Radioisotop dan Radiasi Dalam Bidang Kehidupan

  • 8 min read
  • May 06, 2020
radioisotop dan radioaktif

1. Radioaktif

Penelitian tentang radioaktif atau radioisotop terus dikembangkan. Pada tahun 1896 Becquerel menemukan zat yang dapat memancarkan sinar yang tidak tampak. Zat tersebut dapat menembus dan mengionisasi medium yang dilewatinya dan dapat menghitamkan plat potret yang terbungkus kertas hitam.

Zat tersebut disebut zat radioaktif. Sinar yang dipancarkan disebut sinar radioaktif dan peristiwanya disebut radioaktivitas. Ada beberapa jenis sinar yang dipancarkan oleh zat radioaktif, yaitu :

  • a) Sinar alfa (α) dengan simbol 24He. Merupakan inti helium (He) dengan massanya 4 sma (satuan massa atom) dan muatan listrik +2e.
  • b) Sinar beta (β) dengan simbol -10 e (β-). Merupakan elektron dengan massanya sangat kecil dan muatan listrik -e. Di samping itu ditemukan pula adanya sinar beta dengan muatan listrik positif +e. Yang disebut positron dengan simbol +10 e (β+).

Oleh selembar kertas sinar alfa (α) dengan mudah diserap. Daya tembus yang dimiliki oleh sinar beta (β) lebih besar daripada sinar alfa (α). Keduanya bermuatan listik. Sedangkan sinar gamma (γ) tidak bermuatan listrik dan mempunyai daya tembus yang sangat besar.

Perkenalan pertama kali tentang pemanfaatan zat radioaktif ini kepada masyarakat adalah berupa ledakan bom atom di Hiroshima dan Nagasaki. Peristiwa tersebut terjadi di Jepang pada tahun 1945 yang telah banyak memakan korban jiwa.

Karena kehadirannya yang mendadak dan mengerikan itulah maka sampai sekarang tidak sedikit orang yang menolak kehadiran teknologi atom di lingkungannya. Namun karena manfaatnya yang sangat besar maka penelitian dan pemanfaatan tenaga atom terus ditingkatkan.

2. Tenaga Atom di Indonesia

Gagasan bahwa pemerintah harus melaksanakan pengembangan penggunaan tenaga atom secara menyeluruh merupakan suatu ketentuan pokok dalam program atom di Indonesia. Pada tahun 1954 lahir perundang-undangan pertama dalam bentuk Keputusan Presiden RI No.230 tahun 1954.

“Panitia Negara untuk Penyelidikan Radioaktiviteit” dibentuk berdasarkan keputusan tersebut. Pada tahun 1958 KEPRES RI No.230 tahun 1954 dicabut dengan Peraturan Pemerintah (PP) No. 65 tahun 1958.

Kemudian ditetapkan pembentukan Dewan Tenaga Atom dan Lembaga Tenaga Atom (LTA). Berdasarkan PP No.33 tahun 1965 nama LTA diganti dengan Badan Tenaga Atom Nasional (BATAN).

Menurut Undang-Undang No.31 tahun 1964, fungsi BATAN mencakup tiga unsur pokok yaitu pembinaan, pelaksanaan dan pengaturan. Kebijaksanaan pokok yang dipertimbangkan dalam memulai kegiatan atom di Indonesia antara lain :

  • a) Bahwa penggunaan dan pengembangannya di bidang ilmu pengetahuan dan teknologi merupakan soal yang mutlak dalam usaha kemajuan dunia jaman sekarang.
  • b) Bahwa penggunaan dan pengembangannya di segala bidang dan segala bentuk diawasi dan diikuti. Serta mendapat bimbingan dan dorongan dari pemerintah untuk kepentingan nasional pada umumnya dan pembangunan semesta pada khususnya.
  • c) Bahwa pengusahaan, penggunaan, pengembangan dan pengawasan dalam lapangan tenaga atom ditujukan kepada kesehatan dan kesejahteraan rakyat Indonesia.
  • d) Bahwa bahan-bahan tenaga atom mempunyai arti penting sebagai unsur bagi pembangunan dan kemajuan. Dalam bidang penelitian, pendidikan kesehatan, biologi, pertanian, industri dan lain-lain guna kepentingan rakyat dan negara. Dan karena itu dimiliki dan dikuasai oleh negara.

