Penerapan Fisika Inti dalam Berbagai Aspek Kehidupan Pembangkit listrik yang menggunakan panas hasil pemisahan atom uranium mulai pertama kali digunakan pada tahun 1950an. Kini banyak orang menyadari pentingnya kontribusi energi nuklir dalam menyediakan sumber listrik yang bersih dalam jumlah banyak. Namun, penerapan teknologi nuklir di luar itu jarang diketahui. Berikut adalah penerapan fisika inti dalam teknologi berbasis nuklir untuk berbagai bidang.
Radioisotop Isotop adalah bermacam-macam unsur kimia yang intinya mengandung jumlah proton yang sama, namun jumlah neutronnya berbeda. Beberapa isotope dianggap stabil saat mereka tidak berubah terhadap waktu. Selain itu dikatakan tidak stabil atau “radioaktif” karena intinya berubah terhadap waktu melalui pelepasan partikel alfa dan beta. Sifat atom yang meluruh secara alami dikenal sebagai “radioisotop”, yang dapat diterapkan dalam berbagai bidang kehidupan modern. Penerapan praktis dari isotope pertama kali dilakukan oleh seorang berkebangsaan Hungaria bernama George de Hevesy pada 1911. Waktu itu de Hevesy merupakan seorang mahasiswa yang bekerja di Manchester mempelajari bahan radioaktif r adioaktif alami. Karena hidup dalam keadaan yang pas-pasan ia memgonsumsi makanan seadanya. Ia mulai curiga bahwa makanan yang ia beli bisa jadi adalah makanan sisa dari hari sebelumnya, atau bahkan makanan yang sudah berminggu-minggu disimpan. Untuk mengkonfirmasinya de Hevesy menambahkan sedikit bahan radioaktif ke sisa makanannya. Beberapa hari kemudian, saat membeli makanan yang sama, ia menggunakan alat deteksi radiasi sederhana, yakni elektroskop, untuk memeriksa apakah makanannya radioaktif. Ternyata makanannya memang radioaktif dan kecurigaan de Hevesy berhasil terkonfirmasi. Pada tahun 1943, George de Hevesy berhasil meraih penghargaan Nobel di bidang kimia untuk perannya dalam mengembangkan pelacak radioaktif.
Persediaan Radioisotop Penyedia utama isotop di antaranya Mallinckrodt Pharmaceuticals (Irlandia), MDS Nordion (Kanada), IRE (Eropa), NTP (Afrika Selatan), Isotop-NIIAR (Russia), dan ANSTO dan ANSTO (Australia).
Pertanian Organisasi makanan dan pertanian Perserikatan Bangsa-Bangsa yang dikenal sebagai Food and Agriculture Organization (FAO) memperkirakan bahwa 795 juta orang (satu dari sembilan) menderita kekurangan gizi dari 2014 sampai 2016. Radiosotop dan radiasi yang digunakan dalam makanan dan pertanian berhasil membantu dalam mengatasi permasalahan tersebut. Dalam hal tersebut FAO bekerja sama dengan badan energi atom internasional yaitu International Atom Energy Agency (IAEA) dalam berbagai program untuk menjaga ketersediaan pangan dengan memanfaatkan nuklir dan bioteknologi.
Pengembangbiakan Tanaman dengan Mutasi Pengembangbiakan tanaman dengan mutasi adalah proses pemaparan radiasi, seperti sinar gamma, pada biji-bijian dari tanaman tertentu agar terjadi mutasi. Penggunaan radiasi sendiri ditujukan untuk meningkatkan proses alami dari mutasi genetic spontan, dengan mempercepat waktu yang diperlukan secara signifikan. Beberapa Negara telah memanfaatkan hal tersebut seperti di Bangladesh.
Pupuk Pupuk harganya mahal dan apabila tidak digunakan sebagaimana mestinya dapat menyebabkan kerusakan pada lingkungan. Hal yang penting adal ah mengusahakan untuk memberikan pupuk yang banyak ke tanaman namun dampaknya ke lingkungan adalah seminimal mungkin. Pupuk dengan isotope tertentu, yaitu nitrogen-15, menyediakan sarana guna memastikan berapa banyak yang telah digunakan tanaman sehingga penggunaan pupuk dapat diatur dengan l ebih baik.
