Kimia Inti dan Radiokimia

DAFTAR ISI

REAKSI INTI
STABILITAS INTI
KINETIKA PELURUHAN
RADIOAKTIVITAS
PENDETEKSIAN RADIOAKTIF
PENGGUNAAN RADIOAKTIF
REAKSI FISI
REAKSI FUSI
REAKTOR NUKLIR
KAJIAN JURNAL

REAKSI INTI

Kimia inti adalah ilmu yang mempelajari struktur yang disebut isotop radioaktif. Jadi reaksi
inti atom dan pengaruhnya terhadap kestabilan inti dapat juga bertujuan untuk
inti serta reaksi-reaksi inti yang terjadi pada mendapatkan isotop radioaktif yang
proses peluruhan radio nuklida dan transmutasi berasal dari inti stabil.
inti. Ilmu yang mempelajari perubahan-
perubahan dalam inti atom (proton dan neutron). B. Notasi Reaksi Inti
Perubahan ini disebut reaksi inti. Peluruhan Pada dasarnya reaksi inti ini
radioaktif dan transmutasi inti merupakan reaksi
inti. terjadi karena tumbukan (penembakan)
inti sasaran (target) dengan suatu
A. Pengertian dan karakter secara umum proyektil (peluru). Suatu reaksi inti dapat
Reaksi inti merupakan peristiwa dinyatakan dengan suatu persamaan
reaksi yaitu reaktania inti sasaran X,
perubahan suatu inti atom menjadi inti partikel penembak a (proyektil), partikel
atom lain dengan disertai munculnya yang dilepaskan b (ejektil) dan inti hasil
energi yang sangat besar. Reaksi inti reaksi Y.
adalah proses perubahan yang terjadi
dalam inti atom akibat tumbukan dengan + → +
partikel lain ataupun berlangsung dengan Secara skematik reaksi inti dapat digam-
sendirinya. Terjadi reaksi inti diperlukan barkan :
partikel lain untuk mengganggu
kesetimbangan inti atom. Akibatnya inti Contoh :
akan terpecah menjadi inti yang baru. 174 + 42 → 187 + 11
Partikel yang digunakan untuk
mengganggu kesetimbangan inti yaitu Inti atom nitrogen ditembak dengan
partikel proton atau neutron. partikel (24 ) menjadi inti atom oksigen
Partikel proton atau neutron yang dengan disertai timbulnya proton (11 ),
berenergi ditembakkan pada inti target inti atom oksigen yang terbentuk bersifat
sehingga bereaksi dan terbentuk inti atom radioaktif.
yang baru dengan partikel yang baru. Inti
target dapat merupakan inti atom yang C. Sifat dan karakteristik Reaksi Inti
stabil, ketika terjadi reaksi menyebabkan - Semua inti mengandung dua jenis
inti atom menjadi inti yang tidak stabil partikel dasar, disebut proton dan
neutron ( Terkecuali Hidrogen: 11H)

- Beberapa inti tidak stabil, yang 2. Peluruhan Alpha (α)
memancarkan partikel dan/atau
radiasi elektromagnetik secara spontan Peluruhan alpha biasanya
fenomena ini disebut radioaktivitas
terjadi pada inti tidak stabil yang
- Unsur (atau isotop dari unsure yang
sama) dikonversi dari unsure yang satu relatif berat (nomor atom lebih besar
ke lainnya
dari 80). Dalam peluruhan ini akan
- Proton, neutron, elektron dan partikel
dasar lain dapat saja terlibat dipancarkan partikel alpha (α), yaitu

- Reaksi diiringi dengan penyerapan partikel yang terdiri atas dua proton
atau pelepasan energy yang sangat
besar dan dua neutron. Partikel α mempunyai

- Laju reaksi biasanya tidak dipengaruhi massa 4 sma dan muatan2 muatan
oleh suhu, tekanan, dan katalis.
elementer positif. Partikel α secara
D. Macam macam reaksi inti
Beragam reaksi inti telah berhasil simbolik dinyatakan dengan simbol 4
2
diamati oleh para ilmuwan, secara umum
dapat digolongkan menjadi empat tipe atau 4 He karena identik dengan inti
saja yaitu, peluruhan radioaktif reaksi fisi, 2
reaksi fusi, dan transmutasi inti (atau
transmutasi nuklir). Berikut ini membahas atom Helium. Inti atom yang
tentang Peluruhan Radioaktif
1. Peluruhan Radioaktif melakukan peluruhan α akan

Inti atom yang tidak stabil kehilangan dua proton dan dua
secara spontan akan berubah menjadi
inti atom lain yang lebih stabil sambil neutron serta membentuk nuklida baru.
memancarkan energi radiasi. Radiasi
yang dipancarkan dapat berupa X → −4 Y +
partikel alpha (α), partikel beta (β), −2
atau sinar gamma (γ).
Contoh peluruhan partikel

Alpha yang terjadi di alam adalah:

23982U → 234 Th +
90

3. Peluruhan Beta (β)

Peluruhan beta terjadi pada

inti tidak stabil yang relatif ringan.

