PENGENALAN RADIASI
Pendahuluan
Bagi masyarakat awam, kata radiasi selalu dihubungkan
dengan bom atom, kecelakaan Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN), limbah
radioaktif, serta penyebab timbulnya penyakit kanker. Mereka juga cenderung
merasa cemas dan takut terhadap radiasi, tetapi tidak ingin memahami radiasi
secara obyektif. Jika mereka ditanya tentang darimana mereka mendapat informasi
tentang radiasi, sebagian besar akan menjawab bahwa mereka memperoleh informasi
tersebut dari surat kabar, televisi, atau majalah. Media massa tersebut pada
umumnya jarang berusaha untuk mendidik para pembaca atau pemirsanya dengan
mengungkapkan fakta; sebagian besar hanya mengungkapkan informasi tentang
bahaya radiasi atau informasi lain yang bersifat sensasi. Bagi media massa
seringkali berlaku ungkapan bahwa berita baik bukanlah berita; berita buruk
barulah berita. Karena itu, pendapat sebagian besar masyarakat tentang radiasi
didasarkan pada bahaya radiasi yang berasal dari ledakan bom atom yang terjadi
di Nagasaki dan Hiroshima, atau kecelakaan nuklir di PLTN Chernobyl. Seringkali
mereka tidak dapat membedakan antara bahaya radiasi akibat kecelakaan tersebut
dengan radiasi yang mereka peroleh dalam kegiatan sehari-hari, misalnya radiasi
yang berasal dari pemeriksaan kesehatan atau radiasi yang berasal dari
lingkungan.
1. Radiasi dan Dunia yang Kita Huni
Apa yang dimaksud
dengan radiasi?
Radiasi dapat diartikan sebagai energi yang dipancarkan
dalam bentuk partikel atau gelombang. Pengertian tentang radiasi dan gelombang
dapat dijelaskan pada kejadian berikut.
Apa yang Anda
lakukan jika Anda melihat kolam air tenang yang pada permukaannya mengapung
beberapa helai daun? Secara spontan mungkin Anda akan melempar kerikil ke kolam
tersebut. Dapat Anda lihat bahwa pada lokasi jatuhnya kerikil akan muncul riak,
yang kemudian akan menyebar dalam bentuk lingkaran. Riak-riak tersebut adalah
gelombang dan memperlihatkan pergerakan energi yang diberikan oleh kerikil, dan
energi tersebut menyebar dari lokasi jatuhnya kerikil ke segala arah. Ketika
riak mencapai daun, daun tersebut akan terangkat naik ke puncak gelombang.
Berdasarkan
kejadian tersebut dapat dilihat bahwa untuk mengangkat sesuatu diperlukan
energi. Karena itu, terangkatnya daun memperlihatkan bahwa gelombang mempunyai
energi, dan energi tersebut telah bergerak dari lokasi jatuhnya kerikil ke
lokasi terangkatnya daun. Hal yang sama juga berlaku untuk berbagai jenis
gelombang dan radiasi lain.
Salah satu
karakteristik dari semua radiasi adalah radiasi mempunyai panjang gelombang, yaitu jarak
dari suatu puncak gelombang ke puncak gelombang berikutnya.
Ditinjau dari
massanya, radiasi dapat dibagi menjadi radiasi elektromagnetik dan radiasi partikel. Radiasi elektromagnetik
adalah radiasi yang tidak memiliki massa. Radiasi ini terdiri dari gelombang
radio, gelombang mikro, inframerah, cahaya tampak, sinar-X,sinar gamma dan sinar kosmik. Radiasi
partikel adalah radiasi berupa partikel yang memiliki massa, misalnya partikel beta, alfa dan neutron.
Jika ditinjau
dari "muatan listrik"nya, radiasi dapat dibagi menjadi radiasi pengiondan radiasi non-pengion. Radiasi
pengion adalah radiasi yang apabila menumbuk atau menabrak sesuatu, akan muncul
partikel bermuatan listrik yang disebut ion. Peristiwa
terjadinya ion ini disebut ionisasi. Ion ini
kemudian akan menimbulkan efek atau pengaruh pada bahan, termasuk benda hidup.
Radiasi pengion disebut juga radiasi atom atau radiasi nuklir. Termasuk ke
dalam radiasi pengion adalah sinar-X, sinar gamma, sinar kosmik, serta partikel
beta, alfa dan neutron. Partikel beta, alfa dan neutron dapat menimbulkan
ionisasi secara langsung. Meskipun tidak memiliki massa dan muatan listrik,
sinar-X, sinar gamma dan sinar kosmik juga termasuk ke dalam radiasi pengion
karena dapat menimbulkan ionisasi secara tidak langsung. Radiasi non-pengion
adalah radiasi yang tidak dapat menimbulkan ionisasi. Termasuk ke dalam radiasi
non-pengion adalah gelombang radio, gelombang mikro, inframerah, cahaya tampak
dan ultraviolet.
Tulisan ini hanya akan membicarakan
radiasi pengion, khususnya sinar-X dan sinar gamma. Kedua jenis radiasi ini
mempunyai potensi bahaya yang lebih besar dibandingkan dengan jenis radiasi
lainnya. Pengaruh sinar kosmik hampir dapat diabaikan karena sebelum mencapai
tubuh manusia, radiasi ini telah berinteraksi terlebih dahulu dengan atmosfir
bumi. Radiasi beta hanya dapat menembus kertas tipis, dan tidak dapat menembus
tubuh manusia, sehingga pengaruhnya dapat diabaikan. Demikian pula dengan
radiasi alfa, yang hanya dapat menembus beberapa milimeter udara. Sedang
radiasi neutron pada umumnya hanya terdapat di reaktor nuklir.
Bagaimana terjadinya
radiasi?
Radiasi dapat diartikan sebagai energi yang dipancarkan
dalam bentuk partikel atau gelombang. Jika suatu inti tidak stabil, maka inti mempunyai kelebihan
energi. Inti itu tidak dapat bertahan, suatu saat inti akan melepaskan
kelebihan energi tersebut dan mungkin melepaskan satu atau dua atau lebih
partikel atau gelombang sekaligus.
Setiap inti
yang tidak stabil akan mengeluarkan energi atau partikel radiasi yang berbeda.
Pada sebagian besar kasus, inti melepaskan energi elektromagnetik yang disebut
radiasi gamma, yang dalam
banyak hal mirip dengan sinar-X. Radiasi
gamma bergerak lurus dan mampu menembus sebagian besar bahan yang dilaluinya.
Dalam banyak kasus, inti juga melepaskan radiasi beta. Radiasi beta
lebih mudah untuk dihentikan. Seng atap atau kaca jendela dapat menghentikan
radiasi beta. Bahkan pakaian yang kita pakai dapat melindungi dari radiasi
beta. Unsur-unsur
tertentu, terutama yang berat seperti uranium, radium dan plutonium, melepaskan
radiasi alfa. Radiasi alfa dapat dihalangi seluruhnya dengan selembar kertas.
Radiasi alfa tidak dapat menembus kulit kita. Radiasi alfa sangat berbahaya
hanya jika bahan-bahan yang melepaskan radiasi alfa masuk kedalam tubuh kita.
Sinar-X
merupakan jenis radiasi yang paling banyak ditemukan dalam kegiatan
sehari-hari. Semua sinar-X di bumi ini dibuat oleh manusia dengan menggunakan peralatan
listrik tegangan tinggi. Alat pembangkit sinar-X dapat dinyalakan dan
dimatikan. Jika tegangan tinggi dimatikan, maka tidak akan ada lagi radiasi.
Sinar-X dapat menembus bahan, misalnya jaringan tubuh, air, kayu atau besi,
karena sinar-X mempunyai panjang gelombang yang sangat pendek. Sinar-X hanya
dapat ditahan secara efektif oleh bahan yang mempunyai kerapatan tinggi,
misalnya timah hitam (Pb) atau beton tebal.
Radiasi gamma
mempunyai sifat yang serupa dengan sinar-X, namun radiasi gamma berasal dari
inti atom. Karena
berasal dari inti atom, radiasi gamma akan memancar secara terus-menerus, dan
tidak dapat dinyalakan atau dimatikan seperti halnya sinar-X. Radiasi gamma
yang terdapat di alam terutama berasal dari bahan-bahan radioaktif alamiah, seperti radium atau kalium radioaktif. Beberapa
inti atom yang dapat memancarkan radiasi gamma juga dapat dibuat oleh manusia.
Beberapa
unsur, misalnya besi atau oksigen, dapat memiliki beberapa inti atom yang
hampir sama, disebut isotop. Jika suatu
isotop dapat memancarkan radiasi, maka disebut radioisotop.
