INFORlVIASI IPTE~

PENGETAHUAN DASAR UNTUK MEMBACADAN MEMANF AA TKAN PET A NUKLIDA

Mukhlis Akhadi

Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi - BAT AN• Jalan Lebak Bulus Raya 49. Jakarta - 12440

PO Box 7043 JKSKL. Jakarta - 12070

• mukhlis_ak@batan.go.id

PENDAHULUAN

Banyak usaha telah dilakukan umatmanusia untuk menggambarkan sekaligusmemahami atom. Istilah atom berasal dari kata

alomos yang dalam terminologi filsafat YunaniKuno berarti tidak dapat dibagi-bagi lagi. Dalamperkembangan berikutnya, istilah atom digunakanuntuk menerangkan bagian terkecil dari suatubenda, sedemikian kecilnya sehingga bendatersebut tidak dapat dibagi-bagi lagi. Namunpengetahuan manusia mengenai ukuran dan sifat­sifat alamiah dari atom terse but berkembangsangat lambat selama berabad-abad. Oleh sebabitu, konsep tentang atom tidak terditinisikansecara pasti. Pada saat itu manusia hanyaberspekulasi mengenai keberadaan suatu atom.

Sebagian besar penelitian mengenai atommelibatkan analisa partikel bermuatan positif daribahan-bahan yang berbeda. Dari semua penelitianitu, partikel bermuatan positif yang paling ringanyang pernah ditemukan mempunyai massa sarnadengan atom hidrogen. Kenyataan ini mendorongtimbulnya asumsi bahwa inti atom suatu materitersusun atas inti-inti atom hidrogen. Inti atomhidrogen itu selanjutnya diberi nama proton untukmenunjukkan pentingnya patikel terse but sebagaipenyusun dasar semua atom. Proton pertama kaliditemukan secara eksperimental oleh CD.Anderson pada tahun 1932. Dari penelitian itudiketahui bahwa proton merupakan partikelbermuatan listrik positif (+) yang sarna besarnyadengan muatan sebuah elektron, hanya tandanyasaja yang berbeda.

Keberadaan neutron yang tidak memilikimuatan listrik akan sangat sulit untuk dideteksi,

sementara beberapa usaha yang telah dilakukangagal untuk menemukan neutron tersebut. Namunpada tahun 1932, sebagai salah satu hasil risetdalam disintegrasi atau transmutasi inti olehpartikel alfa, Sir James Chadwick berhasilmemperlihatkan keberadaan dari neutron itu.Penemuan neutron oleh Chadwick telah

membuka cakrawala baru untuk penelitianberikutnya. Partikel neutron ternyata sangatberbeda dengan proton, karena neutron tidakmenghasilkan jejak di dalam detektor kamarkabut, juga tidak menghasilkan pengionan didalam detektor kamar pengion. Karena tidakmenimbulkan efek apapun pada kedua detektortadi, Chadwick menyimpulkan bahwa muatanpartikel neutron yang ditemukannya adalah nol.Di samping itu, Chadwick juga mengamati bahwamassa dari neutron ternyata hampir sarna denganmassa proton.

Penemuan partikel neutron mendorongmunculnya hipotesa bahwa setiap inti atomtersusun atas proton dan neutron. Hipotesa inidigunakan untuk pertama kalinya sebagai dasarteori inti atom yang detil oleh Heisenberg padatahun 1932. Dari beberapa penemuan yangterkumpul dapat disimpulkan bahwa setiap atomdapat diuraikan lebih lanjut menjadi partikel­partikel elementer penyusun atom yang sangatkecil, yaitu : elektron, proton dan neutron.Sebagai partikel penyusun inti atom, kesatuandari proton dan neutron ini disebut nukleon.

Inti atom sebenarnya hanyalah bagian yangsangat kecil dari sebuah atom, sedang atom itusendiri merupakan bagian yang terkecil darisebuah materi. Meskipun demikian, dalam

Pengetahuan dasar untuk membaca dan memanfaatkan peta nuklida (M. Akhadi) 87

INFOR.:M:.A.SI IPTEE::.

membahas mengenai inti atom, ternyata kitaharus berhadapan dengan bidang kajian yangsangat luas. Hal ini tentu saja sangat eratkaitannya dengan berbagai macam fenomenafisika beserta informasi lain yang terkandung didalam inti atom yang berhasil dikuak olehmanusia. Bahkan hingga kini, banyak informasiyang terkandung di dalam inti atom masih terusdipelajari oleh manusia. Berbagai penelitiandalam skala besar yang melibatkan banyakilmuwan terus dilakukan dalam rangkamemperoleh informasi untuk mengembangkanilmu pengetahuan dan teknologi yang berkaitandengan inti atom. Dalam kehidupan sehari-hari,kajian yang mengkhususkan pada masalah intiatom itu berada pada wilayah ilmu pengetahuandan teknologi nuklir.

Pada mulanya, perkembangan kajian fisikanuklir menghadapi masalah yang sangat pelik.Namun kini telah banyak sifat-sifat fisika dari intiatom yang berhasil diungkap melalui berbagaipenelitian, sehingga pemahaman manusia tentanginti atom sudah demikian tingginya berkat studiintensif yang dilakukan oleh para fisikawan.Banyak bukti-bukti yang diperoleh darieksperimen fisika nuklir karena digunakannyaperalatan-peralatan khusus. Salah satu jenisperalatan khusus pertama yang digunakan dalampenelitian atom adalah spektrograf massa yangdikembangkan oleh Francis W. Aston untukmengukur massa relatif suatu atom.