Kontrol terhadap Hama Radiasi digunakan untuk mengkontrol populasi hama melalui teknik sterilisasi hama, Sterile Insect Technique (SIT). SIT melibatkan pemeliharaan populasi hama yang disterilisasi menggunakan radiasi sinar gamma ataupun sinar X, dan kemudian membawanya ke populasi alami. Hama yang steril tetap kompetitif secara seksual namun tidak dapat menghasilkan keturunan. Teknik SIT ramah lingkungan dan terbukti efektif dalam mengatur jumlah hama di saat penggunaan pertisida tidak berhasil.
Produk Sehari-hari Kegunaan dari berbagai produk sehari-hari bergantung pada sejumlah kecil bahan radioaktif. Pendeteksi asap, arloji dan jam, semuanya memanfaatkan sifat alami isotop dalam rancangannya. Salah satu penggunaan radioisotope yang paling umum adalah pada pendeteksi asap (kebakaran). Alat ini mengandung sejumlah kecil americium-241 yang merupakan hasil peluruhan plutonium-241 dari reactor nuklir. Am-241 memancarkan partikel alfa yang
mengionisasi udara dan mengijinkan adanya arus di antara dua elektroda. Jika asap masuk ke detector, asap akan menyerap partikel alfa dan mengganggu aliran arus, yang memicu alarm.
Pangan Radiasi Pangan Radiasi pangan merupakan proses pemapran sinar gamma ke makanan guna membunuh bakteria yang dapat menyebabkan penyakit dan untuk mengawetkan makanan. Di berbagai belahan dunia telah digunakan teknologi radiasi untuk menjaga kualitas makanan. Lebih dari 60 negara telah memperkenalkan kebijakan dalam re gulasi penggunaan radiasi untuk makanan. Selain menghambat pembusukan, radiasi dapat menunda pematangan buah dan sayuran sehingga lebih awet, juga membantu mengkontrol hama.
Industri Pendeteksi pada Industri Radioisotop digunakan banyak perusahaan sebagai pelacak untuk mengawasi aliran fl uida dan penyaringan, mendeteksi kebocoran, mesin yang rusak dan korosi pada peralatan. Sedikit konsentrasi dari isotop berjangka hidup pendek dapat melakukan deteksi tanpa meninggalkan limbah pada lingkungan. Dengan menambahkan sedikit zat radioaktif ke bahan yang digunakan dalam berbagai proses maka rerata aliran dan pencampuran dari berbagai bahan dapat dikaji, termasuk cairan, serbuk dan gas, serta mendeteksi lokasi kebocoran.
Inspeksi dan Instrumentasi Bahan radioaktif digunakan untuk menginspeksi bagian-bagian logam dan integritas las di berbagai industry. Sebagai contoh, sistem pipa gas dan minyak yang baru diperiksa dengan meletakkan sumber radioaktif di dalam pipa dan lapisan luar yang di las. Alat ukur yang mengandung sumber radioaktif (biasanya gamma) digunakan secara luas di semua industry di mana kadar gas, cairan, dan zat padat harus diperiksa. Alat-ala t ukur tersebut sangat berguna, namun panas, tekanan, zat korosif, seperti gas cair dan logam cair, menyebabkan alat ukur tersebut tidak dapat digunakan secara langsung. Kegunaan radioisotope untuk mengukur ketebalan secara akurat sering dimanfaatkan dalam produksi bahan-bahan dalam lembaran, seperti logam, tekstil, kertas, plastik, dan lain sebagainya. Alat ukur rapat jenis digunakan dalam industry yang melibatkan pengaturan kadar cairan, serbuk, dan zat padat seperti pada industr y deterjen.
Penentuan Umur Unsur Karbon Analisis kelimpahan relative dari radioisotope alami tertentu penting dalam menentukan umur batuan dan bahan lain yang diamati geology, antropolog, arkeolog, dan lain sebagainya.