Untuk penelitian dan pengembangan reaktor nuklir, BATAN telah miliki berbagai fasilitas antara lain :

a) Pusat Reaktor Atom Bandung (PRAB) atau Pusat Penelitian Tenaga Nuklir (PPTN)

Pusat reaktor ini dibangun tahun 1962 dan mulai dapat beroperasi bulan Oktober 1964. Semula berdaya 250 kW (termal) dan pada tahun 1977 dayanya ditingkatkan menjadi 1.000 kW (termal). Pusat Reaktor Atom Bandung mempunyai tugas pokok antara lain :

  • Produksi radioisotop.
  • Pengembangan penggunaan radioisotop.
  • Pemakaian reaktor dalam penelitian dan analisis pengaktifan.
  • Pengembangan teknologi reaktor dan bahan bakar nuklir.
b) Pusat reaktor Kartini Yogyakarta

Reaktor Kartini merupakan reaktor pendidikan dan penelitian, dibangun tahun 1974 dan selesai pada tahun 1978. Tugas pokok reaktor Kartini adalah :

  • Mengembangkan fisika nuklir.
  • Pendidikan dan latihan tenaga ahli.
  • Penelitian dan produksi air berat, serta pemurnian.
  • Bahan baku nuklir.
c) Pusat penelitian tenaga atom Pasar Jum’at

Pusat reaktor ini mempunyai tugas pokok melakukan penelitian dan pengembangan penggunaan tenaga nuklir dalam bidang pertanian, industri dan geologi.

d) Pusat reaktor serbaguna di Serpong Tangerang

Pusat reaktor ini dibangun sebagai hasil kejasama pemerintah Indonesia dengan Interatom GmbH, Republik Federal Jerman (RFJ). Reaktor ini memiliki daya termal maksimum 30 MW. Reaktor serbaguna merupakan Pusat Pengembangan Industri Nuklir.

Fasilitas penunjang yang dimiliki antara lain instalasi produksi radioisotop dan radiofarmasi, pengolahan radiolimbah. Instalasi radiometalurgi, fabrikasi elemen bakar, pengembangan elemen bakar PLTN. Dan instalasi keselamatan keinsinyuran serta instalasi mekano elektronika nuklir.

3. Radiasi

Radiasi adalah penyinaran dengan sinar radioaktif. Dapat berupa sinar alfa, beta, gamma, X dan neutron. Di antara sinar-sinar radioaktif tersebut yang sering digunakan adalah sinar gamma karena mempunyai daya tembus yang besar.

Sumber radiasi secara garis besarnya dapat dibedakan menjadi dua, yaitu :

  • Radioaktif alami. Meliputi sinar kosmis, bumi dan tubuh organisme itu sendiri.
  • Radioaktif buatan. Berupa zat yang dibuat melalui reaksi inti di dalam reaktor atom. Termasuk di sini adalah alat-alat kedokteran alat-alat industri, obat-obatan dan lain-lainnya.
radiasi alam pada radioisotop
Gambar berbagai sumber radiasi dari alam

Sinar pengion adalah setiap macam bentuk energi yang jika diserap oleh suatu sistem akan menimbulkan pengaruh pada sistem tersebut. Sehubungan dengan pengaruh radioaktivitas pada manusia, Dr. Edward Teele menyusun hipotesis sebagai berikut :

  • a) Kalau seluruh badan dikenai sinar radioaktif sebesar 1.000 Rontgen. Maka hampir dapat dipastikan bahwa orang itu akan mati dalam waktu tidak lebih dari satu bulan.
  • b) Kalau dikenai sinar radioaktif sebesar 400-500 Rontgen kemungkinan hidup atau mati 50%.
  • c) Kalau dikenai sinar radioaktif 100 Rontgen, umurnya akan lebih pendek dan tidak segera mati. Kemungkinan orang tersebut akan menderita leukemia dan atau kanker.

Semua organisme hidup memiliki beberapa kesatuan yang penting seperti gen, kromosom, sel, enzim dan jaringan. Radiasi pengion dapat mengionisasi kesatuan ini dan mengakibatkan timpangnya fungsi organisme.

Interaksi sinar pengion dengan organisme hidup

Proses yang mempelopori penyerapan energi sejak awal sampai akhirnya dapat dibagi dalam :

  • a) Proses fisika, yaitu penyerapan energi radiasi pengion oleh atom, molekul zat dalam sel atau jaringan.
  • b) Proses kimia, reaksi produk-produk primer dan intermediat dengan molekul biologi.
  • c) Proses biokimia, reaksi kimia antara substansi-substansi di dalam sel.
  • d) Proses biologi, yaitu respon dari organisme secara sebagian atau secara keseluruhan.