Radioisotop seringkali disebut juga sebagai radionuklida. Perbedaan
antara isotop yang satu dengan isotop lainnya biasanya dinyatakan dengan angka.
Sebagai contoh, kalium-39 dan kalium-40 merupakan isotop-isotop dari unsur
kalium.
Pemancaran
radiasi dari suatu bahan radioaktif tidak dapat dimatikan atau dimusnahkan.
Pemancaran radiasi hanya akan berkurang secara alamiah. Akibat memancarkan
radiasi, suatu bahan radioaktif akan melemah aktivitasnya
(kekuatannya), disebut peluruhan.
Selain itu,
jika suatu bahan radioaktif memancarkan radiasi, bahan radioaktif tersebut
dapat berubah menjadi bahan lain. Bahan lain ini dapat bersifat tidak stabil
(masih dapat memancarkan radiasi lagi), dan dapat pula bersifat stabil (tidak
memancarkan radiasi lagi).
Setiap
radioisotop akan berkurang atau melemah separo dari aktivitas awalnya dalam
jangka waktu tertentu, yang bervariasi dari beberapa detik hingga milyaran
tahun, bergantung pada jenis radioisotopnya. Jangka waktu tertentu tersebut
disebut umur-paro. Sebagai
contoh, umur-paro radium adalah 1.622 tahun; artinya, aktivitas radium akan
berkurang setengahnya dalam 1.622 tahun, setengah aktivitas sisanya akan
berkurang lagi dalam waktu 1.622 tahun berikutnya, dan seterusnya.
Darimana radiasi
berasal?
Tanpa kita
sadari, sebenarnya kita hidup dalam lingkungan yang penuh dengan radiasi. Radiasi
telah menjadi bagian dari lingkungan kita semenjak dunia ini diciptakan, bukan
hanya sejak ditemukan tenaga nuklir setengah abad yang lalu. Terdapat lebih
dari 60 radionuklida yang berdasarkan asalnya dibagi atas 2 kategori:
1.
Radionuklida alamiah: radionuklida yang terbentuk secara alami,
terbagi menjadi dua yaitu:
- Primordial: radionuklida ini telah ada sejak bumi diciptakan.
- Kosmogenik: radionuklida ini terbentuk sebagai akibat dari interaksi sinar kosmik.
2.
Radionuklida buatan manusia: radionuklida yang terbentuk karena
dibuat oleh manusia.
Radionuklida
terdapat di udara, air, tanah, bahkan di tubuh kita sendiri. Setiap hari kita
terkena radiasi, baik dari udara yang kita hirup, dari makanan yang kita
konsumsi maupun dari air yang kita minum. Tidak ada satupun tempat di bumi ini
yang bebas dari radiasi.
Primordial
Radionuklida
primordial telah ada sejak alam semesta terbentuk. Pada umumnya, radionuklida
ini mempunyai umur-paro yang panjang. Tabel berikut memperlihatkan
beberapa radionuklida primordial.
Tabel
Radionuklida Primordial
|
|||
Nuklida
|
Lambang
|
Umur-paro
|
Keterangan
|
Uranium 235
|
235U
|
7,04x108 tahun
|
0,72% dari uranium alam
|
Uranium 238
|
238U
|
4,47x109 tahun
|
99,2745% dari uranium alam; pada batuan terdapat 0,5
- 4,7 ppm uranium alam
|
Thorium 232
|
232Th
|
1,41x1010 tahun
|
Pada batuan terdapat 1,6 - 20 ppm.
|
Radium 226
|
226Ra
|
1,60x103 tahun
|
Terdapat di batu kapur
|
Radon 222
|
222Rn
|
3,82 hari
|
Gas mulia
|
Kalium 40
|
40K
|
1,28x109 tahun
|
Terdapat di tanah
|
Kosmogenik
Sumber radiasi
kosmik berasal dari luar sistem tata surya kita, dan dapat berupa berbagai
macam radiasi. Radiasi kosmik ini berinteraksi dengan atmosfir bumi dan
membentuk nuklida radioaktif yang sebagian besar mempunyai umur-paro pendek,
walaupun ada juga yang mempunyai umur-paro panjang. Tabel berikut
memperlihatkan beberapa radionuklida kosmogenik.
Tabel
Radionuklida Kosmogenik
|
|||
Nuklida
|
Lambang
|
Umur-paro
|
Sumber
|
Karbon 14
|
14C
|
5.730 tahun
|
Interaksi 14N(n,p)14C
|
Tritium 3
|
3H
|
12,3 tahun
|
Interaksi 6Li(n,a)3H
|
Berilium 7
|
7Be
|
53,28 hari
|
Interaksi sinar kosmik dengan unsur N dan O
|
Buatan Manusia
Manusia telah
menggunakan bahan radioaktif selama lebih dari 100 tahun. Tabel berikut
memperlihatkan beberapa radionuklida buatan manusia.
Tabel
Radionuklida Buatan Manusia
|
|||
Nuklida
|
Lambang
|
Umur-paro
|
Sumber
|
Tritium 3
|
3H
|
12,3 tahun
|
Dihasilkan dari uji-coba senjata nuklir, reaktor nuklir,
dan fasilitas olah-ulang bahan bakar nuklir.
|
Iodium 131
|
131I
|
8,04 hari
|
Produk fisi yang dihasilkan dari uji-coba senjata
nuklir, reaktor nuklir. 131I
sering digunakan untuk mengobati penyakit yang berkaitan dengan kelenjar thyroid.
|
Iodium 129
|
129I
|
1,57x107 tahun
|
Produk fisi yang dihasilkan dari uji-coba senjata
nuklir dan reaktor nuklir.
|
Cesium 137
|
137Cs
|
30,17 tahun
|
Produk fisi yang dihasilkan dari uji-coba senjata
nuklir dan reaktor nuklir.
|
Stronsium 90
|
90Sr
|
28,78 tahun
|
Produk fisi yang dihasilkan dari uji-coba senjata
nuklir dan reaktor nuklir.
|
Technesium 99m
|
99mTc
|
6,03 jam
|
Produk peluruhan dari 99Mo, digunakan dalam
diagnosis kedokteran.
|
Technesium 99
|
99Tc
|
2,11x105 tahun
|
Produk peluruhan 99mTc.
|
Plutonium 239
|
239Pu
|
2,41x104 tahun
|
Dihasilkan akibat 238U
ditembaki neutron.
|
Beberapa Fakta
Menarik dari Radioaktivitas Alamiah
Tubuh Manusia
Tubuh manusia
terdiri atas bahan kimia, beberapa diantaranya merupakan radionuklida yang
berasal dari makanan dan air yang kita konsumsi tiap hari. Tabel berikut
memperlihatkan perkiraan jumlah radionuklida yang terdapat pada tubuh manusia
dengan berat 70 kg.
Tabel
Radioaktivitas Alamiah yang Terdapat Pada Tubuh Manusia
|
||
Nuklida
|
Massa
Nuklida
|
Asupan
Sehari-hari
|
Uranium
|
90 mg
|
1.9 mg
|
Thorium
|
30 mg
|
3 mg
|
Kalium
40
|
17
mg
|
0,39
mg
|
Radium
|
31
pg
|
2,3
pg
|
Karbon
14
|
95 mg
|
1,8 mg
|
Tritium
|
0,06
pg
|
0,003
pg
|
Polonium
|
0,2
pg
|
0,6 mg
|
Bahan Bangunan
Bahan bangunan
pada rumah yang kita tempati juga mengandung bahan-bahan radioaktif. Tabel
berikut memperlihatkan beberapa bahan bangunan dan konsentrasi uranium, thorium
dan kalium yang terkandung di dalam bahan bangunan tersebut.
Tabel
Konsentrasi Uranium, Thorium dan Kalium dalam Bahan Bangunan
|
|||
Uranium
(ppm) |
Thorium
(ppm) |
Kalium
(ppm) |
|
Granit
|
4,7
|
2
|
4
|
Batu
pasir (sandstone)
|
0,45
|
1,7
|
1,4
|
Semen
|
3,4
|
5,1
|
0,8
|
Batako
kapur (limestone concrete)
|
2,3
|
2,1
|
0,3
|
Batako
semen (sandstone concrete)
|
0,8
|
2,1
|
1,3
|
Papan
Partisi (dry wallboard)
|
1,0
|
3
|
0,3
|
Gypsum
|
13,7
|
16,1
|
0,02
|
Kayu
|
-
|
-
|
11,3
|
Batu
bata tanah liat (clay brick)
|
8,2
|
10,8
|
2,3
|
Catatan:
Beberapa satuan yang biasa dipakai adalah: ppm - part per million, g - gram, kg - kilogram (1000 gram), mg - miligram (10-3 gram), mg - mikrogram (10-6 gram), pg - pikogram (10-12 gram). |
Reaktor Nuklir Alam di Oklo
Pada tahun 1972,
di Oklo (salah satu daerah di negara Gabon, Afrika Barat) telah ditemukan reaktor nuklir alam yang beroperasi sekitar 1,7 milyar tahun
lalu.