Desalinasi
Air yang dapat diminum merupakan prioritas utama bagi ketahanan lingkungan. Akan tetapi, air tersebut sulit diperoleh dari alirannya secara langsung. Oleh karena itu desalinasi air laut, air tanah bermineral, dan limbah air, diperlukan. Sebagian besar desalinasi masa kini menggunakan bahan bakar fosil yang berkontribusi menambah gas rumah kaca. Sebagai substitusinya dapat digunakan pembangkit bertenaga nuklir.
Kesehatan Diagnosis
Teknik diagnosis dalam pengobatan nuklir menggunakan radiopharmaceuticals (radiotracers, pelacak radioaktif) yang memancarkan sinar gamma dari dalam tubuh. Pelacak tersebut biasanya berupa isotope berjangka hidup pendek yang apabila dicampurkan dengan senyawa kimia memungkinkan proses fisiologis tertentu untuk diteliti. Bergantung pada jenis pemeriksaan, radiotracer dapat disuntikkan ke dalam tubuh, ditelan, atau dihirup dalam bentuk gas. Pancaran dari radiotracers akan dideteksi alat pencitraan yang menampilkan gambar dan informasi molecular. Contoh alat kesehatan yang memanfaatkan hal tersebut adalah computed tomography (CT-scan), magnetic resonance imaging (MRI), dan sinar-X. Sementara itu, isotope yang paling sering digunakan dalam diagnosis danalah techtium-99, dengan waktu paruh enam jam dan hanya memberikan radiasi dalam jumlah kecil ke pasien. Biasanya digunakan untuk mendeteksi tumor, aliran darah, dan sturktur tulang.
Terapy Pengobatan berbasis nuklir juga digunakan untuk terapi. Umumnya, yang digunakan adalah radioisotope iodin (I-131) dalam jumlah kecil guna merawat pasien kanker atau pasien dengan kondisi lain yang menderita gangguan pada kelenjar tiroidnya. Meskipun penggunaannya dalam terapi tergolong sedikit, namun radioisotope tersebut memegang peran yang cukup penting. Pertumbuhan sel kanker sangat sensitive terhadap radiasi. Dalam hal ini yang biasa digunakan adalah pancaran gamma dari sumber cobalt-60 yang sifatnya eksternal, atau pancaran gamma dan beta yang sifatnya internal. Area baru yang sedang dituju adalah terapi dengan sumber alfa, yaitu targeted alpha therapy (TAT) untuk mengatasi kanker yang telah menyebar.
Sterilisasi Pihak rumah sakit menggunakan radiasi gamma untuk mensterilkan alat-alat medis seperti jarum suntik, sarung tangan, pakaian, dan alat-alat lainnya. Sterilisasi dengan radiasi gamma ini lebih murah dan efektif dibandingkan dengan sterilisasi menggunakan uap panas. Karena prosesnya yang “dingin”, radiasi dapat digunakan untuk mensterilkan barang-barang dengan berbagai sensitivitas panas, seperti serbuk, cairan, dan preparat biologis. Manfaat sterilisasi oleh radiasi sangatlah banyak. Selain lebih murah, caranya juga lebih mudah, sebab dapat digunakan walaupun barang-barangnya sudah dikemasi. Barang-
barangnya pun menjadi lebih awet karena sterilisasi dapat dilakukan tanpa harus membuka kemasan terlebih dahulu. Di samping jarum suntik, alat-alat medis yang disterilisasi menggunakan radiasi di antaranya kain katun, perban, dan alat-alat bedah.
Transportasi Kapal Bertenaga Nuklir Tenaga nuklir cocok untuk kapal-kapal yang harus berada lama di lautan tanpa isi ulang bahan bakar atau untuk tenaga penggerak kapal selam.
Reaktor Nuklir di Ruang Angkasa Radioisotope penghasil panas, Radioisotope thermal generators (RTGs), digunakan dalam misi ke ruang angkasa. Panas dihasilkan dari peluruhan sumber radioaktif, yang sering digunakan dalah plutonium-238, guna menghasilkan listrik. Salah satu yang menggunakan teknologi ini adalah rover di Mars, yaitu Curiosity.
