Latar Belakang
Kita telah mengetahui bahwa atom terdiri atas inti atom dan elektron-elektron yang beredar mengitarinya. Reaksi kimia biasa (seperti reaksi pembakaran dan penggaraman),hanya menyangkut perubahan pada kulit atom, terutama elektron pada kulit terluar,sedangkan inti atom tidak berubah. Reaksi yang menyangkut perubahan pada inti disebutreaksi inti atau r eaksi nuklir (nukleus=inti).
Reaksi nuklir ada yang terjadi secara spontan ataupun buatan. Reaksi nuklir spontan terjadi pada inti-inti atom yang tidak stabil. Zat yang mengandung inti tidak stabil ini disebut zat radioaktif . Adapun reaksi nuklir tidak spontan dapat terjadi pada inti yang stabil maupun,inti yang tidak stabil. Reaksi nuklir disertai perubahan energi berupa radiasidan kalor. Berbagai jenis reaksi nuklir disertai pembebasan kalor yang sangat dahsyat,lebih besar dan reaksi kimia biasa.
Ternyata, banyak unsur yang secara alami bersifat radioaktif. Semua isotop yang bernomor atom di atas 83 bersifat radioaktif. Unsur yang bernomor atom 83 atau kurangmempunyai isotop yang stabil kecuali teknesium dan promesium. Isotop yang bersifatradioaktif disebut isotop radioaktif atau radioisotop, sedangkan isotop yang tidak radiaktif disebut isotop stabil. Dewasa ini, radioisotop dapat juga dibuat dari isotop stabil. Jadidisamping radioisotop alami juga ada radioisotop buatan.
Penggunaan teknik radioisotop dewasa ini telah meluas dalam berbagai bidang,seperti : bidang kedokteran, bidang peternakan dan pertanian, bidang industri baja, bidangindustri makanan, bidang hidrologi dan bidang sedimentologi. Aplikasi tersebut ditujukanuntuk kesejahteraan manusia di berbagai bidang.
Radioisotop yang sering digunakan dalam berbagai bidang kebutuhan manusiaseperti bidang kesehatan, pertanian, hidrologi dan industri, pada umumnya tidak terdapatdi alam karena kebanyakan umur paruhnya relatif pendek. Radioisotop dibuat didalam suatu reaktor nuklir yang mempunyai kerapatan(fluks)neutron tinggi dengan mereaksikanantara inti atom tertentu dengan neutron. Selain itu, radioisotop dapat juga diproduksimenggunakan akselerator melalui proses reaksi antara inti atom tertentu dengan suatu partikel, misalnya alpha, neutron, proton atau partikel lainnya.
Berdasarkan dari latar belakang di atas, maka disusunlah makalah untuk mengetahui kegunaan radioisotop dalam bidang industri dan teknik yang digunakannya sehingga dapat bermanfaat dalam kegiatan manusia.
B. Rumusan Masalah
Rumusan masalah dari makalah ini, yaitu :
1.Apakah yang dimaksud dengan radioisotop?
2.Apakah kegunaan radioisotop dalam bidang industri?
3.Bagaimanakah teknik aplikasi radioisotop dalam bidang industri?
C. Tujuan
Tujuan dari makalah ini adalah untuk mengetahui kegunaan dan teknik aplikasiradioisotop dalam bidang industri.
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Pengertian Radioisotop
Radioisotop adalah isotop dari zat radioaktif, dibuat dengan menggunakan reaksiinti dengan netron. Isotop suatu unsur, baik yang stabil maupun radioaktif memiliki sifatkimia yang sama. Radioisotop dapat digunakan sebagai perunut (untuk mengikuti unsur dalam suatu proses yang menyangkut senyawa atau sekelompok senyawa) dan sebagaisumber radiasi/sumber sinar. Penggunaan radioisotop sebagai perunut didasarkan padaikatan bahwa isotop radioaktif mempunyai sifat kimia yang sama dengan isotop stabil.Radoisotop ditambahkan ke dalam suatu sistem untuk mempelajari sistem itu, baik sistemfisika, kimia maupun sistem biologi. Oleh karena radioisotop mempunyai sifat kimia yangsama seperti isotop stabilnya, maka radioisotop dapat digunakan untuk menandai suatusenyawa sehingga perpindahan perubahan senyawa itu dapat dipantau.Sedangkan penggunaan radioisotop sebagai sumber radiasi didasarkan pada kenyataan bahwa radiasi yang dihasilkan zat radioaktif dapat mempengaruhi materi maupunmakhluk. Radiasi dapat digunakan untuk memberi efek fisis, efek kimia, maupun efek biologi.