Jika satu atau lebih elektron di lepaskandari atom, maka atom terse but menjadibermuatan positif yang disebut sebagai ionpositif. Spektrograf massa mengarahkan ionpositif pada plat fotografi. Perjalanan ion-ion ituakan dibelokkan oleh medan listrik dan medan

magnet dalam spektrograf. Ion-ion dengan massasarna akan menuju suatu titik fokus tertentusehingga membentuk garis tipis. Sementara ion­ion yang lebih berat mengalami pembelokandengan sudut lebih kecil dibandingkan denganion-ion yang lebih ringan. Dengan teknik ini padaplat fotografi akan dihasilkan garis-garis tipisyang disebut spektrum massa. Dari penelitian iniakhirnya para ilmuwan menyimpulkan bahwa

atom-atom yang sarna dapat memiliki massa intiyang berbeda. Banyak atom-atom yang telahdikenal pada saat itu menunjukkan gejala yangsarna. Atom-atom sejenis yang memiliki massaberbeda ini disebut isotop.

Setiap atom memiliki nomor atom (Z) yangmenyatakan jumlah proton dalam inti dan nomormassa (A) yang menyatakan jumlah proton danneutron dalam inti. Karena itu, jumlah neutrondalam inti (N) dapat dinyatakan dengan N = A-Z.Inilah tahap awal jenis data nuklir yangdiperkenalkan para ilmuwan. Dengan data nukliritu, para ilmuwan dapat menjelaskan prosesterbentuknya isotop-isotop suatu unsur. Isotoppada prinsipnya terjadi karena adanya perbedaankandungan jumlah neutron dalam inti.

Selain masalah isotop, dari hasil penelitianyang telah dilakukan ternyata ada banyakfenomena fisika yang dapat ditunjukkan oleh intiatom. Kini sudah cukup banyak data nuklir yangberhasil diungkap para ilmuwan. Data nukliradalah data-data yang diperoleh dari inti atomyang dapat dipakai untuk menggambarkankarakteristik inti atom tersebut. Banyak peristiwafisika yang dapat terjadi di dalam inti atom,sehingga ada banyak data nuklir berhubungansangat erat dengan peristiwa yang dapat terjadidalam inti. Data nuklir dapat dipakai untukmenerangkan kestabilan maupun keradioaktifansuatu bahan. Pada atom radioaktif, data nuklir

dapat dipakai untuk menentukan jenis maupunenergi radiasi yang dipancarkan serta usia hiduprata-rata atom terse but. Pada atom-atom tertentu,

data nuklir juga menggambarkan peluangterjadinya reaksi atom terse but dengan partikel­partikel tertentu. Pada atom-atom berat, datanuklir berkaitan dengan peluang terjadinya reaksipembelahan inti atom maupun kemampuan intidalam menyerap partikel-partikel tertentu.

PROSES FISIKA DALAM INTI ATOMa. Peluruhan Inti

Awal perkenalan umat manusia denganfenomena yang terjadi di dalam inti atom dimulaiketika fisikawan Perancis Antonie HenryBecquerel pada tahun 1896 menehmkan gejala

88 'B~AwCtl, Volume 13 Nomor 2. Desember 2011.87 - 95

radioaktivitas, yaitu terjadinya pancaran sinar­sinar radioaktif secara spontan dari suatu bahanradioaktif. Pada saat itu Becquerel menemukanunsur uranium (U) yang menunjukkan gejalaaneh dan belum pernah diketahui sebelumnya.Beliau mendapatkan bahwa unsur-unsur uraniummenunjukkan gejala radiasi tertentu dengan dayaternbus yang sangat kuat, sarna seperti dayaternbus sinar-X yang ditemukan satu tahunsebelumnya (1895) oleh Wilhelm C. Roentgen.Bahan yang dapat menunjukkan gejalaradioaktivitas disebut bahan radioaktif.

Karena belum cukupnya pengetahuantentang gejala radiasi yang ditimbulkan dari unsururanium tersebut, maka Becquerel hanyamenduga bahwa unsur itu menyimpan energiradiasi matahari yang diterima sebelumnya.Untuk menguji dugaan itu maka Becquerelmenaruh biji uranium terse but di dalam kotaktimah yang tertutup rapat dan menyimpannyadalam waktu yang sangat lama. Oari hasilpengamatan terhadap bijih terse but Becquerelmendapatkan bahwa bijih uranium tetapmenunjukkan gejala radiasi meskipun tidakmendapatkan energi sinar matahari dalam waktuyang cukup lama. Oalam kesempatan yang lainBecquerel juga mendapatkan bahwa gejala radiasiyang dipancarkan oleh bijih uranium ternyatamampu menghitamkan pelat film fotografitersimpan berdekatan dengan bijih terse but.

Pada tahun 1896, Becquerel menerbitkanbeberapa kertas kerja ilmiah tentang fenomenayang diketemukannya. Oengan diketemukannyagejala radiasi dari uranium itu maka fenomenakeradioaktifan suatu bahan mulai dipelajarisecara intensif oleh para peneliti. Beberapailmuwan yang membaca kertas kerja terse butmenjadi tertarik dan melakukan penelitian serupa.Pada tahun 1898, yaitu selang dua tahun daripenemuan uranium, pasangan suami-istri ahlikimia berkebangsaan Perancis Marie Curie(1867-1936) dan Pierre Curie (1859-1905)berhasil menemukan dua unsur baru yang dapatmenunjukkan gejala sarna seperti uranium yangtelah ditemukan Becquerel sebelumnya. Keduaunsur baru tersebut dinamai Polonium (Po) dan

INFOR.lVIASI IPTEK

Radium (Ra). Oalam kurun waktu berikutnya,puluhan bahan lain yang menunjukkan gejalaradioaktivitas semacam itu berhasil ditemukan.

