misalnya, varietas padi unggul hasil mutasi biji padi dengan radiasi
gamma memiliki sifat tahan terhadap beberapa jenis hama dan penyakit. Begitu
juga halnya dengan kacang-kacangan hasil mutasi radiasi gamma yang memiliki
sifat tahan terhadap lalat putih, karat daun, bercak coklat, penyakit kudis,
dan produksi per hektar lebih banyak.Teknik iradiasi dalam bidang pertanian
juga dimanfaatkan untuk mengendalikan hama serangga.
Dalam bidang
pemuliaan tanaman pembentukan bibit unggul dapat dilakukan dengan menggunakan
radiasi. Misalnya, pemuliaan padi, bibit padi diberi radiasi dengan dosis yang
bervariasi, dari dosis terkecil yang tidak membawa pengaruh hingga dosis
terbesar yang mematikan, (Biji tumbuh). Biji yang sudah diradiasi itu kemudian
disemaikan dan ditanam berkelompok menurut ukuran dosis radiasinya. Selanjutnya
akan dipilh varietas yang dikehendaki, misalnya yang tahan hama, berbulir
banyak dan berumur pendek. Dalam bidang pertanian, radiasi yang dihasilkan juga
digunakan untuk pemberantasan hama dan pemulihan tanaman.
a.
Pembentukan Bibit
Unggul
Dalam bidang pertanian, radiasi gamma dapat digunakan untuk memperoleh
bibit unggul. Sinar gamma menyebabkan perubahan dalam struktur dan sifat
kromosom sehingga memungkinkan menghasilkan generasi yang lebih baik, misalnya
gandum dengan yang umur lebih pendek.
Selain sinar gamma, fosfor-32 (P-32) juga berguna untuk membuat benih
tumbuhan yang bersifat lebih unggul dibandingkan induknya. Radiasi radioaktif
ini ke tanaman induk akan menyebabkan ionisasi pada berbagai sel tumbuhan.
Ionisasi inilah yang menyebabkan turunan akan mempunyai sifat yang berbeda dari
induknya. Kekuatan radiasi yang digunakan diatur sedemikian rupa hingga
diperoleh sifat yang lebih unggul dari induknya.
b.
Pemupukan dan
Pemberantasan Hama dengan Serangga Mandul
Radioisotop fosfor dapat dipakai untuk mempelajari pemakaian pupuk oleh
tanaman. Ada jenis tanaman yang mengambil fosfor sebagian dari tanah dan
sebagian dari pupuk. Berdasarkan hal inilah digunakan fosfor radioaktif untuk
mengetahui pola penyebaran pupuk dan efesiensi pengambilan fosfor dari pupuk
oleh tanaman. Teknik radiasi juga dapat digunakan untuk memberantas hama dengan
menjadikan serangga mandul.
Dengan radiasi dapat mengakibatkan efek biologis, sehingga timbul
kemandulan pada serangga jantan. Kemandulan ini dibuat di laboratorium dengan
cara hama serangga diradiasi sehingga serangga jantan menjadi mandul. Setelah
disinari hama tersebut dilepas di daerah yang terserang hama, sehingga
diharapkan akan terjadi perkawinan antara hama setempat dengan jantan mandul
yang dilepas, sehingga telur itu tidak akan menetas.
c. Pengawetan Makanan
Pada musim panen, hasil produksi pertanian melimpah. Beberapa dari hasil
pertanian itu mudah busuk atau bahkan dapat tumbuh tunas, contohnya kentang.
Oleh karena itu diperlukan teknologi untuk mengawetkan bahan pangan tersebut.
Salah satu cara yang dapat dilakukan adalah dengan irradiasi sinar radioaktif.
Radiasi ini juga dapat mencegah pertumbuhan bakteri dan jamur.
2. Bidang Teknologi Peternakan
Pemanfaatan teknik nuklir
radiasi yang dilakukan di bidang peternakan terutama di bidang kesehatan
ternak, yaitu untuk melemahkan patogenisitas penyakit yang disebabkan oleh
bakteri, virus, dan cacing. Lembaga penelitian dan pengembangan pemanfaatan
radiasi, telah menghasilkan radiovaksin, reagen diagnostik, dan pengawetan.