Reaktor
tersebut ditemukan oleh para ahli geologi Perancis ketika mereka meneliti
sampel di tambang uranium Oklo. Pada umumnya, U-235 yang merupakan nuklida bahan bakar reaktor nuklir memiliki kelimpahan
sekitar 0,7202%. Para ahli geologi Perancis tersebut menemukan bahwa kelimpahan
U-235 di Oklo mencapai 0,7171%. Meskipun perbedaannya sangat kecil, namun para
ahli tersebut tertarik untuk meneliti lebih lanjut. Mereka terkejut ketika
menemukan sampel yang memiliki kelimpahan hanya 0,44%. Perbedaan ini hanya
dapat dijelaskan jika U-235 tersebut telah dipakai sebagai bahan bakar dalam
reaktor nuklir.
Dalam
penelitian lebih lanjut telah ditemukan beberapa produk fisi dalam jumlah melimpah di 6 lokasi sekitar. Produk
fisi merupakan bahan-bahan radioaktif akibat reaksi pembelahan U-235 yang
terjadi di reaktor nuklir. Di lokasi tesebut juga telah ditemukan bahan
radioaktif neodymium, yang kelimpahannya hampir sama dengan yang ditemukan di
reaktor nuklir masa kini. Hal tersebut membuktikan bahwa alam telah dapat
membuat reaktor nuklir pada 1,7 milyar tahun lalu, sesuatu hal yang baru dapat
dilakukan oleh manusia pada abad 20.
Daerah Radiasi Alam Tinggi
Beberapa
daerah di bumi mempunyai radiasi alam yang lebih tinggi dari rata-rata di
permukaan bumi, misalnya di India dan Brazil. Pada daerah tertentu di negara
tersebut, permukaan tanah tertutupi oleh suatu bahan yang berwarna hitam yang
disebut pasir monasit, yang merupakan turunan dari deposit uranium. Pasir
monasit tersebut melingkupi daerah yang relatif luas dengan populasi penduduk
yang cukup besar. Tingkat radiasi pada tinggi setengah meter dari permukaan
tanah bisa lebih dari 20 kali dari radiasi alam daerah lain. Penelitian pada
populasi tersebut, termasuk penduduk yang tinggal pada daerah tersebut selama
beberapa generasi, tidak menemukan suatu kelainan, kecenderungan kanker atau
penyakit akibat radiasi lainnya.
Suatu hal
menarik dari kenyataan ini adalah bahwa pasir yang mengandung radioaktif
tersebut diyakini mempunyai khasiat menyembuhkan penyakit. Sebagian orang
bersedia membayar untuk berbaring di tanah yang mempunyai tingkat radiasi
relatif tinggi atau berendam dalam air yang mengandung unsur radioaktif selama berhari-hari untuk menyembuhkan
penyakitnya. Akan tetapi tidak ada catatan mengenai adanya orang yang sakit,
maupun yang sembuh dari sakit setelah melakukan hal tersebut.
Bagaimana kita
mengetahui adanya radiasi?
Radiasi tidak dapat dilihat, didengar, dicium, dirasakan
atau diraba. Indera manusia tidak dapat mendeteksi radiasi sehingga seseorang
tidak dapat mengetahui kapan ia dalam bahaya atau tidak. Radiasi hanya dapat
diketahui dengan menggunakan alat, yang disebut monitor radiasi. Monitor
radiasi terdiri dari detektor radiasi dan rangkaian elektronik penunjang. Pada umumnya,
monitor radiasi dilengkapi dengan alarm yang akan mengeluarkan bunyi jika
ditemukan radiasi. Bunyi alarm semakin keras apabila tingkat radiasi yang
ditemukan semakin tinggi. Monitor radiasi umumnya digunakan hanya untuk
mengetahui ada atau tidaknya radiasi.
Monitor
radiasi yang digunakan untuk mengukur jumlah radiasi atau dosis yang diterima oleh seseorang disebut dosimeter perorangan dan monitor radiasi yang digunakan
untuk mengukur kecepatan radiasi atau laju dosis di suatu area dikenal dengansurvaimeter.
Alat-alat tersebut dapat disamakan dengan indikator jarak dan speedometer pada mobil. Indikator jarak
menunjukkan berapa km atau mil yang telah dijalani oleh mobil, seperti halnya
dosimeter perorangan menunjukkan berapa dosis radiasi yang telah diterima oleh
seseorang. Speedometer menunjukkan pada kita beberapa km atau
mil kecepatan mobil perjam, seperti survaimeter menunjukkan berapa laju dosis
radiasi.
Salah satu
cara untuk mengukur dosis radiasi pada dosimeter perorangan adalah berdasarkan
pada tingkat kehitaman film jika terkena radiasi. Dengan memproses film dan
mengukur tingkat kehitamannya, dosis radiasi yang diterima oleh seseorang dapat
diperkirakan.
Cara lain
untuk mengukur dosis adalah berdasarkan pada jumlah cahaya yang dihasilkan pada
bahan tertentu akibat oleh radiasi setelah dilakukan proses pemanasan. Dosimeter
perorangan ini disebut TLD (Thermo Luminescence Dosimeter). TLD lebih peka dan
akurat daripada dosimeter film dan dapat digunakan kembali setelah dilakukan
proses pembacaan dosis.
Berbeda dengan
dosimeter perorangan yang memberikan informasi dosis radiasi yang telah
diterima, survaimeter memberikan informasi laju dosis radiasi pada suatu area
pada suatu saat. Hasil perkalian antara laju dosis yang ditunjukkan survaimeter
dan lama waktu selama berada di area merupakan perkiraan jumlah radiasi atau
dosis yang diterima bila berada di suatu area selama waktu tersebut. Dengan
survaimeter ini seseorang dapat menjaga diri agar tidak terkena radiasi yang
melebihi batas yang diizinkan.
Apakah radiasi aman?
Perlu kita
sadari, bahwa tidak ada satupun aktivitas manusia yang benar-benar aman dan
bebas dari risiko. Bahkan,
ketika duduk santai di kursi sekalipun, kita menghadapi risiko terjungkal dari
kursi. Dalam setiap tindakan yang kita lakukan selalu ada risiko, betapapun
kecilnya risiko tersebut. Kadangkala, tanpa disadari, kita mengabaikan risiko
tersebut. Sebagai contoh, ketika hendak menyeberang jalan sewaktu lalulintas
tidak padat, kita hanya menunggu adanya jeda antar kendaraan untuk menyeberang.
Dalam hal ini, tanpa sadar kita mengabaikan risiko tertabrak oleh kendaraan.
Setiap
tindakan yang kita ambil mungkin relatif lebih aman, atau sebaliknya, relatif
lebih berbahaya dari tindakan alternatif lainnya. Sebagai contoh, untuk
mendeteksi suatu penyakit apakah kanker atau bukan, kita dapat menggunakan sinar-X. Penggunaan
sinar-X itu sendiri mengandung risiko, namun jika kanker dibiarkan tak
terdeteksi, hal tersebut dapat berakibat fatal. Dalam hal ini, risiko
penggunaan sinar-X untuk mendeteksi kanker jauh lebih kecil daripada risiko
membiarkan kanker tak terdeteksi. Hal ini seringkali disebut sebagai
pertimbangan manfaat-risiko.
Karena itu,
kita tidak dapat mengatakan bahwa radiasi aman, atau sebaliknya, radiasi berbahaya. Yang
bisa kita lakukan adalah mengambil risiko yang sekecil-kecilnya untuk
mendapatkan keuntungan yang sebesar-besarnya. Tidak ada salahnya kita
menggunakan radiasi, jika manfaat yang akan kita dapat jauh lebih besar
daripada risikonya.
Masyarakat
awam sering mendengar atau mengalami pemeriksaan kesehatan menggunakan sinar-X. Sinar-X
digunakan dalam bidang kedokteran untuk menggambarkan rangka tubuh manusia dan
struktur tubuh bagian dalam, mendeteksi benda-benda asing dalam tubuh, tulang
patah, serta beberapa penyakit, misalnya tuberkolosis (TBC) dan pembengkakan
jantung.