Dalam peluruhan ini akan dipancarkan

partikel beta yang mungkin

bermuatan negatif (β -) atau

bermuatan positif (β +). Partikel β -

identik dengan elektron sedangkan

partikel β + identik dengan elektron

yang bermuatan positif atau positron.

Dalam proses peluruhan β- terjadi

perubahan neutron menjadi proton di

dalam inti atom. Proses peluruhan ini

dapat dituliskan sebagai persamaan

inti berikut.

X → Y + β
−1

Contoh 234 Th → 2349 + β
90

4. Peluruhan Gamma γ

Peluruhan gamma tidak

menyebabkan perubahan nomor atom

maupun nomor massa, karena radiasi

yang dipancarkan dalam peluruhan ini

berupa gelombang elektromagnetik

(foton). Peluruhan ini dapat terjadi bila

energi inti atom tidak berada pada

keadaan dasar (ground state), atau

sering dikatakan sebagai inti atom

yang tereksitasi (exited state).

Biasanya, peluruhan γ ini mengikuti

peluruhan α ataupun β. Peluruhan γ

dapat dituliskan sebagai berikut.

X∗ → Y + γ


Contoh 60 Ni∗ → 90 Ni + γ
28 28

STABILITAS INTI melawan kuatnya tolakan paa proton-
proton ini dan menstabilkan inti
Untuk mempertahankan stabilitas inti,
perbandingan neutron terhadap proton harus B. Aturan dalam memprediksi stabilitas inti
berada pada kisaran tertentu. Satu ukuran  Inti yang memiliki 2, 8,20, 50,82, dan
kuantitatif untuk stabilitas inti ialah energi 126 proton/ neutron lebih stabil
ikatan, yaitu energy yang diperlukan untuk dibandingkan inti dengan jumlah
membelah sebuah inti menjadi komponen- proton /neutron lainnya
komponennya, yaitu proyon dan neutron. Energy  Semua isotop dari unsure-unsur
ikatan inti dapat dihitung dari massa proton dan dengan nomor atom leebih besar dari
neutron serta massa inti dengan menggunakan 83 bersifat radioaktif.
hubungan kesetaraan masa-energi Einstein. Inti  Inti dengan bilangan genap proton
menempatkan bagian sangat kecil volume dari dan neutron biasanya lebih stabil
suatu atom, yang mengandung sebagian besar dibandingkan apabila keduanya
massa dari atom karena baik proton dan neutron memiliki bilangan yang genap
berada di dalamnya.  Kestabilan inti dapat dikaitkan dengan
permabndingan neutron-proton. Teori
A. Faktor Stabilitas Inti pasangan neoklon nulida yang tidak
Stabilitas semua inti ditentukan stabilkan selalu meluruh (memancarkan
partikel) untuk mencapai kestabilan
dengan selisih antara tolakan elektrostatik agar energi ikat rata-rata nuklonnya
dan tarikan partikel dan/atau radiasi. Jika bertambah energy rata-rata itu
tarikan melampaui tolakan inti mnejadi berbeda antara satu nuklida denga
stabil. Faktor yang paling utama yang lainnya. Kestabilan inti
menentukan apakah suatu inti stabil ditentukan dengan genap atau
perbandingan neutron-terhadap-proton ganjilnya proton dan neutron ini
(n/p). Atom stabil dari unsur yang didukung oleh fakta lebih setengah
mempunyai nomor atom rendah, nilai n/p jumlah nuklida yang stabil mempunyai
mendekati. Dengan meningkatnya nomor proton dan neutron genap.
atom, perbandingan neutron terhadap
proton dari inti stabil menjadi lebih besar
dari 1. Penyimpangan pada nomor-nomor
atom yang lebih tinggi tersebut kaena
dibutuhkan lebihbanyak neutron untuk

C. Pita Stabilitas Jadi, isotop yang berada di luar pita
Grafik antara banyaknya neutron kestabilan akan bersifat radioaktif.
Meskipun demikian, ditemukan pula
versus banyaknya proton dalam berbagai beberapa isotop di dalam pita kestabilan
isotop yang disebut pita kestabilan yang bersifat radioaktif (Fachrudin,2014).
menunjukkan inti-inti yang stabil. Inti-inti
yang tidak stabil cenderung untuk D. Energi Ikatan
menyesuaikan perbandingan neutron
terhadap proton, agar sama dengan Satu ukuran kuantitatif dari
perbandingan pada pita kestabilan.
Kebanyakan unsur radioaktif terletak di stabilitas inti ialah Energi ikatan inti, yaitu
luar pita ini (Fachrudin,2014).
Berikut ini merupakan grafik pita energy yang diperlukan untuk memecah
kestabilan
inti menjadi komonen-komponennya,
Bila dibuat grafik perbandingan
jumlah proton dan jumlah neutron dari proton dan neutron. Ini menyatakan
isotop unsur-unsur, akan diperoleh suatu
pola di mana isotop-isotop stabil berada di konversi massa menjadi energy yang
dalam suatu daerah berbentuk pita.
Daerah keberadaan isotop-isotop stabil terjadi selama berlangsungnya reaksi inti
dalam grafik ini disebut pita kestabilan.
eksotermik yang menghasilkan

pembentukan inti. Inti atom terbuat dari

proton dan neutron, namun massa total

dari sebuah inti atom selalu lebih rendah

dari jumlah massa nucleon (proton dan

neutron) yang menyusun inti atom

tersebut. Maka selisih dari massa inti atom

dengan massa nucleon dinamakan dengan

cacat massa (defek massa) dengan begitu

menghitung nilai dari energi ikat inti

Berdasarkan hubungan kesetaraan massa-

energi Einstein :

