Zat Radioaktif, Radioaktivitas, dan Radiasi Nuklir
A. Zat Radioaktif dan RadioaktivitasPada awal tahun 1900-an ada penemuan tentang fenomena yang terjadi pada beberapa unsur yang ada di alam. Unsur - Unsur tersebut secara spontan mengalami perubahan struktur inti atomnya menuju ke keadaan yang lebih stabil. Peristiwa tersebut selanjutnya dikenal dengan istilah peluruhan radioaktif. Fenomena di atas dikenal dengan nama radioaktivitas, sedangkan zat yang mengalami peluruhan disebut zat radioaktif atau radionuklida. Proses peluruhan radioaktif ini menghasilkan pancaran (paparan) energi dalam bentuk radiasi.
 |
| Radioaktif dan Radiasi Nuklir |
Radiasi nuklir selalu diidentikkan dengan radiasi pengion yang merupakan hasil peluruhan radioaktif. Seperti diketahui, unsur yang ada di alam dapat dibedakan menjadi dua, yaitu unsur stabil dan unsur tidak stabil. Baik unsur stabil maupun unsur tidak stabil sama - sama tersusun dari kumpulan atom - atom. Sementara itu, atom tersusun dari inti atom yang dikelilingi elektron - elektron, dimana inti atom sendiri merupakan gabungan antara proton dan neutron. Pada unsur yang stabil, susunan inti atomnya sudah stabil sehingga tidak ada perpindahan ataupun pergerakan proton atau neutron dari dalam inti atom. Contoh dari unsur stabil adalah besi (Fe) dan aluminium (Al).
Sedangkun unsur yang tidak stabil memiliki komposisi dan struktur inti atom yang tidak stabil, sehingga cenderung ingin melepaskan "sesuatu" dari inti atom. Proses pelepasan "sesuatu" dari dalam inti atom yang tidak stabil ini terjadi secara spontan dan berlangsung terus - menerus. Seperti dijelaskan sebelumnya, proses ini dikenal dengan istilah peluruhan radioaktif dan zat yang mengalami peristiwa ini disebut zat radioaktif atau radionuklida. "Sesuatu" ini dikenal dengan istilah radiasi dan karena merupakan proses yang terjadi di dalam inti atom (nucleus) maka "sesuatu" yang di pancarkan tersebut juga dikenal dengan istilah radiasi nuklir. Fenomena ini pertama kali dikenal pada awal tahun 1900-an. Contoh zat radioaktif antara lain Ir-192, Cs-137, dan Co-60.
Dalam perkembangannya, selain zat radioaktif tersebut juga ditemukan beberapa zat radioaktif yang memiliki sifat dapat dibelah. Zat tersebut dapat melangsungkan reaksi berantai secara cepat ketika tertumbuk neutron. Reaksi ini menghasilkan neutron baru dan berbagai jenis radiasi seperti radiasi sinar gamma, radiasi partikel alpha, radiasi partikel beta, radiasi neutron, proton, serta energi panas yang besar. Reaksi ini disebut reaksi nuklir dan radiasi yang menghasilkan lebih dikenal sebagai radiasi nuklir.
 |
| Struktur Atom |
Unsur - unsur radioaktif, baik yang berasal dari reaksi nuklir maupun teknik aktivasi tersebut disebut unsur radioaktif buatan manusia (man made sources) karena unsur tersebut pada mulanya tidak ada di alam. Radiasi yang berasal dari zat radioaktif ini mampu menimbulkan ionisasi (terlepasnya ikatan elektron atau molekul zat) pada materi atau benda yang terkena radiasi. Oleh karena itu, radiasi jenis ini dikategorikan sebagai jenis radiasi pengion.