B. Kegunaan Radioisotop dalam Bidang Industri
1.Pemeriksaan tanpa merusak
Pemeriksaan tak merusak dalam menentukan kualitas suatu sistem dapat dilakukan baik dengan metode teknik nuklir maupun non-nuklir. Radiasi berdaya tembus tinggidapat dipakai untuk melakukan pemeriksaan bahan tanpa merusak bahan yang diperiksa(non destructive testing ). Teknik pemeriksaan dengan radiasi ini disebut juga radiografiindustri. Uji tak merusak ini biasanya memanfaatkan radiasi jenis foton berdaya tembustinggi, baik berupa sinar gamma yang dipancarkan oleh radioisotop maupun sinar-X darisuatu pesawat. Sifat dari radiasi itu sendiri adalah sebagian diserap dan sebagianditeruskan oleh bahan yang diperiksa. Oleh sebab itu, radiasi akan mengalami pelemahan di dalam bahan. Tingkat pelemahannya bergantung pada tebal bagian bahan yangmenyerap radiasi.
Prinsip dasar dalam uji tak merusak ini adalah bahwa radiasi akan menembus benda yang diperiksa, namun karena adanya cacat dalam bahan maka banyaknya radiasiyang diserap oleh bagian-bagian pada bahan tidak sama. Dengan memanfaatkan sifatinteraksi antara radiasi foton dengan bahan seperti ini, maka radiasi dapat dimanfaatkanuntuk memeriksa cacat yang ada di dalam bahan. Rongga maupun retak sekecil apapundapat dideteksi dengan teknik radiografi ini.
Apabila radiasi yang diteruskan dan keluar dari bahan ditangkap oleh film fotografi yangdipasang di belakang bahan tersebut, maka perbedaan intensitas radiasi akan menimbulkankehitaman yang berbeda pada film, sehingga cacat dalam bahan yang diperiksa akantergambar pada film. Dengan teknik ini dapat diketahui mutu sambungan las, kualitaslogam cor dan juga keadaan dalam diri suatu sistem. Untuk mendapatkan ketelitian pemeriksaan yang lebih tinggi, maka teknik radiografi dapat dikombinasikan denganteknik pemeriksaan lainnya karena tiap cacat pada benda menimbulkan gambar yang berlainan. Maka untuk membaca gambar pada film diperlukan pengalaman dan keahliantersendiri, sehingga kemungkinan terjadinya salah interpretasi dapat dihindari atau dikurangi
2.Untuk menentukan kehausan atau keroposan yang terjadi pada bagian pengelasan atau logam.
Radioisotop digunakan untuk mendeteksi kebocoran pipa yang ditanam di dalamtanah atau dalam beton dengan memasukannya ke dalam aliran pipa yang diperkirakanterjadi kebocoran pipa di dalamnya sehingga kebocoran dapat dideteksi tanpa penggaliantanah atau pembongkaran beton.
Radiasi sinar gamma dapat digunakan untuk memeriksa cacat pada logam atausambungan las, yaitu dengan meronsen bahan tersebut. Teknik ini berdasarkan sifat bahwasemakin tebal bahan yang dilalui radiasi, maka intensitas radiasi yang diteruskan makin berkurang, jadi dari gambar yang dibuat dapat terlihat apakah logam merata atau ada bagian-bagian yang berongga didalamnya. Pada bagian yang berongga itu film akan lebih hitam,
Jika bagian pengelasan atau logam ini disinari dengan sinar gamma dan dibalik bahan itu diletakkan film foto maka pada bagian yang terdapat kehausan atau kekeroposanakan memberikan gambar yang tidak merata.