∆E = (∆m)c2

Dimana E adalah energi, m adalah defek

massa dan c adalah kecepatan cahaya,

maka kita dapat menghitung banyaknya

energi yang yang dibutuhkan pada reaksi Jadi energy ikatan yang dibutuhkan
hanya untuk 1 inti saja
inti.
Jika dalam 1 mol inti maka
Contoh isotop 199F mempunyai dikalikan dengan bilangan Avogadro
massa inti atom 18,9984 sma. Intinya
∆E = (2,37 x 10 -11J) x (6,022 x 1023/mol)
mempunyai 9 proton dan 0 neutron maka = 1,43 x 1013 J

jumlah nukleonnya adala 19 nukleon. Energy ikatan inti merupakan
penanda stabilitas inti, namun dalam
Dengan menggunakan massa atom 11H membandingkan strabilitas suatu inti ,
yang memiliki massa proton yaitu harus mempertimbangkan jumlah setiap
nukleon yang dimiliki. Maka persamaannya
1,007825 sma dan neutron adalah adalah

1,008665 sma. Maka menghitung massa ∆E per nukleon = (∆ ) 2

dari nucleon adalah jumlah nukleon

 Untuk proton 9 x 1,007825 sma

= 9,070425 sma

 Untuk neutron 10 x 1,008665 sma

= 10,08665 sma

Maka massa nukleon 199F adalah
9,070425 sma + 10,08665 sma

= 19,15708 sma

 ∆m = massa nucleon – massa inti

= 19,15708 sma - 18,9984 sma.

= 0,1587 sma

 ∆E = (∆m)c2

= (0,1587 sma ) x (3 x 108 m/s)2

= 1,43 x 1016 sma m2/s2

 Dengan faktor konversi

1 kg = 6,022 x 10 26

1 J = 1 kg m2/s2

 ∆E = (1,43 x 1016 sma m2/s2) x

( 6,022 1 kg ) x ( 1J )
1026sma
1 kg m2/s2

= 2,37 x 10 -11 J

KINETIKA PELURUHAN

A. Pengertian Waktu paruh isotop radioaktif telah

Peluruhan radioaktif adalah Peristiwa pemancaran digunakan sebagai "jam atom" untum

sinar radioaktif secara spontan. Inti atom yang mentukan umur objek-objek tertentu. Contoh

tidak stabil selalu memancarkan secara spontan penarikhan dengan pengukuran peluruhan

sinar radioaktif, sehingga akhirnya akan diperoleh sebagai berikut:

inti atom yang stabil. Unsur yang selalu Penarikhan menggunakan isotop Kalium-40

memancarkan sinar radiasi tersebut dinamakan Contoh ini salah satu teknik untuk dikgunakan

unsur radioaktif. Peluruhan ialah perubahan inti dalam geokimia. Isotop radioaktif kalium-40

atom yang tak stabil menjadi inti atom yang lain, meluruh lewat beberapa cara, tetapi

atau perubahan suatu unsur radioaktif menjadi peluruhan yang relevan dengan penarikhan

unsur yang lain. ialah yang berhubungan dengan penangkapan

Semua Peluruhan radioaktif mengikuti elektron:

kinetika orde-pertama. Dengan demikian, laju 4109K + −01 → −01 t½ = 1.2 x 109 tahun

peluruhan radioaktif pada setiap waktu t Akumulasi gas Argon-40 digunakan untuk

adalah menaksir umur spesimen. ketima atom Kalium-

Laju Peluruhan pada waktu t = λN 40 dalam mineral meluruh, argon-40 terjebak

λ: konstanta laju orde-pertama dalam kisi mineral dan dapat lepas hanya

N: banyaknya inti radioaktif pada waktu t ketika material dilelehkan. Dengan demikian,

Konstanta laju tidak dipengaruhi oleh pelelehan merupakan prosedur untuk

perubahan kondisi lingkungan seperti suhu menganalisis sampel mineral di laboratorium.

dan tekanan. Sifat yang tak lazim tersebut Banyak Argon-40 yang ada dapat dengan

tidak ditemukan pada reaksi kimia biasa mudah diukur menggunakan spektrometer

Kemudian untuk menentukan banyak inti massa. dari perbandingan argon-40 terhadap

radioaktif pada waktu nol (No) dan waktu (Nt) kalium-40 dalam mineral dan waktu paruh

ln = - λ t peluruhan maka dapat menentukan umur

batuan dalam kisaran jutaan ataupun miliaran

jadi menentukan waktu paruh untuk reaksinya tahun.

menggunakan persamaan:

½ = ,


- Penarikhan berdasarkan peluruhan Radioaktif

RADIOAKTIVITAS

Radioaktivitas ditemukan pada tahun 1896 Radiokaktivitas utamanya diamati pada unsur-
di Paris oleh Antoine Henri Becquerel (1852 – unsur yang massanya berat, tetapi juga diamati
1908). Secara tidak sengaja menemukan gejala untuk unsur-unsur yang lebih ringan seperti 40K
radioaktivitas pada keping film fotografi miliknya dan 87Rb. Semua unsur yang ditemukan di sumber
yang menjadi hitam ketika di permukaannya alam dengan nomor atom Z > 83 adalah bersifat
ditaruh garam uranium dalam kondisi ruangan radioaktif.
yang gelap. Becquerel menyimpulkan bahwa
keping film fotografi miliknya menerima sejumlah Di alam ini terdapat tiga jenis nuklida,
energi yang cukup besar dari garam uranium di yaitu isotop. Namun, pada proses radioaktivitas
atas permukaan sehingga permukaannya menjadi hanya isotop saja yang sering diteliti. Isotop
gelap. adalah kumpulan inti atom yang memiliki nomor
atom sama namun memiliki nomor massa yang
Radioaktivitas adalah keadaan di mana berbeda dengan sifat fisika yang berbeda tetapi
inti atom yang tidak stabil memancarkan partikel memiliki sifat kimia yang sama. Massa isotop
atau radiasi elektromagnetik secara spontan dapat diukur menggunakan alat yang disebut
menjadi inti yang stabil. Proses perubahan ini spektrometer massa.
disebut peluruhan dan inti atom yang tidak stabil
ini disebut radionuklida. Materi yang mengandung Isotop-isotop di alam ada yang bersifat
radionuklida disebut zat radioaktif. Peluruhan stabil dan tidak stabil. Isotop yang bersifat tidak
adalah proses perubahan inti atom yang tidak stabil disebut radioisotop. Radioisotop adalah
stabil menjadi inti atom yang baru atau isotop yang inti atomnya selalu memancarkan
berubahnya unsur radioaktif menjadi unsur yang sinar radioaktif untuk mencapai kestabilan. Sinar
baru. (Batan). radioaktif yang dipancarkan oleh isotop radioaktif
di antaranya sinar-α, sinar-ß dan sinar gamma.
Beberapa zat radioaktif ditemukan di Ketiga sinar tersebut telah diselidiki oleh
atmosfer tetapi sebagian besar berada di litosfer. Rutherford pada tahun 1899.
Zat radioaktif yang paling utama adalah bijih
uranium, thorium dan garam kalium. Sinar yang mengandung partikel
bermuatan positif dinamakan sinar-α (alfa), sinar
yang mengandung partikel bermuatan negatif
dinamakan sinar-ß (beta), dan sinar yang
mengandung partikel tidak bermuatan dinamakan
sinar gamma.

PPEENNDDEETTEEKKSSIIAANN RRAADDIIOOAAKKTTIIFF

1. Elektroskop Ultra unsur tersebut dideteksi oleh
rangkaian elektronik.
2. Pencacah Geiger – Muller

Elektroskop adalah jenis alat yang Pencacah Geiger adalah jenis alat
digunakan untuk mendeteksi muatan listrik yang digunakan untuk mendeteksi
dan jenis muatan yang berada pada suatu keberadaan radiasi, biasanya sinar alpha,
benda. Prinsip kerja pada elektroskop beta, gamma, x dan y. Pencacah Geiger
adalah induksi listrik. elektroskop terdiri terdiri dari beberapa bagian yaitu,
dari dua bagian, yaitu bagian luar dan pencacah dan penguat, sumber listrik,
bagian dalam. Pada bagian dalam, jendela radiasi masuk, gas Argon, katode
terdapat dua buah keping atau batang dan anode. Prinsip kerja Pencacah Geiger
yang dapat bergerak bebas dan biasanya adalah :
terbuat dari emas. Lalu, pada bagian
luarnya terdapat sebuah konduktor yang 1) Tabung silindir yang terdapat pada
dipisahkan dengan bagian dalam oleh pencacah menangkap partikel dari
bahan isolator. radiasi luar, maka gas Argon akan
terionisasi menjadi ion positif dan
Prinsip kerja elektroskop adalah : negatif. Kemudian ion negatif
1) Partikel yang dipancarkan oleh ditarik menuju ke anode;

suatu benda atau unsur radioaktif 2) Selama perjalanan, ion ini juga
masuk ke dalam kamar ionisasi, akan mengionisasi gas Argon;
kemudian gas yang ada di kamar
tersebut akan terionisasi; 3) Akibat dari terionisasi yang terjadi
2) Ion-ion positif akan ditarik oleh dan akan banyak sekali ion yang
elektrode negatif, dan ion-ion terbentuk sehingga akan terjadi
negatif akan ditarik oleh elektrode arus listrik yang cukup besar.
positif;
3) Adanya muatan yang sejenis pada
elektrode positif mengakibatkan

3. Kamar Kabut tebalnya titik-titik tempat

Kamar kabut adalah sebuah terjadinya kondensasi;
alat yang digunakan untuk mendeteksi
partikel yang digunakan untuk 5) Bila kamar kabut ditempatkan
memvisualisasikan dan memotret
pergerakan partikel radiasi melalui gas. dalam medan magnet, maka
Kamar kabut terdiri dari silinder
tertutup dengan piston yang berisi uap muatan dan jenis partikel dapat
gas atau alkohol yang
disupersaturasikan. ditentukan dari lengkung
Prinsip kerja dari kamar kabut adalah :
1) Untuk membuat uap jenuh, kamar lintasannya.

kabut menggunakan pendingin 4. Kamar Gelombang
yang berasal dari karbon
monoksida padat; Prinsip kerja kamar gelembung sama
2) Apabila ada partikel yang melintas
di dalam uap jenuh, partikel akan dengan kamar kabut. Tetapi kamar
mengionisasi uap tersebut;
3) Ionisasi ini mengakibatkan gelembung menggunakan cairan
timbulnya kondensasi (tetesan cair)
yang dapat dilihat dengan sebagai pendeteksi. Saat partikel
bantuan cahaya yang dipancarkan
ke ruang silinder tersebut; melewati caira, maka terjadi ionisasi di
4) Pergerakan partikel dapat diamati
sesuai dengan panjang dan titik-titik yang lewat pada cairan

tersebut. Proses ionisasi menghasilkan

gelembung pada cairan, yang akan

menjadi indikator terdapatnya

partikel. Kamar gelembung

menggunakan energi untuk mendeteksi

partikel.

5. Detektor Sintilasi

Detektor sintilasi adalah alat untuk

mendeteksi partikel yang

menggunakan efek sintilasi atau

kelipan atau intensitas sinar yang

menumbuk fosfor apabila bahan

sintilator dikenai suatu radiasi nuklir. Untuk mendeteksi radiasi α biasa
menggunakan bahan ZnS(Ag) dan CsI(Tr). Untuk mendeteksi radiasi ß biasa menggunakan jenis
plastik dan bahan organik. Sedangkan untuk mendeteksi radiasi gamma biasa menggunakan NaI(Ti)
dan juga plastik. Detektor sintilasi memiliki kelebihan yaitu mempunyai efisiensi pendeteksian
terhadap sinar gamma lebih tinggi dibandingkan pencacah isi gas.

PENGGUNAAN RADIOAKTIF

Jumlah ketersediaan isotop mengamati fungsi kerja metabolisme di
radioaktif atau yang disebut radioisotop
di alam sangat sedikit jika dibandingkan dalam tubuh manusia.
dengan mineral lain. Beberapa radioisotop
yang ditemukan misalnya uranium-235 (U), Perunut juga digunakan untuk
kalium-40 (K) rubidium-87 (Rb) dan
karbon-14 (C). Dengan teknologi dan ilmu mendiagnosis sesuatu dalam
pengetahuan, manusia akan dengan
mudah untuk membuat sendiri sintesis kedokteran. Natrium-24 disuntikkan ke
radioisotop tersebut di laboratorium.
Radioisotop yang dibuat oleh manusia di dalam aliran darah sebagai larutan
laboratorium disebut radioisotop buatan.
Radioisotop buatan ini dihasilkan dari garam untuk merunut aliran darah dan
penembakan neutron di dalam reaktor
nuklir, dan pembelahan dalam reaksi fisi. mendeteksi kemungkinan penyumbatan
1. Pemanfaatan Radioisotop untuk
atau penyempitan yang terjadi pada
Pengobatan atau Kedokteran
sistem peredaran darah. Iodin-131

telah digunakan untuk menguji

aktivitas kelenjar tiroid. Di mana tiroid

yang tidak berfungsi dapat dideteksi

saat pasien minum larutan yang

mengandung Iodin-31 dan mengukur

radioaktivitas pada tiroid untuk

mendeteksi apakah iodin terserap

dengan laju normal.

2. Pemanfaatan Radioisotop dalam

Bidang Industri atau Teknik

Tingkat korosi dan kerusakan

pada piston mesin dapat diukur

dengan cara mencapur logam pada

dinding silinder piston dengan bahan

radioaktif. Teknik ini dapat digunakan

Radioisotop banyak juga untuk memilih jenis oli yang paling

dimanfaatkan dalam pengobatan atau baik untuk mesin.

kedokteran. Karena radioisotop Radioisotop juga dapat

mempunyai sifat seperti isotop yang digunakan untuk mengukur ketebalan

stabil memungkinkan digunakan untuk benda dengan cara mengamati

permeabilitas radiasi yang

dipancarkan bahan radioisotop. Selain Pesawat ruang angkasa tidak

itu juga, radioisotop dapat digunakan menggunakan bahan bakar minyak

untuk mengukur kecepatan aliran karena memerlukan tempat

suatu fluida. penyimpanan yang besar dan memiliki

3. Pemanfaatan Radioisotop dalam massa yang banyak. Pesawat ruang

Bidang Pertanian angkasa menggunakan radioisotop

Pemakaian radioisotop dapat dengan sel surya sebagai bahan

menghambat pertumbuhan spora dari bakarnya. Pada bagiannya, pesawat

jamur, kapang dan bakteri. Selain itu ruang angkasa memiliki sebuah sistem

juga, radioisotop dapat digunakan atau alat yang dapat mengubah

untuk keperluan diagnosis dalam energi kalor radiasi menjadi energi

bidang pertanian. Proses diagnosis ini listrik.

dilakukan dengan cara mencampurkan

senyawa radioisotop pada pupuk

tanaman. Jumlah pupuk yang

digunakan selama pertumbuhan juga

diukur menggunakan detektor radiasi.

Hasil pengukuran ini dapat membantu

seorang petani untuk mengetahui

berapa jumlah pupuk yang efisien

untuk digunakan.

4. Pemanfaatan Radioisotop dalam

Ekspedisi Ruang Angkasa

TRANSMUTASI INTI

Ernest Rutherford (1871 – 1937) adalah ilmuan yang pertama kali melakukan percobaan
radioaktivitas secara buatan yaitu eksperimen hamburan (disebut hampuran Rutherford). Pada tahun 1919,
Rutherford menembakkan sampel nitrogen dengan partikel α dan mendapatkan hasil isotop atom oksigen
serta beberapa proton dari hasil penembakan tersebut. Reaksi ini menunjukkan pertama kalinya
memungkinkan terjadinya konversi satu unsur menjadi unsur baru lewat proses transmutasi inti. Transmutasi
inti adalah suatu proses penembakan inti atom oleh neutron, proton atau partikel ringan sehingga
membentuk inti yang baru.

UNSUR TRANSURANIUM

Hingga tahun 1940, unsur yang dikenal hanyalah massa yang berat dan tak bermuatan sehingga
unsur yang terdapat di alam. Pada tahun tidak ditolak saat mendekati inti.
1940,unsur buatan yang pertama kali dihasilkan
dengan penembakan neutron pada atom Uranium. Sejak tahun 1940, semua unsur yang mempunyai Z
Pada pembentukan pertama, inti Uranium belum = 93 hingga 106 telah dibuat (unsur buatan).
terbentuk sempurna. Inti Uranium ini mengalami Unsur 104 dan 105 merupakan unsur yang
peluruhan dan menghasilkam unsur Neptunium pertama dalam deret unsur peralihan seteah deret
dengan Z = 93. aktinoid, yang dapat disebut unsur trans-aktinida.
Unsur transuranium adalah unsur-unsur yang
29328 + 10 → 23929 memiliki nomor atom lebih besar dari 92 yaitu
uranium. Unsur transuranium ini sebagian besar
23929 → 29339 + −01 adalah unsur buatan atau tidak ditemukan di
alam. Semua isotop dari unsur-unsur transuranium
Penembakan neutron merupakan cara yang efektif bersifat radioaktif atau dapat memancarkan
untuk menghasilkan reaksi inti. Hal ini disebabkan energi atau radiasi.
bahwa neutron adalah partikel yang memiliki

REAKSI FISI

Pada tahun 1939, Otto Hahn (1879-1968) unsur protactinium. Menurut Meitner, fenomena
dan Friedrich Wilhelm “Fritz” Strassman (1902- yang ditemukan Hahn dan Strassman
1980) melakukan eksperimen menembak atom diidentifikasi sebagai gejala pembelahan inti atom
uranium, 23952 dengan partikel neutron. Awalnya, (fisi nuklir).
ilmuwan meyakini bahwa nomor atom unsur yang
mengalami peluruhan radioaktif hanya berubah Reaksi fisi adalah proses di mana suatu inti
sedikit karena emisi sebuah partikel α saja. yang massanya berat (nomor massa lebih dari
Namun, hasil yang didapatkan dari sejumlah 200) ditembak oleh suatu partikel kemudian
eksperimen menunjukkan bahwa atom uranium terbeah menjadi beberapa unsur yang lebih
23952 yang ditembak itu berubah menjadi atom ringan. Reaksi fisi membebaskan energi dalam
barium 15416 dan Krypton 3962 yang nomor jumlah besar. Energi ini berasal dari massa yang
atomnya setengah dari uranium. Fakta ini pada hilang pada saat reaksi terjadi. Meskipun banyak
awalnya membingungkan Hahn dan Strassman. inti yang bermassa berat dapat diatur agar
Sebelum melakukan eksperimen bersama mengalami reaksi fisi, hanya uranium-235 alami
Strassman, pada tahun 1918 Hahn pernah bekerja dan isotop buatan plutonium-239 saja yang
sama dengan fisikawan Austria-Swedia, Lise mengalami reaksi fisi praktis. Artinya, reaksi ini
Meitner (1878-1968) dan keduanya menemukan melepaskan energi.

REAKSI FUSI

Tujuan akhir dari reaksi fisi dan fusi pada Reaksi fusi adalah proses penggabungan
inti atom adalah membuat inti atom tersebut inti yang berukuran kecil menjadi inti yang lebih
mencapai keadaan stabil. Pada reaksi fisi, untuk besar. Reaksi fusi ini terus menerus terjadi di
membuat inti atom atom yang bersifat stabil matahari yang energinya sangar besar, sehingga
cukup dengan memberikan energi awal yang dapat bermanfaat untuk seluruh makhluk hidup
relatif kecil. Sebaliknya, pada reaksi fusi selisih yang ada di bumi. Reaksi fusi yang terjadi di
energi yang terjadi cukup besar dan ini menjadi matahari adalah reaksi isotop hidrogen yang ada
hambatan energi bagi unsur yang bernomor pada matahari menghasilkan isotop helium. Reaksi
massa ringan. Agar reaksi dapat terjadi, dua grup fusi sering disebut sebagai reaksi termonuklir
muatan positif harus berada sedekat mungkin karena dalam prosesnya memerlukan suhu yang
sehingga resultan gaya kuat inti yang terbentuk sangat tinggi. Reaksi fusi yang dilakukan pada
bisa dominan dibandingkan resultan gaya suhu ruang disebut fusi dingin (cold fussion).
elektrostatik dan akhirnya terbentuk sebuah inti
atom baru hasil reaksi fusi.

REAKTOR NUKLIR

Pada tahun 1942, reaktor nuklir pertama untuk menghasilkan uap. Kemudian uap ini
kali dibangun dan dikembangkan oleh Enrice Fermi diubah menjadi energi listrik untuk
di Universitas Chicago. Tempat atau wadah yang pembangkit listrik.
dapat melakukan dua reaksi sekaligus, reaksi fusi 2. Reaktor Fusi
dan reaksi fisi adalah reaktor. Reaktor nuklir Hingga saat ini riset mengenai reaksi fusi
adalah alat yang digunakan untuk mengendalikan masih terus dilakukan oleh para ilmuwan untuk
reaksi fisi berantai dan dapat menjaga merealisasikan reaksi fusi yang ideal untuk
kesinambungan reaksi tersebut. Reaktor nuklir dapat mencapai suhu tinggi dan massa jenis
ditetapkan sebagai alat yang menggunakan yang dibutuhkan. Alasan mengapa reaksi fusi
materi nuklir sebagai bahan bakarnya. membutuhkan suhu yang sangat tinggi sekitar
1. Reaktor Fisi Berantai 100 juta Celsius adalah untuk mengatasi gaya
tolakan di antara inti-inti. Hal ini akan
Reaktor nuklir adalah suatu sistem yang berakibat pada pencemaran suhu di bumi.
menghasilkan energi dari hasil reaksi fisi Namun, reaksi fusi memiliki beberapa
terkendali. Materi fisi yang digunakan di kentungan di anataranya bahan bakar yang
antaranya Uranium, Plutonium dan lain-lain. digunakan murah dan nyaris tidak terbatas di
Agar dapat memicu reaksi fisi berantai maka alam dan proses reaksi fusi menghasilkan
laju neutron diperlambat dengan limbah radioaktif yang sedikit. Dan apabila
menggunakan medium yang bersifat mesin reaksi fusi dimatikan, mesin ini akan
moderator. Sebuah reaktor fisi berantai benar-benar mati dalam sekejap tanpa
adalah suatu reaktor air bertekanan. Energi bahaya dan meleleh.
yang dihasilkan dari reaksi fisi ini digunakan

FUN FACT!

RADIOISOTOP TENESIUM-99m dan
Kegunaannya

Penemuan unsur radioisotop buatan yang dipakai di bidang kesehatan hingga
sekarang. Carlo Perrier dan Emilio Segre dari University of Palermo (Italia) tahun 1936
berhasil membuat isotop buatan dengan menggunakan isotop dengan nomor atom 37 yaitu
Mo-99 dan menghasilkan memiliki massa atom 97 dan diberinama Teknesium. Penemuan
isotop ini tanpa sengaja dihasilkan dari Foil molibdenum dalam deflektor siklotron. kemudian
tahun 1947 berhasil diperoleh teknesium-99m. Radioisotop ini sebagai asal muasalnya
penggunaan radioisotop menggunakan diagnosis dalam bidang kedokteran. Radioisotop
Teknesium-99m ini memiliki sifat metastabil yang mempunyai paruh waktu pendek yaitu 6
jam dan Teknesium-99m ini hanya memancarkan radiasi Gamma.

Dengan tujuan diagnosis radiasi yang dipancarkan ini diharapkan dapat segera
hadis setelah proses diagnosis sehingga dampak yang mungkin terjadi dapat diminimalisir.
karena sifat isotop yang memiliki energi pemancar gamma yang relatif rendah yaitu 140,5
keV dan memiliki paruh waktu 6 jam , maka Teknosium-99m ini tepat sebagai radioisotop
diagnosis. sebagai contoh penggunaan radioisotop Teknosium-99m atau Tc-99m ini adalah
bone scan, myocardial perfunsion imaging dan funcional brain imaging.

FUN FACT!

KETERSEDIAAN URANIUM DI INDONESIA

UNTUK BAHAN BAKAR PLTN

Uranium adalah unsur utama di antara beberapa unsur radioakti alami yang berada di
bebatuan terutama batuan dan metamorfosis dari sedimen yang bersifat asam seperti granit,
fosfat dan black shales yang kaya akan organik, bahan yang terdapat di kerak bumi dan air laut.
Di alam, uranium memiliki tiga isotop, yaitu U-234, U-235 dan U-238 di mana sekitar 99,3% dari
total uranium alami di alam adalah uranium-238. Senyawa U3O8 dan UO2 adalah senyawa oksida
uranium yang paling umum, dan banyak dihasilkan dari bijih untuk menghasilkan yellow cake
(U3O8).

Uranium merupakan unsur terpenting dalam kandungan bahan Abakar nuklir PLTN dalam
menghasilkan energi panas. Banyaknya bahan bakar nuklir yang dibutuhkan PLTN akan
mempengaruhi jumlah penyediaan bijih uranium. Untuk menjaga keberlangsungan operasi PLTN,
sangat penting untuk menjaga keseimbangan antara kebutuhan dan pasokan serta cadangan
uranium.

. Jika burn-up bahan bakar yang digunakan adalah 43 GWd/ton U, maka kebutuhan bahan
bakar nuklir per tahun sekitar 28,93 ton. Untuk memproduksi bahan bakar nuklir sebanyak itu
diperlukan uranium alam U3O8 (yellow cake) sebanyak 244,68 ton atau setara dengan 108.362,2
ton bijih uranium. Diperkirakan PLTN pertama di Indonesia akan beroperasi pada tahun 2027 atau
2030 dengan kapasitas 2x1.000 MWe, sehingga, dari cadangan uranium terukur 1.608 ton yang
dimiliki Indonesia hanya dapat memasok secara penuh kebutuhan bahan bakar PLTN selama 3
tahun.

Jika Indonesia mampu untuk menambang seluruh cadangan uranium 70.000 ton tersebut
maka dipastikan dapat menyediakan pasokan uranium untuk 7 unit PLTN dengan daya masing-
masing 1.000 MWe yang beroperasi selama 40 tahun umur PLTN. Jika Indonesia gagal
mengeksploitasi seluruh cadangan uranium yang ada, maka alternatif pemenuhan kebutuhan
hanya dapat diatasi dengan cara impor.

DAFTAR RUJUKAN

Awaludin.Rohadi. 2011. Radioisotop Tenesium-99m dan Kegunaannya. Tangerang Selatan:
Jurnal Batan Pusat Radioisotop dan Radiofarmaka.

Bastori, Imam dan Birmano, Moch. Djoko. 2017. Analisis Ketersediaan
Uranium di Indonesia untuk Kebutuhan. Jurnal Pengembangan Energi Nuklir Vol. 19, No.
2, (2017) 95-102.

Cahyani, Fieska dan Santoso, Yandri. 2018. Fisika. Bogor : Quadra.
Chang, Raymond. 2005. Kimia Dasar: Konsep-konsep Inti Jilid 2/ Edisi 3 .Jakarta:

Erlangga.
Petrucci, Ralph H. 1999. Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern Edisi Keempat

Jilid 3. Jakarta : Erlangga.
Santiani. 2011. Nuklir, Fisika Inti dan Politik Energi Nuklir. Malang: Intimedia.
Kratz, Jens-Volker dan Lieser, Karl Heinrich. 2013. Nuclear and Radiochemistry

Fundamentals and Applications Volume 1. Boschstr : Wiley-VCH Verlag GmbH and Co.
https://images.app.goo.gl/4AehUtwfDkYGN2St8
https://images.app.goo.gl/hWRnYcjt3sTLoEJh6
https://images.app.goo.gl/cMA1sda47v7BeBZN7
https://images.app.goo.gl/bSoFktMaaaR9KgKC7
https://images.app.goo.gl/BpU8v2pXVqStjyc19
https://images.app.goo.gl/7LdmNL8PH4bUzvwP8
https://images.app.goo.gl/z6sLdyDXC9oQ4wda6
https://images.app.goo.gl/kK3LmVggy21bgFab8
https://images.app.goo.gl/yJK8ccJ3YoFwwsFt5
https://images.app.goo.gl/QaLTevK4VHjm3R3s5
https://images.app.goo.gl/WjVCrJE1bdeDfzJj7
https://images.app.goo.gl/D9KyUAK1aPosyCv49
https://images.app.goo.gl/Dns7rXMt7wtn1Rcv7