Namun, bila
tidak digunakan secara hati-hati, sinar-X dapat meningkatkan risiko kanker dan
bahkan dapat mengakibatkan kematian pasien. Akan tetapi, sifat-sifat radiasi
pengion dan cara untuk meminimalkan jumlah dosis yang diterima dari penyinaran radiasi sinar-X
telah dipahami. Karena itu, tak ada lagi alasan untuk takut terhadap penyinaran
sinar-X, sepanjang digunakan secara tepat. Kita dapat meminimalkan pemakaian
yang tidak tepat melalui pendidikan, pelatihan dan penegakan hukum atau aturan
dan ketentuan yang berlaku. Semua radiasi pengion dapat digunakan secara luas
untuk keperluan yang bermanfaat dengan tingkat keamanan yang tinggi.
2.Dosis dan Efek Radiasi
Satuan dan Dosis Radiasi
Kita tidak
dapat mendeteksi radiasi secara langsung dengan menggunakan panca indera; namun
kita dapat mendeteksinya dengan menggunakan peralatan khusus, yang disebut Detektor Radiasi, misalnya
film fotografi, tabung Geiger-Müller, pencacah sintilasi, bahan termoluminesensi maupun dioda silikon. Hasil
pengukuran detektor radiasi tersebut dapat kita interpretasikan sebagai energi
radiasi yang terserap di seluruh tubuh manusia atau di organ tertentu, misalnya
hati.
Harold Gray (1905-1965)
Banyaknya energi radiasi pengion yang terserap per satuan massa bahan, misalnya
jaringan tubuh manusia, disebut Dosis Terserap yang dinyatakan dalam satuan gray, dengan simbol Gy.
Untuk nilai yang lebih kecil, biasa digunakan miligray, mGy, yang sama dengan
seperseribu gray. Istilah gray diambil dari nama fisikawan Inggris, Harold
Gray.
Rolf Sievert (1896-1966)
Besar dosis
terserap yang sama untuk jenis radiasi yang berbeda belum tentu mengakibatkan
efek biologis yang sama, karena setiap jenis radiasi pengion memiliki keunikan
masing-masing dalam berinteraksi dengan jaringan tubuh manusia. Sebagai contoh,
dosis terserap 1 Gy yang berasal dari radiasi alfa lebih berbahaya dibandingkan dengan dosis terserap
1 Gy yang berasal dari radiasi beta.
Karena adanya perbedaan tersebut, kita
memerlukan besaran dosis lain yang tidak bergantung pada jenis radiasi.
Besaran itu disebut Dosis Ekivalen dan memiliki satuan sievert, dengan simbol Sv. Untuk nilai yang lebih kecil, biasa digunakan milisievert,
mSv, yang sama dengan seperseribu sievert. Istilah sievert diambil dari nama
fisikawan Swedia, Rolf Sievert.
|
Selain bergantung pada
jenis radiasi, setiap organ atau jaringan tubuh juga mempunyai kepekaan masing-masing
terhadap radiasi. Kerusakan akibat radiasi yang diterima oleh suatu organ,
misalnya hati, juga berbeda dengan organ lain, misalnya paru-paru. Karena itu,
setiap organ juga mempunyai Faktor Bobot-Organ.
Untuk
memudahkan, biasanya kita hanya memperhatikan berapa dosis radiasi yang
mengenai seluruh tubuh. Besaran dosis radiasi ini disebut Dosis Efektif. Dosis
efektif menyatakan penjumlahan dari dosis ekivalen yang diterima oleh setiap
organ utama tubuh dikalikan dengan faktor bobot-organnya.
Perhitungan
dosis efektif
|
| Anggaplah seseorang menerima
dosis ekivalen 100 mSv pada paru-paru, 70 mSv pada hati dan 300 mSv pada
tulang. Dosis efektif = (100x0,12) + (70x0,05) + (300x0,01) = 18,5 mSv.
Risiko akibat menerima radiasi pada beberapa organ tubuh tersebut akan sama
dengan risiko jika ia menerima dosis ekivalen 18,5 mSv secara merata pada
seluruh tubuhnya. |
Biasanya,
dosis efektif seringkali disebut secara singkat sebagai Dosis atau Dosis Radiasi saja. Dalam satuan lama, sebelum tahun 1970, dosis
radiasi dinyatakan dalam rem, dengan 1 Sv
sama dengan 100 rem.
Asal Dosis Radiasi
dan Persentasenya
Dosis radiasi yang diterima oleh seseorang dapat berasal dari alam (secara alamiah) maupun dari radiasi buatan manusia (misalnya pemakaian sinar-X dalam bidang kedokteran). Dalam laporan yang dipublikasikan pada tahun 2000, UNSCEAR (United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation) menyatakan bahwa secara rata-rata seseorang akan menerima dosis 2,8 mSv (280 mrem) per tahun. Sekitar 85% dari total dosis yang diterima seseorang berasal dari alam. Sekitar 43% dari total dosis yang diterima seseorang berasal dari radionuklida radon yang terdapat di dalam rumah.
Radiasi Kosmik
Ketika
memasuki atmosfir bumi, radiasi kosmik berinteraksi dengan atom/unsur penyusun atmosfir. Semakin mendekati bumi, jumlah
radiasi kosmik akan semakin berkurang karena diserap oleh bahan penyusun
atmosfir, sehingga dosisnya juga akan semakin berkurang. Pada permukaan bumi,
secara rata-rata, dosisnya sekitar 0,4 mSv (40 mrem) per tahun.
Beberapa kota
di bumi, misalnya kota Lhasa di Himalaya, Tibet, berada di lokasi yang cukup
tinggi sehingga penduduknya akan mendapat dosis yang relatif lebih tinggi
dibandingkan dengan mereka yang berada di permukaan bumi. Secara umum,
intensitas radiasi kosmik bertambah dua kali lipat untuk setiap ketinggian 2
km.
Selain itu,
mereka yang sering bepergian dengan pesawat terbang juga akan mendapat dosis
radiasi yang lebih tinggi. Penerbangan pada ketinggian 13 km, ketinggian yang
umum untuk penerbangan komersial, memberikan tambahan dosis 0,005 mSv (0,5
mrem) per jam penerbangan untuk setiap penumpang.
Kerak bumi (terestrial)
Semua bahan
yang terdapat dalam kerak bumi mengandung radionuklida, khususnya uranium (U),
thorium (Th) dan kalium (K). Uranium tersebar di bebatuan dan tanah dalam
konsentrasi yang sangat kecil. U-238 merupakan induk dari beberapa deret peluruhanradionuklida.
Setiap radionuklida akan meluruh menjadi radionuklida lain hingga akhirnya
tercapai nuklida stabil Pb-206. Salah satu radionuklida yang berada
dalam deret peluruhan uranium ini adalah radon-222 (Rn-222) yang dapat
berinteraksi dengan udara. Thorium juga tersebar di tanah, dan Th-232 merupakan
radionuklida induk dari deret peluruhan lain. Konsentrasi kalium lebih banyak
dibandingkan dengan uranium dan thorium.
Semua
radionuklida tersebut memancarkan radiasi gamma. Karena itu,
setiap saat kita mendapat radiasi gamma, baik sewaktu kita berada di dalam
maupun di luar rumah. Dosis yang diterima akan bervariasi sesuai dengan
struktur geologi daerah tempat tinggalnya dan dengan bahan bangunan yang
dipakai. Secara rata-rata, kita menerima dosis 0,5 mSv (50 mrem) per tahun dari
radiasi gamma alamiah yang berasal dari bebatuan dan tanah.
Kita mungkin
berpikir bahwa dengan masuk ke dalam rumah, kita akan terhindar dari radiasi
terestrial. Kenyataannya, kontribusi radiasi terestrial ini 20% terdapat di
luar rumah, 80% berasal dari bahan bangunan.
Internal
Beberapa
radionuklida yang berasal dari deret uranium dan thorium, misalnya Pb-210 dan
Po-210, terdapat di udara, makanan dan air. Karena itu, kita juga mendapat
radiasi secara internal (dari dalam tubuh). Selain itu, di dalam tubuh juga
terdapat radionuklida K-40 dan produk peluruhan radon. Interaksi radiasi kosmik
dengan atmosfir juga akan menghasilkan beberapa radionuklida, misalnya C-14,
yang akan menambah radiasi internal. Dosis efektif rata-rata dari radiasi internal ini sekitar 0,3
mSv (30 mrem) per tahun. Sekitar separuh dari dosis ini berasal dari K-40.
Radon
Jika gas radon
keluar dari tanah, gas radon akan terdispersi (tersebar) ke udara. Karena itu,
konsentrasi radon di lingkungan udara terbuka akan kecil. Namun, jika gas radon
memasuki ruangan tertutup, khususnya melalui lantai rumah, konsentrasinya akan
meningkat.
Dosis efektif
rata-rata dari gas radon ini sekitar 1,2 mSv (120 mrem) per tahun. Karena dosis
total rata-rata (baik berasal dari radiasi alamiah maupun buatan) sekitar 2,8
mSv (280 mrem) per tahun, maka kontribusi dari radon ini sekitar 43% dari dosis
total yang kita terima. Karena itu, kita harus mewaspadai dosis radiasi yang
berasal dari gas radon ini. Untuk mengurangi radiasi yang berasal dari gas
radon, ruangan gedung harus memiliki ventilasi yang cukup agar gas radon dapat
didispersikan oleh udara.
kedokteran
Pemakaian sinar-X untuk memeriksa pasien disebut radiologi diagnostik, jika radiasi
digunakan untuk mengobati pasien, prosedurnya disebut radioterapi, sedang
pemakaian obat-obatan yang mengandung bahan radioaktif, baik untuk
keperluan diagnosis maupun terapi, disebut kedokteran nuklir. Dosis
efektif rata-rata yang berasal dari bidang kedokteran ini sekitar 0,4 mSv (40
mrem) per tahun.
Atmosfir (uji-coba bom nuklir)
Jika bom nuklir diuji-coba di atas tanah, ledakan bom tersebut akan menghamburkan berbagai radionuklida, misalnya H-3 dan Pu-241, ke atmosfir. Dari atmosfir, radionuklida tersebut kemudian secara perlahan-lahan turun ke tanah. Sekitar 500 uji-coba bom nuklir dilaksanakan sebelum adanya pembatasan uji-coba bom nuklir pada tahun 1963.
Radionuklida utama yang menjadi bahaya radiasi pada uji-coba bom nuklir ini adalah C-14, Sr-90 dan Cs-137. Radionuklida tersebut dapat masuk ke dalam tubuh melalui makanan dan minuman. Selain itu, radionuklida tersebut dapat juga terdapat di permukaan tanah sehingga akan menambah radiasi yang kita terima.
Dosis efektif rata-rata akibat radionuklida hasil uji-coba bom nuklir ini sekitar 0,005 mSv (0,5 mrem) per tahun. Jumlah ini jauh lebih kecil dibandingkan dengan dosis sekitar 0,1 mSv (10 mrem) pada tahun 1963 ketika uji-coba peledakan bom nuklir mencapai puncaknya.
Kecelakaan PLTN Chernobyl
Pada tanggal 26 April 1986 terjadi kecelakaan di PLTN Chernobyl, Ukraina. Kecelakaan itu mengakibatkan tersebarnya sejumlah bahan radioaktif ke lingkungan selama 10 hari. Sekitar 31 orang meninggal dunia, termasuk 28 orang petugas pemadam kebakaran. Para petugas pemadam kebakaran tersebut mendapat dosis radiasi tinggi, antara 3 Sv (300 rem) hingga 16 Sv (1600 rem), yang berasal dari bahan radioaktif yang mengendap di tanah. Selain itu, mereka juga mengalami kontaminasi pada kulit yang mengakibatkan eritema akut. Sebanyak 209 orang juga mendapat perawatan di rumah sakit, 106 orang di antaranya didiagnosa menderita sakit akibat radiasi yang cukup parah. Kendati demikian, semuanya dapat disembuhkan dan diizinkan pulang setelah menjalani perawatan beberapa minggu atau bulan di rumah sakit.
Radionuklida utama yang menjadi bahaya pada kecelakaan ini adalah I-131, Cs-134 dan Cs-137. Dosis yang diterima berasal dari radiasi eksterna radionuklida yang terdapat di permukaan tanah, dari terhirupnya I-131 sehingga meningkatkan dosis radiasi pada thyroid, dan dari radiasi internal radionuklida yang terdapat pada bahan makanan.
Ketika UNSCEAR menerbitkan laporan pada tahun 2000, pada laporan itu masih disebutkan bahwa kecelakaan PLTN Chernobyl ini mengakibatkan dosis efektif rata-rata sekitar 0,002 mSv (0,2 mrem) per tahun.
PLTN
Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) merupakan salah satu sumber daya energi listrik dunia. Pada setiap tahap daur bahan bakar nuklir, termasuk penambangan, fabrikasi, operasi reaktor serta olah-ulang bahan bakar, sejumlah kecil radionuklida dilepaskan ke lingkungan dalam bentuk cair, gas atau padat. Dosis efektif rata-rata yang berasal dari energi nuklir ini sekitar 0,0002 mSv (0,02 mrem) per tahun.
Lain-lain
Selain mendapat dosis radiasi yang berasal dari latar belakang seperti disebutkan di atas, kita juga mendapat tambahan dosis radiasi, misalnya bila kita di"roentgen". Tabel berikut memperlihatkan beberapa sumber paparan yang dapat menambah dosis radiasi.
Efek Radiasi Terhadap Manusia
Jika radiasi
mengenai tubuh manusia, ada 2 kemungkinan yang dapat terjadi: berinteraksi
dengan tubuh manusia, atau hanya melewati saja. Jika berinteraksi, radiasi
dapat mengionisasi atau dapat pula mengeksitasi atom. Setiap
terjadi proses ionisasi ataueksitasi, radiasi akan
kehilangan sebagian energinya. Energi radiasi yang hilang akan menyebabkan
peningkatan temperatur (panas) pada bahan (atom) yang berinteraksi dengan
radiasi tersebut. Dengan kata lain, semua energi radiasi yang terserap di
jaringan biologis akan muncul sebagai panas melalui peningkatan vibrasi
(getaran) atom dan struktur molekul. Ini
merupakan awal dari perubahan kimiawi yang kemudian dapat mengakibatkan efek
biologis yang merugikan.
Satuan dasar
dari jaringan biologis adalah sel. Sel mempunyai inti sel yang merupakan pusat pengontrol sel. Sel terdiri
dari 80% air dan 20% senyawa biologis kompleks. Jika radiasi pengion menembus jaringan, maka dapat mengakibatkan
terjadinya ionisasi dan menghasilkan radikal bebas, misalnya
radikal bebas hidroksil (OH), yang terdiri dari atom oksigen dan atom hidrogen.
Secara kimia, radikal bebas sangat reaktif dan dapat mengubah molekul-molekul
penting dalam sel.
Setidaknya ada
dua cara bagaimana radiasi dapat mengakibatkan kerusakan pada sel. Pertama,
radiasi dapat mengionisasi langsung molekul DNA sehingga terjadi perubahan
kimiawi pada DNA. Kedua, perubahan kimiawi pada DNA terjadi secara tidak
langsung, yaitu jika DNA berinteraksi dengan radikal bebas hidroksil.
Terjadinya perubahan kimiawi pada DNA tersebut, baik secara langsung maupun
tidak langsung, dapat menyebabkan efek biologis yang merugikan, misalnya
timbulnya kanker maupun kelainan genetik.
Pada dosis
rendah, misalnya dosis radiasi latar belakang yang kita terima sehari-hari, sel
dapat memulihkan dirinya sendiri dengan sangat cepat. Pada dosis lebih tinggi
(hingga 1 Sv), ada kemungkinan sel tidak dapat memulihkan dirinya sendiri,
sehingga sel akan mengalami kerusakan permanen atau mati. Sel yang mati relatif
tidak berbahaya karena akan diganti dengan sel baru. Sel yang mengalami
kerusakan permanen dapat menghasilkan sel yang abnormal ketika sel yang rusak
tersebut membelah diri. Sel yang abnormal inilah yang akan meningkatkan risiko
tejadinya kanker pada manusia akibat radiasi.
Efek radiasi
terhadap tubuh manusia bergantung pada seberapa banyak dosis yang diberikan,
dan bergantung pula pada lajunya; apakah diberikan secara akut (dalam jangka
waktu seketika) atau secara gradual (sedikit demi sedikit).
Sebagai
contoh, radiasi gamma dengan dosis 2 Sv (200 rem) yang diberikan pada
seluruh tubuh dalam waktu 30 menit akan menyebabkan pusing dan muntah-muntah
pada beberapa persen manusia yang terkena dosis tersebut, dan kemungkinan satu
persen akan meninggal dalam waktu satu atau dua bulan kemudian. Untuk dosis
yang sama tetapi diberikan dalam rentang waktu satu bulan atau lebih, efek
sindroma radiasi akut tersebut tidak terjadi.
Contoh lain,
dosis radiasi akut sebesar 3,5 – 4 Sv (350 – 400 rem) yang diberikan seluruh
tubuh akan menyebabkan kematian sekitar 50% dari mereka yang mendapat radiasi
dalam waktu 30 hari kemudian. Sebaliknya, dosis yang sama yang diberikan secara
merata dalam waktu satu tahun tidak menimbulkan akibat yang sama.