Unsur-unsur radioaktif baik yangditemukan oleh Becquerel maupun Curiemerupakan unsur radioaktif alamo Unsur-unsurtersebut diduga terbentuk bersamaan denganproses terbentuknya alam ini. Salah satu halpenting dari hasil penelitian Becquerel ini adalahbahwa radiasi tersebut tidak bergantung sarnasekali pada bentuk senyawa kimia uranium.Oalam hal ini Becquerel menyadari bahwa gejalaradiasi terse but tidak berasal dari struktur kimiabahan, melainkan harus berasal dari uranium itusendiri. Namun karena waktu itu pemahamanmanusia tentang atom belum begitu detil, makafenomena radioaktivitas masih tetap merupakanmisteri, dan para ilmuwan belum berhasilmenerangkan secara ilmiah dari mana radiasiyang dipancarkan oleh bahan-bahan radioaktif ituberasal.

Belakangan diketahui bahwa pancaransinar-sinar radioaktif secara spontan berhubungandengan peristiwa-peristiwa yang terjadi di dalaminti atom. Gejala radioaktivitas merupakanmanifestasi dari ketidakstabilan inti atom, dimanainti atom yang stabil tidak menunjukkan gejalaradioaktivitas, sebaliknya inti atom yang tidakstabil dapat menunjukkan gejala radioaktivitasberupa kemampuan memancarkan radiasi secaraspontan. Umat manusia telah menempuhperjalanan yang begitu panjang untuk memahamigejala radioaktivitas. Pemahaman terhadap gejalaitu menjadi semakin baik dengan berkembangnyapengetahuan manusia mengenai struktur intiatom.

Gejala radioaktivitas pada prinsipnyaadalah proses peluruhan (decay) suatu inti atomyang tidak stabil menjadi inti atom baru yangstabil disertai pemancaran radiasi. Setiap atomradioaktif memiliki waktu paro (T 1/2), yaitu waktuyang diperlukan oleh atom radioaktif untukmeluruh sehingga jumlahnya menjadi setengahdari jumlah semula. Waktu paro merupakan salahsatu jenis data nuklir yang hanya melekat padaatom-atom radioaktif.

Pengetahuan dasar untuk membaca dan memanfaatkan peta nuklida (M. Akhadi) 89

INFOR.1VIASI IPTE:H:".

b. Reaksi Fisi

Pada mulanya, pengetahuan manusiaterhadap gejala radioaktivitas hanya sebatas padaunsur-unsur radiaoaktif yang ditemukan di alamseperti uranium, radium, polonium dansebagainya. Namun ternyata ada fenomena fisikalainnya yang dapat terjadi di dalam inti atom,salah satunya adalah reaksi fisi berupa pacahnyainti atom berat menjadi inti-inti yang lebih ringan.Setelah penemuan uranium oleh Becquerel danpenemuan neutron oleh Chadwick, Otto Hahndan Fritz Strasmann pada tahun 1938 melakukanpenelitian di Institut Kaisar Wilhelm, Jerman,dengan cara menembaki unsur berat 235U denganpartikel neutron yang bergerak sangat lambatdengan energi geraknya 0,025 elektron Volt (eV).Mereka mandapatkan bahwa inti atom berat 235U

terbelah menjadi dua inti yang lebih ringan. Inti­inti atom baru yang dihasilkan dari proses fisi initernyata juga bersifat radioaktif. Sejak saatpenemuan reaksi fisi ini, para ilmuwan mulaimenyadari bahwa atom-atom radioaktif selainterbentuk secara alamiah, juga dapat dihasilkanoleh manusia di laboratorium.

Reaksi yang ditemukan oleh Hahn danStrasmann ternyata sangat berlainan denganreaksi kimia biasa yang sudah dikenal pada saatitu. Pada reaksi kimia biasa, reaksi itu terjadiantar unsur-unsur kimia, dimana unsur-unsuryang bereaksi masih dapat ditemukan dalamsenyawa hasil reaksi. Reaksi pembelahan intiatom 235U disebut reaksi nuklir, karena setelahterjadi reaksi pembelahan tidak ditemukan lagiadanya inti atom 235U. Reaksi ini sering kalidisebut juga sebagai reaksi fisi (fusion ataupembelahan) karena inti 235U pecah menjadi duainti yang lebih kecil.

Reaksi nuklir yang pertama kali ditemukanoleh Hahn dan Strasmann hanya terjadi apabiladilakukan penembakan 235U dengan neutrontermik. Reaksi ini akan berhenti dengansendirinya apabila penembakan 235U dihentikan.Namun jika diperhatikan bahwa reaksi nuklir inijuga disertai dengan pemancaran dua hingga tigabuah neutron baru, maka dalam benak manusiatimbul fikiran bahwa neutron terse but dapat juga

dimanfaatkan untuk melangsungkan reaksi nuklirberikutnya. Apabila neutron yang keluar darireaksi pembelahan terse but dapat dimanfaatkan,

maka reaksi pembelahan dengan sendirinya daRatberlangsung terus selama masih tersedia 2 5U

dalam jumlah yang mencukupi. Jika hal tersebutterjadi, maka reaksinya disebut sebagai reaksinuklir berantai. Kemungkinan dapat diperolehnyareaksi nuklir berantai ini pertama kali diamatioleh Frederic Juliot-Curie, Hans yon Halban danLew Kowarsky di Perancis pada tahun 1939.

