Stronsium-90
Stronsium-90 (90Sr atau Sr-90) adalah sebuah isotop stronsium yang radioaktif yang dihasilkan oleh fisi nuklir, dengan waktu paruh 28,8 tahun. Ia mengalami peluruhan β− menjadi itrium-90, dengan energi peluruhan sebesar 0,546 MeV.[1] Stronsium-90 memiliki aplikasi dalam kedokteran dan industri dan merupakan isotop yang menjadi perhatian dalam dampak dari senjata nuklir, pengujian senjata nuklir, dan kecelakaan nuklir.[2]
_in_tin.jpg) Sumber uji stronsium-90 di dalam timah | |
| Umum | |
|---|---|
| Simbol | 90Sr |
| Nama | stronsium-90, Sr-90 |
| Proton (Z) | 38 |
| Neutron (N) | 52 |
| Data nuklida | |
| Kelimpahan alam | sintetis |
| Waktu paruh (t1/2) | 28,79 tahun |
| Produk peluruhan | 90Y |
| Mode peluruhan | |
| Mode peluruhan | Energi peluruhan (MeV) |
| Peluruhan beta | 0,546 |
| Isotop stronsium Tabel nuklida lengkap | |
Radioaktivitas
suntingStronsium yang terbentuk secara alami bersifat nonradioaktif dan tidak beracun pada tingkat yang biasanya ditemukan di lingkungan, tetapi 90Sr adalah bahaya radiasi.[3] 90Sr mengalami peluruhan β− dengan waktu paruh 28,79 tahun dan energi peluruhan sebesar 0,546 MeV yang didistribusikan ke sebuah elektron, sebuah antineutrino, dan isotop itrium 90Y, yang selanjutnya mengalami peluruhan β− dengan waktu paruh 64 jam dan energi peluruhan sebesar 2,28 MeV yang didistribusikan ke sebuah elektron, sebuah antineutrino, dan 90Zr (zirkonium), yang stabil.[4] Perhatikan bahwa 90Sr/Y hampir merupakan sumber partikel beta murni; emisi foton gama dari peluruhan 90Y sangat jarang sehingga biasanya dapat diabaikan.
90Sr memiliki aktivitas spesifik sebesar 5,21 TBq/g.[5]
| t½ (tahun) |
Hasil (%) |
Q (keV) |
βγ | |
|---|---|---|---|---|
| 155Eu | 4,76 | 0,0803 | 252 | βγ |
| 85Kr | 10,76 | 0,2180 | 687 | βγ |
| 113mCd | 14,1 | 0,0008 | 316 | β |
| 90Sr | 28,9 | 4,505 | 2826 | β |
| 137Cs | 30,23 | 6,337 | 1176 | βγ |
| 121mSn | 43,9 | 0,00005 | 390 | βγ |
| 151Sm | 88,8 | 0,5314 | 77 | β |
Produk fisi
sunting90Sr adalah produk fisi nuklir. Ia hadir dalam jumlah yang signifikan dalam bahan bakar nuklir bekas, dalam limbah radioaktif dari reaktor nuklir, dan dalam luruhan nuklir dari uji coba nuklir. Untuk fisi neutron termal seperti pada pembangkit listrik tenaga nuklir saat ini, hasil produk fisi dari uranium-235 adalah 5,7%, dari uranium-233 6,6%, tetapi dari plutonium-239 hanya 2,0%.[6]
Limbah nuklir
suntingStronsium-90 diklasifikasikan sebagai limbah tingkat tinggi. Waktu paruhnya yang 29 tahun berarti bahwa dibutuhkan ratusan tahun untuk meluruh ke tingkat yang dapat diabaikan. Paparan dari air dan makanan yang terkontaminasi dapat meningkatkan risiko leukemia dan kanker tulang.[7]
Remediasi
suntingAlga telah menunjukkan selektivitas untuk stronsium dalam studi, di mana sebagian besar tanaman yang digunakan dalam bioremediasi belum menunjukkan selektivitas antara kalsium dan stronsium, sering menjadi jenuh dengan kalsium, yang lebih besar dalam kuantitas dan juga hadir dalam limbah nuklir.[7]
Para peneliti telah melihat bioakumulasi stronsium oleh Scenedesmus spinosus (alga) dalam air limbah simulasi. Studi ini mengklaim kapasitas biosorpsi yang sangat selektif untuk stronsium dalam S. spinosus, menunjukkan bahwa ia mungkin sesuai untuk penggunaan air limbah nuklir.[8]
Sebuah studi tentang alga kolam Closterium moniliferum menggunakan stronsium stabil menemukan bahwa memvariasikan rasio barium terhadap stronsium dalam air meningkatkan selektivitas stronsium.[7]
Efek biologis
suntingAktivitas biologis
suntingStronsium-90 adalah "pencari tulang" yang menunjukkan perilaku biokimia yang mirip dengan kalsium, unsur golongan 2 yang lebih ringan.[3][9] Setelah memasuki suatu organisme, paling sering dengan menelan makanan atau air yang terkontaminasi, sekitar 70-80% dari dosis yang masuk akan diekskresikan.[2] Hampir semua sisa stronsium-90 disimpan di tulang dan sumsum tulang, dengan 1% sisanya tersisa di darah dan jaringan lunak.[2] Kehadirannya di tulang dapat menyebabkan kanker tulang, kanker jaringan di sekitarnya, dan leukemia.[10] Paparan 90Sr dapat diuji dengan bioassay, paling sering dengan urinalisis.[3]
Waktu paruh biologis stronsium-90 pada manusia telah dilaporkan secara bervariasi mulai dari 14 hingga 600 hari,[11][12] 1000 hari,[13] 18 tahun,[14] 30 tahun,[15] dan pada batas yang lebih tinggi, 49 tahun.[16] Waktu paruh biologis yang dipublikasikan secara luas telah dijelaskan oleh metabolisme kompleks stronsium di dalam tubuh. Namun, dengan merata-ratakan semua jalur ekskresi, waktu paruh biologis keseluruhan diperkirakan sekitar 18 tahun.[17]
Tingkat eliminasi stronsium-90 sangat dipengaruhi oleh usia dan jenis kelamin, karena perbedaan metabolisme tulang.[18]
Bersama dengan isotop sesium 134Cs dan 137Cs, serta isotop iodin 131I, ia adalah salah satu isotop terpenting mengenai dampak kesehatan setelah bencana Chernobyl. Karena stronsium memiliki afinitas terhadap reseptor penginderaan kalsium sel paratiroid yang mirip dengan kalsium, peningkatan risiko likuidator pada pembangkit listrik Chernobyl menderita hiperparatiroidisme primer dapat dijelaskan dengan pengikatan stronsium-90.[19]
Kegunaan
suntingGenerator termoelektrik radioisotop (RTG)
suntingPeluruhan radioaktif stronsium-90 menghasilkan sejumlah besar panas, 0,95 W/g dalam bentuk logam stronsium murni atau sekitar 0,460 W/g sebagai stronsium titanat[20] dan lebih murah daripada 238Pu. alternatif. Ia digunakan sebagai sumber panas di banyak generator termoelektrik radioisotop Rusia/Soviet, biasanya dalam bentuk stronsium titanat.[21] Ia juga digunakan dalam seri RTG AS "Sentinel".[22]
Aplikasi industri
sunting90Sr digunakan dalam industri sebagai sumber radioaktif untuk pengukur ketebalan.[2]
Aplikasi medis
sunting90Sr digunakan secara luas dalam pengobatan sebagai sumber radioaktif untuk radioterapi superfisial dari beberapa jenis kanker. Jumlah 90Sr dan 89Sr yang terkontrol dapat digunakan dalam pengobatan kanker tulang, dan untuk mengobati restenosis koroner melalui brakiterapi vaskular. Ia juga digunakan sebagai pelacak radioaktif dalam pengobatan dan pertanian.[2]
Aplikasi luar angkasa
sunting90Sr digunakan sebagai metode inspeksi bilah di beberapa helikopter dengan spar bilah berongga untuk menunjukkan apakah retakan telah terbentuk.[23]
Perang radiologis
suntingPada bulan April 1943, Enrico Fermi memberi tahu Robert Oppenheimer kemungkinan dari penggunaan produk sampingan radioaktif dari pengayaan untuk mencemari pasokan makanan Jerman. Dilatarbelakangi ketakutan bahwa proyek bom atom Jerman sudah pada tahap lanjut, dan Fermi juga skeptis pada saat itu bahwa bom atom dapat dikembangkan cukup cepat. Oppenheimer mendiskusikan proposal tersebut dengan Edward Teller, yang menyarankan penggunaan stronsium-90. James Bryant Conant dan Leslie R. Groves juga diberi pengarahan, tetapi Oppenheimer ingin melanjutkan rencananya hanya jika makanan yang terkontaminasi dengan senjata cukup untuk membunuh setengah juta orang.[24]
Kontaminasi 90Sr di lingkungan
suntingStronsium-90 tidak begitu mungkin untuk dilepaskan sebagai bagian dari kecelakaan reaktor nuklir seperti sesium-137 karena jauh lebih tidak mudah menguap, tetapi mungkin merupakan komponen yang paling berbahaya dari dampak radioaktif dari senjata nuklir.[25]
Sebuah penelitian terhadap ratusan ribu gigi susu, yang dikumpulkan oleh Dr. Louise Reiss dan rekan-rekannya sebagai bagian dari Baby Tooth Survey, menemukan peningkatan besar pada tingkat 90Sr selama tahun 1950-an dan awal 1960-an. Hasil akhir penelitian menunjukkan bahwa anak-anak yang lahir di St. Louis, Missouri, pada tahun 1963 memiliki tingkat 90Sr pada gigi susu mereka yang 50 kali lebih tinggi daripada yang ditemukan pada anak-anak yang lahir pada tahun 1950, sebelum munculnya pengujian atom skala besar. Peninjau studi memperkirakan bahwa dampak tersebut akan menyebabkan peningkatan insiden penyakit pada mereka yang menyerap stronsium-90 ke dalam tulang mereka.[26] Namun, tidak ada studi lanjutan dari subjek yang telah dilakukan, sehingga klaim tersebut tidak teruji.
Sebuah artikel dengan temuan awal studi tersebut diedarkan kepada Presiden AS John F. Kennedy pada tahun 1961, dan membantu meyakinkannya untuk menandatangani Traktat Pelarangan Sebagian Uji Coba Nuklir dengan Britania Raya dan Uni Soviet, yang mengakhiri pengujian senjata nuklir di atas tanah yang menempatkan jumlah terbesar dari luruhan nuklir ke atmosfer.[27]
Bencana Chernobyl melepaskan sekitar 10 PBq, atau sekitar 5% dari persediaan inti stronsium-90 ke lingkungan.[28] Bencana Fukushima Daiichi sejak kecelakaan hingga 2013 melepaskan 0,1 hingga 1 PBq stronsium-90 dalam bentuk air pendingin yang terkontaminasi ke Samudra Pasifik.[29]
Lihat pula
suntingReferensi
sunting- ^ "Table of Isotopes decay data". Lund University. Diakses tanggal 28 Juni 2022.
- ^ a b c d e "Strontium | Radiation Protection | US EPA". EPA. 24 April 2012. Diakses tanggal 28 Juni 2022.
- ^ a b c TOXICOLOGICAL PROFILE FOR STRONTIUM (PDF), Agency for Toxic Substances and Disease Registry, April 2004, diakses tanggal 28 Juni 2022
- ^ Data peluruhan dari Pusat Data Nuklir Nasional di Laboratorium Nasional Brookhaven di AS.
- ^ Delacroix, D.; Guerre, J. P.; Leblanc, P.; Hickman, C. (2002). Radionuclide and Radiation Protection Data Handbook 2002 (edisi ke-2). Nuclear Technology Publishing. ISBN 978-1-870965-87-3.
- ^ "Livechart - Table of Nuclides - Nuclear structure and decay data". IAEA. Diakses tanggal 28 Juni 2022.
- ^ a b c Potera, Carol (2011). "HAZARDOUS WASTE: Pond Algae Sequester Strontium-90". Environ Health Perspect. 119 (6): A244. doi:10.1289/ehp.119-a244
. PMC 3114833 . PMID 21628117.
- ^ Liu, Mingxue; Dong, Faqin; Kang, Wu; Sun, Shiyong; Wei, Hongfu; Zhang, Wei; Nie, Xiaoqin; Guo, Yuting; Huang, Ting; Liu, Yuanyuan (2014). "Biosorption of Strontium from Simulated Nuclear Wastewater by Scenedesmus spinosus under Culture Conditions: Adsorption and Bioaccumulation Processes and Models". Int J Environ Res Public Health. 11 (6): 6099–6118. doi:10.3390/ijerph110606099 . PMC 4078568 . PMID 24919131.
- ^ "NRC: Glossary -- Bone seeker". US Nuclear Regulatory Commission. 7 Mei 2014. Diakses tanggal 28 Juni 2022.
- ^ https://dhss.delaware.gov/dhss/dph/files/strontiumfaq.pdf
- ^ Tiller, B. L. (2001), "4.5 Fish and Wildlife Surveillance" (PDF), Hanford Site 2001 Environmental Report, DOE, diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 2013-05-11, diakses tanggal 28 Juni 2022
- ^ Driver, C.J. (1994), Ecotoxicity Literature Review of Selected Hanford Site Contaminants (PDF), DOE, doi:10.2172/10136486, diakses tanggal 28 Juni 2022
- ^ "Freshwater Ecology and Human Influence". Area IV Envirothon. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2014-01-01. Diakses tanggal 28 Juni 2022.
- ^ "Radioisotopes That May Impact Food Resources" (PDF). Epidemiology, Health and Social Services, State of Alaska. Diakses tanggal 28 Juni 2022.
- ^ "Human Health Fact Sheet: Strontium" (PDF). Argonne National Laboratory. Oktober 2001. Diakses tanggal 28 Juni 2022.
- ^ "Biological Half-life". HyperPhysics. Diakses tanggal 28 Juni 2022.
- ^ Glasstone, Samuel; Dolan, Philip J. (1977). "XII: Biological Effects" (PDF). The effects of Nuclear Weapons. hlm. 605. Diakses tanggal 28 Juni 2022.
- ^ Shagina, N B; Bougrov, N G; Degteva, M O; Kozheurov, V P; Tolstykh, E I (2006). "An application of in vivo whole body counting technique for studying strontium metabolism and internal dose reconstruction for the Techa River population". Journal of Physics: Conference Series. 41 (1): 433–440. Bibcode:2006JPhCS..41..433S. doi:10.1088/1742-6596/41/1/048 . ISSN 1742-6588.
- ^ Boehm BO, Rosinger S, Belyi D, Dietrich JW (Agustus 2011). "The Parathyroid as a Target for Radiation Damage". New England Journal of Medicine. 365 (7): 676–678. doi:10.1056/NEJMc1104982. PMID 21848480.
- ^ Harris, Dale; Epstein, Joseph (1968), Properties of Selected Radioisotopes (PDF), NASA
- ^ Standring, WJF; Selnæs, ØG; Sneve, M; Finne, IE; Hosseini, A; Amundsen, I; Strand, P (2005), Assessment of environmental, health and safety consequences of decommissioning radioisotope thermal generators (RTGs) in Northwest Russia (PDF) (StrålevernRapport 2005:4), Østerås: Norwegian Radiation Protection Authority, diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 2016-03-03, diakses tanggal 2022-06-28
- ^ "Power Sources for Remote Arctic Applications" (PDF). Washington, DC: U.S. Congress, Office of Technology Assessment. June 1994. OTA-BP-ETI-129.
- ^ "Wireless blade monitoring system and process".
- ^ Rhodes, Richard (2012). The making of the atomic bomb. Simon & Schuster. hlm. 510ff. ISBN 978-1-4711-1123-5. OCLC 1096260191.
- ^ "Nuclear Fission Fragments". HyperPhysics. Diakses tanggal 28 Juni 2022.
- ^ Schneir, Walter (25 April 1959). "Strontium-90 in U.S. Children". The Nation. 188 (17): 355–357.
- ^ Hevesi, Dennis. "Dr. Louise Reiss, Who Helped Ban Atomic Testing, Dies at 90", The New York Times, 10 Januari 2011. Diakses tanggal 28 Juni 2022.
- ^ "II: The release, dispersion and deposition of radionuclides", Chernobyl: Assessment of Radiological and Health Impacts (PDF), NEA, 2002
- ^ Povinec, P. P.; Aoyama, M.; Biddulph, D.; et al. (2013). "Cesium, iodine and tritium in NW Pacific waters – a comparison of the Fukushima impact with global fallout". Biogeosciences. 10 (8): 5481–5496. Bibcode:2013BGeo...10.5481P. doi:10.5194/bg-10-5481-2013 . ISSN 1726-4189.