Skema peluruhan 137Cs menunjukkan waktu paruh, nuklida anak, serta jenis dan proporsi radiasi yang dipancarkan.
Spektrum gama 137Cs. Karakteristik puncak 662 keV tidak berasal langsung dari 137Cs, tetapi dari peluruhan 137mBa ke keadaan stabil.
Sesium-137 memiliki waktu paruh sekitar 30,05 tahun.[1]
Sekitar 94,6% meluruh melalui emisi beta menjadi isomer nuklirmetastabil dari barium: barium-137m (137mBa, Ba-137m). Sisanya langsung mengisi keadaan dasar 137Ba yang stabil. Ba metastabil memiliki waktu paruh sekitar 153 detik, dan bertanggung jawab atas semua emisi sinar gama dalam sampel 137Cs. Barium-137m meluruh ke keadaan dasar dengan emisi foton yang memiliki energi 0,6617 MeV.[3] Sebanyak 85.1% peluruhan 137Cs menghasilkan emisi sinar gama dengan cara ini. Satu gram 137Cs memiliki aktivitas sebesar 3,215 terabecquerel (TBq).[4]
Kegunaan
Sesium-137 memiliki sejumlah kegunaan praktis. Dalam jumlah kecil, ia digunakan untuk mengkalibrasi peralatan pendeteksi radiasi.[5] Dalam pengobatan, ia digunakan dalam radioterapi.[5] Dalam industri, ia digunakan dalam sensor aliran, pengukur ketebalan,[5] pengukur densitas kelembaban (untuk pembacaan densitas, dengan menggunakan amerisium-241/berilium akan menyediakan pembacaan kelembaban),[6] dan dalam perangkat log sinar gama.[6]
Sesium-137 tidak banyak digunakan untuk radiografi industri dikarenakan sulit untuk mendapatkan bahan aktivitas spesifik yang sangat tinggi dengan bentuk yang jelas (dan kecil) karena sesium dari bahan bakar nuklir bekas mengandung sesium-133 yang stabil dan juga sesium-135 yang berumur panjang. Pemisahan isotop terlalu mahal dibandingkan dengan cara alternatif yang lebih murah. Juga sumber sesium aktivitas spesifik yang lebih tinggi cenderung dibuat dari sesium klorida (CsCl) yang sangat larut, akibatnya jika sumber radiografi rusak maka akan meningkatkan penyebaran kontaminasi. Dimungkinkan untuk membuat sumber sesium yang tidak larut dalam air (dengan berbagai senyawa ferosianida seperti Ni2Fe(CN)6, dan amonium ferik heksasiano ferat (AFCF), garam Giese, ferik amonium ferosianida) tetapi aktivitas spesifiknya akan jauh lebih rendah. Senyawa sesium yang lembam secara kimia lainnya termasuk kaca Sesium-Aluminosilikat yang mirip dengan mineral alami polusit. Yang terakhir ini telah digunakan dalam demonstrasi bentuk-bentuk limbah nuklir yang tidak larut dalam air yang stabil secara kimia untuk dibuang di repositori geologi yang dalam. Volume pancaran yang besar akan merusak kualitas gambar dalam radiografi. 192Ir dan 60Co, lebih disukai untuk radiografi, karena mereka adalah logam non-reaktif secara kimia dan dapat diperoleh dengan aktivitas spesifik yang jauh lebih tinggi dengan aktivasi kobalt atau iridium yang stabil dalam reaktor fluks tinggi.