Keberhasilan umat manusia dalam

mengendalikan reaksi nuklir berantai dalamreaktor nuklir serta maraknya uji coba senjatanuklir pada pertengahan abad ke 20 telahmemperkaya khasanah pengetahuan berkaitandengan inti atom. Beberapa atom radioaktif baruhasil proses fisi bermunculan sehingga mulaidikenal dan dipelajari oleh para ilmuwan. Jikapada saat Dmitri Ivanovic Mendeleev pada tahun1869 menyusun tabel periodik unsur-unsur barudikenal adanya 70 jenis unsur kimia, kemudianilmu pengetahuan modern berhasil menemukan

unsur-unsur lain sehingga jumlahn~a menjadi 92unsur, maka proses fisi 2 5U berhasilmenghadirkan 11 unsur buatan baru sehinggajumlah unsur dalam tabel periodik menjadi 103unsur.

c. Pengaktifan IntiProses fisika lainnya yang dapat

berlangsung di dalam inti atom adalah prosespengaktifan (activation). Proses pengaktifanadalah proses ditembakinya inti-inti atom bahanoleh neutron sehingga bahan yang semula tidakradioaktif berubah sifatnya menjadi radioaktifdan mampu memancarkan radiasi. Dalam terasreaktor nuklir, proses pengaktifan ini dapat terjadimengingat di dalam teras itu berlangsung prosesfisi yang melepaskan neutron. Neutron-neutronhasil fisi ini selanjutnya dapat melakukanpengaktifan terhadap bahan-bahan struktur yangdigunakan dalam teras tersebut.

Proses pengaktifan yang sengajadiusahakan oleh manusia antara lain adalah dalam

proses produksi radioisotop. Dalam reaktor nuklir

90 13ul.ettvvAw~ Volume 13 Nomor 2, Desember 2011,87 - 95

neutron-neutron yang dipancarkan oleh prosesfisi sebagian dimanfaatkan untuk memproduksiradioisotop. Dari proses pengaktifan ini akandiperoleh berbagai jenis radioisotop yang dapatdimanfaatkan untuk berbagai keperluan. Prosespengaktifan dalam produksi radioisotopdilakukan dengan cara menembaki unsur-unsurstabil dengan neutron. Bahan yang akandiaktivasi ini disebut sasaran. Neutron yangditembakkan ke arah sasaran akan masuk ke

dalam inti atom sasaran sehingga jumlah neutrondalam inti atom bahan terse but bertambah.

Perubahan jumlah neutron dalam inti ini dapatmengakibatkan ketidakstabilan inti sehingga intiberubah sifat menjadi radioaktif.

Pengaktifan neutron dalam lingkup yanglebih kecil dipakai juga untuk menganalisa bahandengan teknik yang dikenal sebagai analisapengaktivasi neutron (APN). Dari proses aktivasiini akan diperoleh sampel radioaktif yang mampumemancarkan radiasi. Dengan menganalisaradiasi yang dipancarkannya dapat ditentukanjenis dan jumlah unsur kelumit yang terdapatdalam sampel yang diaktivasi.

Proses pengaktifan bisa juga dilakukanmenggunakan akselerator, yaitu alat pemercepatpartikel yang dapat menghasilkan neutron cepat.Karena itu akselerator sering juga disebut sebagaigenerator neutron. Pemakaian akselerator sebagaigenerator neutron memungkinkan dihasilkannyaneutron cepat berenergi tunggal. Prinsipdihasilkannya neutron pada akselerator ini adalahterjadinya reaksi inti. Dalam hal ini partikelbermuatan yang dipercepat dalam akseleratorditabrakkan ke target (sasaran) sehinggadihasilkan reaksi inti yang melepaskan neutron.Neutron yang dipancarkan oleh proses fisi dalampercobaan senjata nuklir juga mampu melakukanpengaktifan terhadap unsur-unsur kimia yang adadi sekitar lokasi percobaan.

d. Transmutasi IntiReaksi nuklir biasanya dihasilkan melalui

proses penembakan inti atom target denganpartikel-partikel tertentu yang lebih sering disebutsebagai peluru (projectile), seperti neutron,

INFOR.:M:.ASI IPTEK

proton, partikel alfa dan sebagainya. Proses fisimaupun aktivasi sebagaimana telah dibahassebelumnya merupakan dua contoh reaksi jenisini. Masih ada jenis reaksi inti yang lainnya, yaituproses transmutasi (transmutation atauperubahan) yang terjadi dalam inti. Reaksi nuklirini dapat terjadi apabila ada interaksi antarapeluru dengan inti target.

Transmutasi inti buatan mula-mula

dihasilkan dengan cara menembaki target denganpartikel alfa yang dipancarkan oleh bahanradioaktif alamo Penembakan partikel alfa padatarget beryllium menghasilkan neutron.Perkembangan dalam bidang transmutasi intisangat terbatas karena partikel alfa yangdiperoleh dari unsur radioaktif alam hanyamenghasilkan berkas dengan intensitas rendahdan transmutasi ini hanya dapat dilakukanterhadap unsur-unsur bernomor atom rendah.Namun dalam perkembangan berikutnya manusiamenyadari bahwa partikel-partikel inti lainnyaseperti proton, deuteron dan bahkan sinar gammaternyata dapat dimanfaatkan sebagai peluru untukmelangsungkan transmutasi inti. Keberhasilanumat manusia dalam melakukan prosestransmutasi ini telah menghadirkan banyak sekaliisotop-isotop baru yang sebelumnya tidakdikenal.

