RADIASI

Tahukah anda bahwa di sekitar kita ternyata banyak sekali terdapat radiasi ? Disadari ataupun tanpa disadari ternyata disekitar kita baik dirumah, di kantor, dipasar, dilapangan, maupun ditempat-tempat umum lainnya ternyata banyak sekali radiasi. Yang perlu diketahui selanjutnya adalah sejauh mana radiasi tersebut dapat berpengaruh buruk terhadap kesehatan kita.

Radiasi dalam istilah fisika, pada dasarnya adalah suatu cara perambatan energi dari sumber energi ke lingkungannya tanpa membutuhkan medium. Beberapa contohnya adalah perambatan panas, perambatan cahaya, dan perambatan gelombang radio. Selain radiasi, energi dapat juga dipindahkan dengan cara konduksi, kohesi, dan konveksi. Dalam istilah sehari-hari radiasi selalu diaso-siasikan sebagai radioaktif sebagai sumber radiasi pengion.

Secara garis besar ada dua jenis radiasi yakni radiasi pengion dan radiasi bukan pengion. Radiasi pengion adalah radiasi yang dapat menyebabkan proses terlepasnya electron dari atom sehingga terbentuk pasangan ion. Karena sifatnya yang dapat mengionisasi bahan termasuk tubuh kita maka radiasi pengion perlu diwaspadai adanya utamanya mengenai sumber-sumbernya, jenis-jenis, sifat-nya, akibatnya, dan bagaimana cara menghindarinya.

A. SUMBER RADIASI

Berdasarkan asalnya sumber radiasi pengion dapat dibedakan menjadi dua yaitu sumber radiasi alam yang sudah ada di alam ini sejak terbentuknya, dan sumber radiasi buatan yang sengaja dibuat oleh manusia untuk berbagai tujuan.

1. Sumber Radiasi Alam

Radiasi yang dipancarkan oleh sumber radiasi alam disebut juga sebagai radiasi latar belakang. Radiasi ini setiap harinya memajan manusia dan merupakan radiasi terbesar yang diterima oleh manusia yang tidak bekerja di tempat yang menggunakan radioaktif atau yang tidak menerima radiasi berkaitan dengan kedokteran atau kesehatan. Radiasi latar belakang yang diterima oleh seseorang dapat berasal dari tiga sumber utama yaitu :

a. Sumber radiasi kosmis

Radiasi kosmis berasal dari angkasa luar, sebagian berasal dari ruang antar bintang dan matahari. Radiasi ini terdiri dari partikel dan sinar yang berenergi tinggi dan berinteraksi dengan inti atom stabil di atmosfir membentuk inti radioaktif seperti Carbon -14, Helium-3, Natrium -22, dan Be-7. Atmosfir bumi dapat mengurangi radiasi kosmik yang diterima oleh manusia. Tingkat radiasi dari sumber kosmik ini bergantung kepada ketinggian, yaitu radiasi yang diterima akan semakin besar apabila posisinya semakin tinggi. Tingkat radiasi yang diterima seseorang juga tergantung pada letak geografisnya.

b. Sumber radiasi terestrial 

Radiasi terestrial secara natural dipancarkan oleh radionuklida di dalam kerak bumi. Radiasi ini dipancarkan oleh radionuklida yang disebut primordial yang ada sejak terbentuknya bumi. Radionuklida yang ada dalam kerak bumi terutama adalah deret Uranium, yaitu peluruhan berantai mulai dari Uranium-238, Plumbum-206, deret Actinium (U-235, Pb-207) dan deret Thorium (Th-232, Pb-208). Radiasi teresterial terbesar yang diterima manusia berasal dari Radon (R-222) dan Thoron (Ra-220) karena dua radionuklida ini berbentuk gas sehingga bisa menyebar kemana-mana. Tingkat radiasi yang diterima seseorang dari radiasi teresterial ini berbeda-beda dari satu tempat ke tempat lain bergantung pada konsentrasi sumber radiasi di dalam kerak bumi. Beberapa tempat di bumi yang memiliki tingkat radiasi diatas rata-rata misalnya Pocos de Caldas dan Guarapari di Brazil, Kerala dan Tamil Nadu di India, dan Ramsar di Iran.

c. Sumber radiasi internal yang berasal dari dalam tubuh sendiri

Sumber radiasi ini ada di dalam tubuh manusia sejak dilahirkan, dan bisa juga masuk ke dalam tubuh melalui makanan, minuman, pernafasan, atau luka. Radiasi internal ini terutama diterima dari radionuklida C-14, H-3, K-40, selain itu masih ada sumber lain seperti Pb-210, Po-210, yang banyak berasal dari ikan dan kerang-kerangan. Buah-buahan biasanya mengandung unsur K-40.