Sebagai isotop buatan manusia yang hampir murni, sesium-137 telah digunakan untuk menentukan umur dan mendeteksi pemalsuan anggur[7] serta sebagai bahan penanggalan relatif untuk menilai usia sedimentasi yang terjadi setelah 1945.[8]
Sesium-137 juga digunakan sebagai pelacak radioaktif dalam penelitian geologi untuk mengukur erosi dan pengendapan tanah.[9]
Risiko kesehatan dari sesium radioaktif
Sesium-137 bereaksi dengan air, menghasilkan senyawa yang larut dalam air (sesium hidroksida). Perilaku biologis sesium mirip dengan kalium[10] dan rubidium. Setelah memasuki tubuh, cesium kurang lebih terdistribusi secara merata ke seluruh tubuh, dengan konsentrasi tertinggi di jaringan lunak.[11]:114 Namun, tidak seperti radionuklida golongan 2 seperti radium dan stronsium-90, sesium tidak mengalami bioakumulasi dan diekskresikan relatif cepat. Waktu paruh biologis cesium adalah sekitar 70 hari.[12]
Eksperimen tahun 1961 menunjukkan bahwa tikus yang diberi dosis 21,5 μCi/g memiliki kematian 50% dalam waktu 30 hari (menyiratkan LD50 sebesar 245 μg/kg).[13] Eksperimen serupa pada tahun 1972 menunjukkan bahwa ketika anjing dikenai beban seluruh tubuh sebesar 3800 μCi/kg (140 MBq/kg, atau kira-kira 44 μg/kg) sesium-137 (dan 950 hingga 1400 rad), mereka mati dalam waktu 33 hari, sementara hewan dengan setengah dari beban itu semua bertahan selama satu tahun.[14] Penelitian penting telah menunjukkan konsentrasi 137Cs yang luar biasa dalam sel eksokrin pankreas, yang paling terpengaruh oleh kanker.[15][16] Pada tahun 2003, dalam otopsi yang dilakukan pada 6 anak yang meninggal di daerah tercemar dekat Chernobyl di mana mereka juga melaporkan insiden tumor pankreas yang lebih tinggi, Bandazhevsky menemukan konsentrasi 137Cs 40-45 kali lebih tinggi daripada di hati mereka, sehingga menunjukkan bahwa jaringan pankreas adalah akumulator dan sekretor kuat di usus sesium radioaktif.[17]
Tidak sengaja menelan sesium-137 dapat diobati dengan biru Prusia (FeIII4[FeII(CN)6]3), yang mengikatnya secara kimiawi dan mengurangi waktu paruh biologis hingga 30 hari.[18]
Sesium-137 di lingkungan secara substansial bersifat antropogenik (buatan manusia). Sesium-137dihasilkan dari fisi nuklir plutonium dan uranium, dan meluruh menjadi barium-137.[19] Sebelum pembangunan reaktor nuklir buatan pertama pada akhir 1942 (Chicago Pile-1), sesium-137 tidak terjadi di Bumi dalam jumlah yang signifikan selama sekitar 1,7 miliar tahun. Dengan mengamati karakteristik sinar gamma yang dipancarkan oleh isotop ini, seseorang dapat menentukan apakah isi wadah tertutup yang diberikan dibuat sebelum atau sesudah ledakan bom atom pertama (Uji Trinity, 16 Juli 1945), yang menyebarkan sebagian ke atmosfer, dengan cepat mendistribusikan jumlah jejaknya ke seluruh dunia. Prosedur ini telah digunakan oleh para peneliti untuk memeriksa keaslian anggur langka tertentu, yang paling terkenal adalah "Jefferson bottles".[20] Tanah permukaan dan sedimen juga diukur dengan mengukur aktivitas 137Cs.
Sampai hari ini dan untuk beberapa ratus tahun ke depan, sesium-137 dan stronsium-90 terus menjadi sumber utama radiasi di zona alienasi di sekitar pembangkit listrik tenaga nuklir Chernobyl, dan menimbulkan risiko terbesar bagi kesehatan, karena waktu paruh dan penyerapan biologis mereka sekitar 30 tahun. Kontaminasi rata-rata cesium-137 di Jerman setelah bencana Chernobyl adalah 2000 sampai 4000 Bq/m2.[butuh rujukan] Hal ini sesuai dengan kontaminasi sebesar 1 mg/km2 sesium-137, dengan total sekitar 500 gram yang terdeposit di seluruh Jerman. Di Skandinavia, beberapa rusa dan domba melebihi batas legal Norwegia (3000 Bq/kg) 26 tahun setelah bencana Chernobyl.[21] Pada 2016, sekitar setengah sesium-137 di Chernobyl telah meluruh, tetapi bisa saja terkonsentrasi secara lokal oleh faktor yang jauh lebih besar.
Perhitungan konsentrasi sesium-137 di udara setelah bencana nuklir Fukushima, 25 Maret 2011.
Pada April 2011, peningkatan kadar sesium-137 juga ditemukan di lingkungan setelah bencana nuklir Fukushima Daiichi di Jepang. Pada Juli 2011, daging dari 11 sapi yang dikirim ke Tokyo dari Prefektur Fukushima ditemukan memiliki 1.530 hingga 3.200 becquerel per kilogram 137Cs, jauh melebihi batas legal Jepang yaitu 500 becquerel per kilogram pada waktu itu.[22] Pada Maret 2013, seekor ikan yang ditangkap di dekat pabrik memiliki rekor 740.000 becquerel per kilogram sesium radioaktif, di atas batas 100 becquerel per kilogram yang ditetapkan pemerintah.[23] Sebuah makalah tahun 2013 di Scientific Reports menemukan bahwa untuk lokasi hutan berjarak 50 km dari pembangkit yang hancur, konsentrasi, 137Cs tinggi pada serasah daun, jamur dan detritivora, tetapi rendah pada herbivora.[24] Pada akhir 2014, "radiosesium yang diturunkan dari Fukushima telah menyebar ke seluruh bagian barat Samudra Pasifik Utara", diangkut oleh arus Pasifik Utara dari Jepang ke Teluk Alaska. Telah diukur di lapisan permukaan hingga 200 meter dan selatan area saat ini hingga 400 meter.[25]
Sesium-137 dilaporkan menjadi masalah kesehatan utama di Fukushima. Sejumlah teknik sedang dipertimbangkan yang akan mampu menghilangkan 80% hingga 95% sesium dari tanah yang terkontaminasi dan bahan lainnya secara efisien dan tanpa merusak bahan organik di dalam tanah. Ini termasuk peledakan hidrotermal. Sesium yang diendapkan dengan ferik ferosianida (biru Prusia) akan menjadi satu-satunya limbah yang membutuhkan tempat pembuangan khusus.[26] Tujuannya adalah untuk mendapatkan paparan tahunan dari lingkungan yang terkontaminasi hingga 1 mSv. Area yang paling terkontaminasi di mana dosis radiasi lebih besar dari 50 mSv/tahun harus tetap terlarang, tetapi beberapa area yang saat ini kurang dari 5 mSv/tahun dapat didekontaminasi, memungkinkan 22.000 penduduk untuk kembali.[butuh rujukan]
Insiden dan kecelakaan
Sumber gama sesium-137 telah terlibat dalam beberapa kecelakaan dan insiden radiologis.
Goiânia, Goiás, Brasil, 1987
Dalam kecelakaan Goiânia tahun 1987, sistem terapi radiasi yang dibuang secara tidak benar dari sebuah klinik terbengkalai di Goiânia, Brasil, dibongkar kemudian dipecah untuk dijual di tempat barang rongsokan, dan garam sesium yang bersinar dijual kepada pembeli yang penasaran dan tidak bijaksana.[27] Hal ini menyebabkan empat kematian dikonfirmasi dan beberapa cedera serius dari kontaminasi radiasi.[28][29]
Sumber sinar gama sesium yang telah terbungkus dalam pembungkus logam dapat dicampur dengan besi tua dalam perjalanannya ke peleburan, menghasilkan produksi baja yang terkontaminasi radioaktivitas.[30]
Kramatorsk, Donetsk, Ukraina, 1989
Kecelakaan radiologi Kramatorsk terjadi pada tahun 1989 ketika sebuah kapsul kecil yang mengandung sesium-137 yang sangat radioaktif ditemukan di dalam dinding beton sebuah gedung apartemen di Kramatorsk, SSR Ukraina. Diyakini bahwa kapsul, yang awalnya merupakan bagian dari alat pengukur, hilang pada akhir 1970-an dan berakhir bercampur dengan kerikil yang digunakan untuk membangun gedung pada 1980. Lebih dari 9 tahun, dua keluarga telah tinggal di apartemen tersebut. Pada saat kapsul ditemukan, 6 penghuni gedung telah meninggal karena leukemia dan 17 lainnya telah menerima berbagai dosis radiasi.[31]
Georgia, 1997
Pada tahun 1997, beberapa tentara Georgia menderita keracunan radiasi dan luka bakar. Penyebabnya akhirnya ditelusuri kembali ke sumber pelatihan yang ditinggalkan, dilupakan, dan tidak diberi label setelah pembubaran Uni Soviet. Salah satunya adalah pelet sesium-137 di saku jaket yang dipakai bersama yang mengeluarkan sekitar 130.000 kali tingkat radiasi pada jarak 1 meter.[32]
Los Barrios, Cádiz, Spanyol, 1988
Dalam kecelakaan Acerinox tahun 1998, perusahaan daur ulang Spanyol Acerinox secara tidak sengaja melelehkan massa radioaktif sesium-137 yang berasal dari generator sinar gama.[33]
Tongchuan, Shaanxi, Tiongkok, 2009
Pada tahun 2009, sebuah perusahaan semen Tiongkok (di Tongchuan, Provinsi Shaanxi) menghancurkan pabrik semen tua yang tidak digunakan dan tidak mengikuti standar penanganan bahan radioaktif. Hal ini menyebabkan beberapa cesium-137 dari alat pengukur dimasukkan dengan delapan truk muatan besi tua dalam perjalanannya ke pabrik baja, di mana sesium radioaktif dilebur menjadi baja.[34]
Universitas Tromsø, Norwegia, Maret 2015
