MAKALAH KIMIA FARMASI

PENGGUNAAN RADIOAKTIF DALAM BIDANG INDUSTRI

Disusun oleh :

BIMA PRATAMA

1041111023

SEKOLAH TINGGI ILMU FARMASI

“YAYASAN PHARMASI”

SEMARANG

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar BelakangKita telah mengetahui bahwa atom terdir 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 disebut Reaksi Inti atau Reaksi Nuklir (nukleus = inti). Reaksi nuklir ada yang terjadi secara spontan ataupu buatan. Reaksi nuklir spontan terjadi pada 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 radiasi dan kalor. Berbagai jenis reaksi nuklir disertai pembebasan kalor yang sangat dahsyat, lebih besar dari reaksi kimia biasa.

Ternyata banyak unsur yang secara alami bersifat radioaktif. Semua isotop yang bernomor di atas 83 bersifat radioaktif. Unsur yang bernomor atom 83 atau kurang mempunyai isotop yang stabil kecuali Teknesium dan Promesium. Isotop yang bersifat radioaktif disebut Isotop radioaktif atau Radioisotop, sedangkan isotop yang tidak radioaktif disebut Isotop Stabil.

Dewasa ini radioisotop dapat juga dibuat dari isotop stabil. Jadi disamping radioisotop alami juga ada radioisotop buatan. Penggunaan teknik radioisotop dewasa ini telah meluas dalam berbagai bidang, seperti : di bidang kedokteran, bidang peternakan dan pertanian, bidang industri baja, bidang industri makanan, bidang hidrologi dan bidang sedimentologi. Aplikasi tersebut ditujukan untuk kesejahteraan manusia di berbagai bidang. Radioisotop yang sering digunakan dalam berbagai bidang kebutuhan manusia seperti bidang kesehatan, pertanian, hidrologi dan industri, pada umumnya tidak terdapat di alam karena kebanyakan umur paruhnya relatif pendek. Radioisotop dibuat di dalam suatu reaktor nuklir yang mempunyai kerapatan (fluks) neutron tinggi dengan mereaksikan antara inti atom tertentu dengan neutron. Selain itu, radioisotop dapat juga diproduksi menggunakan akselerator melalui proses reaksi antara inti atom tertentu dengan suatu partikel, misalnya alpha, neutron, proton, atau partikel lainnya.

B. RUMUSAN MASALAH Rumusan masalah dari makalah ini, yaitu :

1. Apakah yang dimaksud dengan radioisotop ?2. Apakah kegunaan dalam bidang industri ?3. Bagaimanakah teknik aplikasi radioisotop dalam bidang industri ?

C. TUJUANTujuan dari makalah ini adalah untuk mengetahui kegunaan dan teknik aplikasi radioisotop dalam bidang industri.

BAB III S I

A. PENGERTIAN RADIOISOTOPRadioisotop adalah isotop dari zat radioaktif, dibuat dengan menggunakan reaksi

inti dengan neutron. Isotop suatu unsur, baik yang stabil maupun radioaktif memiliki sifat kimia yang sama. Radioisotop dapat digunakan sebagai perunut (untuk mengikuti unsur dalam suatu proses yang menyangkut senyawa atau sekelompok senyawa) dan sebagai sumber radiasi/sumber sinar. Penggunaan radioisotop sebagai perunut didasarkan pada ikatan bahwa isotop radioaktif mempunyai sifat kimia yag sama dengan isotop stabil. Radioisotop ditambahkan ke dalam suatu sistem untuk mempelajari sistem itu, baik sistem fisika, kimia maupun sistem biologi. Oleh karena radioisotop mempunyai sifat kimia yang sama seperti isotop stabilnya, maka radioisotop dapat digunakan untuk menandai suatu senyawa 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 maupun makhluk. Radiasi dapat digunakan untuk memberi efek fisis, efek kimia maupun efek biologi.