Radiovaksin adalah teknik
pembuatan vaksin dengan cara iradiasi. Pembuatan radiovaksin memiliki
keunggulan dibandingkan dengan cara konvensional, yaitu mempercepat proses
pembuatan vaksin dengan memperpendek waktu pasasel. Selain itu, radiovaksin
yang diproduksi memiliki kualitas yang sama dengan vaksin buatan secara
konvensional. Sumber radiasi yang digunakan untuk pembuatan radiovaksin adalah
sinar gamma. Sinar gamma digunakan untuk menurunkan infektivitas, virulensi,
dan patogenitas agen penyakit yang diharapkan mampu merangsang timbulnya
kekebalan tubuh terhadap infeks penyakit.
3. Bidang Kedokteran
Pemanfaatan radioaktif dalam
bidang kedokteran dikenal sebagai kedokteran nuklir (nuclear
medicine). Misalnya seperti diuraikan berikut ini.
a. Teknik Pengaktifan Neutron
Teknik ini dapat digunakan
untuk menentukan kandungan mineral tubuh terutama untuk unsur-unsur yang
terdapat dalam tubuh dengan jumlah yang sangat kecil (Co, Cr, F, Mn, Se, Si, V,
Zn, dan lain-lain).
b. Penentuan Kerapatan Tulang dengan Bone Densitometer Pengukuran
kerapatan tulang dilakukan dengan cara menyinari tulang dengan radiasi
gamma atau sinar-X.
c. Three Dimensional Conformal Radiotherapy (3D-CRT)
d. Positron Emission Tomography (PET) atau Magnetic Resonance Imaging (MRI).
Berbagai jenis radioisotope juga
digunakan untuk mendeteksi (diagnosa) berbagai penyakit
antara lain Teknesium-99 (Tc-99),Talium-201 (TI-201), Iodin-131
(I-131),Natrium-24 (Na-24),Xenon-133 (Xe-133), Fosforus-32 (P-32), dan besi-59
(Fe-59).
a. Teknetum-99 (Tc-99) yang disuntikkan kedalam pembuluh darah akan akan diserap terutama oleh
jaringan yang rusak pada organ tertentu, seperti jantung, hati dan paru-paru.
Sebaliknya, TI-201 terutama akan diserap oleh jaringan sehat pada organ
jantung. Oleh karena itu, kedua radioisotop itu digunakan bersama-sama untuk
mendeteksi kerusakan jantung.
b. Iodin-131 (I-131) diserap terutama oleh kelenjar gondok, hati dan bagian-bagian tertentu dari
otak. Oleh karena itu, I-131 dapat digunakan untuk mendeteksi kerusakan pada
kelenjar gondok, hati, dan untuk mendeteksi tumor otak.
c. Iodin-123 (I-123) adalah radioisotop lain dari Iodin. I-123 yang memancarkan sinar gamma
yang digunakan untuk mendeteksi penyakit otak.
d. Natrium-24 (Na-24) digunakan untuk mendeteksi adanya gangguan peredaran darah. Larutan NaCl yang tersusun atas Na-24 dan Cl yang stabil disuntikkan ke
dalam darah dan aliran darah dapat diikuti dengan mendeteksi sinar yang
dipancarkan, sehingga dapat diketahui jika terjadi penyumbatan aliran darah.
e. Xenon-133 (Xe-133) digunakan untuk mendeteksi penyakit paru-paru
f. Phospor-32 (P-32) digunakan untuk mendeteksi penyakit mata, tumor, dan lain-lain. Serta
dapat pula mengobati penyakit polycythemia rubavera, yaitu pembentukan sel
darah merah yang berlebihan. Dalam penggunaanya isotop P-32 disuntikkan ke
dalam tubuh sehingga radiasinya yang memancarkan sinar beta dapat menghambat
pembentujan sel darah merah pada sum-sum tulang belakang.
g. Sr-85 untuk mendeteksi penyakit pada tulang.
h. Se-75 untuk mendeteksi penyakit pankreas.
i. Kobalt-60 (Co-60) sumber radiasi gamma untuk terapi tumor dan kanker. Karena sel kanker lebih
sensitif (lebih mudah rusak) terhadap radiasi radioisotop daripada sel normal,
maka penggunakan radioisotop untuk membunuh sel kanker dengan mengatur arah dan
dosis radiasi.
j. Kobalt-60 (Co-60) dan Skandium-137 (Cs-137), radiasinya digunakan untuk sterilisasi
alat-alat medis.
k. Radioisotop fosfor dapat dipakai untuk menentukan tempat tumor di otak:
·
Ferum-59 (Fe-59) dapat digunakan untuk mempelajari dan mengukur laju pembentukan sel darah
merah dalam tubuh dan untuk menentukan apakah zat besi dalam makanan dapat
digunakan dengan baik oleh tubuh.
