Sudah sering kita mendengar istilah radiasi di media massa. Pada umumnya kata ini dikaitkan dengan kegiatan-kegiatan di reaktor nuklir. Sebetulnya radiasi adalah proses hantaran energi yang luas pengertiannya. Berdasarkan watak penghantarnya, ada dua jenis radiasi, yaitu radiasi gelombang elektromagnetik dan radiasi partikel . Beda antara kedua jenis radiasi itu sudah jelas, radiasi gelombang elektromagnetik adalah pancaran energi dalam bentuk gelombang elektromagnetik, termasuk di dalamnya adalah radiasi energi matahari yang kita terima sehari-hari di permukaan bumi. Sedangkan radiasi partikel adalah pancaran energi dalam bentuk energi kinetik yang dibawa oleh partikel-partikel bermassa, seperti elektron, dan sebagainya. Radiasi yang timbul di sekitar reaktor nuklir adalah radiasi yang berasal dari bahan-bahan radioaktif, dapat berupa gelombang elektromagnetik maupun partikel-partikel . Secara alamiah manusia hidup di dalam lautan radiasi. Selain radiasi dari matahari yang justru mendukung kehidupan di bumi ini, setiap saat permukaan bumi dihujani radiasi sinar kosmis yang terdiri dari gelombang elektromagnetik dan ratusan jenis partikel - partikel cepat. Masih ada lagi radiasi yang berasal dari mineral-mineral radioaktif yang ada di dalam bumi, sekaligus dengan turunannya yang terlarut dalam air dan yang terbawa angin ke udara. Jadi setiap saat kita menghirup udara yang mengandung partikel-partikel radioaktif ! Tanpa adanya reaktor nuklirpun kita tidak bebas dari radiasi radioaktif. Pada jaman teknologi canggih seperti sekarang, terdapat pula radiasi buatan yang ditimbulkan oleh peralatan-peralatan modern seperti sinar X pada peralatan medis, televisi, monitor komputer, reaktor nuklir, percobaan bom nuklir dan lain-lain. Untuk mengenal bahaya radiasi dalam kehidupan sehari-hari hanya ada satu cara, yaitu mempelajari pengertian radiasi itu sendiri.
Radiasi gelombang elektromagnetik yang berbahaya antara lain adalah sinar ultraviolet, sinar X dan sinar gamma. Sinar-sinar ini memiliki energi yang tinggi. Sinar ultarviolet yang berlebihan dapat menimbulkan radang bahkan kanker kulit. Untunglah ionosfer bumi memiliki lapisan ozon yang mampu menahan sebagian besar sinar ultra-violet dari matahari. Belakangan ditengarai bahwa lapisan ozon yang melindungi kita ini mulai berlubang-lubang akibat aktifitas manusia sendiri di permukaan bumi. Sinar X adalah pancaran energi akibat elektron yang diperlambat secara mendadak oleh atom-atom berat.
Proses seperti ini disebut bremsstrablung. Energinya begitu tinggi sehingga daya tembusnya amat besar. Daya tembus ini dimanfaatkan dunia kedokteran untuk membuat citra bagian dalam tubuh manusia, yang sering kita kenal sebagai foto roentgen.
Gelombang elektromagnetik yang terkuat adalah sinar gamma, sinar ini dihasilkan oleh inti atom radioaktif yang meluruh ke tingkat energi lebih rendah. Sinar gamma pada sinar kosmis sebagian terjadi akibat pertemuan partikel dengan anti-partikelnya seperti elektron dengan positron. Radiasi partikel yang banyak dijumpai adalah radiasi elektron, misalnya sinar katoda yang ada pada tabung TV dan monitor komputer. Kemudian proton, ion helium 4He, elektron yang bersama-sama dengan netron dan netrino menghujani bumi tiap saat sebagai sinar kosmis. Unsur-unsur radioaktif yang banyak dikandung oleh batu-batuan bumi memancarkan partikel-partikel alpha dan beta. Partikel alpha adalah inti helium 4He, sedangkan partikel beta sebetulnya adalah elektron, keduanya dihasilkan oleh radioaktivitas dalam inti atom radioaktif seperti atom-atom anggota deret uranium-238, deret thorium-232, dan lain-lain.