3.Untuk mengetahui adanya cacat pada material.
Pada bidang industri aplikasi baja perlu dianggap bahwa semua bahan selalumengandung cacat. Cacat dapat berupa cacat bawaan dan cacat yang terjadi akibat penanganan yang tidak benar. Cacat pada material merupakan sumber kegagalan dalamindustri baja. Penyebab timbulnya cacat pada material meliputi desain yang tidak tepat, proses fabrikasi dan pengaruh lingkungan. Desain yang tidak tepat meliputi pemilihan bahan, metode pengerjaan, panas yang tidak tepat dan tidak dilakukannya uji mekanik.Proses fabrikasi meliputi keretakan karena penggerindaan, cacat proses fabrikasi dan cacat pengelasan. Kondisi operasi lingkungan meliputi korosi. Untuk mengetahui adanya cacat
pada material maka digunakan suatu pengujian material tak merusak yang salah satunyaadalah dengan metode radiografi sinar gamma.
Teknik radiografi merupakan salah satu metode pengujian material tak-merusak yang selama ini sering digunakan oleh industri baja untuk menentukan jaminan kualitasdari produk yang dihasilkan. Teknik ini adalah pemeriksaan dengan menggunakan sumber radiasi (sinar-x atau sinar gamma) sebagai media pemeriksa dan film sebagai perekamgambar yang dihasilkan. Radiasi melewati benda uji dan terjadi atenuasi dalam benda uji.Sinar yang akan diatenuasi tersebut akan direkam oleh film yang diletakkan pada bagian belakang dari benda uji. Setelah film tersebut diproses dalam kamar gelap maka filmtersebut dapat dievaluasi. Bila terdapat cacat pada benda uji maka akan diamati pada filmradiografi dengan melihat perbedaan kehitaman atau densitas.Pemilihan sumber radiasi berdasarkan pada ketebalan benda yang diperlukan karena dayatembus sinar gamma terhadap material berbeda. Pada sumber pemancar sinar gammatergantung besar aktivitas sumber. Sedangkan pemilihan tipe film sangat mempengaruhi pemeriksaan kualitas material. Film digunakan untuk merekam gambar material yang diperiksa. Pemilihan tipe film yang benar akan menghasilkan kualitas hasil radiografi yang sangat baik. Pada umumnya kita mengenal dua macam jenis film, yaitu film cepatdan film lambat. Pada film cepat butir-butirannya besar, kekontrasan dan definisinya kurang baik. Sedangkan pada film lambat butir-butirannya kecil, kekontrasan dan definisinya lebih baik Penentuan jarak sumber ke film (SFD) juga mempengaruhi hasilkualitas film radiografi. Penghitungan SFD yang tidak benar mempengaruhi tingkat kehitaman atau density hasil film radiografi sehingga akan mempengaruhi tingkat sensitivitas atau tingkat ketelitian.
4.Digunakan dalam pengujian kualitas las pada waktu pemasangan pipa minyak/gasserta instalasi kilang minyak.
Teknik radiografi merupakan teknik yang sering dipakai terutama pada tahap-tahap konstruksi. Pada sektor industri minyak bumi, teknik ini digunakan dalam pengujian kualitas las pada waktu pemasangan pipa minyak/gas serta instalasi kilang minyak. Selain bagian- bagian konstruksi besi yang dianggap kritis, teknik ini digunakan juga pada ujikualitas las dari ketel uap tekanan tinggi serta uji terhadap kekerasan dan keretakan pada konstruksi beton. Radioisotop yang sering digunakan adalah kobal-60 (60Co). Dalam bidang industri, radioisotop digunakan juga sebagai perunut misalnya untuk menguji kebocoran cairan/gas dalam pipa serta membersihkan pipa, yang dapat dilakukan denganmenggunakan radioisotop iodoum-131 dalam bentuk senyawa CH3131l. Radioisotop
seng-65 (65Zn) dan fosfor-32 merupakan perunut yang sering digunakan dalam penentuanefisiensi proses industri, yang meliputi pengujian homogenitas pencampuran sertaresidence time distribution (RTD). Sedangkan untuk kalibrasi alat misalnya flow meter,menentukan volume bejana tak beraturan serta pengukuran tebal material, rapat jenis dan penangkal petir dapat digunakan radioisotop kobal-60, amerisium-241 (241Am) dancesium-137 (137Cs).