4. Radioisotop

Suatu unsur dikatakan radioisotop atau isotop radioaktif bila unsur itu memancarkan sinar radioaktif. Sedang isotop adalah atom atau unsur sejenis yang nomor atomnya sama tetapi nomor massanya berbeda, misalnya :

isotop radioisotop

Kita kenal adanya dua macam radioisotop yaitu unsur radioisotop alam dan radioisotop buatan. Di antara dua jenis radioisotop ini yang banyak digunakan adalah radioisotop buatan. Radioisotop jenis ini tidak terdapat di alam.

Oleh sebab itu harus dibuat terlebih dahulu melalui reaksi inti sesuai dengan kebutuhan. Tujuan utama produksi radioisotop adalah menyediakan unsur-unsur atau senyawa radioaktif tertentu sesuai dengan maksud penggunaannya.

4.1 Penggunaan Radioisotop

Radioisotop telah banyak membantu memecahkan proses hidup dalam organisme hidup. Radiasi dari setiap unsur radioisotop yang masuk ke dalam tubuh makhluk hidup akan mudah dideteksi dengan detektor. Sehingga kelakuan unsur-unsur tersebut di dalam tubuh organisme dapat diikuti dan diamati.

Dalam teknik perunut unsur radioisotop sangat membantu permasalahan dalam proses hidup suatu organisme seperti genetika, fisiologi, ekologi dan sebagainya. Unsur-unsur radioaktif dengan sifat kimia tertentu akan mempunyai afinitas terhadap jaringan atau organ tertentu.

Sehingga sifat kimia unsur tersebut akan mempengaruhi pengambilan, distribusi dan lokasinya di dalam tubuh. Sifat fisika unsur tersebut juga diperlukan untuk mengevaluasi dosimetri sehubungan dengan beban radiasi yang diterima oleh jaringan.

Umur paruh biologi (biological half life) adalah waktu yang dibutuhkan untuk aktivitas unsur radioaktif yang diserap dalam sistem biologi sampai menjadi setengah dan aktivitasnya setelah dilepaskan. Hubungan antara umur paruh fisika dan umur paruh biologi dapat menghasilkan suatu umur paruh efektif. Dapat ditentukan dengan suatu persamaan sebagai berikut :

rumus umur paruh biologi dan fisika radioisotop

Faktor-faktor yang mempengaruhi metabolisme unsur radioaktif dalam tubuh organisme antara lain umur, hormon, diet dan lain-lain.

4.2 Penggunaan Teknik Perunut pada Organisme

a) Dalam fisiologi hewan atau manusia
Tabel penggunaan unsur radioisotop
NoNama Unsur
Radioisotop
Penggunaan
1Radiocobalt
(60Co, 59Co)
Untuk menandai vitamin B12 sehingga metabolisme vitamin tersebut dalam tubuh dapat diikuti.
2Radioyodium
(131I, 129Co)
Dapat memberikan informasi tentang pembentukan hormon tiroksin dan kegiatan-kegiatan kelenjar tersebut.
3Radiofosfor
(32P)
Radiokalsium
(45Ca)
Keduanya terkumpul dalam tulang, sehingga sangat penting untuk mengetahui adanya gangguan pada proses penulangan.
4Radioaktif Na dan KUntuk membantu penelitian permeabilitas selaput sel yang selektif, di mana pertukaran ion-ion K dan Na pada sel-sel saraf dapat memberikan denyut listrik.
5Radioaktif logam beratDapat memberikan informasi metabolisme, toksisitas unsur Mg, Cr, Pb, Ag dan sebagainya.
6Radiokarbon
(14C)
Untuk menandai gugusan protein dalam rangka mempelajari gugusan-gugusan tersebut serta metabolisme dalam tubuh.
b) Dalam fisiologi tumbuhan
  • Fotosintesis. Dengan menggunakan Radiokarbon 14C dan 18O dapat dipecahkan masalah fotosintesis.
  • Radiofosfor (32P) yang diserap oleh akar dapat ditemukan kembali pada hasil fotosintesis sebagai senyawa fosfat organik (glukosa fosfat). Radiofosfor juga dapat digunakan untuk mengetahui umur tanaman yang paling optimum yang dapat diberikan pupuk sehingga pemakaian pupuk dapat optimum.
  • Beberapa radioelemen dapat digunakan untuk memberikan informasi tentang kompetisi pengambilan nutrisi oleh dua jenis tanaman.
c) Hama tanaman

Dengan menggunakan teknik perunut dengan unsur radioaktif. Penyebaran, home range, ekologi dan tingkah laku serangga, tikus, burung-burung yang mengganggu pertanian dapat dipelajari dengan sempuma. Hal ini sangat penting untuk pencegahan dan pemberantasan hama tanaman.