Selain bebagai jenis radiasi yang telah disebutkan sebelumnya, juga dikenal radiasi janis lain yaitu radiasi sinar-X. Radiasi jenis ini memang tidak dihasilkan dari reaksi nuklir (inti) ataupun proses aktivasi, melainkan dari mesin pembangkit radiasi. Karena radiasi sinar-X memiliki karakteristik hampir sama dengan karakteristik radiasi sinar gamma, maka radiasi ini dikategorikan sebagai radiasi pengion. Secara umum, radiasi pengion memiliki energi lebih besar dari 12,4 eV sehingga cukup untuk menimbulkan terjadinya ionisasi pada materi yang dilaluinya. Sedangkan, khusus radiasi sinar gamma dan sinar-X merupakan radiasi gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang (λ) kurang dari 10-8 cm.
Sedangkan, menurut regulasi yang berlaku di Indonesia, seperti tertuang dalam peraturan pemerintah (PP) No. 33 / 2007 tentang Keselamatan Radiasi Pengion dan Keamanan Sumber Radioaktif, definisi Radiasi Pengion yang tergolong kedalam Radiasi adalah gelombang elektromagnetik dan partikel bermuatan yang mampu mengionisasi media yang dilalui menggunakan energi yang dimilikinya. Sedangkan, definisi Tenaga Nuklir adalah tenaga dalam bentuk apapun yang dibebaskan dalam proses transformasi inti termasuk tenaga yang berasal dari sumber radiasi pengion. Selanjutnya, dalam buku ini penyebutan radiasi mengacu pada radiasi nuklir atau radiasi pengion.
Karakteristik Hazards Radiasi Interna
Cara unsur atau zat radioaktif atau bahan nuklir menyinari (memapari) bagian tubuh manusia dapat dibedakan menjadi 2 (dua), yaitu ketika zat tersebut berada di luar tubuh manusia (disebut paparan radiasi eksterna) dan ketika zat tersebut masuk ke dalam tubuh manusia (disebut paparan radiasi interna).Hazards radiasi interna terjadi karena zat atau unsur radioaktif masuk ke dalam tubuh manusia dan menyinari bagian dalam tubuh. Karakteristik hazards seperti ini dimiliki oleh zat radioaktif yang berada dalam fase gas, cair, dan bubuk (powder) dan tidak terbungkus secara permanen dalam kapsul / bungkusan. Zat radioaktif tersebut dikategorikan sebagai Sumber Radioaktif Terbuka (unsealed sources). Sumber radioaktif kategori ini dalam kondisi penggunaan secara normal sangat mungkin tercecer, menguap, ataupun tertumpah sehingga menyebabkan kontaminasi radioaktif pada permukaan meja kerja, lantai kerja, peralatan kerja, pakaian kerja, permukaan tubuh, ataupun kontaminasi udara di ruang kerja. Kontaminasi zat radioaktif tersebut berpeluang masuk ke dalam tubuh manusia dan menimbulkan paparan radiasi dari dalam tubuh (disebut paparan radiasi interna).
Kontaminasi Radioaktif
Seperti dijelaskan sebelumnya, kontaminasi radioaktif terjadi akibat terlepasnya zat radioaktif (bubuk, cair, dan gas) secara tidak sengaja pada tempat - tempat yang tidak dikehendaki. Secara garis besar kontaminasi ini dapat dibedakan menjadi dua, yaitu kontaminasi personil dan kontaminasi di lingkungan kerja. Kontaminasi personil sendiri terbagi dua, yaitu kontaminasi di permukaan kulit tubuh dan kontaminasi di dalam tubuh (disebut kontaminasi interna).Kontaminasi radioaktif di lingkungan kerja dapat dibedakan menjadi dua, yaitu kontaminasi permukaan dan kontaminasi udara. Sedangkan kontaminasi permukaan juga dapat dibedakan menjadi dua, yaitu kontaminasi menetap (fixed contamination) yaitu kontaminasi yang menetap pada suatu permukaan, dan kontaminasi mudah pindah ke permukaan lain (removable contamination). Terjadinya kontaminasi mudah pindah, baik sebagai kontaminasi permukaan ataupun kontaminasi udara, merupakan hazards radiasi interna karena zat radioaktif tersebut berpotensi masuk ke dalam tubuh manusia, melalui berbagai jalur.