Selain
bergantung pada jumlah dan laju dosis, setiap organ tubuh mempunyai kepekaan
yang berlainan terhadap radiasi, sehingga efek yang ditimbulkan radiasi juga akan
berbeda.
Sebagai
contoh, dosis terserap 5 Gy atau lebih yang diberikan secara sekaligus
pada seluruh tubuh dan tidak langsung mendapat perawatan medis, akan dapat
mengakibatkan kematian karena terjadinya kerusakan sumsum tulang belakang serta
saluran pernapasan dan pencernaan. Jika segera dilakukan perawatan medis, jiwa
seseorang yang mendapat dosis terserap 5 Gy tersebut mungkin dapat diselamatkan.
Namun, jika dosis terserapnya mencapai 50 Gy, jiwanya tidak mungkin
diselamatkan lagi, walaupun ia segera mendapatkan perawatan medis.
Jika dosis
terserap 5 Gy tersebut diberikan secara sekaligus ke organ tertentu saja (tidak
ke seluruh tubuh), kemungkinan besar tidak akan berakibat fatal. Sebagai
contoh, dosis terserap 5 Gy yang diberikan sekaligus ke kulit akan menyebabkan eritema. Contoh lain,
dosis yang sama jika diberikan ke organ reproduksi akan menyebabkan mandul.
Efek radiasi
yang langsung terlihat ini disebut Efek Deterministik. Efek ini
hanya muncul jika dosis radiasinya melebihi suatu batas tertentu, disebut Dosis Ambang.
Efek
deterministik bisa juga terjadi dalam jangka waktu yang agak lama setelah
terkena radiasi, dan umumnya tidak berakibat fatal. Sebagai contoh, katarak dan
kerusakan kulit dapat terjadi dalam waktu beberapa minggu setelah terkena dosis
radiasi 5 Sv atau lebih.
Jika dosisnya
rendah, atau diberikan dalam jangka waktu yang lama (tidak sekaligus),
kemungkinan besar sel-sel tubuh akan memperbaiki dirinya sendiri sehingga tubuh
tidak menampakkan tanda-tanda bekas terkena radiasi. Namun demikian, bisa saja
sel-sel tubuh sebenarnya mengalami kerusakan, dan akibat kerusakan tersebut
baru muncul dalam jangka waktu yang sangat lama (mungkin berpuluh-puluh tahun
kemudian), dikenal juga sebagai periode laten. Efek radiasi yang tidak langsung
terlihat ini disebut Efek Stokastik.
Efek stokastik
ini tidak dapat dipastikan akan terjadi, namun probabilitas terjadinya akan
semakin besar apabila dosisnya juga bertambah besar dan dosisnya diberikan
dalam jangka waktu seketika. Efek stokastik ini mengacu pada penundaan antara
saat pemaparan radiasi dan saat penampakan efek yang terjadi akibat pemaparan
tersebut. Kecuali untuk leukimia yang dapat berkembang dalam waktu 2 tahun,
efek pemaparan radiasi tidak memperlihatkan efek apapun dalam waktu 20 tahun
atau lebih.
Salah satu
penyakit yang termasuk dalam kategori ini adalah kanker. Penyebab sebenarnya
dari penyakit kanker tetap tidak diketahui. Selain dapat disebabkan oleh
radiasi pengion, kanker dapat pula disebabkan oleh zat-zat lain, disebut zat
karsinogen, misalnya asap rokok, asbes dan ultraviolet. Dalam kurun waktu
sebelum periode laten berakhir, korban dapat meninggal karena penyebab lain.
Karena lamanya periode laten ini, seseorang yang masih hidup bertahun-tahun setelah
menerima paparan radiasi ada kemungkinan menerima tambahan zat-zat karsinogen
dalam kurun waktu tersebut. Oleh karena itu, jika suatu saat timbul kanker,
maka kanker tersebut dapat disebabkan oleh zat-zat karsinogen, bukan hanya
disebabkan oleh radiasi.
Filosofi Proteksi
Radiasi
Mengingat
radiasi dapat membahayakan kesehatan, maka pemakaian radiasi perlu diawasi,
baik melalui peraturan-peraturan yang berkaitan dengan pemanfaatan radiasi dan
bahan-bahan radioaktif, maupun
adanya badan pengawas yang bertanggungjawab agar peraturan-peraturan
tersebut diikuti. Di Indonesia, badan pengawas tersebut adalah Bapeten (Badan
Pengawas Tenaga Nuklir).
Filosofi proteksi radiasi yang dipakai sekarang ditetapkan oleh Komisi
Internasional untuk Proteksi Radiasi (International Commission on
Radiological Protection, ICRP) dalam suatu pernyataan yang mengatur
pembatasan dosis radiasi, yang intinya sebagai berikut:
a.
Suatu kegiatan tidak akan dilakukan kecuali mempunyai keuntungan
yang positif dibandingkan dengan risiko, yang dikenal
sebagaiazas justifikasi,
b.
Paparan radiasi diusahakan pada tingkat serendah mungkin yang bisa
dicapai (as low as reasonably achievable, ALARA) dengan mempertimbangkan
faktor ekonomi dan sosial, yang dikenal sebagai azas optimasi,
c.
Dosis perorangan tidak boleh melampaui batas yang direkomendasikan
oleh ICRP untuk suatu lingkungan tertentu, yang dikenal sebagai azas limitasi.
Konsep untuk
mencapai suatu tingkat serendah mungkin merupakan hal mendasar yang perlu
dikendalikan, tidak hanya untuk radiasi tetapi juga untuk semua hal yang
membahayakan lingkungan. Mengingat bahwa tidak mungkin menghilangkan paparan
radiasi secara keseluruhan, maka paparan radiasi diusahakan pada tingkat yang
optimal sesuai dengan kebutuhan dan manfaat dari sisi kemanusiaan.
Menurut
Bapeten, nilai batas dosis dalam satu tahun untuk pekerja radiasi adalah 50 mSv
(5 rem), sedang untuk masyarakat umum adalah 5 mSv (500 mrem). Menurut laporan
penelitian UNSCEAR, secara rata-rata setiap orang menerima dosis 2,8 mSv (280
mrem) per tahun, berarti seseorang hanya akan menerima sekitar setengah dari
nilai batas dosis untuk masyarakat umum.
Ada dua
catatan yang berkaitan dengan nilai batas dosis ini. Pertama, adanya anggapan
bahwa nilai batas ini menyatakan garis yang tegas antara aman dan tidak aman.
Hal ini tidak seluruhnya benar. Nilai batas ini hanya menyatakan batas dosis
radiasi yang dapat diterima oleh pekerja atau masyarakat, sejauh pengetahuan
yang ada hingga saat ini. Yang lebih penting dari pemakaian nilai batas ini
adalah diterapkannya prinsip ALARA pada setiap pemanfaatan radiasi. Kedua,
adanya perbedaan nilai batas dosis untuk pekerja radiasi dan masyarakat umum.
Nilai batas ini berbeda karena pekerja radiasi dianggap dapat menerima risiko
yang lebih besar (dengan kata lain, menerima keuntungan yang lebih besar)
daripada masyarakat umum, antara lain karena pekerja radiasi mendapat
pengawasan dosis radiasi dan kesehatan secara berkala.
3. Pemanfaatan Radiasi Nuklir dan
Radioisotop Dalam Kehidupan Manusia
Beberapa bahan
yang ada di alam, seperti uranium, apabila direaksikan dengan neutron, akan
mengalami reaksi pembelahan dan menghasilkan energi yang dapat digunakan untuk
memanaskan air hingga menjadi uap. Selanjutnya uap tersebut dapat digunakan
untuk memutar turbin dan menghasilkan listrik. Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir
komersial yang pertama adalah Reaktor Magnox, yang dibangun pada tahun 1950-an
di Inggris.
Sedangkan
penggunaan radioisotop secara sengaja untuk suatu tujuan tertentu dilakukan
oleh George du Hevesy pada tahun 1911. Pada saat itu, ia masih berstatus
seorang pelajar yang sedang meneliti bahan radioaktif alam. Karena berasal dari luar kota dan dari
keluarga yang sederhana ia tinggal di suatu asrama yang sekaligus menyajikan
makanan pokok sehari-hari. Pada suatu ketika, ia curiga bahwa makanan yang
disajikan dicampur dengan makanan sisa dari hari sebelumnya, tetapi ia tidak
bisa membuktikan kecurigaannya itu. Untuk itu ia menaruh sejumlah kecil bahan
radioaktif kedalam makanan yang sengaja tidak dihabiskannya. Keesokan harinya
ketika makanan yang jenisnya sama disajikan, ia melakukan pemeriksaan makanan
tersebut dengan menggunakan peralatan deteksi radiasi yang sederhana, dan
ternyata ia mendeteksi adanya radioisotop dalam makanan yang dicurigainya.
Mulai saat itulah ia mengembangkan penggunaan bahan radioaktif sebagai suatu
perunut (tracer) untuk berbagai macam keperluan.
Bidang Energi:
Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir
Perbedaan antara Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir dan Pembangkit
Listrik Berbahan Bakar Fosil
Semua
pembangkit tenaga listrik, termasuk PLTN, mempunyai prinsip kerja yang relatif
sama. Bahan bakar (baik yang berupa batu bara, gas ataupun uranium) digunakan
untuk memanaskan air yang akan menjadi uap. Uap memutar turbin dan selanjutnya
turbin memutar suatu generator yang akan menghasilkan listrik.
Perbedaan yang
mencolok adalah bahwa PLTN tidak membakar bahan bakar fosil, tetapi menggunakan
bahan bakar dapat belah (bahan fisil). Di dalam reaktor, bahan fisil tersebut
direaksikan dengan neutron sehingga terjadi reaksi berantai yang menghasilkan
panas. Panas yang dihasilkan digunakan untuk menghasilkan uap air bertekanan
tinggi, kemudian uap tersebut digunakan untuk menggerakkan turbin. Dengan
digunakannya bahan fisil, berarti tidak menghasilkan CO2, hujan
asam, ataupun gas beracun lainnya seperti jika menggunakan bahan bakar fosil.
Seberapa amankah PLTN?
Dibandingkan
pembangkit listrik lainnya, PLTN mempunyai faktor keselamatan yang lebih
tinggi. Hal ini ditunjukkan oleh studi banding kecelakaan yang pernah terjadi
di semua pembangkit listrik. Secara statistik, kecelakaan pada PLTN mempunyai
persentase yang jauh lebih rendah dibandingkan yang terjadi pada pembangkit
listrik lain. Hal tersebut disebabkan karena dalam desain PLTN, salah satu
filosofi yang harus dipunyai adalah adanya “pertahanan berlapis” (defence
in-depth). Dengan kata lain, dalam PLTN terdapat banyak pertahanan berlapis
untuk menjamin keselamatan manusia dan lingkungan. Jika suatu sistem operasi
mengalami kegagalan, maka masih ada sistem cadangan yang akan menggantikannya.
Pada umumnya, sistem cadangan berupa suatu sistem otomatis pasif. Disamping
itu, setiap komponen yang digunakan dalam instalasi PLTN telah didesain agar
aman pada saat mengalami kegagalan, sehingga walaupun komponen tersebut
mengalami kegagalan, maka kegagalan tersebut tidak akan mengakibatkan bahaya
bagi manusia dan lingkungannya.
Dari sisi
sumber daya manusia, personil yang mengoperasikan PLTN harus memenuhi
persyaratan yang sangat ketat, dan wajib mempunyai sertifikat sebagai operator
reaktor yang dikeluarkan oleh Badan Pengawas Tenaga Nuklir (BAPETEN). Untuk
mendapatkan sertifikat tersebut, mereka harus mengikuti dan lulus ujian
pelatihan. Sertifikat tersebut berlaku untuk jangka waktu tertentu dan setelah
lewat masa berlakunya maka akan dilakukan pengujian kembali.
Peranan PLTN dalam Kelistrikan Dunia
Pada Nopember
2005, di seluruh dunia terdapat 441 buah pembangkit listrik tenaga nuklir yang
beroperasi di 31 negara, menghasilkan tenaga listrik sebesar lebih dari 363
trilyun watt. Reaktor yang dalam tahap pembangunan sebanyak 30 buah dan 24
negara (termasuk 6 negara yang belum pernah mengoperasikan reaktor nuklir) merencanakan
untuk membangun 104 reaktor nuklir baru. Saat ini energi listrik yang
dihasilkan PLTN menyumbang 16% dari seluruh kelistrikan dunia, yang secara
kuantitatif jumlahnya lebih besar dari listrik yang dihasilkan di seluruh dunia
pada tahun 1960.
Negara-negara di Eropa
merupakan negara yang paling tinggi persentase ketergantungannya pada energi
nuklir. Perancis, Lithuania dan Slovakia merupakan tiga negara yang memiliki
ketergantungan listrik pada energi nuklir yang tinggi, yaitu masing-masing
sebesar 78%, 72% dan 55%.
Di masa
mendatang, pemakaian energi nuklir akan berkembang lebih maju lagi, tidak hanya
sekedar untuk pembangkit listrik saja, tetapi juga untuk keperluan energi
selain kelistrikan, seperti produksi hidrogen, desalinasi air laut, dan pemanas
ruangan.
Bidang Non Energi:
Pemanfaatan Radiasi Untuk Kesejahteraan Manusia
Bidang Pertanian
Efisiensi Pemupukan
Pupuk harganya
relatif mahal dan apabila digunakan secara berlebihan akan merusak lingkungan,
sedangkan apabila kurang dari jumlah seharusnya hasilnya tidak efektif. Untuk
itu perlu diteliti jumlah pupuk yang diserap oleh tanaman dan berapa yang
dibuang ke lingkungan. Penelitian ini dilakukan dengan cara memberi “label”
pupuk yang digunakan dengan suatu isotop, seperti
nitrogen-15 atau phosphor-32. Pupuk tersebut kemudian diberikan pada tanaman
dan setelah periode waktu dilakukan pendeteksian radiasi pada tanaman tersebut.
Penelitian Tanaman
Varietas Baru
Seperti
diketahui, radiasi pengion mempunyai kemampuan untuk merubah sel keturunan
suatu mahluk hidup, termasuk tanaman. Dengan berdasar pada prinsip tersebut,
maka para peneliti dapat menghasilkan jenis tanaman yang berbeda dari tanaman
yang telah ada sebelumnya dan sampai saat ini telah dihasilkan 1800 jenis
tanaman baru.
Varietas baru
tanaman padi, gandum, bawang, pisang, cabe dan biji-bijian yang dihasilkan
melalui teknik radioisotop mempunyai ketahanan yang lebih tinggi terhadap hama
dan lebih mampu beradaptasi terhadap perubahan iklim yang ekstrim.
Pengendalian Hama
Serangga
Di seluruh
dunia, hilangnya hasil panen akibat serangan hama serangga kurang lebih 25-35%.
Untuk memberantas hama serangga sejak lama para petani menggunakan insektisida
kimia. Akhir-akhir ini insektisida kimia dirasakan menurun keefektifannya,
karena munculnya serangga yang kebal terhadap insekstisida. Selain itu
insektisida juga mulai dikurangi penggunaannya karena insektisida meninggalkan
residu yang beracun pada tanaman. Salah satu metode yang mulai banyak digunakan
untuk menggantikan insektisida dalam mengendalikan hama adalah teknik serangga
mandul.
Teknik
serangga mandul dilakukan dengan mengiradiasi serangga menggunakan radiasi gamma untuk memandulkannya. Serangga jantan mandul tersebut
kemudian dilepas dalam jumlah besar pada daerah yang diserang hama. Apabila
mereka kawin dengan serangga betina, maka tidak akan dihasilkan keturunan.
Dengan melepaskan serangga jantan mandul secara berulang, populasi hama
serangga akan turun secara menyolok. Teknik ini telah digunakan secara intensif
di banyak negara penghasil pertanian seperti Amerika Selatan, Mexico, Jamaika
dan Libya.
Pengawetan Makanan
Kerusakan
makanan hasil panen dalam penyimpanan akibat serangga, pertunasan dini atau
busuk, dapat mencapai 25-30%. Kerugian ini terutama diderita oleh negara-negara
yang mempunyai cuaca yang panas dan lembab. Pengawetan makanan banyak digunakan
dengan tujuan untuk menunda pertunasan pada umbi-umbian, membunuh serangga pada
biji-bijian, pengawetan hasil laut dan hasil peternakan, serta rempah-rempah.
Pada teknik
pengawetan dengan menggunakan radiasi, makanan dipapari dengan radiasi gamma
berintensitas tinggi yang dapat membunuh organisme berbahaya, tetapi tanpa
mempengaruhi nilai nutrisi makanan tersebut dan tidak meninggalkan residu serta
tidak membuat makanan menjadi radioaktif. Teknik
iradiasi juga dapat digunakan untuk sterilisasi kemasan. Di banyak negara
kemasan karton untuk susu disterilkan dengan iradiasi.
Dosis Iradiasi Makanan dan Tujuannya
DOSIS
|
TUJUAN
|
PRODUK
|
Dosis rendah
(s.d. 1 kGy)
|
Menghambat
pertunasan
|
Kentang, bawang,
jahe, rempah-rempah
|
Membunuh
serangga dan parasit
|
Makanan kering,
buah segar, padi-padian
|
|
Penundaan
kematangan/pembusukan
|
Buah segar,
sayuran
|
|
Dosis menengah
(1-10 kGy)
|
Memperpanjang
masa penyimpanan
|
Ikan,
strawberry, jamur
|
Menunda
pembusukan, membunuh serangga berbahaya
|
Hasil laut dan
hasil ternak
|
|
High dose (10-50
Gy)
|
Sterilisasi
|
Hasil
peternakan, hasil laut, makanan siap masak
|
Dekontaminasi
|
Rempah-rempah
|
Bidang Kedokteran
Di bidang
kedokteran, radioisotop banyak digunakan sebagai alat diagnosis dan alat terapi
berbagai macam penyakit.
Diagnosa
Radioisotop
merupakan bagian yang sangat penting pada proses diagnosis suatu penyakit.
Dengan bantuan peralatan pembentuk citra (imaging devices), dapat
dilakukan penelitian proses biologis yang terjadi dalam tubuh manusia. Dalam
penggunaannya untuk diagnosis, suatu dosis kecil radioisotop yang dicampurkan dalam larutan
yang larut dalam cairan tubuh dimasukkan ke dalam tubuh, kemudian aktivitasnya
dalam tubuh dapat dipelajari menggunakan gambar 2 dimensi atau 3 dimensi yang
disebut tomografi. Salah satu radioisotop yang sering digunakan adalah
technisium-99m, yang dapat digunakan untuk mempelajari metabolisme jantung,
hati, paru-paru, ginjal, sirkulasi darah dan struktur tulang. Tujuan lain dari
penggunaan di bidang diagnosis adalah untuk analisis biokimia yang disebut
radio-immunoassay. Teknik ini dapat digunakan untuk mengukur konsentrasi
hormon, enzim, obat-obatan dan substansi lain dalam darah.
Terapi
Penggunaan
radioisotop di bidang pengobatan yang paling banyak adalah untuk pengobatan
kanker, karena sel kanker sangat sensitif terhadap radiasi. Sumber radiasi yang
digunakan dapat berupa sumber eksternal, berupa sumber gamma seperti Co-60,
atau sumber internal, yaitu berupa sumber gamma atau beta yang kecil seperti Iodine-131 yang biasa digunakan
untuk penyembuhan kanker kelenjar tiroid.
Sterilisasi Peralatan
Kedokteran
Dewasa ini
banyak peralatan kedokteran yang disterilkan menggunakan radiasi gamma dari
Co-60. Metode sterilisasi ini lebih ekonomis dan lebih efektif dibandingkan
sterilisasi menggunakan uap panas, karena proses yang digunakan merupakan
proses dingin, sehingga dapat digunakan untuk benda-benda yang sensitif
terhadap panas seperti bubuk, obat salep, dan larutan kimia.
Keuntungan
lain dari sterilisasi dengan menggunakan radiasi adalah proses sterilisasi
dapat dilakukan setelah benda tersebut dikemas dan masa penyimpanan benda
tersebut tidak terbatas sepanjang kemasannya tidak rusak.
Industri dan Lingkungan
Bidang Hidrologi
Dalam bidang
hidrologi, sumber radiasi yang umum digunakan adalah sumber radiasi gamma.
Teknik hidrologi yang menggunakan radioisotop mampu secara akurat melacak dan
mengukur ketersediaan air dari suatu sumber air di bawah tanah. Teknik tersebut
memungkinkan untuk melakukan analisis, pengelolaan dan pelestarian sumber air
yang ada dan pencarian sumber air baru. Teknik ini dapat memberikan informasi
mengenai asal, usia dan distribusi, hubungan antara air tanah, air permukaan
dan sistem pengisiannya.
Pemanfaatan
lainnya adalah sebagai perunut untuk mencari kebocoran pada bendungan dan
saluran irigasi, mempelajari pergerakan air dan lumpur pada daerah pelabuhan
dan bendungan, laju alir, serta laju pengendapan. Selain radiasi gamma, radiasi neutron banyak juga digunakan untuk mengukur kelembaban
permukaan tanah.
Detektor Asap
Detektor yang
menggunakan radioaktif biasanya menggunakan ameresium-241 yang merupakan
pemancar alfa. Pada saat tidak ada asap maka partikel alfa akan mengionisasi
udara dan menyebabkan terjadinya aliran ion antara 2 elektroda. Jika asap di
dalam ruangan masuk ke dalam detektor, maka asap tersebut dapat menyerap
radiasi alfa sehingga akan menghentikan arus yang selanjutnya akan menghidupkan
alarm.
Perunut Lingkungan
Radioisotop
dapat digunakan sebagai perunut untuk menganalisis pencemar, baik pencemar
udara maupun air. Teknik ini dapat digunakan untuk menganalisis kontaminasi
sulfur dioksida di atmosfir yang dihasilkan dari gas buang hasil pembakaran
bahan bakar fosil, endapan lumpur laut dari limbah industri dan tumpahan
minyak.
Perunut Industri
Kemampuan
untuk mengukur radioaktvitas dalam jumlah yang sangat kecil telah memungkinkan
pemakaian radioisotop sebagai perunut dengan menambahkan sejumlah kecil
radioisotop pada bahan yang digunakan dalam berbagai proses. Teknik ini
memungkinkan untuk mempelajari pencampuran dan laju alir dari berbagai macam
bahan, termasuk cairan, bubuk dan gas. Teknik perunut juga dapat digunakan
untuk mendeteksi tempat terjadinya kebocoran.
Suatu perunut
yang dimasukkan ke oli pelumas dapat digunakan untuk menentukan laju keausan
dari suatu mesin. Teknik perunut juga dapat digunakan di berbagai fasilitas
untuk mengukur kinerja peralatan dan meningkatkan efisiensinya.
Alat Pengukur dan
Kendali
Peralatan
pengukur yang berisi sumber radioaktif secara luas telah digunakan dalam
industri yang memerlukan pengaturan permukaan gas, cairan atau padatan secara
akurat. Alat pengukur ini sangat bermanfaat dalam situasi dimana panas dan
tekanan yang ekstrim atau kondisi lingkungan yang korosif mempersulit
pelaksanaan pengukuran.
Pengukur
ketebalan yang menggunakan radioisotop digunakan untuk mengukur ketebalan
secara kontinu pada bahan, seperti kertas, plastik, logam, dan gelas, yang
dalam proses pengukuran tersebut tidak diperlukan kontak antara alat pengukur
dan bahan yang diukur.
Alat pengukur
densitas yang menggunakan radioaktif digunakan pada saat kendali otomatis dari
cairan, bubuk atau padatan sangat diperlukan, misalnya dalam pembuatan sabun
detergen dan rokok.
Penggunaan radioisotop
pada alat pengukur mempunyai beberapa kelebihan yaitu pengukuran dapat
dilakukan tanpa kontak fisik antara alat pengukur dan bahan yang akan diukur,
perawatan yang dibutuhkan relatif mudah, serta lebih ekonomis dibandingkan
metode lainnya.
Radiografi
Radioisotop
yang memancarkan radiasi gamma dan pesawat sinar-X dapat digunakan untuk “melihat” bagian dalam dari
hasil fabrikasi, seperti hasil pengelasan atau hasil pengecoran, untuk melihat
apakah produk tersebut mempunyai cacat atau tidak, dan memeriksa isi dari suatu
kemasan/bungkusan tertutup, misalnya pemeriksaan bagasi di pelabuhan. Pada
teknik ini suatu sumber radiasi diletakkan pada jarak tertentu dari bahan yang
akan diperiksa dan film radiografi atau layar pendar (fluoresens) diletakkan
pada sisi yang berlawanan dari sumber radiasi. Dari perbedaan tingkat kehitaman
pada film radiografi atau layar pendar, dapat dipelajari struktur atau cacat
yang ada pada benda yang diperiksa.
Penentuan Umur Suatu
Benda
Teknik
penentuan umur suatu benda yang menggunakan radioisotop disebut Carbon Dating.
Prinsip kerja teknik ini adalah membandingkan konsentrasi unsur karbon yang tidak stabil pada suatu benda dengan
benda lainnya. Teknik ini banyak digunakan oleh para ahli geologi, antropologi
dan arkeologi untuk menentukan umur benda yang mereka temukan.
Daftar Acuan
2. Radiation, People and the Environment, IAEA, Austria,
2004