4.3 Penggunaan Radioisotop di Berbagai Bidang

a) Bidang kedokteran dan farmasi

Penggunaan radioisotop di bidang kedokteran telah dimulai tahun 1936, pada waktu John Lawrence menggunakan terapi fosfor-32. Penggunaan radioisotop di bidang kedokteran biasa dikenal dengan kedokteran nuklir. Radioisotop digunakan untuk mendiagnosis dan pengobatan berbagai penyakit.

Jenis radioisotop yang dipergunakan dalam bidang ini cukup banyak. Tidak kurang dari 200 macam sediaan radiofarmasi telah digunakan. Saat ini penggunaan radioisotop dalam bidang kedokteran telah mencapai kesempurnaan.

Sebab sebagian besar sifat fisika, sifat kimia dan sifat biologi setiap unsur radioaktif telah dikuasai secara rinci. Syarat sediaan radiofarmasi adalah atoksisitas atau tidak menimbulkan racun dan steril atau bebas kontaminasi.

Sampai saat ini dikenal ada dua macam isotop radioaktif yang dipergunakan dalam kedokteran, yaitu :

  • Isotop radioaktif dalam wadah terbuka. Biasa dipergunakan dalam kedokteran nuklir.
  • Isotop radioaktif dalam wadah tertutup. Biasa dipergunakan dalam bidang radiologi.

Sediaan radiofarmasi yang saat ini penggunaannya sangat populer di Indonesia dapat dilihat dalam tabel berikut :

Tabel kegunaan radiofarmasi
NoNama Radio FarmasiKegunaan
1Nal131Untuk menentukan fungsi tiroid serta kelainan-kelainannya. Dosisnya 10 – 50 uCi.
Untuk terapi karsinoma pada tiroid. Dosisnya 3 – 100 mCi, diminum.
2Na2HP3 2O4Terapi pada polysotemia vera, leukemia dan hemangium, terutama pada anak-anak.
P-32 merupakan pure beta emiter, sehingga tidak pernah untuk penatahan organ manusia.
3Hipuran I-131Menentukan fungsi ginjal, seperti aliran darah pada ginjal, aliran urine, penyaringan darah pada glomerulus.
4Rose Bengal I-131Menentukan fungsi hati dan penatahan hati.
5RIHSA (Radioiodinated Human Serum Albumin)Mengukur volume darah manusia dan volume plasma.
Menyelidiki metabolisme albumin.
Pemeriksaan output jantung.
Pemeriksaan lokasi plasenta bayi dalam kandungan.
6Senyawa-senyawa Tc-99mSenyawa-senyawa technitium-99m, hampir dapat digunakan untuk menatah semua organ tubuh manusia seperti :
a) Tc-99m-sulfur koloid = untuk penatahan.
b) Tc-99m-makrokoloid = penatahan paru-paru.
c) Tc-99m-Fe kompleks = penatahan ginjal.
d) Tc-99-serum albumin = penatahan jantung, plasenta.
e) Tc-99-ritrosyt = penatahan limpa.
f) Tc-99m-portechnetat = penatahan otak.
b) Bidang industri

Penggunaan teknik nuklir dalam industri telah banyak manfaatnya di berbagai bidang seperti :

  • Uji tak merusak dengan teknik radiografi. Dalam pengujian ini bahan yang diuji tidak dirusak. Misalnya pemeriksaan kualitas pengelasan pada pipa, bejana tekan, ketel uap, cor-coran. Konstruksi bangunan, industri pesawat, industri kapai laut, kereta api dan lain-lain.
  • Proses atau alat pengukuran. Misalnya penentuan ketebalan, kerapatan, kepadatan, komposisi dan kelembaban.
  • Studi perunut (trancer methods). Seperti pada pembersihan pipa, penentuan laju aliran, proses pencampuran dan lain-lain.
  • Proses radiasi dengan cara irradiasi. Seperti sterilisasi alat kedokteran, pengawetan bahan makanan, polimerisasi kayu, irradiasi kayu, irradiasi lateks dan lain-lain.
c) Dalam bidang hidrologi