BESARAN DAN SATUAN RADIASI
Sebelum membicarakan radiasi lebih rinci kita perlu mengetahui besaran-besaran apa saja yang dipakai orang untuk mengukur radiasi secara kuantitatif. Ada empat besaran yang penting dalam semesta pembicaraan radiasi, yaitu : aktivitas radioaktif, aksposur, dosis serapan dan dosis ekivalen.
1. Aktifitas radioaktif (A)
Besaran ini merupakan ukuran aktifitas inti atom radioaktif yang menyatakan banyaknya peluruhan yang terjadi per detik. Satuan SI untuk aktivitas adalah becquerel (bq) yang didefinisikan sebagai satu peluruhan per detik. Nama satuan ini diambil dari nama fisikawan Perancis pemenang hadiah Nobel Henri Bequerel (1852-1908), penemu gejala radioaktivitas alamiah pada tahun 1896. Satuan lain yang lebih sering dipakai adalah curie (Ci) yang diambil dari nama suami-istri Piere (1859-1906) dan Marie Curie (1867- 1934), pemenang hadiah Nobel fisika tentang radioaktivitas alamiah, Marie sendiri menerima Nobel kimia pada tahun 1911 untuk penemuan unsur radium (Ra) dan polonium(Po). 1 Ci = 3,7 x 1010 Bq
1 Ci sebetulnya adalah aktivitas 1 gram unsur radium. Tampak bahwa aktivitas sama sekali tidak menampilkan jenis radiasi maupun besar energi yang dipancarkannya, sehingga besaran ini tidaklah berguna untuk mengukur dampak radiasi terhadap makhluk hidup. Jenis radiasi dan jenis penerima radiasi turut menentukan efek biologis yang ditimbulkannya.
2. Eksposur (X)
Dampak radiasi yang paling menonjol adalah kemampuannya mengionisasi materimateri yang ditumbukinya. Sinar X dan gamma dengan mudah dapat mengusir elektron dari tempatnya menghasilkan ion-ion bermuatan listrik. Demikian pula elektron, ia menolak sesama elektron membentuk ion positif atau ia menempel pada suatu atom membentuk ion negatif. Partikel positif seperti partikel alpha mampu merebut elektron dari atom-atom yang dilewatinya. Bahkan partikel tak bermuatan seperti netron pun dapat mengionisasi walaupun secara tidak langsung. Kekuatan radiasi dalam hal kemampuan ionisasi inilah yang diukur oleh besaran eksposur. Satuan yang umum dipakai untuk eksposur ini adalah roentgen (R) dimana 1 R didefinisikan sebagai eksposur sinar X atau gamma yang menghasilkan muatan 1 esu di dalam 1 cc udara kering dalam keadaan STP.Tampak satuan SI untuk eksposur adalah coulomb/kg, dan : 1 R = 2,58 x 10-4 C/kgNama roentgen diambil dari fisikawan Jerman Wilhelm Roentgen, penemu sinar X pada tahun 1895.
3. Dosis serapan (D)
Laju serapan energi yang timbul akibat radiasi ionisasi tergantung pada jenis bahan yang diradiasi. Besaran yang dipakai sebagai standar serapan radiasi untuk berbagai jenis bahan dosis serapan, yaitu jumlah energi radiasi yang terserap dalam 1 satuan massa bahan. Satuan SI untuk dosis serapan ini adalah gray (Gy), 1 Gy sama dengan energi 1 joule yang terserap oleh 1 kg bahan. Satuan lain yang juga sering dipakai adalah rad (radiation abssorbed doses) yaitu energi 100 erg yang terserap tiap gram bahan, sehingga 1 Gy = 100 rad.
Hubungan D dan X dapat dibuat jika bahan penyerap energi radiasinya adalah udara STP.
Eksposur 1 R mampu menghasilkan : (2,58 x 10-4)/(1,6 x 10-19) = 1,61 x 1015, ion/kg udara
1,6 x 10-19 coulomb adalah muatan listrik yang dimiliki oleh sebuah elektron, atau ion akibat kehilangan/kelebihan elektron. Untuk membentuk tiap ion udara rata-rata dibutuhkan energi 34 eV, sehingga eksposur 1 R memberikan energi : (1,61x1015)x(34x1,6x10-19)=0,0088 joule/kg udara
Dengan demikian eksposur sinar X atau gamma sebesar 1 R di dalam udara memberikan dosis serapan sebesar 0,0088 Gy atau 0,88 rad.