Kebocoran dan dinamika fluida di dalam pipa pengiriman gas maupun cairan dapat dideteksi menggunakan radioisotop. Zat yang sama atau memiliki sifat yang sama dengan zat yang dikirim diikut sertakan dalam pengiriman setelah ditandai dengan radioisotop.Keberadaan radioisotop di luar jalur menunjukkan terjadinya kebocoran. Keberadaan radioisotop ini dapat dicari jejaknya sambil bergerak dengan cepat, sehingga pipa transmisi minyak atau gas bumi dengan panjang ratusan bahkan ribuan km dapat dideteksikebocorannya dalam waktu relatif singkat. Radioisotop dapat digunakan pula untuk menguji kebocoran tangki penyimpanan ataupun tangki reaksi. Pada pengujian ini biasanya digunakan radioisotop dari jenis gas mulia yang inert (sulit bereaksi).
5.Mengontrol ketebalan bahan
.Ketebalan produk yang berupa lembaran, seperti kertas film atau lempeng logamdapat dikontrol dengan radiasi. Prinsipnya sama seperti diatas, bahwa intensitas radiasiyang diteruskan bergantung pada ketebalan bahan yang dilalui. Detektor radiasidihubungkan dengan alat penekan. Jika lembaran menjadi lebih tebal, maka intensitasradiasi yang diterima detektor akan berkurang dan mekanisme alat akan mengaturpenekanan lebih kuat sehingga ketebalan dapat dipertahankan.
6.Pengawetan bahan.
Radiasi juga telah banyak digunakan untuk mengawetkan bahan seperti kayu, barang-barang seni dan lain-lain. Radiasi juga dapat meningkatkan mutu tekstil karena mengubah struktur serat sehingga lebih kuat atau lebih baik mutu penyerapan warnanya.Berbagai jenis makanan juga dapat diawetkan dengan dosis yang aman sehingga dapatdisimpan lebih lama.
C.Aplikasi Teknik Nuklir dalam Industri
Dalam bidang industri, aplikasi teknik-teknik yang dapat digunakan yaitu :
1.Teknik radiografi
2.Teknik gauging
3.Teknik perunut atau teknik tracing
4.Teknik analisis aktivasi neutron
1. Teknik radiografi
Teknik radiografi merupakan teknik yang sering dipakai terutama pada tahap-tahap konstruksi. Pada sektor industri minyak bumi, teknik ini digunakan dalam pengujian kualitas las pada waktu pemasangan pipa minyak/gas serta instalasi kilang minyak. Selain bagian-bagian konstruksi besi yang dianggap kritis, teknik ini digunakan juga pada uji kualitas las dari ketel uap tekanan tinggi serta uji terhadap kekerasan dan keretakan pada konstruksi beton.
Radioisotop yang sering digunakan adalah kobal-60 (60Co). Dalam bidang industri,radioisotop digunakan juga sebagai perunut misalnya untuk menguji kebocoran cairan/gas dalam pipa serta membersihkan pipa, yang dapat dilakukan dengan menggunakan radioisotop iodoum-131 dalam bentuk senyawa CH3
Aplikasi teknologi nuklir dalam bidang industri radiografi sebenarnya hampir miripdengan pemakaian pesawat sinar-X pada bidang kedokteran, yaitu “melihat” keadaan tubuh manusia dengan cara difoto dengan sinar-X. Sedangkan dalam teknik radiografi yang difoto adalah benda atau obyek yang akan dilihat keadaan bagian dalamnya.