Transmutasi inti telah dimanfaatkan oleh

para ilmuwan untuk menghadirkan unsur-unsurbaru yang sebelumnya tidak pernah ditemukan dialamo Sebagaimana dikemukakan sebelumnya,jumlah unsur dalam tabel periodik baru mencapai103 jenis unsur yang terdiri atas unsur-unsuralamiah dan buatan, terutama dari produk fisi.Namun para peneliti di Berkeley denganmenggunakan teknik reaksi nuklir berhasilmenghadirkan dua unsur baru serta mengusulkannama Rutherfordium (Rt) untuk unsur nomor 104dan Hahnium (Ha) untuk un sur nomor 105.Dengan teknik yang sarna, penemuan unsur ke­106 juga telah diklaim oleh beberapa kelompokpeneliti, namun selama ini belum ada nama yangdiusulkan untuk unsur terse but.

Bukti-bukti awal adanya unsur ke-107 dan109 telah didapatkan oleh sekelompok peneliti di

Pengetahuan dasar untuk mcmbaca dan memanfaatkan pcta nuklida (M. Akhar/i) 91

INFOR.lVIASI IPTEK

Gesellschaft fur Schwerionenfarschung (OSI) diDarmstadt, Jerman. Juga belum ada namadiusulkan untuk unsur-unsur tersebut. Para ahli

fisika masih terus menyelidiki unsur-unsurtransuranium (unsur-unsur dengan nomor atomlebih besar dari uranium). Unsur-unsur tersebutbersifat tidak stabil dan kebanyakan berupaunsur buatan yang diusahakan di laboratorium,seperti unsur dengan nomor atom 109 yang atomtunggalnya dihasilkan pada tahun 1982 namunhanya bertahan selama 5 x 10.3detik.

Sebagian besar unsur yang dikenal munculsesudah uranium (nomor atom 92) adalah unsurbuatan manusia yang bersifat tidak stabilsehingga meluruh dan berubah menjadi unsurlain. Para ilmuwan berspekulasi bahwa masihterdapat kemungkinan beberapa unsur super beratyang berada jauh di belakang uranium yangstabil atau mempunyai waktu paro relatif panjangdan terjadi secara alamiah. Unsur dengan nomoratom 114 dengan jumlah neutron dalam intinya184 merupakan salah satu unsur sangat beratyang diramalkan mempunyai sifat fisika sepertiitu. Unsur ini diramalkan muncul dalam tabel

periodik di bawah dan dalam kolom yang sarnadengan timbal (Pb), artinya mempunyai sifat-sifatyang sarna dengan timbal.

DATA NUKLIR DALAM PET A NUKLIDAProses-proses fisika dalam inti atom

sebagaimana telah diuraikan sebelumnya mampumenghadirkan atom-atom maupun isotop-isotopbaru dalam jumlah banyak. Diantara isotop-isotopyang dihasilkan banyak diantaranya yang bersifatradioaktif yang lebih dikenal dengan sebutanradioisotop. Ledakan senjata nuklir yang terjadidi Hirushima dan Nagasaki pada tahun 1945menghasilkan antara 30-40 radioisotop baru yangsemula belum dikenal. Unsur-unsur baru terse but

masih melakukan peluruhan sehingga menghasil­kan unsur-unsur lain yang juga bersifat radioaktif,sehingga jumlah unsur yang keluar dari ledakansenjata nuklir dalam bentuk debu-debu radioaktifdapat mencapai sekitar 200 jenis radioisotop.

Meski dalam tabel periodik baru dikenaladanya 105 jenis unsur yang tediri atas un sur-

unsur alamiah dan buatan, namun karena banyakdiantara unsur-unsur itu yang dapat membentukisotop, maka kini umat manusia telah berhasilmengenali sekitar 1440 macam isotop yang saatini dikenal, 340 diantaranya terdapat di alam dansekitar 1100 diproduksi di laboratorium, reaktornuklir dan ledakan senjata nuklir. Sebagian besardari unsur-unsur terse but bersifat radioaktif,namun beberapa diantara unsur-unsur terse but(284 jenis) merupakan unsur stabil.

Sudah sejak lama istilah nuklida (nuclide)diterima secara luas untuk menyatakan jenis atomyang dicirikan dengan keadaan intinya, yaitudisertakannya nilai Z dan A pada atom tersebut.Istilah radionuklida dipakai untuk menyebutnuklida yang bersifat radioaktif. Cara penulisanini ternyata cukup informatif karena banyakatom-atom yang telah diketahui tenyata dapatmembentuk isotop baik secara alamiah maupunsetelah melalui proses reaksi nuklir. Denganpenyertaan Z dan A maka antara isotop yang satudengan isotop yang lain dapat dibedakan. Ambilcontoh unsur yang mempunyai isotop sangatbanyak, misal timah (Sn). Unsur kimia bernomoratom 50 ini membentuk 10 macam isotop dengannilai A bervariasi dari 112, 114, 115, 116, 117,118, 119, 120, 122 dan 124. Isotop-isotop Snterse but berbeda antara satu dengan lainnya.Meski masing-masing mengandung 50 protondan 50 elektron, namun masing-masing intinyamengandung jumlah neutron yang berbeda-beda,bervariasi dari 62 sampai 74. Dengan penyertaanpenulisan A, kita dapat membedakan ke 10 isotopSn terse but berdasarkan perbedaan nomormassanya, yaitu 112Sn, 113Sn dan seterusnyasampai dengan 124Sn. Demikian juga untukisotop-isotop lainnya.