Pada bulan Maret 2015, Universitas Tromsø di Norwegia kehilangan 8 sampel radioaktif termasuk sampel sesium-137, amerisium-241, dan stronsium-90. Sampel tersebut dipindahkan dari lokasi yang aman untuk digunakan untuk pendidikan. Ketika sampel tersebut seharusnya dikembalikan, pihak universitas tidak dapat menemukannya. Hingga 4 November 2015 sampel tersebut masih hilang.[35][36]
Helsinki, Uusimaa, Finlandia, Maret 2016
Pada 3 dan 4 Maret 2016, tingkat sesium-137 yang luar biasa tinggi terdeteksi di udara di Helsinki, Finlandia. Menurut Säteilyturvakeskus (STUK), regulator nuklir negara itu, pengukuran menunjukkan 4,000 μBq/m3 – sekitar 1.000 kali tingkat biasanya. Investigasi yang dilakukan oleh badan tersebut melacak sumbernya ke sebuah bangunan tempat STUK dan perusahaan pengolahan limbah radioaktif beroperasi.[37][38]
Seattle, Washington, AS, Mei 2019
Tiga belas orang terpapar sesium-137 pada Mei 2019 di gedung Penelitian dan Pelatihan di kompleks Harborview Medical Center. Seorang kru kontrak sedang memindahkan sesium dari lab ke truk ketika bubuk itu tumpah. Lima orang didekontaminasi dan dibebaskan, namun 8 orang yang lebih terpapar langsung dibawa ke rumah sakit sementara gedung penelitian tersebut dievakuasi.[39]
Australia, Januari 2023
BBC melaporkan, Australia kehilangan casing berbentuk kapsul kecil berukuran sekitar delapan milimeter yang mengandung bahan radioaktif Caesium-137. Bahan radio aktif tersebut hilang saat pengangkutan sejauh kurang lebih 1200 km dari lokasi tambang sebelah utara kota Newman menuju Perth. Kejadian sekitar tanggal 10 hingga 16 Januari 2023 dan hingga akhir Januari belum ditemukan.
^"137 55Cs82". WWW Table of Radioactive Isotopes. LBNL Isotopes Project - LUNDS Universitet. Diarsipkan dari versi asli tanggal 22 Mei 2015. Diakses tanggal 24 Juni 2022.
^Delacroix, D.; Guerre, J. P.; Leblanc, P.; Hickman, C. (2002). Radionuclide and Radiation Protection Handbook. Nuclear Technology Publishing. ISBN978-1870965873.
^Bunting, R. L. (1975). "Nuclear Data Sheets for A=137". Nuclear Data Sheets 15. 335.
^Williams, H. F. L. (1995). "Assessing the impact of weir construction on recent sedimentation using cesium-137". Environmental Geology. 26 (3): 166–171. Bibcode:1995EnGeo..26..166W. doi:10.1007/BF00768738. ISSN0943-0105.Parameter |s2cid= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
^Loughran, Robert (1 Juni 1989). "The measurement of soil erosion". Progress in Physical Geography. 221 (2): 216–233. doi:10.1177/030913338901300203.Parameter |s2cid= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
^Avery, Simon V. (1995). "Caesium accumulation by microorganisms: uptake mechanisms, cation competition, compartmentalization and toxicity". Journal of Industrial Microbiology. 14 (2): 76–84. doi:10.1007/BF01569888. ISSN0169-4146. PMID7766213.Parameter |s2cid= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
^Delacroix, D.; Guerre, J. P.; Leblanc, P.; Hickman, C. (2002). Radionuclide and Radiation Protection Data Handbook 2002 (edisi ke-2nd). Nuclear Technology Publishing. ISBN978-1-870965-87-3.
^Nelson A , Ullberg S, Kristoffersson H, Ronnback C (1961). "Distribution of Radiocesium in Mice". Acta Radiologica. 55, 5 (5): 374–384. doi:10.3109/00016926109175132. PMID13728254.Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)
^Kumamoto, Yuichiro; et al. (2017). "Radiation and analytical chemistry – Five years since the Fukushima Daiichi nuclear power plant accident". Special Articles. Bunseki Kagaku (dalam bahasa Jepang and Inggris). 66 (3): 137–148. doi:10.2116/bunsekikagaku.66.137.
^"Radioactive Scrap Metal". Nuclear Free Local Authorities. Oktober 2000. Diarsipkan dari versi asli tanggal 21 Maret 2007.Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
^Lluma, Diego (Mei–Juni 2000). "Former Soviet Union: What the Russians left behind". Bulletin of the Atomic Scientists. 56 (3): 14–17. doi:10.2968/056003005.Periksa nilai tanggal di: |date= (bantuan)
^J.M. LaForge (1999). "Radioactive Caesium Spill Cooks Europe". Earth Island Journal. 14 (1). Diarsipkan dari versi asli tanggal 5 September 2008. Diakses tanggal 24 Juni 2022.Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
Olsen, Rolf A. (1994). "4.2. The Transfer of Radiocaesium from Soil to Plants and Fungi in Seminatural Ecosystems". Nordic Radioecology - the Transfer of Radionuclides through Nordic Ecosystems to Man. Studies in Environmental Science. 62. hlm. 265–286. doi:10.1016/S0166-1116(08)71715-1. ISBN9780444816177.
.jpg)