4. Dosis Ekivalen (DE)
Ketiga besaran radiasi di atas tidak satupun yang mengukur dampak radiasi terhadap tubuh manusia, padahal tentu saja dampak biologis inilah yang terpenting untuk diketahui awam, agar semua orang dapat mempertimbangkan bahaya radiasi yang dialaminya. Jenis radiasi ikut menentukan dampak biologis ini, dampak radiasi gamma dan beta 1 rad tidak sama dengan dampak radiasi alpha 1 rad misalnya. Untuk itu didefinisikan dosis ekivalen :
DE = Q. D
Q adalah faktor kualitas radiasinya, untuk sinar X, beta dan gamma Q = 1, sedangkan radiasi proton atau netron berkisar 2 < Q < 5 untuk energi rendah (keV) dan 5< Q < 10 untuk energi tinggi (MeV). Q tertinggi dimiliki oleh radiasi alpha atau ion berat lainnya, yaitu dapat mencapai 20. Jadi radiasi alpha dapat memiliki kemampuan merusak sel-sel tubuh 20 kali lebih besar daripada radiasi beta. Jika D dalam rad maka DE dalam rem (roentgen equivalent in man), sedangkan satuan SI-nya adalah sievert (Sv). 1 Sv = 100 rem.
Perlu dicatat di sini bahwa radiasi ion-ion berat macam partikel alpha tidak membahayakan jika mereka berada di luar tubuh. Hal ini disebabkan oleh rendahnya daya tembus partikel-partikel tersebut, kulit manusia sudah mampu untuk menahannya. Mereka akan sangat berbahaya jika masuk ke dalam tubuh baik melalui pernafasan atau makanan/minuman.
Ternyata tiap organ tubuh manusia tidak sama baiknya dalam hal menyerap energi radiasi, sehingga akhirnya didefinisikan pula dosis ekivalen efektif yang sama dengan DE dikalikan dengan suatu faktor pembobot. Faktor pembobotan ini berbeda-beda untuk tiap organ tubuh, beberapa di antaranya dapat dilihat pada tabel-1.
Tabel-1 Faktor pembobot organ tubuh Organ faktor pembobot
| |
testes/ovarium | 0,25 |
payudara | 0,15 |
sumsum merah | 0,12 |
paru-paru | 0,03 |
kelenjar gondok | 0,03 |
permukaan tulang | 0,03 |
organ lainnya | 0,30 |
Rekomendasi yang dikeluarkan oleh ICRP (International Commission on Radiation Protection) untuk batasan radiasi adalah 0,5 rem per tahun untuk orang awam dan maksimum 5 rem per tahun untuk pekerja di lingkungan beradiasi seperti reaktor nuklir. Dampak radiasi bersifat kumulatif, sehingga dosis ekivalen yang diterima tiap saat berlaku seumur hidup secara kumulatif. Tabel-2 berikut ini memberikan dampak biologis yang ditimbulkan oleh dosis ekivalen yang diterima dalam sekali radiasi pada seluruh tubuh. Dari penelitian yang sudah dilakukan, para ahli menyimpulkan bahwa radiasi dapat memperpendek umur kita, yaitu sekitar 3-5 hari per 1 rem dosis serapan. Rata-rata tiap orang menerima dosis 20 rem selama hidupnya, berarti jika ia dapat hidup tanpa radiasi umurnya akan bertambah selama 3 bulan.
Tabel 2 Dampak biologis radiasi DE (rem) Dampak biologis
| |
50 | Mulai tampaknya dampak biologis radiasi |
100 | Dampak serius muncul : Selera makan hilang, rambut rontok, muntah, diare, pendarahan, pucat, kemandulan tetap pada wanita, kemandulan 3-4 tahun pada pria. Mulai timbulnya peluang penyakit seperti kanker, leukemia. |
200 | Kematian (10%) dalam beberapa bulan |
450 | Kematian (50%) dalam beberapa bulan. |
700 | Kematian (90 %) dalam beberapa bulan. |
1000 | Kematian dalam beberapa hari |
10000 | Kematian dalam beberapa jam |
100000 | Kematian dalam beberapa menit |
RADIASI ALAMIAH
Sinar kosmis dan radiaktivitas batuan merupakan sumber radiasi alamiah. Radiasi alamiah ini dapat terjadi secara eksternal maupun internal. Secara eksternal maksudnya adalah dari luar tubuh manusia, sedangkan secara internal adalah radiasi dari dalam tubuh setelah sumber radiasi masuk ke dalam tubuh melalui pernafasan dan makanan. Dosis serapan efektif rata-rata per tahun yang diterima oleh manusia dari radiasi alamiah dapat dilihat dalam tabel-3 berikut. Jadi dari radiasi alamiah orang menerima sekitar 200 mrem atau 0,2 rem tiap tahunnya. Suatu dosis radiasi yang kecil sekali, sama sekali tidak menimbulkan dampak biologis secara langsung.
Tabel-3 Radiasi alamiah
Sumber radiasi DE eksternal (mrem) | DE internal (mrem) |
Sinar kosmis yang mengionisasi 28 | Radioaktivitas batuan - 40K 12 18 ,- 87Rb 0,6 |
netron 2,1 | - deret 238U 9 95,4 |
Radioaktivitas yang berasal dari sinar kosmis 1,5 | - deret 232Tb 14 18,6 |
Jumlah 65,1 134,1
Dari tabel-3 di atas tampak sumber radiasi yang paling menonjol adalah unsur unsur radioaktif deret uranium-238, khususnya yang berasal dari sub-deret radon-222. Rn 222 adalah gas radioaktif yang tiap saat dipancarkan oleh permukaan tanah. Akibatnya debu di udara maupun air terkontaminasi gas ini beserta turunannya. Air minum, makanan dan pernafasan kita dengan demikian memasukkan unsur-unsur ini ke dalam tubuh.
Sebagian besar radiasi yang dipancarkan deret ini adalah radiasi alpha. Pemancar alpha biasanya mengendap dalam tulang, sehingga radiasinya mempengaruhi kerja sumsum merah dalam proses pembentukan sel-sel darah. Radiasi sinar kosmis yang diterima permukaaan bimi sebetulnya sudah teredam sebagian oleh atmosfir. Dosis ekivalen yang tercantum dalam tabel-3 di atas adalah untuk tempat di permukaan air laut. Untuk tempat yang tinggi tentu saja tebal atmosfir peredamnya berkurang, sehingga dosis yang diterima orang di tempat itu lebih besar. Pertambahan dosis ekivalen untuk tempat yang tinggi adalah sekitar 3 mrem per tahun tiap kenaikan ketinggian 100 meter. Jadi penduduk kota Malang menerima dosis ekivalen sinar kosmis sekitar 12 mrem lebih banyak daripada penduduk kota Surabaya. Malang terletak
sekitar 400 meter di atas permukaaan air laut.
RADIASI OLEH AKTIVITAS MANUSIA
Pada jaman modern ini terdapat banyak sekali sumber radiasi buatan manusia. Di dunia kedokteran radiasi justru dimanfaatkan dalam diagnosa maupun proses penyembuhan penyakit. Alat-alat yang digunakan merupakan sumber radiasi yang memberikan dosis serapan amat tinggi pada manusia. Oleh sebab itu sangat tidak dianjurkan seorang pasien mengalami radiasi berkali-kali dalam tempo yang tidak begitu lama. Dosis radiasi beberapa aktivitas medis dapat kita lihat dalam tabel-4.
Perlu dicatat bahwa dosis pada tabel-4 itu hanya berlaku untuk sekali aktivitas saja.
Selain itu waktu radiasinya juga singkat sekali dan sasaran radiasi terlokalisir di bagian tubuh tertentu. Terapi radiasi untuk kanker yang berdosis 5 juta mrem hanya digunakan dalam waktu singkat dan daerah sasarn yang seminimal mungkin yaitu bagian yang memang dikehendaki mati sel-selnya. Jika radiasi itu dikenakan ke seluruh tubuh matilah orang yang teradiasi berdasarkan tabel-2. Di Amerika Serikat tiap orang menerima kirakira 80 mrem per tahun dari aktivitas medis yang dilakukannya.