·
Sejak lama diketahui bahwa radiasi dari radium dapat dipakai untuk pengobatan kanker.
Oleh karena radium-60 dapat mematikan sel kanker dan sel yang sehat maka
diperlukan teknik tertentu sehingga tempat di sekeliling kanker mendapat
radiasi seminimal mungkin.
·
Radiasi gamma dapat membunuh organisme hidup termasuk bakteri. Oleh karena itu, radiasi
gamma digunakan untuk sterilisasi alat-alat kedokteran.
4. Bidang Kepurbakalaan
Radioisotop dalam bidang
kepurbakalaan digunakanuntuk menentukan umur suatu fosil. Dengan menganalisil
kandungan isotop karbon–14 pada fosil, para ahli dapat memperkirakan
umur fosil (tumbuhan atau hewan yang telah mati dan membatu) atau peninggalan
zaman purba.
Radioisotop karbon-14, terbentuk di bagian atas atmosfer dari penembakan
atom nitrogen dengan neutron yang terbentuk oleh radiasi kosmik.
Karbon radioaktif tersebut di permukaan bumi sebagai karbon dioksida dalam
udara dan sebagai ion hidrogen karbonat di laut. Oleh karena itu karbon
radioaktif itu menyertai pertumbuhan melalui fotosintesis. Lama kelamaan
terdapat kesetimbangan antara karbon-14 yang diterima dan yang meluruh dalam
tumbuh-tumbuhan maupun hewan, sehingga mencapai 15,3 dis/menit gram karbon.
Keaktifan ini tetap dalam beberapa ribu tahun. Apabila organisme hidup mati,
pengambilan 14C terhenti dan keaktifan ini berkurang. Oleh karena itu umur
bahan yang mengandung karbon dapat diperkirakan dari pengukuran keaktifan
jenisnya dan waktu paruh 14C. ( 12 T = 5.730 tahun).
5. Bidang Sains/Hidrologi
·
Iodin-131 (I-131) untuk mempelajari
kesetimbangan dinamis.
·
Oksigen-18 (O-18) untuk mempelajari
reaksi esterifikasi.
·
Karbon-14 (C-14) untuk mempelajari
mekanisme reaksi fotosintesis.
·
Na-24 untuk mempelajari kecepatan aliran sungai.
·
Na-24 dalam bentuk karbonat untuk menylidiki kebocoran pipa air dibawah.
6. Bidang Kimia
a.
Teknik Perunut
Teknik perunut dapat dipakai
untuk mempelajari mekanisme berbagai reaksi kimia. Misal pada reaksi
esterifikasi. Dengan oksigen-18 dapat diikuti reaksi antara asam karboksilat
dan alkohol. Dari analisis spektroskopi massa, reaksi esterifikasi yang terjadi
dapat ditulis seperti berikut. (isotop oksigen-18 diberi warna). Hasil analisis
ini menunjukkan bahwa molekul air tidak mengandung oksigen-18. Adapun jika O-18
berada dalam alkohol maka reaksi yang terjadi seperti berikut.
b.
Penggunaan Isotop dalam Bidang Kimia
Analisis
Penggunaan isotop dalam
analisis digunakan untuk menentukan unsur-unsur kelumit dalam cuplikan.
Analisis dengan radioisotop atau disebut radiometrik dapat dilakukan dengan dua
cara yaitu, sebagai berikut.
1)
Analisis Pengeceran Isotop
Larutan yang akan dianalisis dan larutan
standar ditambahkan sejumlah larutan yang mengandung suatu spesi radioaktif.
Kemudian zat tersebut dipisahkan dan ditentukan aktivitasnya. Konsentrasi
larutan yang dianalisis ditentukan dengan membandingkannya dengan larutan
standar.
Analisis aktivasi neutron dapat digunakan
untuk menentukan unsur kelumit dalam cuplikan yang berupa padatan. Misal untuk
menentukan logam berat (Cd) dalam sampel ikat laut. Sampel diiradiasi dengan
neutron dalam reaktor sehingga menjadi radioaktif. Salah satu radiasi yang
dipancarkan adalah sinar gamma . Selanjutnya sampel dicacah dengan spektrometer
gamma untuk menentukan aktivitas dari unsur yang akan ditentukan.
7.
Radiologi dalam Hal Penyimpanan Makanan
Bahan makanan seperti kentang
dan bawang jika disimpan lama akan bertunas. Radiasi dapat menghambat
pertumbuhan bahan-bahan seperti itu. Jadi, sebelum bahan tersebut disimpan
diberi radiasi dengan dosis tertentu sehingga tidak akan bertunas, dengan
demikian dapat disimpan lebih lama. Radiasi juga digunakan untuk pengawetan
bahan makanan untuk mencegah pertumbuhan bakteri dan jamur.
8. Bidang
Industri
Kaos lampu petromaks
menggunakan larutan radioisotop horium dalam batas yang dipernankan agar
nyalanya lebih terang. Radiasi gamma yang dihasilkan dapat digunakan untuk
memeriksa cacat pada logam dan juga untuk pengawetan kayu, barang-barang
seni,dll.
Penggunaan radioisotop dalam
bidang industri antara lain untuk mendeteksi kebocoran pipa yang ditanam di
dalam tanah atau dalam beton. Dengan menggunakan radioisotop yang dimasukkan ke
dalam aliran pipa kebocoran pipa dapat dideteksi tanpa penggalian tanah atau
pembongkaran beton. Penyinaran radiasi dapat digunakan untuk menentukan keausan
atau kekeroposan yang terjadi pada bagian pengelasan antarlogam. Jika bahan ini
disinari dengan sinar gamma dan dibalik bahan itu diletakkan film foto maka
pada bagian yang aus atau keropos akan memberikan gambar yang tidak merata.
Radiasi sinar gamma juga digunakan dalam vulkanisasi lateks alam. Penggunaan
zat radioaktif dalam bidang industri yang lainnya adalah untuk mengatur
ketebalan besi baja, kertas, dan plastik; dan untuk menentukan sumber minyak
bumi.
C. DAMPAK NEGATIF
RADIOISOTOP
(AKIBAT RADIOISOTOP)
Radiasi yang dipancarkan oleh sinar radioaktif dapat
merusak sel, menyebabkan kelainan pada sel, dan bahkan mematikan sel mahluk
hidup. Beberapa efek negatif radiasi unsur radioaktif terhadap manusia sebagai
berikut :
1. Radiasi unsur radioaktif dapat merusak jaringan sel
2. Radiasi unsur radioaktif dapat menurunkan kekebalan
tubuh terhadap penyakit
3. Radiasi unsur radioaktif dapat menyebabkan
kerusakan kulit dan sistem saraf.
Radiasi yang dipancarkan oleh unsur radioaktif juga dapat
menyebabkan beberapa kerusakan pada organ tubuh manusia, misalnya :
1.
Kerusakan karena Efek Somatic
Efek somatik akibatnya akan tampak dalam kurun waktu
yang relatif dekat. Yang termasuk di dalamnya antara lain kerusakan pada sistem
saraf, sistem pencernaan, sumsum tulang/sel-sel darah, organ reproduksi,
kelenjar thyroid, mata, paru-paru, dan ginjal.
2.
Kerusakan karena Efek Tertunda
Efek tertunda, atau sering disebut dengan efek
stokastik, memerlukan waktu yang lama untuk dapat diketahui akibatnya. Karena
tenggang waktu yang lama, maka tidak mudah untuk menentukan apakah kelainan
yang terjadi pada organ tubuh tersebut merupakan akibat dari radiasi atau
karena sebab lainnya.
Beberapa bentuk efek tertunda akibat radiasi antara
lain neoplasma (perubahan bentuk atau perubahan pertumbuhan sel karena radiasi),
katarak yang dipengaruhi pula oleh faktor usia dan dosis radiasi, kemandulan,
baik kemandulan permanen maupun kemandulan parsial, berkurangnya usia harapan
hidup, dan hambatan pada pertumbuhan (besarnya hambatan dipengaruhi oleh faktor
umur janin dan dosis radiasi yang diterima).
3.
Kerusakan karena Efek Genetic
Efek genetik disebut juga dengan heredity effects.
Efek radiasi, khususnya radiasi nuklir, menyebabkan terjadinya mutasi gen. Hal
ini sesuai teori yang mengatakan bahwa kromosom dalam sel memang dapat berubah
atau mengalami mutasi.
Memperpendek waktu pasasel itu apa ya?
BalasHapus