Apa Radiasi itu?

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.

Radiasi terdiri dari beberapa jenis, dan setiap jenis radiasi tersebut memiliki panjang gelombang masing-masing.

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 pengion dan 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:
2. 
   - Primordial: radionuklida ini telah ada sejak bumi diciptakan.
   - Kosmogenik: radionuklida ini terbentuk sebagai akibat dari interaksi sinar kosmik.
3. 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 dengan survaimeter. 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.

Apakah radiasi bermanfaat?

Radiasi pengion banyak menjanjikan manfaat bagi umat manusia, walaupun demikian kita harus waspada terhadap risikonya. Sebagai contoh, matahari  memancarkan segala jenis radiasi, termasuk radiasi inframerah (panas), radiasi cahaya tampak dan radiasi ultraviolet. Radiasi-radiasi tersebut merupakan bagian dari kehidupan sehari-hari, dan kita tidak dapat hidup tanpa radiasi-radiasi tersebut. Namun, kita juga harus menyadari bahwa setiap radiasi alamiah dapat berakibat buruk. Terlalu banyak inframerah dapat menyebabkan benda terbakar. Terlalu banyak cahaya tampak dapat menyebabkan kebutaan, dan terlalu banyak ultraviolet dapat mengakibatkan kanker kulit atau kulit terbakar.

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.