2. Sumber Radiasi Buatan

Sumber radiasi buatan telah diproduksi sejak abad ke 20, dengan ditemuk-annya sinar-X oleh WC Rontgen. Saat ini sudah banyak sekali jenis dari sumber radiasi buatan baik yang berupa zat radioaktif dan sumber pembangkit radiasi (pesawat sinar-X dan akselerator).

Radioaktif dapat dibuat oleh manusia berdasarkan reaksi inti antara nuklida yang tidak radioaktif dengan neutron atau biasa disebut sebagai reaksi fisi di dalam reactor atom. Radionuklida buatan ini bisa memancarkan radiasi alpha, beta, gamma dan neutron.

Sumber pembangkit radiasi yang lazim dipakai yakni pesawat sinar-X dan akselerator. Proses terbentuknya sinar-X adalah sebagai akibat adanya arus listrik pada filamen yang dapat menghasilkan awan elektron di dalam tabung hampa. Sinar-X akan terbentuk ketika berkas elektron ditumbukan pada bahan target. 

3. Radioaktifitas yang Direkomendasikan 

Berdasarkan ketentuan International Atomic Energy Agency, zat radioaktif adalah setiap zat yang memancarkan radiasi pengion dengan aktifitas jenis lebih besar dari 70 kilo Becquerel per kilogram atau 2 nanocurie per gram. Angka 70 kBq/kg atau 2 nCi/g tersebut merupakan patokan dasar untuk suatu zat dapat disebut zat radioaktif pada umumnya. Jadi untuk radioaktif dengan aktifitas lebih kecil dapat dianggap sebagai radiasi latar belakang.

Besarnya dosis radiasi yang diterima oleh pekerja radiasi tidak boleh melebihi 50 milisievert per tahun, sedangkan besarnya dosis radiasi yang diterima oleh masyarakat pada umumnya tidak boleh lebih dari 5 milisievert per tahun. Untuk pengukuran radiasi nuklir pengion dan non pengion di tempat – tempat yang susah dicapai, diperlukan instrumen pengukuran yang bersifat portable (mudah dibawa) dan untuk pendeteksian di tempat yang jauh secara terus - menerus seperti pada monitoring area diperlukan instrumen pengukuran yang dapat melakukan komunikasi data jarak jauh (telemetri). Penelitian sekaligus kegiatan praktikal skill mahasiswa ini berhasil mendapatkan prototip bentuk dan susunan instrumen rancang bangun sistem pemantau radiasi pengion dan non-pengion jarak jauh yang nantinya dapat dipergunakan sebagai alat penelitian di Laboratorium Sensor dan Sistem Telekontrol Jurusan Teknik Fisika UGM.

Salah satu komponen penting dalam instrumen pengukuran radiasi ini adalah Multi Channel Analyzer (MCA), karena instrumen ini memiliki waktu tunda (dead time) yang berpengaruh terhadap efisiensi alat ukur. Maka dirancang Portable-MCA telemetri yang terdiri dari komponen utama yaitu instrumen pengkondisi sinyal, multiplexer 8 channels, ADC 12 bit, mikrokontroler dan modem FSK (Frequency Shift Keying). Dengan mengoptimalkan kinerja komponen tersebut, diharapkan terjadi peningkatkan kinerja MCA telemetri ini. Sistem dikendalikan secara direct dan telemetri oleh komputer dengan RS232 dan USB converter sebagai interface, dan Borland Delphi sebagai bahasa pemrograman software-nya. Sistem komunikasi data secara telemetri dilakukan menggunakan modem FSK dan pengiriman data mengunakan komunikasi radio pada frekuensi UHF 430 MHz. Diharapkan data yang diterima komputer pengendali lebih akurat, dengan catatan data yang muncul sama jumlahnya dengan data yang dikirim ke perangkat komputer pengendali. 

Hasil yang telah diperoleh, Portable-MCA telemetri ini mampu memproses dan mengirimkan 4000 data tiap detik. Tingkat keabsahan data yang dikirim saat pemantauan adalah 96% dengan waktu pencacahan selama 60 detik. Kecepatan transmisi pengiriman data 2998 Hz sedangkan kecepatan transmisi serial (baud rate) 1200 bps. Setelah melakukan pengujian pengiriman data, diperoleh data uji langsung (direct) dan telemetri hampir sama dengan error pengiriman 4 %. Sistem yang dibangun ini masih memiliki kelemahan, terutama pada kecepatan pencacahan dan memproses data serta pengiriman data yang masih perlu ditingkatkan kembali. Diperlukan inovasi dan sentuhan teknologi terbaru untuk merancang bangun sistem yang lebih baik lagi.

B. RADIO ISOTOP

Setiap unsur radioaktif dalam peluruhannya mempunyai sifat statistik yaitu keboleh jadian tertentu untuk meluruh atau berubah menjadi atom yang lain dengan memancarkan radiasi. Jadi tidak mungkin meramalkan atom mana yang akan meluruh pada saat berikutnya.