RADIASI BERLEBIHAN
Radiasi eksternal yang berlebihan dapat menyebabkan kulit terbakar, rambut rontok, dan gejala lain tersebut dalam tabel 2 di atas. Lensa mata yang terionisasi atomatomnya akan menimbulkan katarak. Ionisasi yang disebabkan radiasi akan memberikan dampak kimiawi terhadap sel-sel tubuh, padahal banyak proses di dalam tubuh berjalan secara kimiawi, akibatnya terjadilah penyimpangan fungsi organ tubuh. Pada umumnya bahaya radiasi eksternal ditimbulkan oleh radiasi beta.
Radiasi internal yang berlebihan mempengaruhi proses pembentukan darah, tulang dan juga kerja kelenjar endokrin seperti gondok. Radioisotop yang sudah terlanjur masuk ke dalam tubuh sulit dihilangkan. Hal ini disebabkan tubuh kita hanya dapat memilih zat berdasarkan sifat kimiawinya, bukan sifat inti atomnya. Tubuh dapat membedakan unsur, bukan isotop. Contohnya adalah unsur yodium yang dikumpulkan di dalam kelenjar gondok, seluruh yodium yang masuk ke dalam tubuh, termasuk yang radioaktif, akan terakumulasi dalam kelenjar gondok. Jika radiasi yodium radioaktif berlebihan kelenjar gondok dengan sendirinya akan rusak, dampaknya tentu ke fungsi seluruh tubuh. Berikut ini adalah isotop-isotop yang berbahaya :
1. Iodium-131 (131I)
Tubuh dapat menyerap yodium baik lewat alat pencernaan maupun lewat paruparu. Isotop ini segera diangkut ke kelenjar gondok dan berada disana berbulanbulan.
2. Cesium-134 ; Cesium-137 (134Cs ; 137Cs)
Isotop-isotop ini masuk tubuh lewat rantai makanan. Mereka akan terakumulasi dalam otot sampai berbulan-bulan lamanya.
3. Strontium-90 (90Sr)
Watak isotop ini mirip dengan kalsium bahan pembuat tulang. Ia masuk tubuh menggantikan kalsium untuk berada di permukaan tulang. Radiasi berlebihan yang dipancarkannya menyebabkan kanker tulang, jika sudah menahun dapat merusak sumsum tulang menimbulkan leukemia.
4. Karbon-14 (14C)
Ia memasuki tubuh lewat rantai makanan. Untunglah isotop ini cukup mudah keluar kembali sebagai gas karbondioksida. Satu lagi bahaya radiasi adalah efek genetik yang akan diturunkan ke generasi berikutnya. Sayangnya data efek genetik baik yang diturunkan maupun tidak (berbagai macam kanker), hanya berasal dari radiasi yang kuat saja, itupun dari percobaan terhadap tikus-tikus. Khusus untuk manusia data ini diperoleh dari korban bom nuklir di Jepang. Padahal radiasi lemah, misalnya radiasi alamiah, diduga kuat ikut berperan dalam proses mutasi dalam evolusi makhluk hidup.
BAGAIMANA MENGURANGI BAHAYA RADIASI ?
Radiasi eksternal non-alamiah dapat kita kurangi dengan beberapa cara, antara lain adalah
- pembatasan kuantitas dan jenis radiasi yang dipakai.
- menjaga jarak terhadap sumber radiasi.
- menjaga jarak terhadap sumber radiasi.
Intensitas radiasi berbanding terbalik dengan kuadrat jarak terhadap sumbernya.
Maka jangan terlalu dekat dengan zat-zat radioaktif, layar TV, peralatan sinar X yang sedang bekerja.
- mengurangi lama eksposur.
Makin lama kita terkena radiasi, dampak yang kita terima juga semakin besar, karena dampak radiasi bersifat kumulatif.
- memasang pelindung.
Intensitas radiasi akan turun secara eksponensial terhadap ketebalan suatu bahan pelindung. Untuk radiasi elektromagnetik bahan yang paling efektif sebagai pelindung adalah timbal(Pb). Sinar gamma 5 MeV dapat ditahan separonya oleh timbal setebal 1,42 cm, atau ditahan 90 % oleh ketebalan 4,73 cm.Sinar beta4MeV cukup ditahan dengan aluminium setebal 1 cm saja. Sinar alpha paling mudah menahannya, selembar kertas sudah cukup kuat menghadapi radiasinya. Yang paling susah adalah radiasi partikel-partikel netral macam netron, netron banyak dihasilkan di sekitar reaktor nuklir dari proses fisi nuklir bahan bakarnya.