B. KEGUNAAN RADIOISOTOP DALAM BIDANG INDUSTRI1. Pemeriksaan tanpa merusak dalam menentukan kualitas suatu sistem dapat

dilakukan baik dengan metode teknik nuklir maupun non-nuklir. Radiasi berdaya tembus tinggi dapat dipakai untuk melakukan pemeriksaan bahan tanpa merusak bahan yang diperiksa (non destructive testing). Teknik pemeriksaan dengan radiasi ini disebut juga radiografi industri. Uji tak merusak ini biasanya memanfaatkan radiasi jenis foton berdaya tembus tinggi, baik berupa sinar gamma yang dipancarkan oleh radioisotop maupun sinar-X dari suatu pesawat. Sifat dari radiasi itu sendiri adalah sebagian diserap dan sebagian diteruskan oleh bahan yang diperiksa. Oleh sebab itu, radiasi akan mengalami pelemahan di dalam bahan. Tingkat pelemahannya bergantung pada tebal bagian bahan yang menyerap radiasi. Prinsip dasar dalam uji tak merusak ini adalah bahwa radiasi akan menembus benda yang diperiksa, namun karena ada yang cacat dalan bahan maka banyaknya radiasi yang diserap oleh bagian-bagian pada bahan tidak sama. Dengan memanfaatkan sifat interaksi antara radiasi foton dengan bahan seperti ini, maka radiasi dapat dimanfaatkan untuk memeriksa cacat yang ada dalam bahan. Rongga maupun retak sekecil apapun dapat dideteksi dengan teknik radiografi ini. Apabila radiasi dapat diteruskan dan keluar dari bahan ditangkap oleh film fotografi yang dipasang dibelakang bahan tersebut, maka perbedaan intensitas radiasi ini akan menimbulkan kehitaman yang berbeda pada film, sehingga cacat dalam bahan dapat diketahui mutu sambungan las, kualitas logam cor dan juga keadaan dalam diri suatu sistem. Untuk mendapatkan ketelitian pemeriksaan

yang lebih tinggi, maka teknik radiografi dapat dikombinasikan dengan teknik pemeriksaan lainnya karena tiap cacat pada benda menimbulkan gambar yang berlainan. Maka untuk membaca gambar pada film diperlukan pengalaman dan keahlian tersendiri, sehingga kemungkinan terjadinya salah interpretasi dapat dihindari atau dikurangi.

*Gambar contoh pengujian pada pipa

2. Untuk menentukan kehausan atau kerapuhan yang terjadi pada bagian pengelasan atau logam. Radioisotop digunakan untuk mendeteksi kebocoran pipa yang ditanam di dalam tanah atau dalam beton dengan memasukannya ke dalam aliran pipa yang diperkiraan terjadi kebocoran pipa di dalamnya sehingga kebocoran dapat dideteksi tanpa penggalian tanah atau pembongkaran beton. Radiasi sinar gamma dapat digunakan untuk memeriksa cacat pada logam atau sambunga las, yaitu dengan meronsen bahan tersebut. Teknik ini berdasarkan sifat bahwa semakin 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. Jika bagian pengelasan atau logam ini disinari dengan sinar gamma dan dibalik bahan itu diletakkan film foto maka pada bagian yang terdapat kehausan atau keroposan akan memberikan gambar yang tidak merata.

3. Untuk mengetahui adanya cacat pada material. Pada bidang industri aplikasi baja perlu dianggap bahwa semua bahan selalu mengandung cacat. Cacat dapat berupa cacat bawaan dan cacat yang terjadi akibat penanganan yang tidak benar. Cacat pada material merupakan sumber kegagalan dalam industri baja. Penyebab timbulnya cacat pada material meliputi desain yang tidak tepat, proses pabrikan dan pengaruh lingkungan. Desain yang tidak tepat dan tidak dilakukan uji mekanik. Proses pabrikan meliputi keretakan karena

penggerindaan, cacat proses pabrikan dan cacat pengelasan. Kondisi operasi lingkungan meliputi korosi. Untuk mengetehui adanya cacat pada material maka digunakan suatu pengujian material tak merusak yang salah satunya adalah 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 kualitas dari prosuk yang dihasilkan. Teknik ini adalah pemeriksaan dengan menggunakan sumber radiasi (sinar-X atau sinar gamma) sebagai media pemeriksaan dan film sebagai perekam gambar yang dihasilkan. Radiasi melewati benda uji dan terjadi atenuasi dalam benda uji. Sinar yang dianetuasi tersebut akan direkam oleh film yang diletakkan pada bagian belakang dari benda uji. Setelah film tersebut di proses dalam kamar gelap maka film tersebut dapat dievaluasi. Bila terdpat cacat pada benda uji maka akan diamati pada film radiografi dengan melihat perbedaan kehitaman atau densitas. Pemilihan sumber radiasi berdasarkan pada ketebalan benda yang diperlukan karena daya tembus sinar gamma tergantung 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 cepat dan 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 hasil kualitas radiografi. Penghitungan SFD yang tidak benar mempengaruhi tingkat kehitaman atau density hasil film radiografi sehingga akan mempengaruhi tingkat sensitifitas 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 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 CH31311. Radioisotop seng-65 (65Zn) dan fosfor-32 merupakan perunut yang sering digunakan dalam penentuan efisiensi proses industri, yang meliputi pengujian homogenitas pencampuran serta residence time distribution (RTD). Sedangkan untu 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 diikutsertakan dalam pengiriman setelah ditandai dengan radioisotop. Keberadaan radioisotop di luar jalur menunjukan terjadinya kebocoran. Keberadaan radioisotop ini dapat dicari jejaknya sambil bergerak cepat, sehingga pipa transmisi minyak atau gas bumi dengan panjang ratusan bahkan ribuan Km dapat dideteksi kebocorannya dalam waktu yang 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 kerebalan bahan. Ketebalan bahan yang berupa lembaran, seperti kertas film atau lempengan logam dapat dikontrol dengan radiasi. Prinsipnya sama seperti diatas, bahwa intensitas radiasinya diteruskan bergantung pada ketebalan bahan yang dilalui. Detektor radiasi dihubungkan dengan alat penekan. Jika lembaran menjadi tebal, maka intensitas radiasi yang diterima detektor akan berkurang dan mekanisme alat akan mengatur penekanan lebih kuat sehingga ketebalan dapat dipertahankan.

6. Pengawetan bahan. Radiasi juga telah banyak digunakan untuk mengawetkan bahan seperti kayu, barang-barang seni, dll. 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 dapat disimpan lebih lama.

C. Aplikasi Teknik Nuklir dalam IndustriDalam bidang industri, aplikasi teknik-teknik yang dapat digunakan yaitu :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 iodium-131 dalam bentuk senyawa CH3.

Aplikasi teknologi nuklir dalam bidang industri radiografi sebenarnya hampir mirip dengan 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 objek yang akan dilihat keadaan bagian dalamnya.

a. Instrumen RadiografiSumber radiasi dalam teknik radiografi pada umumnya adalah :

1) Sumber radiasi Sinar-X2) Sumber radiasi sinar gamma3) Sumber radiasi neutron4) Sumber sinar-X

Berdasarkan energi dan intensitasnya, kualitas sinar-X dapat dibagi menjadi sinar-X kuat dan lemah, sifatnya dibagi menjadi :

1) Sinar-X tak bermuatan dan tak bermassa2) Sinar-X termasuk gelombang elektromagnetik yang tak tampak3) Sinar-X bergerak lurus, berkecepatan tinggi mendekati kecepatan

cahaya4) Sinar-X tidak dapat dibelokkan oleh prisma maupun oleh lensa,

akan tetapi bisa didefraksi oleh kristal5) Sinar-X, walaupun tak bermuatan, tetapi dpaat mengionisasikan

medium yang dikenainya sehingga dapat merusak sel-sel manusia 6) Sinar-X menembus bahan7) Sinar-X bersifat polikromatis dengan spektrum yang sinambung

(continue)b. Kelebihan Teknik Radiografi untuk Industri

Teknik radiografi sebagai salah satu manfaat radioisotop dlaam bidang industri yaitu :1) Peralatan mudah dibawa ke lapangan2) Pengoperasian tanpa menggunakan listrik3) Biaya perawatan alat-alat relatif rendah, terlebih lagi bila sumber radiasi yang

digunakan berumur panjang4) Modal awal untuk pembelian peralatan relatif rendah

2. Teknik GaugingTeknik gauging adalah teknik pengukuran dengan menggunakan radioisotop. Teknik pengukuran gauging ada 3 :a. Thickness gaugingb. Level gaugingc. Density gauging

Pemakaian teknik hamburan balik dipakai pada :

a. Cara hamburan balik radiasi neutronb. Cara hamburan balik fluoresensi sinar-X (XRF)c. Cara hamburan balik radiasi sinar-X dan radiasi gammad. Cara hamburan balik radiasi Beta (β)

3. Teknik Perunut atau Teknik Tracing

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.

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 sampel. Sampel diradiasi 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 ditentukan.

5. Pig DetektorPig detektor adalah alat perekam kebocoran pipa bawah tanah yang menggunakan metode tracer radioisotop, alat ini dilengkapi sebuah komputer yang dapat menentukan posisi kebocoran pipa, mudah dalam penggunaannya cukup dimasukan kedalam pipa dibantu oleh pergerakan cairan atau gas yang mengalir pipa denga kecepatan aliran tertentu. Apabila terjadi kebocoran pada pipa tersebut, maka radioisotop akan masuk mengikuti araj bocoran. Pada pengujian ini biasanya digunakan radioisotop dari jenis gas mulia yang inert (sulit bereaksi) misalnya Xenon-133 (Xe-133) atau Argon-41 (Ar-41), agar tidak mempengaruhi zat atau proses kimia yang terkadi didalamnya. Di Pusat Radioisotop BATAN telah berhasil dibuat Argon-41 untuk perunut gas, Brom-82 dlam bentuk KBr untuk perunut cairan berbasis air dan Brom-82 dalam bentuk dibromo benzena untuk perunut cairan organika. 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 negatif terhadap manusia sangat kecil.

D. Bahaya Radiasi RadioaktifKata 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 radiasi eksternal dan bahaya internal.

a. Bahaya Radiasi EksternalBahaya radiasi eksternal berasal dari sumber radiasi yang terletak diluar tubuh manusia, tetapi walaupun berada diluar tubuh tetap dapat berbahaya jika sampai masuk ke dalam tubuh manusia. Bahaya radiasi eksternal dpat menyebabkan kerusakan kulit, misalnya jaringa otak, leukimia bahkan kanker.

b. Bahaya Radiasi InternalBahaya radiasi internal berasal dari radiasi luar tetapi ikut masuk ke dalam tubuh manusia karena termakan, terminum, terhirup atau menempel (kontaminasi dengan material radioaktif). Dalam hal ini kaitannya dengan deteksi kebocoran pipa yaitu kemungkinan terjadinya kontaminasi dengan cairan atau gas.

BAB IIIPENUTUP

A. Kesimpulan1. Radioisotop adalah isotop dari zat dari zat radioaktif dibuat dengan menggunakan

reaksi inti 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 keroposan yang terjadi pada bagian pengelasan atau logam, untuk mengetahui adanya cacat pada material digunakan dalam pengujian kualitas las pada waktu pemasangan pipa minyak/gas serta instalasi kilang minyak, mengontrol ketebalan bahan serta pengawet bahan.

3. Beberapa teknik-teknik radioisotop dalkam bidang industri adalah radiografi, teknik gauging, dang penggunaan pig detektor. Teknik-teknik ini digunakan untuk mendeteksi kebocoran gas, sebagai perunut, pengukuran serta kebocoran pipa dimana hasil yang diperoleh bergantung pada instrumen yang digunakan.

DAFTAR PUSTAKA

http://www.warintek.ristek.go.id/nuklir/ radioisotop .pdf  

http://www .batan.go.id/ptkmr/Alara/BulAlara%20Vol%203_1%20Ags %2099/

BAlara199_03108_029.pdf

Diakses pada tanggal 16 Januari 2013.

http://www. infonuklir .com/readmore/read/iptek_nuklir/teknik_nuklir_dibidang_industri/

16et7w-1/Radiografi%20Industri

http://beritaiptek.istecs.org/ mencari-jejak-menggunakan-radioisotop

http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/3763/1/biostatistikabdul%20jalil.pdf 

Diakses pada tanggal 17 Januari 2013.