Kontaminasi radioaktif tersebut biasanya terjadi karena adanya penanganan zat radioaktif secara tidak benar atau pada saat terjadinya kecelakaan nuklir
Toksisitas Zat Radioaktif (Radiotoksisitas)
Perlu dimengerti bahwa sekali zat radioaktif masuk ke dalam tubuh, maka zat tersebut akan terus - menerus menyinari (mengiradiasi) jaringan dan organ tubuh dimana zat radioaktif tersebut mengendap (terdesposisi). Penyinaran tersebut berlangsung terus - menerus sampai zat radioaktif tersebut habis. Habisnya zat radioaktif dari dalam tubuh disebabkan dua hal, yaitu karena proses peluruhan radioaktif dan karena zat radioaktif tersebut dikeluarkan dari dalam tubuh melalui proses eksresi (urine, feses, dan keringat).Proses penyinaran radiasi pada sel tubuh berpotensi menimbulkan kerusakan pada sel jaringan atau organ yang terkena. Adapun tingkat kerusakan yang diakibatkan berbeda - beda tergantung jenis zat radioaktif (radionuklida) yang masuk ke dalam tubuh. Kemampuan zat radioaktif tersebut menimbulkan kerusakan atau racun pada tubuh yang disebut radiotoksisitas. Tingkat radiotoksisitas unsur radioaktif dipengaruhi oleh tiga faktor, yaitu :
1. Jenis radiasi yang dipancarkan.
2. Waktu paro efektif.
3. Sensitivitas organ / jaringan tubuh yang terkena (radiosensitivitas).
A. Radiotoksisitas Tinggi
Ketika zat radioaktif masuk ke dalam tubuh, zat ini berada pada jarak yang sangat dekat (kontak) dengan jaringan / sel tubuh. Oleh karena itu, kerusakan sel akibat radiasi yang terjadi akan sangat besar apabila zat radioaktif yang masuk memancarkan radiasi partikel alpha. Karena radiasi partikel alpha memiliki jangkauan yang sangat pendek pada jaringan tubuh (dalam orde mikrometer), maka radiasi ini akan melepaskan seluruh energinya pada volume yang sangat kecil, sehingga kerusakan terhadap jaringan yang terkena sangat besar. Contohnya, zat radioaktif yang memiliki hazards radiasi interna sangat tinggi adalah americium-241 dan plutonium-239.
Sebagai ilustrasi betapa besar hazards radiasi interna dari zat radioaktif yang memiliki tingkat radiotoksisitas adalah plutonium-239. Unsur atau zat radioaktif plutonium-239 dengan aktivitas 200 Becquerel (Bq) ini ketika berada di luar tubuh manusia (hazards radiasi eksterna), hanya menyebabkan dosis radiasi yang sangat kecil (trivial) sehingga dapat diabaikan. Akan tetapi, ketika zat tersebut dalam jumlah yang sama masuk ke dalam tubuh (hazards radiasi interna), maka berpotensi menghasilkan dosis radiasi interna sebesar 100 mSv. Nilai dosis ini sama dengan lima kali Nilai Batas Dosis (NBD) tahunan bagi pekerja radiasi yang direkomendasikan oleh ICRP Publikasi 60.
B. Radiotoksisitas Sedang
Sedangkan, unsur radioaktif pemancar radiasi jenis partikel beta juga dipandang memiliki hazards radiasi meskipun lebih kecil dibandingkan dengan radiasi pemancar alpha. Karena pada umunya partikel beta memiliki jangkauan yang lebih besar dibanding partikel alpha, maka di dalam tubuh akan melepaskan energinya pada volume yang lebih besar. Sehingga efek yang ditimbulkan di sekitar jaringan atau organ juga lebih kecil. Untuk unsur radioaktif pemancar radiasi gamma memiliki hazards radiasi interna yang lebih kecil jika dibandingkan dengan radiasi partikel alpha dan beta. Hal ini karena kemampuannya yang tinggi dalam menembus jaringan tubuh.