a.Instrumen radiografi
Sumber radiasi dalam teknik radiografi pada umumnya adalah :
1)Sumber radiasi sinar-X
2)Sumber radiasi sinar gamma
3)Teknik perunut atau teknik tracing
4)Sumber Sinar-X
Berdasarkan energi dan intensitasnya, kualitas sinar-X dapat dibagi menjadi sinar-X yang kuat dan sinar-X yang lemah. Sifat Sinar X terbagi menjadi :
1.Sinar-X tak bermuatan dan tak bermassa.
2.Sinar-X termasuk gelombang elektromagnetik yang tak tampak.
3.Sinar-X bergerak lurus, berkecepatan tinggi mendekati kecepatan cahaya.
4.Sinar-X tidak dapat dibelokkan oleh prisma maupun oleh lensa, akan tetapi bisadidefraksi oleh kristal.
5.Sinar-X, walaupun tak bermuatan, tetapi dapat mengionisasikan medium yang dikenainya sehingga dapat merusak sel-sel manusia.
6.Sinar-X dapat menembus bahan.
7.Sinar-X bersifat polikromatis dengan spektrum yang sinambung (continue).
b.Kelebihan teknik radiografi untuk industri Teknik radiografi sebagai salah satu manfaat radioisotop dalam bidang industri,yaitu :
1. Peralatan mudah dibawa ke lapangan.
2. Pengoperasiannya tanpa menggunakan listrik.
3 .Biaya perawatan alat-alat relatif rendah, terlebih lagi bila sumber radiasi yang digunakan berumur paro panjang.
4. Modal awal untuk pembelian peralatan relatif rendah.
2. Teknik gauging
Teknik gauging adalah teknik pengukuran dengan menggunakan radioisotop. Teknik pengukuran Gauging ada 3:
a.thickness gauging,
b.level gauging
c.density gauging
Cara transmisi
I=Ioe-µX
XIo = Intensitas awal
I = Intensitas akhir
µ = koefisien atenuasi bahan
x = Tebal bahan
Pemakaian teknik hamburan balik dipakai pada,
a.Cara hamburan balik radiasi neutron.
b.Cara hamburan balik fluorescensi sinar-X (XRF).
c.Cara hamburan balik radiasi sinar-X dan radiasi Gamma.
d.Cara hamburan balik radiasi Beta(β).
3.Teknik perunut
Teknik perunut dapat dipakai untuk mempelajari mekanisme berbagai reaksi kimia. Misalnya 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.
4.Teknik Analisis Aktivasi Neutron (AAN)
Analisis aktivasi neutron dapat digunakan untuk menentukan unsur kelumit dalam cuplikan yang berupa padatan. Misal untuk menentukan logam berat (Cd) dalam sampelikat laut. Sampel diiradiasi dengan neutron dalam reaktor sehingga menjadi radioaktif.Salah satu radiasi yang dipancarkan adalah sinar gamma . Selanjutnya sampel dicacahdengan spektrometer gamma untuk menentukan aktivitas dari unsur yang akan ditentukan.
5. Pig Detektor
Pig detektor adalah alat perekam kebocoran pipa bawah tanah yang menggunakanmetoda tracer radioisotop, alat ini dilengkapi sebuah komputer yang dapat menentukan posisi-posisi kebocoran pipa, mudah dalam penggunaannya cukup dimasukan ke dalam pipa dibantu oleh pergerakan cairan atau gas yang mengalir dalam pipa dengan kecepatanaliran tertentu. Apabila terjadi kebocoran pada pipa tersebut, maka radioisotop akan masuk mengikuti arah bocoran. Pada pengujian ini biasanya digunakan radioisotop dari jenis gasmulia yang inert (sulit bereaksi) misalnya Xenon-133 (Xe-133) atau Argon-41 (Ar-41),agar tidak mempengaruhi zat atau proses kimia yang terjadi di dalamnya. Di Pusat Radioisotop BATAN telah berhasil dibuat Argon-41 untuk perunut gas, Brom-82 dalam bentuk KBr untuk perunut cairan berbasis air dan brom-82 dalam bentuk dibromo benzena untuk perunut cairan organik.
a. Kelebihan
Sistem ini memudahkan dan mengurangi biaya pembongkaran dan perbaikan pipa sehingga untuk memprediksi posisi pipa yang bocor tidak harus membongkar seluruh pipa. Cepat, tepat, karena tidak ada kontak langsung dengan manusia maka efek negativeterhadap manusia sangat kecil.