Penahan radiasi netron biasanya berupa lapisan beton sekitar 30 cm tebalnya.
Radiasi internal relatif lebih sulit mengatasinya, karena kerusakan yang ditimbulkannya tergantung atas tiga hal : waktu paro radioaktif, waktu paro biologis dan watak kimiawi sumbernya. Waktu paro radioaktif adalah waktu yang diperlukan agar separo zat itu meluruh menjadi unsur atau isotop lain. Waktu paro biologis adalah waktu yang diperlukan separo zat itu untuk keluar dari tubuh melalui proses ekskresi. Beberapa cara untuk mencegah atau mengurangi dampak biologis radiasi internal adalah sebagai berikut
- pencegahan agar sumber radiasi tidak termakan atau terhisap masuk ke dalam tubuh.
Tidak makan, minum, merokok di dekat zat-zat radioaktif. Hindari aliran udara di dalam ruang berisi zat-zat radioaktif. Tidak bernafas terlalu dekat dengan permukaan tanah dalam waktu yang lama, karena tanah memancarkan gas radon beserta turunannya. Tidak sembarangan minum air di daerah pertambangan.
- pencegahan akumulasi sumber radiasi dengan atom pesaing.
Jika ke dalam tubuh dimasukkan atom-atom yang secara kimiawi mirip dengan radioisotop sumber radiasi, maka terjadilah persaingan antar mereka untuk diserapoleh organ tertentu. Contoh : akumulasi yodium-131 di kelenjar gondok dapat dicegah dengan menelan pil yodium stabil segera setelah terjadi keracunan. Garam-garam kalsium harus segera dimakan begitu orang teracuni radium atau Sr-90, sehingga akumulasi zat-zat ini di sumsum tulang dapat dicegah semaksimal mungkin.
- pencucian.
Minum soda pop atau bir sebanyak mungkin agar sumber radiasi dapat terbawa keluar sebelum mereka tiba di tempat tujuannya. Penggunaan chelating agent dapat membantu banyak. Chelating agent adalah senyawa yang dapat bergabung dengan radioisotop tak larut dalam air membentuk senyawa baru yang larut dalam air sehingga dapat dinbawa keluar tubuh. Chelating agent yang berasal adalah EDTA (ethylene diamine tetracetic acid).
KESIMPULAN
Radiasi yang berbahaya ternyata berasal dari aktivitas manusia. Radiasi terbesar diberikan oleh aktivitas medis, baru kemudian disusul dengan aktivitas lainnya. Reaktor nuklir ternyata tidak memberikan dosis yang berlebihan, dengan catatan semua dosis yang berlebihan, dengan catatan semua proses dikendalikan dengan baik. Sebab jika tidak, reaktor nuklir melalui keteledoran manusia dapat membuat bencana yang tidak tanggungtanggung.
Dampak biologis yang disebabkannya ada yang dapat segera dilihat, tapi ada pula yang tampak setelah puluhan tahun lamanya.
Radiasi alamiah walaupun tidak tinggi dosisnya diduga ikut berperan dalam mutasi gen dalam sejarah evolusi makhluk hidup. Setiap detik kita di bumi dihujani tak kurang dari 27000 partikel radioaktif atau foton gelombang elektromagnetik. Setiap tumbukan berpotensi menimbulkan kanker yang mematikan, tetapi untunglah kebolehjadiannya hanya 1 banding 5 x 1016, artinya 1000 orang terkena kanker akibat sinar kosmis di antara 5 milyar manusia per generasi (65 tahun).
Anda dapat menghitung sendiri berapa dosis serapan ekivalen yang anda alami per tahun lewat tabel 3, 4, 5 dan 6. Dosis tersebut secara kumulatif dapat anda ketahui dampaknya berdasarkan tabel 2 hanya mungkin jika ada kecelakaan di reaktor nuklir atau anda terkena ledakan bom nuklir. Ingat setiap rem dosis radiasi berarti mengurangi usia anda 3-5 hari !
Setelah anda menghitung, maka akan yakinlah anda bahwa bahaya radiasi bagi umat manusia sebenarnya jauh lebih kecil dibandingkan bahaya kecelakaan lalu-lintas, bahaya penyakit macam kencing gula atau jantung.