Berikut ini ditampilkan tabel yang berisi perbandingan relatif hazards ketiga jenis radiasi.
 |
| Perbandingan Hazards Radiasi |
Jalur Paparan Hazards Radiasi Interna
Unsur atau zat radioaktif dapat masuk ke dalam tubuh manusia melalui 3 jalur utama, yaitu :1. Jalur Pernapasan.
2. Jalur Pencernaan.
3. Penyerapan Melalui Kulit.
A. Jalur Pernapasan (Inhalasi)
Zat Radioaktif atau kontaminan radioaktif yang berada di udara lingkungan kerja dapat terhisap masuk ke dalam paru - paru pada saat orang bernapas. Sewaktu kontaminan radioaktif tersebut terhisap dan masuk ke dalam paru - paru, maka sebagian akan terbawa ke aliran darah, sebagian lagi akan terhembus ke luar lagi melalui hidung dan sebagian lagi akan tertelan. Jumlah zat radioaktif yang masuk ke aliran darah tergantung dari bentuk kimia dan ukuran fisika dari kontaminan radioaktif yang masuk serta kondisi fisiologi orang yang mengalami kontaminasi.
B. Jalur Pencernaan (Ingestion)
Selain melalui jalur pernapasan, kontaminan radioaktif juga dapat masuk melalui jalur pencernaan. Jumlah kontaminan yang terserap pada dinding pencernaan sehingga masuk ke cairan tubuh juga tergantung pada sifat kontaminan dan kondisi fisiologi saat orang tersebut menelan kontaminan radioaktif.
C. Penyerapan Melalui Kulit (Absorpsi / Luka Kulit)
Selain melalui jalur pernapasan dan jalur pencernaan, kontaminan radioaktif juga dapat masuk ke dalam tubuh melalui penyerapan kulit. Kontaminan radioaktif tritium (H-3 isotop unsur hidrogen) memiliki sifat mudah terserap melalui kulit sehingga masuk ke dalam sistem aliran darah dalam tubuh. Selain itu, kontaminan radioaktif juga dapat masuk ke dalam aliran darah secara langsung melalui luka terbuka pada kulit. Masuknya kontaminan radioaktif melalui luka terbuka dapat terjadi ketika seseorang mengalami luka terbuka akibat tertusuk jarum yang terkontaminasi zat radioaktif. Gambar berikut ini mengilustrasikan bagaimana kontaminan radioaktif dapat masuk ke dalam tubuh manusia.
 |
| Jalur Masuk Kontaminan Radioaktif |
Efek Radiasi Terhadap Manusia
Ketika hazards radiasi pengion mengenai tubuh manusia, maka akan menimbulkan ionisasi pada sel tubuh manusia yang sebagian besar tersusun dari molekul air (H2O). Ionisasi sel pada tubuh ini dapat mengakibatkan tiga kemungkinan, yaitu :a. Sel Mengalami Kematian.
b. Sel Rusak.
c. Sel Berubah (mutan).
Konsekuensi dari kematian, kerusakan, ataupun perubahan sel ini dapat berupa efek klinis yang dapar teramati secara langsung pada orang yang mengalaminya (misalnya, terjadinya lepuh dan luka bakar pada kulit), terjadinya kelainan genetik yang diwariskan pada keturunan ataupun terjadinya kanker. Secara umum efek tersebut dikelompokkan menjadi 2, yaitu efek deterministik dan efek stokastik.