D. Bahaya Radiasi Radioaktivitas
Kata radiasi dikalangan masyarakat awam masih terasa asing. Jika mendengar kata radiasi mereka langsung menyimpulkan bahwa radiasi itu berbahaya. Pernyataan tersebut kurang tepat karena dari hasil penelitian radiasi radioaktivitas dapat bersifat membahayakan dan menguntungkan.
Bahaya radiasi radioaktivitas dibedakan menjadi 2 macam yaitu bahaya radiasieksternal dan bahaya internal.
a. Bahaya Radiasi Eksternal
Bahaya radisi eksternal berasal dari sumber radiasi yang terletak diluar tubuh manusia, tetapi walaupun berada di luar tubuh manusia tetap dapat berbahaya jikasampai masuk ke dalam tubuh manusia. Bahaya radiasi eksternal dapat menyebabkan kerusakan kulit, rusaknya jaringan otak, leukemia bahkan kanker.
b. Bahaya Radiasi Internal
Bahaya radiasi internal berasal dari radiasi luar tetapi ikut masuk ke dalam tubuhmanusia karena termakan, terminum, terhirup atau menempel (kontaminasi denganmaterial radioaktif). Dalam hal ini kaitannya dengan deteksi kebocoran pipa yaitu kemungkinan terjadinya kontaminasi dengan cairan atau gas.
III. PENUTUP
A. Kesimpulan
Kesimpulan dari makalah ini, yaitu :
1.Radioisotop adalah isotop dari zat radioaktif dibuat dengan menggunakan reaksiinti dengan neutron. Isotop suatu unsur, baik yang stabil maupun radioaktif memiliki sifat kimia yang sama.
2.Kegunaan radioisotop dalam bidang industri, diantaranya adalah : pemeriksaan tanpa merusak, untuk menentukan kekeroposa yang terjadi pada bagian pengelasanatau logam, untuk mengetahui adanya cacat pada material, digunakan dalam pengujian kualitas las pada waktu pemasangan pipa minyak/gas serta instalasikilang minyak, mengontrol ketebalan bahan serta pengawet bahan.
3.Beberapa teknik-teknik radioisotop dalam bidang industri adalah radiografi, teknik gauging dan penggunaan pig detektor. Teknik-teknik ini digunakan untuk mendeteksi kebocoran gas, sebagai perunut, pengukuran serta kebocoran pipadimana hasil yang diperoleh bergantung pada instrument yang digunakan.
B. Saran
Radioisotop sangat efektif digunakan dalam bidang industri, pemakaiannya lebih efisien dari pada dilakukan pemeriksaan manual. Namun sebaiknya penggunaan Aradioisotop dalam bidang industri dilakukan dalam pengawasan yang ketat sebab dapat menimbulkan dampak yang berbahaya bagi pekerja yang menimbulkan.
DAFTAR PUSTAKA
2011. http://www.warintek.ristek.go.id/nuklir/radioisotop.pdf2011.http://www.batan.go.id/ptkmr/Alara/BulAlara%20Vol%203_1%20Ags%
2099/BAlara1999_03108_029.pdf
2010.http://www.infonuklir.com/readmore/read/iptek_nuklir/teknik_nuklir_dibidang_industri/16et7w-1/Radiografi%20Industri
2011. http://beritaiptek.istecs.org/mencari-jejak-menggunakan-radioisotop
2009.http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/3763/1/biostatistikabdl%20jalil
.
