BESARAN DAN SATUAN RADIASI
Sebelum membicarakan radiasi lebih rinci kita per lu 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, eksposur, dosis serapan dan dosis ekivalen. 1. Aktifitas radioaktif (A) ifitas inti atom radioaktif rad ioaktif yang menyatakan banyaknya Besaran ini merupakan ukuran akt ifitas peluruhan yang terjadi per detik. Satuan SI untuk aktivitas adalah becquere (bq) yang didefinisikan sebagai satu peluruhan per det ik. 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 t ahun 1911 untuk penemuan unsur radium (Ra) dan polonium (Po).
1 Ci = 3,7 x 1010 Bq 1 Ci sebetulnya adalah aktivitas akt ivitas 1 gram unsur radium. Tampak bahwa akt ivitas ivitas sama sekali tidak t idak 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 biolog is yang ditimbulkannya. 2. Eksposur (X) meno njol adalah kemampuannya mengionisasi materimateri yang Dampak radiasi yang paling menonjol ditumbukinya. Sinar X dan gamma dengan mudah dapat mengusir electron dari tempatnya menghasilkan ion-ion bermuatan listrik. 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 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/kg. Nama 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 udar. 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 energy 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-
Tabel-1 Faktor pembobot organ tubuh Organ
Faktor pembobot
testes/ovarium payudara sumsum merah paru-paru kelenjar gondok permukaan tulang organ lainnya
0,25 0,15 0,12 0,03 0,03 0,03 0,30
Rekomendasi yang dikeluarkan o leh 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 s eluruh 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 rad iasi umurnya akan bertambah selama 3 bulan. Tabel 2 Dampak biologis radiasi DE (rem) 50 100
200 450 700 1000 10000 100000
Dampak biologis Mulai tampaknya dampak biologis radiasi. Dampak serius muncul : Selera makan hilang, rambut rontok, muntah, d iare, pendarahan, pucat, kemandulan tetap pada wanita, kemandulan 3-4 tahun pada pria. Mulai timbulnya peluang pe nyakit seperti kanker, leukemia. Kematian (10%) dalam beberapa bulan. Kematian (50%) dalam beberapa bulan. Kematian (90 %) dalam beberapa bulan. Kematian dalam beberapa hari Kematian dalam beberapa jam Kematian dalam beberapa menit
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 berka likali dalam tempo yang tidak begitu lama. Dosis radiasi beberapa aktivitas medis dapat kita lihat dalam tabel-3. 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 selselnya. Jika radiasi itu dikenakan ke seluruh tubuh matilah orang yang teradiasi berdasarkan tabel-2. Di Amerika Serikat tiap orang menerima kirakira 80 mrem per t ahun dari aktivitas medis yang dilakukannya. Tabel-3 Dosis ekivalen radiasi aktivitas medis Aktivitas medis Radiografi gigi (sinarX) Mamografi Barium enema Terapi radiasi (kanker) Foto sinar X : -dada -perut Bekerja sebagai teknisi peralatan medis
DE (mrem) 910 (seluruh mulut) 1500 8000 5000000
22 500 50-300
Sumber radiasi buatan lain yang cukup besar adalah aktivitas tenaga nuklir, mulai dari penambangan uranium, pengayaannya, penggunaannya dalam reaktor nuklir, pembuangan sampah nuklir, sampai dengan percobaan senjata nuklir. Jika faktor kecelakaan diabaikan, dosis yang timbul akibat aktivitas tenaga nuklir ini per tahunnya dapat dilihat pada tabel 5
Tabel-4 Dosis ekivalen radiasi aktivitas nuklir Aktivitas Tinggal di dekat reaktor nuklir Tinggal 8 km di sekitar reaktor Aktivitas nuklir di seluruh dunia Percobaan senjata nuklir Bekerja di tambang uranium Bekerja di PLTN
DE (mrem) 4-76 0,6 0,04 5 100000 600-800
Dari
tabel-4 dapat disimpulkan bahwa tanpa reaktor nuklir di dekat rumah kita, kita tetep menerima dosis sekitar 5 mrem per tahun dari kegiat an nuklir di seluruh dunia. Jumlah ini amatlah kecil dibandingkan dengan dosis yang berasal dari radiasi alamiah, apalagi jika dibandingkan dengan radiasi aktivitas medis. Kegiatan lain yang berperan dalam akumulasi radiasi pada manusia per tahunnya ada dalam tabel-5 di bawah ini. Merokok termasuk dalam tabel-6, disebabkan daun tembakau mengandung unsure-unsur radioaktif dari deret u ranium. Bahkan orang yang tidak merokok tetapi ikut menghisap asapnya juga akan memasukkan unsur radioaktif ini ke dalam paru-parunya. Tabel-5 Sumber lain radiasi buatan Aktivitas/alat Perjalanan lewat udara TV / monitor komputer Arloji (radium), detektor asap, limbah industri Merokok Bekerja sebagai kru pesawat jet
DE (mrem) 2 (tiap 2400 km) 2 (1 jam per harinya) 2 40 (1 pak sehari) 140
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 atom-atomnya 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 k ita 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 paru-paru. 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 dipero leh dari korban bom nuklir di Jepang. Padahal radiasi lemah, misalnya radiasi alamiah, diduga kuat ikut berperan dalam proses mutasi dalam evolusi makhluk hidup.