Penyajian atom-atom pada tabel periodikdapat memudahkan kita dalam mengenali sifatatom-atom terse but. Namun karena banyak diantara atom-atom itu membentuk isotop, makakeberadaan isotop yang jumlahnya mencapaisekitar 1440 macam ternyata tidak dapatditampilkan seluruhnya secara bersamaan didalam tabel periodik. Karena itu diperlukan caralain untuk menyajikan berbagai jenis atom

92 '8~AwCt1 Volume 13 Nomor 2. Desember 201 1.87 - 95

INFOR.lVIASI IPTEK

NGambar 1. Potongan penyajian unsur-unsur da1am peta nuklida.

beserta isotop-isotopnya dalam satu bentuk sajianyang menyeluruh, sehingga karakteristik dariatom-atom itu dapat ditampilkan dalam satutampilan yang terpadu. Untuk keperluan tersebut,para ilmuwan telah menghadirkan data atombeserta isotop-isotopnya dalam bentuk petanuklida seperti disajikan pada Gambar 1.

Peta nuklida pad a Gambar 1 menggambar­kan distribusi isotop-isotop dalam bentuk grafikCartesian antara jumlah neutron (N) sebagai absis(sumbu X) dan jumlah proton (Z) sebagai ordinat(sumbu Y). Pada peta nuklida, atom-atom yangberada pada satu baris horizontal inti atomnyamemiliki Z yang sama dengan N yang berbeda­beda schingga membcntuk isotop. Ambil contohatom helium (He) dengan Z = 2. Berdasarkandata yang tersaji dalam peta nuklida itu, atom Hesecara alamiah membentuk dua jenis isotop(kotak beralas agak gelap), yaitu : 3He dengankelimpahan isotopnya hanya 0,00014 (%) dan4He dengan kelimpahan isotopnya mencapai99,99986 (%). Namun proses nuklir telah berhasilmenghadirkan tiga isotop buatan He lainnya(kotak putihlpolos) yang semuanya bersifat

o8 115.i9"4

3 b'~~'H.2 .ootI02

z L I~..

22

6

B5

10811

..B.4

i-OU.dB

o

N

7 114.00"

C'8

2

Ne

101'0.170

F

9 IUJ998403

radioaktif, sehingga dalam

peta disajikan pula data nukliryang melekat pada atomradioaktif, yaitu waktu paro(T 1/2). Ketiga isotop buatan ituadalah : sHe dengan T 1/2 : 2 x10-21 detik, 6He dengan T1/2 :

805 milidetik dan 8He denganT 1/2 : 119 milidetik ..

Oari peta nuklida, atom­

atom yang berada pada satugaris verikal inti atomnyamemiliki N yang sarna denganZ yang berbeda-beda sehinggamembentuk isoton. Ambil

contoh isotop 3H (Z = 1 dan A3), membentuk· isoton

dengan atom 4He (Z = 2 danA = 4), sLi (Z = 3 dan A = 5),6Be (Z = 4 dan A = 6) dan 8C(Z = 6 dan A = 8). Jumlahneutron (N) dalam masing-masing atom terse but adalah

N = A - Z = 2. Sementara itu, atom-atom yangmembeniuk isobar dapat ditentukan dengan caramenarik garis diagonal ke kiri sehinggamenghubungkan dua posi~i dengan nilai N dan Zsarna. Misal kita menarik garis diagonal yangmenghubungkan kotak dengan N = 6 dan Z = 6.Garis tcrscbut akan mclcwati kotak-kotak yangberisi atom 8He. 8Li. 8Be. 8B dan 8e. Kelima jenisatom terse but membentuk isobar.

Hasil dari berbagai jenis proses inti yangterjadi pad a suatu atom dapat dilihat secaralangsung pada peta nuklida. Salah satu jenisproses inti adalah peluruhan inti atom radioaktif.Kestabilan suatu inti atom ditandai dengan

perbandingan nilai N dan Z yang ada dalam intiatom tersebut. Untuk atom-atom ringan dengan Z

< 20, jika nilai perbandingan an tara N/Z = 1,maka inti atom terse but bersifat stabil, sedangjika nilai N/Z tidak sarna dengan satu (N/Z<latau N/Z> 1), maka ada kemungkinannya intiatom terse but tidak stabil atau bersifat radioaktif..

Jenis radiasi yang dipancarkan oleh intiradioaktif juga dipengaruhi oleh nilai N/Z dalam

Pengetahuan dasar untuk membaca dan mcmanfaatkan pcta nuklida (M. AkJuuli) 93

INFOR.:M:.ASI IPTEH:

intinya. Untuk inti-inti ringan, jika nilai Nil> 1,berarti jumlah neutron (n) lebih banyakdibandingkan jumlah proton (p). Untuk mencapaikeadaan inti yang stabil, dalam inti atom akanterjadi perubahan n menjadi p disertaipemancaran radiasi ~-. Jika nilai Nil < 1, berartijumlah n dalam inti atom lebih kecildibandingkan jumlah p. Untuk mencapai keadaaninti yang stabil, dalam inti atom akan terjadiperubahan p menjadi n disertai pemancaranpositron atau radiasi ~+. Istilah lain yang jugasering digunakan untuk atom dengan nilai Nil <1 ini adalah bahwa atom jenis ini mempunyaikelebihan proton sehingga untuk mencapaikondisi inti yang stabil perlu menyerap elektron.Jadi dalam hal ini penyerapan elektron oleh suatuatom akan memberikan hasil yang sarna apabilaatom tersebut memancarkan positron. Inti-intiberat dengan nomor atom tinggi, dimana nilaiNil lebih besar dari 1,6, maka dalam peluruhaninti-inti jenis ini akan selalu disertai pemancaranradiasi a atau inti atom helium-4 (4He).

Sebagai gambaran, dari potongan petanuklida Gambar 1 kita dapat menemukan duajenis radioisotop alamiah, yaitu : 3H dengan T 1/2:12,3 tahun (posisi N = 2 dan Z = 1) dan 14Cdengan TI/2 : 5.730 tahun (posisi N = 8 dan l =6). Radioisotop 3H terbentuk melalui prosespengaktifan neutron (dari sinar kosmis) terhadapatom 14N maupun 160 dan meluruhmemancarkan radiasi ~- (dikenal jugadengan sebutan peluruhan ~-) denganenergi 0,0 1860 MeV menjadi atom3He yang stabil. Radioisotop 3Hterbentuk melalui proses yangpersamaan reaksi intinya adalahsebagai berikut :

Radioisotop 14C terbentuk melaluipengaktifan n terhadap 14N disertaipelepasan p dari inti target atau lebihsering dikenal dengan istilah reaksi

(n,p) dengan persamaan reaksi intinya adalahsebagai berikut :

Radioisotop ini melakukan peluruhan ~- denganenergi 0,156 MeV menjadi 14N yang stabil.Terlihat bahwa inti 14Cterbentuk dari inti 14Ndan

kembali lagi menjadi inti 14N namun melaluijalan atau proses inti yang berbeda, yaituterbentuk melalui reaksi inti jenis (n,p) dankembali ke posisi inti semula dengan peluruhan p-

Radioisotop 3H dan 14Cmerupakan contohradioisotop yang terbentuk secara alamiah.Namun kini para ilmuwan juga berhasilmenghadirkan berbagai jenis radioisotop secarabuatan di laboratorium. Melalui proses aktivasimisalnya, atom 7Li (N = 4 dan l = 3) dapatdiubah menjadi 8Li dan 9Li yang keduanyabersifat radioaktif dengan T 1/2 masing-masing84,4 milidetik 177 milidetik. Keduanya dapatnelakukan peluruhan ~- dengan energi masing­masing 16 MeV dan 13,6 MeV. Sedang dari atomlIB (N =6 dan Z = 5) dapat dihasilkan atom-atombuatan 12B, 13B dan 14Byang semuanya bersifatradioaktif yang umurnya sangat pendek karenaT 112berorde milidetik

Dalam peta nuklida, atom-atom hasil prosesfisi ditampilkan dengan tanda khusus berupa

"0.008

48

Q.oool

42

40

94

Gambar 2. Potongan peta nuklida yang menyajikan atom-atom hasil fisi.

'B~Aw~ Volume 13 Nomor2. Desember2011. 87-95

segltiga hitam di pojok kanan bawah kotaknuklida yang bersangkutan seperti ditunjukkanpada Gambar 2. Oari potongan peta nuklida itu

kita da~at men~enali radionuklida hasil fisiseperti 7 Cu dan 7 Cu, juga radionuklida dari 72Znhingga 78Zn dan sebagainya. Pada peta tersebutjuga disajikan data nuklir yang melekat padamasing-masing radionuklida, seperti T 1/2 danjenis serta energi radiasi yang dipancarkannya.

PENUTUPPengetahuan dasar mengenai struktur inti

atom serta proses-proses fisika yang dapat terjadidi dalamnya diperlukan agar seseorang dapatmembaca dan memahami sistem penyajian atom­atom dalam suatu peta nuklida. Pemahaman yangbaik terhadap peta nuklida akan mempermudahseseorang dalam menemukan informasi datamengenai suatu atom. Informasi yang melekatpada suatu atom dan disertakan dalam petanuklida itu dikenal dengan nama data nuklir. Oaripeta nuklida dapat diperoleh informasi mengenaikestabilan inti dan sebaran isotopnya di alamoAtom-atom yang membentuk isotop, isoton danisobar juga sangat mudah ditentukan berdasarkaninformasi dari peta nuklida. Pada atom radioaktif,peta nuklida dapat dipakai untuk mendapatkaninformasi mengenai jenis dan energi radiasi yangdipancarkan, waktu para serta prosesterbentuknya radionuklida terse but. Keberadaanradionuklida hasil fisi juga sangat mudah dikenalikarena radionuklida terse but diberi tanda khusus

pada peta nuklida.

INFOR.:M:.A.SI IPTEK

DAFTAR PUSTAKAALONSO, M. and FINN, EJ., Fundamental University

Physics (volume III), Addison-Wesley PublishingCompany, London, 1980.

BIRCH, 8., Marie Curie (alih bahasa oleh Alex TriKantjono Widodo), P.T. Gramedia Pustaka Utama,Jakarta, 1993.

CHEMBER, H., Introduction to Health Physics (2nd

edition), Pergamon Press, New York. 1987.COHEN, BL., Concept of Nuclear Physics, Tata McGraw­

Hill Publishing Company Ltd., New Delhi, 1982.COOK, JE., Environmental Radiation and Radioactivity,

Australian School of Nuclear Technology, LucasHeights, NSW 2234, Australia, 1986.

FOWLER, E., Radioisotop, IImu Pengetahuan Papuler,Vol. 5, Grolier International Inc.lP.T. Widyadara, pp.131-135,1997

FRIEDLANDER, G., et. aI., Nuclear and Radiochemistry(3'd edition), John Wiley & Sons, New York, 1981.

HALLIDAY, D. and RESNIC, R., Fisika Modem (alihbahasa oleh P. Silaban), Penerbit Erlangga, Jakarta10430, 1990.

HERMAN, A., The New Physics, the Route Into AtomicAge, International Bonn-bad Godesberg, FederalRepublic of Germany, 1979.

HODDESON, L., Teori Kuantum, IImu PengetahuanPapuler, Vol. 5, Grolier International Inc.lP.T.Widyadar, pp. 137-148, 1997.

KAPLAN, 1., Nuclear Physics (2nd edition), Addison­Wesley Publishing Company, London, 1979.

KRANE, KS., Fisika Modem (Cetakan I, terjemahan olehHans 1. Wospakrik & Sofia Niksolihin), PenerbitUniversitas Indonesia, Salemba 4, Jakarta 10430, 1992.

STANDEN, A., daftar Berkala, IImu Pengetahuan Papuler,Vol. 4, Grolier International Inc.lP.T. Widyadara, pp.139-161,1997.

TAYLOR, JR. and ZAFIRATOS, CD., Modem PhysicsFor Scientist and Engineers, Prentice Hall, EngelwoodCliffs, New Yersey 07632, 1991.

WALKER, FW., et. aI., Nuclides and Isotopes (J 4th

edition), GE Nuclear Energy, California 95125, USA1989.

Pengetahuan dasar untuk membaca dan memanfaatkan peta nuklida (M. Akhadi) 95

TAT A CAR..APENULISAN NASKAH/ l\IJ:AKALAH

Para Pembaca yang budiman,

Buletin ALARA menerima naskah atau makalah iptek ilmiah populer yang membahas tentang"Aspek Keselamatan Radiasi dan Keselamatan Lingkungan dalam Pemanfaatan Ilmu Pengetahuan dan TeknologiNuklir untuk Kesejahteraan Masyarakat". Naskah/makalah yang dikirimkan ke Redaksi Buletin ALARAadalah naskah/ makalah yang khusus untuk diterbitkan oleh Buletin ALARA dengan melampirkan 1eksemplar dan disket yang berisi file makalah tersebut. Apabila naskah/makalah tersebut telah pernahdibahas atau dipresentasikan dalam suatu pertemuan ilmiah, harus diberi keterangan mengenai nama,tempat dan saat berlangsungnya pertemuan tersebut. Redaksi berhak mengubah susunan bahasa tanpamengubah isi dan maksud tulisan.

Naskah/makalah ditulis dalam Bahasa Indonesia yang baku dan mengikuti tata cara (format)

penulisan suatu makalah yang benar. Istilah asing dalam naskah/makalah harus ditulis miring dan diberipadanan kata Bahasa Indonesia yang benar. Naskah/makalah diketik menggunakan font 12 Times New

Romans dengan 1,5 spasi pada kertas ukuran kuarto, satu muka, margin kiri 3 em; margin atas, bawah,kanan 2,5 em. Lebih disukai bila panjang tulisan kira-kira 8 - 15 halaman kuarto. Nama (para) penuIisditulis lengkap disertai dengan keterangan lembaga/fakuItas/institut tempat bekerja dan bidang keahlianUika ada) pada catatan kaki. Tabel/ skema/ grafik/ ilustrasi dalam naskah/ makalah dibuat sejelas-jelasnyadalam satu file yang sama. Kepustakaan ditulis berdasarkan huruf abjat, mengikuti ketentuan penulisankepustakaan, dan sangat diharapkan menggunakan literatur 5 tahun terakhir, adalah sbb ;

AFFANDl, Pengukuran Radionuklida Alam pada Bahan Bangunan Plaster Board Fosfogipsum denganMenggunakan Spektrometer Gamma, Skripsi S-l, Jurusan Fisika FMIPA UI, 2006. (Bila yallg diaclIskripsi/thesis)

HATTORI, T., ICHIJI, T., ISHIDA, K., Behavior of Radon and Its Progeny in Japanese Office, Radiat. ProtoDosim. Vol. 62 (3), pp. 151-155, 2005. (Bila yallg diaclI jllmaVmajalahlprosidillg)

MARTINA and HARBISON, S.A., An Introduction to Radiation Protection, Chapman and Hal!, London,New York, 2008

NEVISSI, A.E., Methods for Detection of Radon and Radon Daughters, In : Indoor Radon and Its Hazards,edited by D. Bodansky, M.A. Rabkin, D.R. Stadler, University of Washington Press, pp. 30 - 41, 2007(Bila yallg diaclI dalalll satll bllkll yallg I/Ierupakall klllllplllall tlllisall, seperti Halldbook, ElIsiklopedidll).

Tim Redaksi

Naskahfmakalah dapat ditujukan kepada:Tim Redaksi Buletin ALARA

u.p. Sety"o Ri:ni, SEPTKMR - BATAN

• Jalan Lebak Bulus Raya No. 49,Kawasan PPTN Pasar Jumat Jakarta (12440)

• PO. Box 7043 JKSKL, Jakarta 12070

• e-mail: alara_batan@yahoo.com atauptkmr@batan.go.id

96 '8u.l.etc.wAz.a..,..Ci(I, Volume 13 Nomor 2, Desember 2011