A. Efek Deterministik
Seseorang yang menerima sejumlah dosis radiasi berpotensi mengalami sejumlah efek pada tubuh. Efek tersebut terjadi karena sel tubuh mengalami kematian, kerusakan atau perubahan yang diakibatkan oleh radiasi. Apabila sel tubuh yang mengalami kematian atau kerusakan jumlahnya besar maka akan timbul gejala klinis yang dapat diamati. Efek jenis ini disebut efek deterministik. Efek deterministik pasti akan terjadi apabila jumlah dosis radiasi yang diterima oleh seseorang melebihi Nilai Ambang Batas (treshold value). Contoh dari efek ini adalah terjadinya katarak pada mata, terjadinya kemandulan pada sel reproduksi, timbulnya blister (kulit melepuh) pada tubuh, terjadinya luka bakar pada kulit (eritema) atau terjadinya kematian pada seseorang. Efek ini biasanya terjadi karena tubuh menerima dosis radiasi akut, yaitu dosis radiasi dalam jumlah besar dan diterima dalam waktu yang singkat.
Dosis akut sebesar 2500 milisievert pada kulit dapat menyebabkan efek deterministik berupa mengelupasnya kulit, seperti luka bakar. Efek ini terjadi karena sel yang mati berjumlah banyak, sementara proses perbaikan sel (recovery) tidak seimbang, sehingga akan memengaruhi sistem tubuh.
B. Efek Stokastik
Efek lain yang bisa diakibatkan oleh radiasi disebut efek stokastik. Efek ini terjadi berdasarkan peluang kejadian (probabilitas). Semakin besar dosis radiasi yang diterima oleh orang - orang dalam suatu populasi, maka kemungkinan terjadinya efek stokastik pada populasi tersebut semakin besar. Ciri khas dari efek ini adalah tidak memiliki ambang batas dosis. Contoh dari efek jenis ini adalah kanker, mutasi genetik pada keturunan, dan lain - lain.
Dari perspektif keilmuan K3, hazards radiasi ini dapat dikendalikan sehingga probabilitas terjadinya kerusakan sel akibat menerima sejumlah dosis radiasi ini dapat dikendalikan. Demikian pula konsekuensi keparahan yang diakibatkan juga dapat dikurangi dengan membatasi jumlah dosis yang boleh diterima (Nilai Batas Dosis) radiasi.
Nilai Ambang Batas Dosis
Pada kondisi dimana dosis radiasi yang diterima tubuh jumlahnya semakin meningkat, maka akan tercapai suatu titik dimana jumlah sel yang mengalami kematian dapat memengaruhi kinerja organ atau jaringan tubuh. Akibatnya, fungsi organ atau organ mengalami gangguan sehingga timbul gejala klinis yang teramati. Titik dimana dosis radiasi menyebabkan gejala klinis teramati ini disebut Ambang Batas (treshold value). Keparahan efek jenis ini akan semakin meningkat seiring dengan meningkatnya dosis radiasi yang diterima. Contoh lain efek deterministik dan Nilai Ambang Batas dosisnya ditunjukkan dalam tabel berikut ini. |
| Nilai Ambang Batas Radiasi Dosis Akut* |
Nilai Batas Dosis (NBD) Radiasi
Melalui publikasi No.60 tahun 1990, Komisi Internasional Untuk Proteksi Radiasi (International Commission on Radiological Protection-ICRP) merekomendasikan agar semua paparan radiasi yang besarnya melebihi radiasi dasar (alam) harus diusahakan serendah mungkin dan sejauh memungkinkan. Sedangkan, batasan dosis radiasi yang boleh diterima sesorang dikenal dengan Nilai Batas Dosis (NBD). Nilai ini dibedakan untuk individu sebagai pekerja radiasi dan individu sebagai anggota masyarakat (publik). Adapun NBD untuk pekerja radiasi adalah 100 mSv rata - rata dalam 5 tahun (20 mSv / tahun) dengan persyaratan setiap tahunnya tidak ada nilai dosis yang melebihi 50 mSv.Sedangkan NBD untuk anggota masyarakat umum adalah 1 mSv per tahun. Beberapa Nilai Batas Dosis lainnya diberikan dalam tabel berikut ini :
 |
| NBD Rekomendasi ICRP Publikasi 60 Tahun 1990 |
Sekian pembahasan kita kali ini tentang Hazards Radiasi Interna. Semoga Bermanfaat.
(Baca Juga : Kebutuhan K3 Radiasi)