Unsur radioaktif dapat digunakan untuk mempelajari masalah-masalah dalam hidrologi, yaitu :

a) Sebagai perunut (tracer), misalnya :

  • Pengukuran waktu transit, kecepatan dan debit aliran, baik dalam saluran terbuka maupun tertutup (sungai, pipa, air tanah dan sebagainya).
  • Pengukuran kebocoran atau rembesan pada pipa-pipa di dalam tanah atau bangunan, bendungan dan lain-lain.
  • Penentuan pola rekahan pada lapisan batuan.
  • Pengukuran transpor endapan di sungai, laut, danau dan sebagainya.

b) Sebagai sumber perangsang, seperti untuk :

  • Pengukuran suspensi dalam air.
  • Pengukuran kepadatan batuan.
  • Logging, yaitu pengukuran dalam lubang-lubang bor dengan kedalaman dari beberapa cm sampai beberapa km di bawah permukaan tanah.
d) Dalam bidang Palaentologi

Pengukuran keradioaktifan dapat digunakan untuk menentukan umur mineral atau benda lain. Seperti menentukan umur fosil manusia purba dengan menggunakan radiokarbon.

e) Dalam bidang kimia

Manfaat radioisotop dalam bidang kimia antara lain untuk menentukan kadar suatu unsur yang biasa dikenal dengan analisis pengaktifan. Disamping itu juga untuk sterilisasi makanan.

f) Dalam bidang kriminologi
  • Peneliti kasus peracunan dengan menyelidiki sampel (cuplikan) rambut dengan cara radiasi.
  • Penyelidikan terhadap penembak dapat diketahui dengan penentuan adanya Ba yang bersenyawa dengan kulit tangan penembak. Hal ini dapat dilakukan bila peluru yang digunakan mengandung Ba.
g) Dalam bidang pertanian atau peternakan

Radioisotop dalam bidang ini antara lain untuk pemuliaan tanaman, melalui metode mutasi induksi. Jenis padi unggul hasil proses ini antara lain Atomita I dan Atomita II. Dalam pemberantasan hama serangga, radiasi pengion dengan dosis tertentu dapat mengakibatkan kemandulan pada serangga jantan.

h) Dalam bidang teknologi pangan

Penggunaan teknologi nuklir dalam bidang teknologi pangan lazim disebut proses iradiasi. Kelebihan iradiasi bahan pangan dibandingkan dengan proses pengawetan konvensional antara lain :

  • Iradiasi dapat dilakukan pada bahan yang telah dikemas.
  • Kesegaran bahan pangan tidak berubah.
  • Tidak menimbulkan residu zat kimia pada makanan.
  • Tidak menimbulkan polusi pada lingkungan.
  • Dapat menggunakan bahan pengemas yang murah.
  • Dapat meningkatkan higienis dan mutu bahan pangan.

Walaupun demikian tidak berarti bahwa seluruh pengawetan konvensional dapat diganti dengan cara iradiasi. Cara ini hanya merupakan pelengkap bagi cara pengawetan.

Pada awalnya penggunaan iradiasi ditujukan untuk membunuh organisme pembusuk (perusak) zat makanan. Tetapi dalam perkembangan selanjutnya iradiasi digunakan juga untuk menekan perubahan fisiologis yang terjadi dalam tanaman yang mempengaruhi daya simpannya. Seperti proses pertunasan pada umbi-umbian dan proses pematangan pada buah-buahan.

pengawetan iradiasi makanan
Gambar pengawetan makanan dengan proses iradiasi

Berdasarkan hasil penelitian terdahulu telah ditetapkan berbagai tujuan iradiasi seperti pada tabel di bawah ini.

Tabel kegunaan iradiasi pada makanan
NoDosis IradiasiKegunaan
10,05 – 0,12 kGyMenghambat pertunasan.
20,10 – 1,25 kGyMenunda kematangan buah-buahan.
30,20 – 0,80 kGyDesinfestasi serangga.
40,10 – 3 kGyMenghilangkan parasit dalam daging segar.
50,50 – 10 kGyMenurunkan kandungan mikroba.
63 – 10 kGyMenghilangkan mikroba patogen.
725 – 60 kGyMembunuh seluruh mikroba yang ada.

Sumber radiasi yang digunakan antara lain adalah isotop Co-60 atau Cs-137.

Related Post :

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *