Teknesium-99

isotop teknesium yang dihasilkan dari fisi uranium

Teknesium-99 (99Tc) adalah sebuah isotop teknesium yang meluruh dengan waktu paruh 211.000 tahun menjadi rutenium-99 yang stabil, memancarkan partikel beta, tetapi tanpa sinar gama. Ia adalah produk fisi berumur panjang yang paling signifikan dari fisi uranium, menghasilkan fraksi terbesar dari total emisi radiasi berumur panjang dari limbah nuklir. Teknesium-99 memiliki hasil produk fisi sebesar 6,0507% untuk fisi neutron termal uranium-235.

Teknesium-99, 99Tc
Umum
Simbol99Tc
Namateknesium-99, Tc-99
Proton (Z)43
Neutron (N)56
Data nuklida
Kelimpahan alamrenik
Waktu paruh (t1/2)211.100±1200 tahun
Produk peluruhan99Ru
Spin9/2+
Surplus energi−87.327,9±0,9 keV
Energi pengikatan8.613,610±0,009 keV
Mode peluruhan
Mode peluruhanEnergi peluruhan (MeV)
Peluruhan beta0,2975
Isotop teknesium
Tabel nuklida lengkap

Teknesium-99m (99mTc) metastabil adalah sebuah isomer nuklir berumur pendek (waktu paruh sekitar 6 jam) yang digunakan dalam kedokteran nuklir, dihasilkan dari molibdenum-99. Ia meluruh melalui transisi isomeris menjadi teknesium-99, karakteristik yang diinginkan, karena waktu paruh yang sangat panjang dan jenis peluruhan teknesium-99 memberikan sedikit beban radiasi lebih lanjut pada tubuh.

Radiasi sunting

Emisi beta yang lemah dihentikan oleh dinding peralatan kaca laboratorium. Sinar-X lembut dipancarkan saat partikel beta dihentikan, tetapi selama tubuh berada lebih dari 30 cm, ini seharusnya tidak menimbulkan masalah. Bahaya utama saat bekerja dengan teknesium adalah inhalasi debu; kontaminasi radioaktif semacam itu pada paru-paru dapat menimbulkan risiko kanker yang signifikan.[butuh rujukan]

Peran dalam limbah nuklir sunting

Hasil, % per fisi[1]
Termal Cepat 14 MeV
232Th tidak fisil 2,919 ± 0,076 1,953 ± 0,098
233U 5,03 ± 0,14 4,85 ± 0,17 3,87 ± 0,22
235U 6,132 ± 0,092 5,80 ± 0,13 5,02 ± 0,13
238U tidak fisil 6,181 ± 0,099 5,737 ± 0,040
239Pu 6,185 ± 0,056 5,82 ± 0,13 ?
241Pu 5,61 ± 0,25 4,1 ± 2,3 ?

Karena hasil fisinya yang tinggi, waktu paruhnya yang relatif lama, dan mobilitasnya di lingkungan, teknesium-99 adalah salah satu komponen limbah nuklir yang lebih signifikan. Diukur dalam becquerel per jumlah bahan bakar bekas, itu adalah penghasil radiasi yang dominan dalam periode sekitar 104 hingga 106 tahun setelah penciptaan limbah nuklir.[2] Produk fisi dengan umur terpendek berikutnya adalah samarium-151 dengan waktu paruh 90 tahun, meskipun sejumlah aktinida yang dihasilkan oleh penangkapan neutron memiliki waktu paruh dalam rentang menengah.

Pelepasan sunting

Produk fisi berumur panjang
Nuklida t½ Hasil Q[a 1] βγ
(Ma) (%)[a 2] (keV)
99Tc 0,211 6,1385 294 β
126Sn 0,230 0,1084 4050[a 3] βγ
79Se 0,327 0,0447 151 β
93Zr 1,53 5,4575 91 βγ
135Cs 2,3   6,9110[a 4] 269 β
107Pd 6,5   1,2499 33 β
129I 15,7   0,8410 194 βγ
  1. ^ Energi peluruhan dibagi antara β, neutrino, dan γ jika ada.
  2. ^ Per 65 fisi neutron termal dari 235U dan 35 dari 239Pu.
  3. ^ Memiliki energi peluruhan 380 keV, tetapi produk peluruhannya, 126Sb memiliki energi peluruhan 3,67 MeV.
  4. ^ Lebih rendah di reaktor termal karena 135Xe, pendahulunya, mudah menyerap neutron.