Radioaktifitas mula–mula ditemukan oleh Becqurel pada tahun 1896 beberapa waktu kemudian setelah sinar-x ditemukan oleh Rontgen pada tahun 1895. Becquerel melihat adanya sifat tersebut uranium disulfat yang ternyata pada menghitamkan film potret. Percobaan lebih lanjut yang dilakukan oleh Rutherford pada garam – garam uranium menunjukan bahwa ada 2 macam radiasi, yang pertama mudah diserap oleh bahan yang oleh Rutherford disebut sinar alfa dan yang kedua memiliki daya tembus yang lebih besar disebut sinar beta. Kemudian ditemukan pula bahwa zat radioaktif alam memancarkan jenis radiasi ketiga yang di sebut sinar gamma.

Radioaktifitas adalah pemancaran sinar–sinar radioaktif secara spontan dengan disertai peluruhan inti atom menjadi inti yang lain. Sinar radioaktif ini ada 3 macam yaitu: sinar alfa (α), sinar beta (β), dan sinar gamma (γ). Bila seberkas sinar radioaktif dilewatkan pada sebuah keping dengan ketebalan x maka intensitas dari sinar radioaktif tersebut akan mengalami pelemahan. HVL (Half Value Layer) adalah lapisan atau tebal keping yang membuat intensitas menjadi setengah dari intensitas semula. 

Pada tahun 1902 Rutherford dan Soldy menyimpulkan bahwa fenomena radioaktif disebabkan transformasi spontan. Jenis atau macam radiasi yang dipancarkan dapat diuraikan sebagai berikut:

a) Radiasi alfa

Alfa merupakan partikel yang di pancarkan oleh inti atom dan berbentuk inti atom Helium (2He4). Alfa mempunyai energi berkisar 1 MeV hingga 10 MeV dan mempunyai kecepatan 7000 hingga 20.000 km/detik. Persamaan reaksi pemancar alfa dapat ditulis sebagai berikut: 

ZXA =Z-4YA-2+ 4He2

dengan Z adalah nomor massa, dan A adalah nomor atom. 

Oleh karena dia hanya mempunyai dua muatan listrik, maka alfa akan langsung diserap bahan. Akibatnya radiasi alfa mempunyai daya tembus pendek, dan mempunyai jalur lurus, karena massanya yang berat. Pada kulit, radiasi alfa hanya menembus hingga lapisan epidermis, khususnya bagian sel yang mati, dan jarang sekali menembus hingga sel hidup kecuali alfa mempunyai energi yang cukup besar. Sebagai proteksi, digunakan selembar kertas untuk radiasi eksternal, tetapi untuk radiasi internal, radiasi alfa akan sangat berbahaya sekali.

b) Radiasi beta

Radiasi beta merupakan radiasi elektron (elektron bermuatan positif atau positron , dan elektron bermuatan negatif . Energi beta berkisar 0,018 MeV (untuk tritium) hingga 6,1 MeV (untuk fluor). Untuk energi 1 MeV, kecepatan beta mendekati kecepatan cahaya. Beta mempunyai 3 jenis proses, yaitu pemancaran electron, pemancaran positron, dan penangkapan electron. Persamaan reaksi radiasi beta adalah: 

a. Pemancaran electron. 

ZXA =ZYA+1+ 0e-1

b. Pemancaran positron 

ZXA =ZYA-1+ 0e+1

c. Pemancaran elektron 

ZXA + 0e-1= ZYA-1

Oleh karena beta hanya mempunyai satu muatan listrik, maka dia agak sulit diserap bahan, sehingga daya tembusnya di bahan menjadi lebih besar ( beberapa millimeter). Selain itu karena massanya yang ringan, maka dalam bahan, beta akan dibelokkan. Pembelokan ini akan lebih sering pada energi beta yang kecil. Untuk radiasi eksterna, selembar aluminium dapat digunakan untuk mengahalangi jalannya radiasi beta, tetapi untuk radiasi interna, radiasi beta juga sangat berbahay seperti halnya alfa.

c) Radiasi gamma

Radiasi gamma, seperti juga radiasi ultraviolet, maupun sinar –x merupakan radiasi gelombang elektromagnetik. Oleh karena itu, dia bukan partikel dan monoenergitik, maka daya tembusnya sangat besar. Untuk radiasi gelombang elektromagnetik ini mempunyai jenis interaksi dengan bahan tertentu, yang akan di jelaskan lebih jauh dibawah. Untuk radiasi eksterna, gamma sebaiknya dihalangi dengan timbal (Pb) atau beton. Radiasi ini akan sangat berbahaya bila berupa radiasi eksterna.