Diperkirakan 160 TBq (sekitar 250 kg) teknesium-99 dilepaskan ke lingkungan hingga tahun 1994 melalui uji coba nuklir di atmosfer.[2] Jumlah teknesium-99 dari tenaga nuklir sipil yang dilepaskan ke lingkungan hingga tahun 1986 diperkirakan sekitar 1000 TBq (sekitar 1600 kg), terutama melalui metode pemrosesan ulang bahan bakar nuklir yang sudah ketinggalan zaman; sebagian besar dibuang ke laut. Dalam beberapa tahun terakhir, metode pemrosesan ulang telah berkembang untuk mengurangi emisi, tetapi hingga 2005 pelepasan utama teknesium-99 ke lingkungan dilakukan oleh pembangkit Sellafield, yang melepaskan sekitar 550 TBq (sekitar 900 kg) dari tahun 1995–1999 ke Laut Irlandia. Sejak tahun 2000 dan seterusnya, jumlahnya dibatasi oleh peraturan menjadi 90 TBq (sekitar 140 kg) per tahun.[3]

Di lingkungan sunting

Waktu paruh teknesium-99 yang panjang dan kemampuannya untuk membentuk spesies anionik membuatnya (bersama dengan 129I) menjadi perhatian utama ketika mempertimbangkan pembuangan limbah radioaktif tingkat tinggi dalam jangka panjang.[butuh rujukan] Banyak proses yang dirancang untuk menghilangkan produk fisi dari aliran proses aktif sedang di pabrik pemrosesan ulang dirancang untuk menghilangkan spesies kationik seperti sesium (misalnya 137Cs dan 134Cs) dan stronsium (misalnya 90Sr). Oleh karena itu, perteknetat lolos melalui proses tersebut. Opsi pembuangan saat ini mendukung penguburan di batuan yang stabil secara geologis. Bahaya utama dari praktik semacam itu adalah kemungkinan limbah akan bersentuhan dengan air, yang dapat melepaskan kontaminasi radioaktif ke lingkungan. Kapasitas penukar kation alami tanah cenderung melumpuhkan kation plutonium, uranium, dan sesium. Namun, kapasitas penukar anion biasanya jauh lebih kecil, sehingga mineral lebih kecil kemungkinannya untuk mengadsorpsi anion perteknetat dan iodida, membuatnya bergerak di dalam tanah. Untuk alasan ini, kimia lingkungan teknesium merupakan bidang penelitian yang aktif.

Pada tahun 2012, senyawa kristalin Notre Dame Torium Borat-1 (NDTB-1) dipresentasikan oleh para peneliti di Universitas Notre Dame. Ia dapat disesuaikan untuk mengabsorpsi ion radioaktif dengan aman dari aliran limbah nuklir. Setelah ditangkap, ion radioaktif kemudian dapat ditukar dengan spesies bermuatan lebih tinggi dengan ukuran yang sama, mendaur ulang bahan untuk digunakan kembali. Hasil laboratorium menggunakan kristal NDTB-1 menghilangkan sekitar 96 persen teknesium-99.[4][5]

Transmutasi sunting

Metode pembuangan alternatif, transmutasi, telah didemonstrasikan di CERN untuk teknesium-99. Dalam proses ini, teknesium (99Tc sebagai target logam) dibombardir dengan neutron untuk membentuk 100Tc berumur pendek (waktu paruh 16 detik) yang meluruh melalui peluruhan beta menjadi rutenium (100Ru) yang stabil. Mengingat nilai pasar rutenium yang relatif tinggi[6] dan sifat teknesium yang sangat tidak diinginkan, jenis transmutasi nuklir ini tampak sangat menjanjikan.

Lihat pula sunting

Referensi sunting

  1. ^ "Cumulative Fission Yields". IAEA. Diakses tanggal 10 Juni 2023. 
  2. ^ a b K. Yoshihara, "Technetium in the Environment" in "Topics in Current Chemistry: Technetium and Rhenium", vol. 176, K. Yoshihara and T. Omori (eds.), Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 1996.
  3. ^ Tagami, Keiko (2003). "Technetium-99 Behavior in the Terrestrial Environment". Journal of Nuclear and Radiochemical Sciences. 4 (1): A1–A8. doi:10.14494/jnrs2000.4.A1 . ISSN 1345-4749. 
  4. ^ William G. Gilroy (20 Maret 2012). "New Method for Cleaning Up Nuclear Waste". Science Daily. 
  5. ^ Wang, Shuao; Yu, Ping; Purse, Bryant A.; Orta, Matthew J.; Diwu, Juan; Casey, William H.; Phillips, Brian L.; Alekseev, Evgeny V.; Depmeier, Wulf; Hobbs, David T.; Albrecht-Schmitt, Thomas E. (2012). "Selectivity, Kinetics, and Efficiency of Reversible Anion Exchange with TcO4− in a Supertetrahedral Cationic Framework". Advanced Functional Materials. 22 (11): 2241–2250. doi:10.1002/adfm.201103081. 
  6. ^ "Daily Metal Price: Ruthenium Price Chart (USD / Kilogram) for the Last 2 years".