RADIASI

Adapun Defenisi dari Radiasi tersebut adalah :Radiasi adalah pancaran energi melalui suatu materi atau ruang dalam bentuk

panas, partikel atau gelombang elektromagnetik/cahaya (foton) dari sumber radiasi. Ada beberapa sumber radiasi yang kita kenal di sekitar kehidupan kita, contohnya adalah televisi, lampu penerangan, alat pemanas makanan (microwave oven), komputer, dan lain-lain.

Penemuan Sinar-XDi akhir tahun 1895, Roentgen (Wilhelm Conrad Roentgen, Jerman, 1845-1923),

seorang profesor fisika dan rektor Universitas Wuerzburg di Jerman dengan sungguh-sungguh melakukan penelitian tabung sinar katoda. Ia membungkus tabung dengan suatu kertas hitam agar tidak terjadi kebocoran fotoluminesensi dari dalam tabung ke luar. Lalu ia membuat ruang penelitian menjadi gelap. Pada saat membangkitkan sinar katoda, ia mengamati sesuatu yang di luar dugaan. Pelat fotoluminesensi yang ada di atas meja mulai berpendar di dalam kegelapan. Walaupun dijauhkan dari tabung, pelat tersebut tetap berpendar. Dijauhkan sampai lebih 1 m dari tabung, pelat masih tetap berpendar. Roentgen berpikir pasti ada jenis radiasi baru yang belum diketahui terjadi di dalam tabung sinar katoda dan membuat pelat fotoluminesensi berpendar. Radiasi ini disebut sinar-X yang maksudnya adalah radiasi yang belum diketahui.

Jenis-jenis dari radiasi :

Secara garis besar radiasi digolongkan ke dalam radiasi pengion dan radiasi non-pengion.

RadiasiPengionRadiasi pengion adalah jenis radiasi yang dapat menyebabkan proses ionisasi

(terbentuknya ion positif dan ion negatif) apabila berinteraksi dengan materi. Yang termasuk dalam jenis radiasi pengion adalah partikel alpha, partikel beta, sinar gamma, sinar-X dan neutron. Setiap jenis radiasi memiliki karakteristik khusus.

a. Partikel Alpha ( α )Mempunyai ukuran (volume) dan muatan listrik positif yang besar. Tersusun dari

dua proton dan dua neutron, sehingga identik dengan inti atom Helium. Daya ionisasi partikel alpha sangat besar, kurang lebih 100 kali daya ionisasi partikel β dan 10.000 kali daya ionisasi sinar-gamma.

Karena mempunyai muatan listrik yang besar, maka partikel alpha mudah dipengaruhi oleh medan listrik yang ada di sekitarnya dan setelah terlepas dari sumbernya hanya mampu menjangkau jarak sejauh 4-5 cm di dalam media udara.

Sedangkan akibat ukurannya yang besar maka partikel alpha tidak mampu menembus pori-pori kulit kita pada lapisan yang paling luar sekalipun, sehingga radiasi yang diapancarkan oleh partikel alpha tersebut tidak berbahaya bagi manusia apabila berada di luar tubuh.

b. Partikel Beta ( β )Mempunyai ukuran dan muatan listrik lebih kecil dari partikel alpha. Daya

ionisasinya di udara 1/100 kali daya ionisasi partikel alpha. Dengan ukurannya yang lebih kecil, partikel β mempunyai daya tembus lebih besar dari partikel alpha. Karena muatannya yang kecil daya jangkau partikel β di udara bisa sejauh 9 cm, untuk selanjutnya dibelokkan oleh medan listrik yang ada di sekitarnya.

c. Partikel Gamma ( γ )Tidak mempunyai besaran volume dan muatan listrik sehingga dikelompokkan ke

dalam gelombang elektromagnetik. Daya ionisasinya di dalam medium sangat kecil, Karena tidak mempunyai muatan listrik maka sinar gamma tidak terbelokkan oleh medan listrik yang ada di sekitarnya,

sehingga daya tembusnya sangat besar dibandingkan dengan daya tembus partikel alpha atau beta (β).

d. Sinar-XMempunyai kemiripan dengan sinar gamma, yaitu dalam hal daya jangkau pada

suatu media dan pengaruhnya oleh medan listrik. Yang membedakan antara keduanya adalah proses terjadinya. Sinar gamma dihasilkan dari proses peluruhan zat radioaktif yang terjadi pada inti atom, sedangkan sinar-X dihasilkan pada waktu elektron berenergi tinggi yang menumbuk suatu target logam. Sinar gamma akan dipancarkan secara terus menerus oleh sumber radioaktif selama sumber tersebut bersifat tidak stabil, sedangkan sinar-X dapat setiap saat dihentikan pancarannya apabila pesawat sinar-X tidak diberikan suplai daya (tenaga listrik).

e. Partikel NeutronMempunyai ukuran kecil dan tidak mempunyai muatan listrik. Karena ukurannya

yang kecil dan tidak terpengaruh oleh medan listrik di sekitarnya, maka partikel neutron memiliki daya tembus yang tinggi. Partikel neutron dapat dihasilkan dari reaksi nuklir antara satu unsur tertentu dengan unsur lainnya.

Radiasi Non – PengionRadiasi non-pengion adalah jenis radiasi yang tidak akan menyebabkan efek

ionisasi apabila berinteraksi dengan materi. Radiasi non-pengion tersebut berada di sekeliling kehidupan kita. Yang termasuk dalam jenis radiasi non-pengion antara lain adalah gelombang radio (yang membawa informasi dan hiburan melalui radio dan televisi); gelombang mikro (yang digunakan dalam microwave oven dan transmisi seluler handphone); sinar inframerah (yang memberikan energi dalam bentuk panas); cahaya tampak (yang bisa kita lihat); sinar ultraviolet (yang dipancarkan matahari).

Sifat-sifat Radiasi :Ada dua macam sifat radiasi yang dapat digunakan untuk mengetahui keberadaan

sumber radiasi pada suatu tempat atau bahan, yaitu sebagai berikut :

• Radiasi tidak dapat dideteksi oleh indra manusia, sehingga untuk mengenalinya diperlukan suatu alat bantu pendeteksi yang disebut dengan detektor radiasi. Ada beberapa jenis detektor yang secara spesifik mempunyai kemampuan untuk melacak keberadaan jenis radiasi tertentu yaitu detektor alpha, detektor gamma, detektor neutron, dll.

• Radiasi dapat berinteraksi dengan materi yang dilaluinya melalui proses ionisasi, eksitasi dan lain-lain. Dengan menggunakan sifat-sifat tersebut kemudian digunakan sebagai dasar untuk membuat detektor radiasi.

Sumber-sumber Radiasi :Radiasi berada di mana-mana, karena sumber radiasi tersebar di mana saja di

alam semesta, baik yang terjadi secara alami (sumber radiasi alam) maupun yang terjadi karena aktivitas manusia (sumber radiasi buatan). Sumber radiasi alam sudah ada sejak alam semesta terbentuk, dan radiasi yang dipancarkan oleh sumber alam ini disebut radiasi latar belakang. Sedangkan sumber radiasi buatan baru diproduksi di abad 20, tetapi telah memberikan paparan secara signifikan kepada manusia.

Radiasi alamSetiap manusia terkena radiasi dari alam (radiasi latar belakang) yang merupakan

bagian 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 sebagai berikut :

Sumber Radiasi KosmikRadiasi kosmik berasal dari angkasa luar, sebagian berasal dari ruang

antarbintang dan matahari. Radiasi kosmik ini terdiri dari partikel dan sinar berenergi tinggi (1017 eV) dan berinteraksi dengan nuklida-nuklida stabil di atmosfir membentuk nuklida radioaktif seperti C-14, Be-7, Na-22, dan H-3. Radionuklida yang terjadi karena interaksi nuklida dengan radiasi kosmik ini disebut radionuklida Cosmogenic.

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 dari permukaan laut. Karena itu seseorang akan menerima lebih banyak radiasi kosmik apabila berada di puncak gunung atau ketika berpergian dengan pesawat terbang daripada di permukaan laut.

Tingkat radiasi yang diterima seseorang bergantung juga kepada garis lintangnya di bumi, karena radiasi kosmik ini dipengaruhi oleh medan magnet bumi. Oleh karena medan magnet bumi kuat di daerah kutub, maka radiasi yang diterima di kutub lebih kecil daripada di daerah katulistiwa.

Sumber Radiasi Terestrial (Primordial)Radiasi terestrial secara natural dipancarkan oleh radionuklida di dalam kerak bumi, dan radiasi ini dipancarkan oleh radionuklida yang disebut primordial dengan waktu paro berorde milyar (10.000.000.000) tahun. Radionuklida ini ada sejak terbentuknya bumi. Radionuklida yang ada dalam kerak bumi terutama adalah

Peluruhan Uranium-238 menghasilkan deret nuklida turunan yang berakhir dengan nuklida stabil Pb-206 (disebut deret uranium), Uranium-235 menghasilkan deret turunan yang berakhir dengan unsur stabil Pb-207 (disebut deret actinium) dan Thorium-232 menghasilkan deret turunan yang berakhir dengan unsur stabil Pb-208 (disebut deret thorium).

Radiasi terestrial terbesar yang diterima manusia berasal dari Radon (Radon-222) dan Thoron (Radon-220). Kedua radionuklida ini berbentuk gas dan bisa merembes keluar dari bumi atau bahan bangunan tempat tinggal. Tingkat radiasi yang diterima seseorang dari radiasi terestrial ini berbeda-beda dari satu tempat ke tempat lain tergantung kepada konsentrasi sumber radiasi di dalam kerak bumi. Ada beberapa tempat di bumi yang memiliki tingkat radiasi di atas rata-rata seperti Pocos de Caldas dan Guarapari (Brazil), Kerala dan Tamil Nadu (India) dan Ramsar (Iran).

Sumber Radiasi Dalam Tubuh ManusiaSumber radiasi alam yang lain adalah radionuklida yang ada di dalam tubuh

manusia. Sumber radiasi ini berada di dalam tubuh manusia sejak dilahirkan atau masuk ke dalam tubuh manusia melalui makanan, minuman, pernafasan, atau luka. Radiasi internal ini terutama diterima dari radionuklida C-14, H-3, K-40, radon. Selain itu masih ada sumber lain seperti Pb-210 dan Po-210 yang berasal dari ikan dan kerang-kerangan. Buah-buahan biasanya mengandung unsur K-40. Secara alami di dalam tulang kita terdapat polonium dan radium radioaktif, otot mengandung karbon radioaktif dan kalium radioaktif, di dalam paru terdapat gas mulia radioaktif dan tritium. Zat-zat ini dan banyak zat lainnya secara terus menerus memancarkan radiasi dan menyinari tubuh kita dari dalam.

Radiasi buatanSelain radiasi yang berasal dari alam, kita juga dapat menerima radiasi dari

beberapa sumber radiasi yang sengaja dibuat oleh manusia, di antaranya radionuklida buatan, pesawat sinar-X, reaktor nuklir dan akselerator.

Radionuklida buatanDewasa ini telah banyak sekali unsur radioaktif berhasil dibuat oleh manusia

berdasarkan reaksi inti antara nuklida yang tidak radioaktif dengan neutron (reaksi fisi di dalam reaktor atom), aktivasi neutron, atau berdasarkan penembakan nuklida yang tidak radioaktif dengan partikel atau ion cepat (di dalam alat-alat pemercepat partikel, misalnya akselerator atau siklotron). Radionuklida buatan ini bisa memancarkan jenis radiasi alpha, beta, gamma dan neutron. Pada saat ini radionuklida (radioisotop) buatan tersebut telah banyak digunakan dalam berbagai bidang kehidupan manusia, misalnya di bidang pertanian, peternakan, kesehatan, industri, dan sebagainya.

Pesawat Sinar-XSetelah ditemukannya sinar-X oleh Wilhelm Roentgen pada tahun 1895, dewasa

ini pemakaian pembangkit atau pesawat sinar-X di bidang industri maupun di bidang kedokteran semakin meningkat.

Secara sederhana dapat diterangkan bahwa sinar-X dihasilkan oleh tabung sinar-X yaitu tabung gelas hampa udara yang dilengkapi dengan dua buah elektroda, yaitu anoda (target) dan katoda. Sebagai akibat interaksi antara elektron cepat yang dipancarkan dari katoda ke target dihasilkan sinar-X dari permukaan target.

Reaktor NuklirMekanisme utama yang terjadi dalam reaktor nuklir adalah pembelahan inti.

Prinsip pembelahan inti dapat digambarkan sebagai berikut :

Q adalah energi fisi (sekitar 200 MeV) yang dibebaskan, R adalah radiasi berbagai jenis partikel atau foton pada saat pembelahan maupun hasil peluruhannya.Dari mekanisme proses tersebut terlihat bahwa setiap reaksi pembelahan akan menghasilkan lebih dari satu neutron baru (terjadi multiplikasi neutron) yang akan menyebabkan pembelahan selanjutnya jika di sekitarnya terdapat inti dapat belah yang lain. Proses demikian ini berlangsung terus dan disebut proses Reaksi Berantai. Dalam reaktor nuklir, proses pembelahan ini tidak dibiarkan berlangsung secara bebas seperti pada bom atau senjata nuklir, tetapi dikendalikan.Radionuklida utama yang dihasilkan dari reaktor nuklir adalah Cs-134, Cs-137, I-131, I-133, Sr-90 dan H-3.

AkseleratorAkselerator adalah alat yang digunakan untuk mempercepat partikel bermuatan

(ion) melalui penumbukan atau hamburan partikel dengan target. Partikel yang dipercepat biasanya proton dan elektron. Beberapa contoh akselerator dengan partikel yang dipercepat yang banyak dipakai adalah akselerator linear (linear accelerator = linac) dan siklotron. Akselerator digunakan untuk menghasilkan radionuklida buatan, untuk penelitian partikel dengan kecepatan tinggi, uji bahan, terapi, dsb. Apa yang akan terjadi apabila radiasi berinteraksi dengan suatu materi ?

Radiasi apabila menumbuk suatu materi maka akan terjadi interaksi yang akan menimbulkan berbagai efek. Efek-efek radiasi ini bergantung pada jenis radiasi, energi dan juga bergantung pada jenis materi yang ditumbuk. Pada umumnya radiasi dapat menyebabkan proses ionisasi dan atau proses eksitasi ketika melewati materi yang ditumbuknya.

IonisasiIonisasi bisa terjadi pada saat radiasi berinteraksi dengan atom materi yang

dilewatinya. Radiasi yang dapat menyebabkan terjadinya ionisasi disebut radiasi pengion. Termasuk dalam katagori radiasi pengion ini adalah partikel alpha, partikel beta, sinar gamma, sinar-X dan neutron.

Pada saat menembus materi, radiasi pengion dapat menumbuk elektron orbit sehingga elektron terlepas dari atom. Akibatnya timbul pasangan ion positif dan ion negatif.

Menurut sifat kejadiannya, ionisasi dikelompokkan ke dalam ionisasi-langsung dan ionisasi-tak-langsung. Ionisasi-langsung terjadi jika radiasi menyebabkan ionisasi pada saat itu juga ketika berinteraksi dengan atom materi, dan proses ini bisa disebabkan oleh partikel bermuatan listrik seperti alpha dan beta. Berbeda dengan yang terjadi pada interaksi partikel bermuatan, interaksi radiasi yang berupa gelombang elektromagnetik (sinar gamma atau sinar-X) ataupun partikel yang tidak bermuatan listrik (neutron) tidak secara langsung menimbulkan ionisasi. Partikel yang dihasilkan dalam interaksi yang pertama ini kemudian menyebabkan terjadinya ionisasi. Proses seperti ini dikenal sebagai ionisasi-tak-langsung.

EksitasiApabila radiasi yang berinteraksi dengan atom tidak cukup energinya untuk

menghasilkan ionisasi langsung, maka dapat mengakibatkan suatu elektron orbit tertentu berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi, atau ke keadaan tereksitasi. Energi eksitasi tersebut akan dilepaskan kembali dalam bentuk radiasi elektromagnetis, pada saat elektron tersebut kembali ke orbit dengan tingkat energi yang lebih rendah.

INTERAKSI RADIASI ALPHAApa yang terjadi apabila partikel alpha berinteraksi dengan materi ?

Dibandingkan dengan partikel-partikel yang lain, partikel alpha secara fisik maupun elektris relatif besar, terdiri dari 4 nukleon (2 proton dan 2 neutron). Selama melintas di dalam materi, partikel alpha ini sangat mempengaruhi elektron-elektron orbit dari atom-atom materi tersebut karena adanya gaya Coulomb. Elektron-elektron tersebut berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi (eksitasi) atau terlepas sama sekali dari atom dan terbentuklah pasangan-pasangan ion (ionisasi). Partikel alpha dengan energi sebesar 3,5 MeV mempunyai jangkauan di udara sejauh 20 mm dan mampu menghasilkan 100.000 pasangan ion. Partikel alpha yang m).sama mampu melintas di jaringan tubuh sejauh 0,03 mm (30

INTERAKSI RADIASI BETAApa yang terjadi apabila partikel beta berinteraksi dengan materi ?

Dibandingkan dengan partikel alpha, partikel beda adalah sangat kecil. Partikel beta (negatif) ini memiliki satu satuan muatan elementer negatif dan massanya dapat diabaikan terhadap massa partikel alpha. Partikel beta ini pada dasarnya identik dengan elektron yang mengorbit di atom penyerap (dengan muatan listrik yang sama), dapat menyebabkan terjadinya ionisasi langsung dengan gaya tolak coulomb terhadap elektron yang mengorbit tersebut. Partikel beta ini dapat pula menyebabkan terjadinya eksitasi bila energinya tidak cukup besar untuk dapat membuat elektron orbit lepas dari sistem atom.

Partikel beta dapat menimbulkan ionisasi langsung lebih sedikit dari pada partikel alpha dan dapat bergerak lebih jauh di dalam bahan penyerap. Partikel beta dengan energi sebesar 3,5 MeV dapat melintas di udara sejauh sekitar 11 meter dan apabila di dalam jaringan dapat mencapai jarak sekitar 15 mm. Partikel beta berenergi rendah 0,157 MeV yang dipancarkan oleh Carbon-14 hanya mampu melintas di udara sejauh 30 cm dan apabila di jaringan sekitar 0,8 mm.

Partikel beta yang berenergi lebih tinggi dapat melintas sampai dekat ke inti atom dari bahan penyerap. Partikel ini kehilangan sebagian energinya karena mengalami pelambatan (pengereman) di dalam medan listrik inti. Energi pengereman yang terambil dari energi kinetik partikel beta tersebut, akan muncul sebagai sinar-X. Radiasi tipe ini yang disebut sebagai bremsstrahlung, yang dalam bahasa Jerman berarti radiasi pengereman.

Radiasi Bremsstrahlung merupakan hal yang penting di dalam proteksi radiasi. Hal ini perlu mendapat perhatian khusus bagi organisasi/perorangan pemilik pesawat sinar-X untuk berusaha meminimalkan munculnya radiasi bremsstrahlung di ruang pesawat sinar-X dalam rangka keselamatan radiasi terhadap operator dan konsumen yang dilayani.

INTERAKSI RADIASI GAMMAApa yang terjadi apabila sinar gamma atau sinar-X berinteraksi dengan materi?

Berkurangnya energi dari sinar gamma dan sinar- X pada saat melewati suatu materi terjadi karena tiga proses utama, yaitu :- efek fotolistrik- efek Compton- efek produksi pasangan

Efek fotolistrik dan efek Compton timbul karena interaksi antara sinar gamma atau sinar-X dengan elektron-elektron dalam atom materi, sedangkan efek produksi pasangan timbul karena interaksi dengan medan listrik inti atom.

a. Efek FotolistrikPada efek fotolistrik, energi foton diserap oleh elektron orbit, sehingga elektron

tersebut terlepas dari atom. Elektron yang dilepaskan akibat efek fotolistrik disebut fotoelektron. Efek fotolistrik terutama terjadi pada foton berenergi rendah yaitu antara energi + 0,01 MeV hingga + 0,5 MeV. Disamping itu efek fotolistrik banyak terjadi pada material dengan Z yang besar. Sebagai contoh efek fotolistrik lebih banyak terjadi pada timah hitam (Z=82) daripada tembaga (Z=29).

b. Hamburan ComptonPada efek Compton, foton dengan energi hv berinteraksi dengan elektron terluar

dari atom, selanjutnya foton dengan energi hv dihamburkan dan elektron tersebut dilepaskan dari ikatannya dengan atom dan bergerak dengan energi kinetik tertentu.

c. Efek Produksi PasanganProses produksi pasangan hanya terjadi bila foton datang / 1,02 MeV. Apabila

foton semacam ini mengenai inti atom berat, foton tersebut akan lenyap dan sebagai gantinya timbul sepasang elektron-positron. Positron adalah partikel yang massanya sama dengan elektron dan bermuatan listrik positif yang besarnya juga sama dengan muatan elektron. Proses ini memenuhi hukum kekekalan energi:

Oleh karena itu proses ini hanya bisa berlangsung bilamana energi foton yang datang minimal

adalah massa diam elektron dan c adalah kecepatan cahaya.Berkaitan dengan uraian ini maka nilai atau besaran absorpsi linier akan bergantung pada energi foton yang datang disamping bergantung pada jenis media/materi/zat yang dilaluinya atau bergantung pada nomor atom (Z) media/materi yang dilaluinya.

d. Emisi SekunderEmisi sekunder dapat juga terjadi pada efek fotolistrik karena disebabkan oleh

dua hal sebagai berikut :

Pertama :Karena energinya besar elektron yang dilepaskan adalah elektron dari orbit yang

lebih dalam pada unsur bernomor atom besar, maka lowongan elektron ini akan diisi oleh elektron dari orbit yang lebih luar. Apabila pelepasan elektron terjadi pada orbit K, maka transisi ini akan disertai dengan emisi foton dengan berbagai karakteristik berupa radiasi sinar-X karakteristik yang dikenal dengan ”radiasi fluoresensi”.

Kedua:Kadang-kadang foton ini menumbuk elektron dari orbit yang lebih luar dari atom

dan melepaskan elektron ini. Elektron tersebut memiliki energi kinetik yang sama dengan energi sinar-X karakteristik dikurangi dengan energi ikat elektron tersebut dalam orbitnya dalam orbitnya dan sisebut elektron Auger. Rangkuman interaksi foton dengan materi (yang utama, dari antara serangkaian interaksi yang rumit)

INTERAKSI RADIASI NETRONApa yang terjadi apabila partikel neutron berinteraksi dengan materi?

Neutron merupakan salah satu partikel pembentuk inti atom yang tidak bermuatan listrik. Neutron dapat dihasilkan dalam reaksi fisi dan reaksi-reaksi nuklir lainnya. Pada umumnya neutron bebas yang berasal dari reaksi nuklir tersebut berenergi tinggi, dengan energi lebih besar dari 0,10 MeV.

Energi ini akan makin menurun selama gerakannya di dalam bahan penyerap, karena tumbukan dengan atom-atom bahan tersebut. Neutron-neutron tersebut akan menjadi neutron thermal (dengan energi sekitar 0,025 eV).

Interaksi neutron dengan materi dapat terjadi dengan tiga cara :- tumbukan elastis- tumbukan tak elastis- penangkapan

Tumbukan elastis dan tak elastis antara neutron dengan atom-atom bahan penyerap menyebabkan energi neutron-cepat maupun neutron-sedang makin berkurang dan akan mencapai daerah energi neutron thermal (lambat). Neutron-lambat inilah yang berpeluang dapat ditangkap oleh inti atom bahan penyerap.

Tumbukan ElastisDalam tumbukan elastis antara neutron dengan atom bahan penyerap, sebagian

energi kinetik neutron diberikan ke inti atom terkait dalam bentuk energi kinetik, dan berarti inti atom yang ditumbuk tersebut bergerak. Sementara itu neutron penumbuk dibelokkan/dihamburkan.Energi neutron yang dialihkan ke partikel yang ditumbuk antara lain ditentukan oleh massa dari partikel yang ditumbuk. Neutron akan kehilangan paling banyak energi kinetiknya bila bertumbukan dengan partikel yang sama atau hampir sama massanya (misalnya neutron atau proton) atau setidak-tidaknya yang massanya tidak jauh berbeda. Di dalam aplikasinya, air, beton dan parafin merupakan bahan yang baik untuk perisai terhadap radiasi neutron.

Tumbukan Tak ElastisInteraksi yang lebih rumit adalah interaksi antara neutron-cepat atau yang

berenergi sedang dengan target yang massanya jauh lebih besar dari pada neutron sendiri. Dalam hal ini neutron dapat terserap oleh inti atom target. Inti atom penyerap neutron tersebut menjadi tereksitasi. Pada saat inti atom tereksitasi tersebut kembali ke keadaan semula, terpancarlah sinar gamma. Tumbukan semacam inilah yang disebut tumbukan tak elastis. Kebolehjadian terjadinya tumbukan tak elastis ini bergantung kepada energi kinetik neutron penumbuk. Makin besar energi neutron, maka makin besar kemungkinan terjadinya tumbukan tak elastis tersebut.

Penangkapan NeutronNeutron-cepat dan neutron-sedang yang diperlambat melalui tumbukan elastis dan

tak elastis akanmenjadi neutron thermal dengan orde sekitar 0,025 eV. Neutron ini berpeluang besar untuk ditangkap oleh inti atom bahan penyerap.Inti atom baru yang dalam keadaan tereksitasi dari hasil penyerapan neutron, dengan nomor massa (A+1), dapat memancarkan sinar gamma untuk menuju ke keadaan yang lebih stabil (A = nomor massa inti atom sebelum menyerap satu neutron).

Penangkapan neutron dapat juga menghasilkan reaksi-reaksi sebagai berikut : Penangkapan neutron oleh inti atom ringan dapat menghasilkan emisi proton Penangkapan neutron oleh inti atom boron dan lithium dapat menghasilkan emisi alpha. Penangkapan neutron oleh inti atom berat dapat menghasilkan fisi / pembelahan inti (seperti pada uranium-235, plutonium-239, dan uranium-233). Penangkapan neutron oleh inti atom stabil dapat menghasilkan isotop radioaktif seperti pada proses aktivasi neutron. Contoh: aktivasi neutron terhadap iridium stabil Ir-191 menghasilkan radioisotop Ir-192 (pemancar radiasi beta dan gamma), yang biasa digunakan dalam kegiatan radiografi.Kemampuan bahan penyerap untuk menangkap neutron bergantung kepada penampang lintang penangkapan (capture cross section) dari masing-masing bahan, dengan satuan barn

Cadmium, lithium dan boron merupakan penyerap neutron thermal yang baik, akan tetapi penyerapan neutron oleh inti atom cadmium dan boron diikuti oleh radiasi gamma yang harus diperhitungkan pada desain pembuatan perisai radiasi.Kombinasi antara polyethylene dengan boron atau lithium merupakan perisai radiasi neutron yang baik. Atom-atom hidrogen di dalam polyethlene memperlambat neutron, yang selanjutnya mudah ditangkap oleh inti atom boron atau lithium. Partikel alpha yang terbentuk akibat reaksi neutron dengan inti atom boron atau lithium ini cepat teratenuasi (menurun intensitasnya), sehingga bahaya yang ada tinggal dari sinar gamma dengan energi 0,48 MeV yang berasal dari interaksi boron serta kemungkinan sinar gamma dengan energi 2,26 MeV yang merupakan hasil apabila terjadi interaksi antara hidrogen dengan neutron yang terserap. Penyerapan neutron thermal oleh hidrogen tidak lazim, karena penampang lintangnya (cross section) relatif kecil.Rangkuman interaksi neutron dengan materi dapat dilihat pada tabel sebagai berikut :

Apakah radiasi mempunyai besaran satuan?Sama halnya dengan besaran fisis lainnya, seperti panjang yang mempunyai

satuan (ukuran) meter, inchi, feet; satuan berat (kilogram, ton, pound); satuan volume (liter, meter kubik); maka radiasi pun mempunyai satuan atau ukuran untuk menunjukkan besarnya paparan atau pancaran radiasi dari suatu sumber radiasi maupun banyaknya dosis radiasi yang diberikan atau diterima oleh suatu medium yang terkena radiasi.Mengapa radiasi nuklir mempunyai satuan tidak lain karena radiasi nuklir, seperti halnya panas dan cahaya yang dipancarkan dari matahari, membawa (mentransfer) energi yang diteruskan ke bumi dan atmosfir.Jadi radiasi nuklir juga membawa atau mentransfer energi dari sumber radiasi yang diteruskan ke medium yang menerima radiasi. Sumber radiasi dapat berasal dari zat radioaktif, pesawat sinar-X, dan lainnya.

Satuan radiasi ada beberapa macam. Satuan radiasi ini tergantung pada kriteria penggunaannya, yaitu :a. Satuan untuk paparan radiasib. Satuan untuk dosis absorbsi mediumc. Satuan untuk dosis ekuivalend. Satuan untuk aktivitas sumber radiasi

Paparan Radiasi.Apa yang dimaksud dengan satuan untuk paparan radiasi?

Paparan radiasi dengan satuan Rontgen, atau sering disingkat dengan R saja, adalah suatu satuan yang menunjukkan besarnya intensitas sinar-X atau sinar gamma yang dapat menghasilkan ionisasi di udara dalam jumlah tertentu. Dalam hal ini 1 Rontgen adalah intensitas sinar-X atau sinar gamma yang dapat menghasilkan ionisasi di udara sebanyak

pasangan ion per kilogram udara.Energi yang diperlukan untuk membuat membuat satu pasangan ion di udara adalah

Oleh karena itu 1 Rontgen dapat dikonversikan ke Joule sebagai berikut :

Satuan Rontgen penggunaannya terbatas untuk mengetahui besarnya paparan radiasi sinar-X atau sinar Gamma di udara. Satuan Rontgen belum bisa digunakan untuk mengetahui besarnya paparan yang diterima oleh suatu medium, khususnya oleh jaringan kulit manusia.

Dosis SerapApa yang dimaksud dengan satuan dosis absorbsi medium?

Radiasi pengion yang mengenai medium akan menyerahkan energinya kepada medium. Dalam hal ini medium menyerap radiasi. Untuk mengetahui banyaknya radiasi yang terserap oleh suatu medium digunakan satuan dosis radiasi terserap atau Radiation Absorbed Dose yang disingkat Rad. Jadi dosis absorbsi merupakan ukuran banyaknya

energi yang diberikan oleh radiasi pengion kepada medium.Dosis absorbsi sebesar 1 Rad sama dengan energi yang diberikan kepada medium sebesar 0,01 Joule/kg. Bila dikaitkan dengan radiasi paparan maka akan diperoleh hubungan antara Rontgen (R) dan Rad sebagai berikut :

Kalau 1 R = 0,00869 Joule/kg. udara, maka 1 R akan memberikan dosis absorbsi sebesar 0,00869/0,01 Rad atau sama dengan 0,869 Rad. Jadi 1 R = 0,869 Rad.

Bila medium yang dikenai radiasi adalah jaringan kulit manusia, harga 1 R = 0,0096 Joule/kg. jaringan, sehingga 1 R akan memberikan dosis absorbsi pada jaringan kulit sebesar 0,0096/0,01 Rad = 0,96. Jadi dosis serap untuk jaringan kulit dengan paparan radiasi sebesar 1 R = 0,96 Rad.

Kedua harga konversi dari Rontgen ke Rad tersebut diatas tidak begitu besar perbedaannya, sehingga dalam beberapa hal dianggap sama. Untuk keperluan praktis dan agar lebih mudah mengingatnya seringkali dianggap bahwa 1 R = 1 Rad.

Dalam satuan SI, satuan dosis radiasi serap disebut dengan Gray yang disingkat Gy. Dalam hal ini 1 Gy sama dengan energi yang diberikan kepada medium sebesar 1 Joule/kg. Dengan demikian maka :1 Gy = 100 RadSedangkan hubungan antara Rontgen dengan Gray adalah :1R = 0,00869 Gy

Dosis EkuivalenApa yang dimaksud dengan satuan dosis ekuivalen?

Satuan untuk dosis ekuivalen lebih banyak digunakan berkaitan dengan pengaruh radiasi terhadap tubuh manusia atau sistem biologis lainnya. Dalam hal ini tingkat kerusakan sistem biologis yang mungkin ditimbulkan oleh suatu radiasi tidak hanya tergantung pada dosis serapnya saja (Rad) akan tetapi tergantung juga pada jenis radiasinya. Sebagai contoh, kerusakan sistem biologis yang disebabkan oleh radiasi neutron cepat sebesar 0,01 Gy (1Rad) akan sama dengan yang diakibatkan oleh radiasi sinar Gamma sebesar 0,1 Gy (10 Rad).Dua harga dosis serap yang berlainan yang berasal dari dua jenis radiasi, namun mengakibatkan kerusakan yang sama perlu diperhatikan dalam menghitung besarnya dosis ekuivalen.

Dalam hal ini ada suatu faktor yang ikut menentukan perhitungan dosis ekuivalen, yaitu yang dinamakan dengan Quality Factor ata disingkat Q, yaitu suatu bilangan (faktor) yang tergantung pada jenis radiasinya. Dosis ekuivalen ini semula berasal dari pengertian Rontgen equivalen of man atau disingkat dengan Rem yang kemudian menjadi nama satuan untuk dosis ekuivalen. Hubungan antara dosis ekuivalen dengan dosis absobrsi dan quality factor adalah sebagai berikut :Dosis ekuivalen (Rem) = Dosis serap (Rad) X QSedangkan dalam satuan SI, dosis ekuivalen mempunyai satuan Sievert yang disingkat dengan Sv. Hubungan antara Sievert dengan Gray dan Quality adalah sebagai berikut :Dosis ekuivalen (Sv) = Dosis serap (Gy) X Q X N

Dalam persamaan tersebut di atas harga N adalah faktor modifikasi yang juga merupakan faktor koreksi terhadap adanya laju dosis serap dan lain sebagainya.

Pada saat ini harga N menurut International Commision on Radiation Protection (ICRP) mendekati 1, sehingga persamaannya menjadi :Dosis ekuivalen (Sv) = Dosis serap (Gy) X QBerdasarkan perhitungan 1 Gy = 100 Rad, maka 1 Sv = 100 Rem.

Harga quality factor (Q) ditentukan oleh kemampuan jenis radiasi dalam mengionisasikan zarah yang ada pada jaringan kulit. Sebagai contoh, radiasi alpha mampu menghasilkan 1 juta pasangan ion untuk setiap milimeter panjang lintasan pada jaringan kulit. Harga Q untuk radiasi Gamma, dan juga untuk sinar-X adalah 1, sedangkan harga Q untuk jenis radiasi lainnya adalah sebagai berikut :

Aktivitas RadiasiApakah yang dimaksud dengan satuan untuk aktivitas sumber radiasi ?

Pancaran radiasi sifatnya sama dengan pancaran cahaya yaitu menyebar ke segala arah. Oleh karena itu banyaknya partikel yang dipancarkan per satuan waktu dari suatu sumber radiasi merupakan ukuran intensitas atau aktivitas suatu sumber radiasi. Banyaknya partikel yang dipancarkan per satuan waktu sering juga dinamakan dengan peluruhan per satuan waktu. Apabila suatu sumber radiasi memancarkan 1 partikel per detik maka aktivitas sumber radiasi tersebut adalah 1 Bacquerel. Nama Bacquerel dipakai sebagai satuan untuk iaktivitas sumber radiasi, disingkat menjadi Bq. Dengan demikian maka :1 Becquerel (Bq) = 1 peluruhan per detikSatuan Becquerel (Bq) ini dipakai dalam satuan SI sejak tahun 1976. Sebelum itu satuan untuk intensitas suatu sumber radiasi menggunakan satuan Curie atau disingkat Ci. Satu Curie didenifinisikan sebagai :

Hubungan antara satuan Bacquerel dan satuan Curie adalah sebagai berikut :

atau :

1 Bequerel (Bq) = 27,027 X 10-12 Curie (Ci)Kedua satuan aktivitas radiasi tersebut, Curie dan Bequerel, sampai saat ini masih tetap dipakai. Pada umumnya untuk intensitas radiasi yang tinggi digunakan satuan Curie,

sedangkan untuk intensitas rendah digunakan satuan Bequerel. Radiasi intensitas rendah sering juga memakai satuan mili dan mikro, dimana

Bagaimana terjadinya interaksi radiasi dengan materi biologik?Tubuh terdiri dari berbagai macam organ seperti hati, ginjal, paru dan lainnya.

Setiap organ tubuh tersusun atas jaringan yang merupakan kumpulan sel yang mempunyai fungsi dan struktur yang sama. Sel sebagai unit fungsional terkecil dari tubuh dapat menjalankan fungsi hidup secara lengkap dan sempurna seperti pembelahan, pernafasan, pertumbuhan dan lainnya. Sel terdiri dari dua komponen utama, yaitu sitoplasma dan inti sel (nucleus). Sitoplasma mengandung sejumlah organel sel yang berfungsi mengatur berbagai fungsi metabolisme penting sel. Inti sel mengandung struktur biologic yang sangat kompleks yang disebut kromosom yang mempunyai peranan penting sebagai tempat penyimpanan semua informasi genetika yang berhubungan dengan keturunan atau karakteristik dasar manusia. Kromosom manusia yang berjumlah 23 pasang mengandung ribuan gen yang merupakan suatu rantai pendek dari DNA (Deooxyribonucleic acid) yang membawa suatu kode informasi tertentu dan spesifik.

Interaksi radiasi pengion dengan meteri biologic diawali dengan interaksdi fisika yaitu, proses ionisasi. Elektron yang dihasilkan dari proses ionisasi akan berinteraksi secara langsung maupun tidak langsung. Secara langsung bila penyerapan energi langsung terjadi pada molekul organik dalam sel yang mempunyai arti penting, seperti DNA. Sedangkan interaksi secara tidak langsung bila terlebih dahulu terjadi interaksi radiasi dengan molekul air dalam sel yang efeknya kemudian akan mengenai molekul organik penting. Mengingat sekitar 80% dari tubuh manusia terdiri dari air, maka sebagian besar interaksi radiasi dalam tubuh terjadi secara tidak langsung.

A. Radiasi dengan Molekul Air (Radiolisis Air)Penyerapan energi radiasi oleh molekul air dalam proses radiolisis air akan

menghasilkan radikal bebas (H* dan OH*) yang tidak stabil serta sangat reaktif dan toksik terhadap molekul organik vital tubuh. Radikal bebas adalah suatu atom atau molekul dengan sebuah electron yang tidak berpasangan pada orbital terluarnya. Keadaan ini menyebabkan radikal bebas menjadi tidak stabil, sangat reaktif dan toksik terhadap molekul organik vital. Radikal bebas yang terbentuk dapat sering bereaksi menghasilkan suatu molekul biologic peroksida yang lebih stabil sehingga berumur lebih lama. Molekul ini dapat berdifusi lebih jauh dari tempat pembentukannya sehingga lebih besar peluangnya dibandingkan radikal bebas untuk menimbulkan kerusakan biokimiawi pada molekul biologi. Secara alamiah kerusakan yang timbul akan mengalami proses perbaikan secara enzimatis dalam kapasitas tertentu. Perubahan biokimia yang terjadi yang berupa kerusakan pada molekul-molekul biologi penting tersebut selanjutnya akan menimbulkan gangguan fungsi sel bila tidak mengalami proses perbaikan secara tepat atau menyebabkan kematian sel.

Perubahan fungsi atau kematian dari sejumlah sel menghasilkan suatu efek biologik dari radiasi yang bergantung pada jenis radiasi, dosis, jenis sel lainnya.

B. Radiasi dengan DNA..Interaksi radiasi dengan DNA dapat menyebabkan terjadinya perubahan struktur

molekul gula atau basa, putusnya ikatan hydrogen antar basa, hilangnya basa dan lainnya. Kerusakan yang lebih parah adalah putusnya salah satu untai DNA yang disebut single strand break, atau putusnya kedua untai DNA yang disebut double strand breaks. Secara alamiah sel mempunyai kemampuan untuk melakukan proses perbaikan terhadap kerusakan yang timbul dengan menggunakan beberapa jenis enzim yang spesifik. Proses perbaikan dapat berlangsung terhadap kerusakan yang terjadi tanpa kesalahan sehingga struktur DNA kembali seperti semual dan tidak menimbulkan perubahan struktur pada sel. Tetapi dalam kondisi tertentu, proses perbaikan tidak berjalan sebagai mana mestinya sehingga walaupun kerusakan dapat diperbaiki, tetapi tidak sempurna sehingga menghasilkan DNA yang berbeda, yang dikenal dengan mutasi.

C. Radiasi dengan Kromosom.Sebuah kromosom terdiri dari dua lengan yang dihubungkan satu sama lain

dengan suatu penyempitan yang disebut sentromer. Radiasi dapat menyebabkan perubahan baik pada jumlah maupun struktur kromosom yang disebut aberasi kromosom. Perubahan jumlah kromosom, misalnya menjadi 47 buah pada sel somatic yang memungkinkan timbulnya kelainan genetic. Kerusakan struktur kromosom berupa patahnya lengan kromosom terjadi secara acak dengan peluang yang semakin besar dengan meningkatnya dosis radiasi. Aberasi kromosom yang mungkin timbul adalah (1) fragmen asentrik, yaitu patahnya lengan kromososm yang tidak mengandung sentromer, (2) kromosom cincin, (3) kromosom disentrik, yaitu kromosom yang memiliki dua sentromer dan (4) translokasi, yaitu terjadinya perpindahan atau pertukaran fragmen dari dua atau lebih kromosom. Kromosom disentri yang spesifik terjadi akibat paparan radiasi sehingga jenis aberasi ini biasa digunakan sebagai dosimeter biologic yang dapat diamati pada sel darah limfosit, yang merupakan salah satu jenis sel darah putih. Frekuensi terjadinya kelainan pada kromosom bergantung pada dosis, energi dan jenis radiasi, laju dosis, dan lainnya.

D. Radiasi dengan Sel.Kerusakan yang terjadi pada DNA dan kromosom sel sangat bergantung pada

proses perbaikan yang berlangsung. Bila proses perbaikan berlangsung dengan baik/sempurna, dan juga tingkat kerusakan sel tidak terlalu parah, maka sel bias kembali normal. Bila perbaikan sel tidak sempurna, sel tetap hidup tetapi mengalami perubahan. Bila tingkat kerusakan sel sangat parah atau perbaikan tidak berlangsung dengan baik, maka sel akan mati.

Sel yang paling sensitive terhadap pengaruh radiasi adalah sel yang paling aktif melakukan pembelahan dan tingkat differensiasi (perkembangan/ kematangan sel) rendah. Sedangkan sel yang tidak mudah rusak akibat pengaruh radiasi adalah sel dengan tingkat differensiasi yang tinggi.

EFEK TERHADAP MANUSIABagaimana pengaruh radiasi terhadap manusia?

Sel dalam tubuh manusia terdiri dari sel genetic dan sel somatic. Sel genetic adalah sel telur pada perempuan dan sel sperma pada laki-laki, sedangkan sel somatic adalah sel-sel lainnya yang ada dalam tubuh. Berdasarkan jenis sel, maka efek radiasi dapat dibedakan atas efek genetik dan efek somatik. Efek genetik atau efek pewarisan adalah efek yang dirasakan oleh keturunan dari individu yang terkena paparan radiasi. Sebaliknya efek somatik adalah efek radiasi yang dirasakan oleh individu yang terpapar radiasi.

Waktu yang dibutuhkan sampai terlihatnya gejala efek somatik sangat bervariasi sehingga dapat dibedakan atas efek segera dan efek tertunda. Efek segera adalah kerusakan yang secara klinik sudah dapat teramati pada individu dalam waktu singkat setelah individu tersebut terpapar radiasi, seperti epilasi (rontoknya rambut), eritema (memerahnya kulit), luka bakar dan penurunan jumlah sel darah. Kerusakan tersebut terlihat dalam waktu hari sampai mingguan pasca iradiasi. Sedangkan efek tertunda merupakan efek radiasi yang baru timbul setelah waktu yang lama (bulanan/tahunan) setelah terpapar radiasi, seperti katarak dan kanker.

Bila ditinjau dari dosis radiasi (untuk kepentingan proteksi radiasi), efek radiasi dibedakan atas efek deterministik dan efek stokastik. Efek deterministik adalah efek yang disebabkan karena kematian sel akibat paparan radiasi, sedangkan efek stokastik adalah efek yang terjadi sebagai akibat paparan radiasi dengan dosis yang menyebabkan terjadinya perubahan pada sel.

n Efek Deterministi (efek non stokastik) Efek ini terjadi karena adanya proses kematian sel akibat paparan radiasi yang mengubah fungsi jaringan yang terkena radiasi. Efek ini dapat terjadi sebagai akibat dari paparan radiasi pada seluruh tubuh maupun lokal. Efek deterministik timbul bila dosis yang diterima di atas dosis ambang (threshold dose) dan umumnya timbul beberapa saat setelah terpapar radiasi. Tingkat keparahan efek deterministik akan meningkat bila dosis yang diterima lebih besar dari dosis ambang yang bervariasi bergantung pada jenis efek. Pada dosis lebih rendah dan mendekati dosis ambang, kemungkinan terjadinya efek deterministik dengan demikian adalah nol. Sedangkan di atas dosis ambang, peluang terjadinya efek ini menjadi 100%.

n Efek Stokastik Dosis radiasi serendah apapun selalu terdapat kemungkinan untuk menimbulkan perubahan pada sistem biologik, baik pada tingkat molekul maupun sel. Dengan demikian radiasi dapat pula tidak membunuh sel tetapi mengubah sel Sel yang mengalami modifikasi atau sel yang berubah ini mempunyai peluang untuk lolos dari sistem pertahanan tubuh yang berusaha untuk menghilangkan sel seperti ini.

Semua akibat proses modifikasi atau transformasi sel ini disebut efek stokastik yang terjadi secara acak. Efek stokastik terjadi tanpa ada dosis ambang dan baru akan muncul setelah masa laten yang lama.

Semakin besar dosis paparan, semakin besar peluang terjadinya efek stokastik, sedangkan tingkat keparahannya tidak ditentukan oleh jumlah dosis yang diterima. Bila sel yang mengalami perubahan adalah sel genetik, maka sifat-sifat sel yang baru tersebut akan diwariskan kepada turunannya sehingga timbul efek genetik atau pewarisan. Apabila sel ini adalah sel somatik maka sel-sel tersebut dalam jangka waktu yang relatif lama, ditambah dengan pengaruh dari bahan-bahan yang bersifat toksik lainnya, akan tumbuh dan berkembang menjadi jaringan ganas atau kanker. Paparan radiasi dosis rendah dapat menigkatkan resiko kanker dan efek pewarisan yang secara statistik dapat dideteksi pada suatu populasi, namun tidak secara serta merta terkait dengan paparan individu.

Apa yang dimaksud dengan radiasi interna dan eksterna?Apabila kita terkena radiasi dari luar tubuh maka kita menyebutnya sebagai

radiasi eksterna. Partikel a, b, sinar g, sinar-X dan neutron adalah jenis radiasi pengion, tetapi tidak semua memiliki potensi bahaya radiasi eksterna. Partikel a memiliki daya ionisasi yang besar, sehingga jangkauannya di udara sangat pendek (beberapa cm) dan dianggap tidak memiliki potensi bahaya eksterna karena tidak dapat menembus lapisan kulit luar manusia. Partikel b memiliki daya tembus yang jauh lebih tinggi dari partikel a. Daya tembus partikel b dipengaruhi besar energi. Partikel b berenergi tinggi mampu menjangkau beberapa meter di udara dan dapat menembus lapisan kulit luar beberapa mm. Oleh karena itu, partikel b memiliki potensi bahaya radiasi eksterna kecil, kecuali untuk mata. Sinar-X dan sinar g adalah gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang pendek dan meiliki kemampuan menembus semua organ tubuh, sehingga mempunyai potensi bahaya radiasi eksterna yang signifikan. Neutron juga memiliki daya tembus yang sangat besar. Neutron melepaskan energi didalam tubuh karena neutron dihamburkan oleh jaringan tubuh, Neutron memiliki potensi bahaya radiasi eksterna yang tinggi sehingga memerlukan penanganan yang sangat hati-hati. Jika zat yang memancarkan radiasi berada di dalam tubuh, kita sebut dengan radiasi interna.

Partikel a mempunyai potensi bahaya radiasi interna yang besar karena radiasi a mempunyai daya ionisasi yang besar sehingga dapat memindahkan sejumlah besar energi dalam volume yang sangat kecil dari jaringan tubuh dan mengakibatkan kerusakan jaringan disekitar sumber radioaktif.

Partikel b mempunyai potensi bahaya radiasi interna yang tingkatannya lebih rendah dari a. Karena jangkauan partikel b didalam tubuh jauh lebih besar dari partikel a di dalam tubuh, maka energi b akan dipindahkan dalam volume jaringan yang lebih besar. Kondisi ini mengurangi keseluruhan efek radiasi pada organ dan jaringan sekitarnya. Sinar g memiliki daya ionisasi yang jauh lebih rendah dibandingkan a dan b, sehingga potensi radiasi internanya sangat rendah.

Apakah ada prinsip dasar yang harus dipatuhi dalam penggunaan radiasi untuk berbagai keperluan?

Dalam penggunaan radiasi untuk berbagai keperluan ada ketentuan yang harus dipatuhi untuk mencegah penerimaan dosis yang tidak seharusnya terhadap seseorang. Ada 3 prinsip yang telah direkomendasikan oleh International Commission Radiological Protection (ICRP) untuk dipatuhi, yaitu :

JustifikasiSetiap pemakaian zat radioaktif atau sumber lainnya harus didasarkan pada azaz

manfaat. Suatu kegiatan yang mencakup paparan atau potensi paparan hanya disetujui jika kegiatan itu akan menghasilkan keuntungan yang lebih besar bagi individu atau masyarakat dibandingkan dengan kerugian atau bahaya yang timbul terhadap kesehatan.

Limitasi Dosisi ekivalen yang diterima pekerja radiasi atau masyarakat tidak boleh

melalmpaui Nilai Batas Dosis (NBD) yang telah ditetapkan. Batas dosis bagi pekerja radiasi dimaksudkan untuk mencegah munculnya efek deterministik (non stokastik) dan mengurangi peluang terjadinya efek stokastik.

Optimasi Semua penyinaran ahrus diusahakan serendah-rendahnya (as low as reasonably

achieveable - ALARA), dengan mempertimbangkan faktor ekonomi dan sosial. Kegiatan pemanfaatan tenaga nuklir harus direncanakan dan sumber radiasi harus dirancang dan dioperasikan untuk menjamin agar paparan radiasi yang terjadi dapat ditekan serendah-rendahnya. Dengan demikian, sistem pembatasan dosis ini dapat digambarkan sebagai berikut :

Pada suatu kasus tertentu, ada kalanya ketiga prinsip di atas tidak dapat dipenuhi seluruhnya. Misalnya dalam penggunaan radiasi untuk kesehatan, tidak mungkin menerapkan batas dosis radiasi terhadap pasien. Pada pemeriksaan sinar-X, seseorang menerima dosis beberapa kali melebihi batas yang ditentukan bagi masyarakat, dan dalam radioterapi (penyembuhan penyakit dengan radiasi) batas dosisnya seratus kali melebihi batas yang ditentukan untuk para pekerja radiasi. Pemikirannya adalah bahwa manfaat yang diperoleh dari pengobatan ini lebih besar daripada bahaya yang diakibatkan oleh dosis yang diberikan, walaupun dosis yang diberikan tinggi. Tanpa radioterapi dan tanpa menerima dosis radiasi, pengaruh penyakitnya (misalnya kanker) akan tetap fatal bagi penderitanya. Untuk mengurangi dampak dari penggunaan radiasi dosis tinggi maka faktor keselamatan dan keamanan harus tetap diperhatikan, antara lain: peralatan yang digunakan harus beroperasi dengan baik memenuhi standarisasi dan kalibarasi, operator yang terlatih, mematuhi prosedur dan ketentuan yang berlaku.

Batas DosisBagaimana pembatasan dosis radiasi pada manusia baik untuk pekerja radiasi maupun masyarakat umum ?

Pembatasan dosis radiasi terhadap manusia tujuannya adalah untuk melindungi manusia dan lingkungan dari resiko radiasi yang dapt mengganggu kesehatan. Pembatasan dosis radiasi baru dikenal pada tahun 1928 yaitu sejak dibentuknya organisasi internasional untuk proteksi radiasi (International Commission on Radiological Protection/ICRP). Pelopor proteksi radiasi yang terkenal adalah seorang ilmuwan dari Swedia bernama Rolf Sievert. Ia lahir pada tahun 1896 ketika Henri Becquerel menemukan zat radioaktif alam. Sievert kemudian diabadikan sebagai satuan dosis paparan radiasi dalam sistem Satuan Internasional (SI). 1 Sievert (Sv) menunjukkan berapa besar dosis paparan radiasi dari sumber radioaktif yang diserap oleh tubuh per satuan massa (berat), yang mengakibatkan kerusakan secara biologis pada sel/jaringan.Menurut rekomendasi ICRP.

pekerja radiasi yang di tempat kerjanya terkena radiasi tidak boleh menerima dosis radiasi lebih dari 50 mSv per tahun dan rata-rata pertahun selama 5 tahun tidak boleh lebih dari 20 mSv. Nilai maksimum ini disebut Nilai Batas Dosis (NBD).

Jika wanita hamil yang di tempat kerjanya terkena radiasi, diterapkan batas radiasi yang lebih ketat. Dosis radiasi paling tinggi yang diizinkan selama kehamilan adalah 2 mSv.

Masyarakat umum dilindungi terhadap radiasi dengan menetapkan tidak ada satu kegiatanpun yang boleh mengenai masyarakat dengan dosis melebihi rata-rata 1 mSv per tahun dan tidak boleh ada satupun kejadian yang boleh mengakibatkan masyarakat menerima lebih dari 5 mSv.

Khusus untuk daerah di sekitar Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN), ditetapkan batas-batas yang bahkan lebih ketat. Dosis tertinggi yang diizinkan diterima oleh masyarakat yang tinggal di sekitar PLTN adalah 0,1 mSv pertahun. Pada kenyataannya kebanyakan PLTN hanya melepaskan sangat sedikit zat radioaktif ke lingkungan, yaitu antara 0,001 sampai 0,01 pertahun.

Prinsip DasarBagaimana caranya melakukan pencegahan terhadap paparan radiasi dari suatu sumber radiasi?

Pengamanan tehadap pekerja radiasi, masyarakat dan lingkungan sekitar terhadap radiasi harus diupayakan seceermat mungkin untuk mencegah terjadinya paparan yang berlebihan. Cara-cara yang dapat dilakukan adalah sebagai berikut :

Menggunakan pelindung Laju dosis dapat dikurangi dengan memasang penahan radiasi diantara sumber

radiasi dan orang yang bekerja. Dengan teknik ini maka seseorang dimungkinkan bekerja pada jarak yang tidak terlalu jauh dari sumber radiasi, sehingga pekerjaan dapat dikerjakan dengan baik dan pekerja tidak menerima paparand osis yang berlebihan. Jenis penahan radiasi yang digunakan bergantung pada jenis dan energi radiasi.

Radiasi Alfa Partikel alfa memiliki jangkauan yang pendek di udara dan dapat dihentikan

dengan selembar kertas.

Radiasi Beta.Dalam interaksi partikel beta berenergi tinggi dengan bahan dapat menimbulkan

pancaran sinar-x yang dikenal sebagai radiasi brehmstrahlung. Oleh karena itu, untuk partikel beta dibutuhkan penahan radiasi bernomor atom rendah (untuk memindahkan produksi bremstrahlung) dan dilapisi bahan bernomor atom tinggi (untuk mengatenuasi intensitas bremstrahlunbg yang terjadi). Bahan yang direkomendasikan untuk menahan radiasi beta energi tinggi adalah perspeks yang dikelilingi timbal.

Radiasi Gamma.Apabila sinar gamma berinteraksi dengan bahan, radiasi tersebut tidak diserap

seluruhnya oleh bahan. Sebaliknya radiasi tersebut akan mengalami atenuasi atau pengurangan intensitas.

Bahan yang paling baik untuk digunakan sebagai penahan radiasi gamma adalah bahan yang bernomor atom tinggi, seperti timbal, beton dan uranium susut kadar.Neutron.

Terserapnya neutron oleh penahan adalah karena perlambatan energi neutron melalui tumbukan dan kemudian terjadi tangkapan neutron. Untuk dua kejadian ini, bahan penahan yang sesuai adalah kombinasi bahan yang kandungan hidrogennya tinggi (air, lilin paraffin, polietilen dan beton) untuk memperlambat neutron. Boron digunakan untuk menangkap neutron lambat. Lilin paraffin yang mengandung boron digunakan sebagai penahan ukuran kecil. Reaksi tangkapan dengan boron-10 : 10B (n, ?)7Li menyatakan bahwa inti ataom boron-10 menyerap neutron, mengemisikan partikel alfa dan terbentuk inti lithium-7. Partikel alfa mudah diserap oleh bahan sekelilingnya.

Menjaga jarak.Radiasi dipancarkan dari sumber radiasi ke segala arah. Semakin dekat tubuh kita

dengan sumer radiasi maka paparan radiasi yang kita terima akan semakin besar. Untuk mencegah paparan radiasi tersebut kita dapat menjaga jarak pada tingkat yang aman dari sumber radiasi.

Membatasi waktu.Sedapat mungkin diupayakan untuk tidak terlalu lama berada di dekat sumber

radiasi untuk mencegah terjadinya paparan radiasi yang besar. Untuk itu kepada pekerja radiasi diberlakukan pengaturan waktu bekerja di daerah radiasi.

Untuk masyarakat umum pencegahan terhadap paparan radiasi yang berasal dari instalasi nuklir dilakukan dengan mengatur jarak antara instalasi nuklir dengan lokasi tempat tinggal masyarakat di sekitarnya pada jarak tertentu. Selain itu juga dibuat pagar pembatas area untuk mencegah masyarakat tidak melakukan aktivitas di dekat instalasi tersebut, kecuali dengan izin khusus dari penguasa instalasi. Untuk penanganan terhadap jenis-jenis radiasi yang berasal dari sumber alam tidak diatur secara khusus karena paparan radiasinya sangat rendah dan tidak menyebabkan gangguan kesehatan.

Pressurized Water Reactor (PWR)PWR adalah jenis reaktor daya nuklir yang menggunakan air ringan biasa sebagai

pendingin maupun moderator neutron. Reaktor ini pertama sekali dirancang oleh Westinghouse Bettis Atomic Power Laboratory untuk kepentingan kapal perang, tetapi kemudian rancangan ini dijadikan komersial oleh Westinghouse Nuclear Power Division. Reaktor PWR komersial pertama dibangun di Shippingport, Amerika Serikat yang beroperasi sampai tahun 1982.

Selain Westinghouse, banyak perusahaan lain seperti Asea Brown Boveri-Combustion Engineering (ABB-CE), Framatome, Kraftwerk Union, Siemens, and Mitsubishi yang mengembangkan dan membangun reaktor PWR ini. Reaktor jenis ini merupakan jenis reaktor yang paling umum. Lebih dari 230 buah reaktor digunakan untuk menghasilkan listrik, dan beberapa ratus lainnya digunakan sebagai tenaga penggerak kapal.

Pada reaktor jenis PWR, aliran pendingin utama yang berada di teras reaktor bersuhu mencapai 325°C sehingga perlu diberi tekanan tertentu (sekitar 155 atm) oleh perangkat pressurizer sehingga air tidak dapat mendidih. Pemindah panas, generator uap, digunakan untuk memindahkan panas ke aliran pendingin sekunder yang kemudian mendidih menjadi uap air dan menggerakkan turbin untuk menghasilkan listrik. Uap kemudian diembunkan di dalam kondenser menjadi aliran pendingin sekunder. Aliran ini kembali memasuki generator uap dan menjadi uap kembali, memasuki turbin, dan demikian seterusnya.

Boiling water reactor (BWR)Reaktor jenis BWR merupakan rancangan reaktor jenis air ringan sebagai

pendingin dan moderator, yang juga digunakan di beberapa Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir. Reaktor BWR pertama sekali dirancang oleh Allis-Chambers dan General Electric (GE). Sampai saat ini, hanya rancangan General Electric yang masih bertahan. Reaktor BWR rancangan General Electric dibangun di Humboldt Bay di California. Perusahaan lain yang mengembangkan dan membangun reaktor BWR ini adalah ASEA-Atom, Kraftwerk Union, Hitachi. Reaktor ini mempunyai banyak persamaan dengan reaktor PWR; perbedaan yang paling kentara ialah pada reaktor BWR, uap yang digunakan untuk memutar turbin dihasilkan langsung oleh teras reaktor.

Pada reaktor BWR hanya terdapat satu sirkuit aliran pendingin yang bertekanan rendah (sekitar 75 atm) sehingga aliran pendingin tersebut dapat mendidih di dalam teras mencapai suhu 285°C. Uap yang dihasilkan tersebut mengalir menuju perangkat pemisah dan pengering uap yang terletak di atas teras kemudian menuju turbin. Karena air yang berada di sekitar teras selalu mengalami kontaminasi oleh peluruhan radionuklida, maka turbin harus diberi perisai dan perlindungan radiasi sewaktu masa pemeliharaan. Kebanyakan zat radioaktif yang terdapat pada air tersebut beumur paro sangat singkat, misalnya N-16 dengan umur paro 7 detik sehingga ruang turbin dapat dimasuki sesaat setelah reaktor dipadamkan. Uap tersebut kemudian memasuki turbin-generator. Setelah turbin digerakkan, uap diembunkan di kondenser menjadi aliran pendingin, kemudian dipompa ke reaktor dan memulai siklus kembali seperti di atas.

Reaktor Air Didih Lanjut (Advanced Boiling Water Reactor, ABWR)ABWR adalah reaktor air didih lanjut, yaitu tipe modifikasi dari reaktor air didih

yang ada pada saat ini. Perbaikan ditekankan pada keandalan, keselamatan, limbah yang rendah, kemudahan operasi dan faktor ekonomi.

Perlengkapan khas ABWR yang mengalami perbaikan desain adalah (1) pompa internal, (2) penggerak batang kendali, (3) alat pengatur aliran uap, (4) sistem pendinginan teras darurat, (5) sungkup reaktor dari beton pra-tekan, (6) turbin, (7) alat pemanas untuk pemisah uap (penurun kelembaban), (8) sistem kendali dijital dan lain-lain.

Reaktor CANDUReaktor CANDU atau CANada Deuterium Uranium adalah jenis reaktor air berat

bertekanan yang menggunakan Uranium alam oksida sebagai bahan bakar. Reaktor ini dirancang oleh Atomic Energy Canada Limited (AECL) semenjak tahun 1950 di Kanada.

Karena menggunakan bahan bakar Uranium alam, maka reaktor ini membuthkan moderator yang lebih efisien seperti air berat.Moderator reaktor CANDU terletak pada tangki besar yang disebut calandria, yang disusun oleh tabung-tabung bertekanan horisontal yang digunakan sebagai tempat bahan bakar, didinginkan oleh aliran air berat bertekanan tinggi yang mengalir melewati tangki calandria ini sampai mencapai suhu 290°C. Sama seperti Reaktor PWR, uap dihasilkan oleh aliran pendingin sekunder yang mendapat panas dari aliran pendingin utama. Dengan digunakannya tabung-tabung bertekanan sebagai tempat bahan bakar, memungkinkan untuk mengisi bahan bakar tanpa memadamkan reaktor dengan memisahkan tabung bahan bakar yang akan diisi dari aliran pendingin.

Reaktor Tabung TekanReaktor tabung tekan merupakan reaktor yang terasnya tersusun atas pendingin

air ringan (ada juga air berat) dan moderator air berat atau pendingin air ringan dan moderator grafit dalam pipa kalandria. Bahan pendingin dan bahan moderator dipisahkan oleh pipa tekan, sehingga bahan pendingin dan bahan moderator dapat dipilih secara terpisah. Pada kenyataannya terdapat variasi gabungan misalnya pendingin air ringan moderator air berat (Steam-Generating Heavy Water Reactor, SGHWR), pendingin air berat moderator air berat (Canadian Deuterium Uranium, CANDU), pendingin air ringan moderator grafit (Channel Type Graphite-moderated Water-cooled Reactor, RBMK). Teras reaktor terdiri dari banyak kanal bahan bakar dan dideretkan berbentuk kisi kubus di dalam tangki kalandria, bahan pendingin mengalir masing-masing di dalam pipa tekan, energi panas yang timbul pada kanal bahan bakar diubah menjadi energi penggerak turbin dan digunakan pada pembangkit listrik. Disebut juga rektor nuklir tipe kanal.

Pebble Bed Modular Reactor (PBMR)Reaktor PBMR menawarkan tingkat keamanan yang baik. Proyek PBMR masa

kini merupakan lanjutan dari usaha masa lalu dan dipiloti oleh konglomerat internasional USA berbasis Exelon Corporation (Commonwealth Edison PECO Energy), British Nuclear Fuels Limited dan South African based ESKOM sebagai perusahaan reaktor. PBMR menggunakan helium sebagai pendingin reaktor, berbahan bakar partikel uranium dioksida yang diperkaya Dan yang dilapisi dengan Silikon Karbida berdiameter kurang dari 1mm, dirangkai dalam matriks grafit. Bahan bakar ini terbukti tahan hingga suhu 1600°C dan tidak akan meleleh di bawah 3500°C. Bahan bakar dalam bola grafit akan bersirkulasi melalui inti reaktor karena itu disebut sistem pebble-bed.

Reaktor MagnoxReaktor Magnox merupakan reaktor tipe lama dengan siklus bahan bakar yang

sangat singkat (tidak ekonomis), dan dapat menghasilkan plutonium untuk senjata nuklir. Reaktor ini dikembangkan pertama sekali di Inggris dan di Inggris terdapat 11 PLTN dengan menggunakan 26 buah reaktor Magnox ini. Sampai tahun 2005 ini, hanya tinggal 4 buah reaktor Magnox yang beroperasi di Inggris dan akan didekomisioning pada tahun 2010.

Reaktor Magnox menggunakan CO2 bertekanan sebagai pendingin, grafit sebagai moderator dan berbahan bakar Uranium alam dengan logam Magnox sebagai

pengungkung bahan bakarnya. Magnox merupakan nama dari logam campuran yaitu dengan logam utama Magnesium dengan sedikit Aluminium dan logam lainnya, yang digunakan sebagai pengungkung bahan bakar logam Uranium alam dengan penutup yang tidak mudah teroksidasi untuk menampung hasil fisi.

Advanced Gas-cooled Reactor (AGR)Advanced Gas-Cooled Reactor (AGR) merupakan reaktor generasi kedua dari

reaktor berpendingin gas yang dikembangkan Inggris. AGR merupakan pengembangan dari reaktor Magnox. Reaktor ini menggunakan grafit sebagai moderator netron, CO2 sebagai pendingin dan bahan bakarnya adalah pelet Uranium oksida yang diperkaya 2,5%-3,5% yang dikungkung di dalam tabung stainless steel. Gas CO2 yang mengalir di teras mencapai suhu 650°C dan kemudian memasuki tabung generator uap. Kemudian uap yang memasuki turbin akan diambil panasnya untuk menggerakkan turbin. Gas telah kehilangan panas masuk kembali ke teras.

Russian Reaktor Bolshoi MoshchnostyRBMK merupakan singkatan dari Russian Reaktor Bolshoi Moshchnosty Kanalny

yang berari reaktor Rusia dengan saluran daya yang besar. Pada tahun 2004 masih terdapat beberapa reaktor RMBK yang masih beroperasi, namun tidak ada rencana untuk membangun reaktor jenis ini lagi. Keunikan reaktor RBMK terdapat pada moderator grafitnya yang dilengkapi dengan tabung untuk bahan bakar dan tabung untuk aliran pendingin. Pada rancangan reaktor RBMK, terjadi pendidihan aliran pendingin di teras samapi mencapai suhu 290°C. Uap yang dihasilkan kemudian masuk ke perangkat pemisah uap yang memisahkan air dari uap. Uap yang telah dipisahkan kemudian mengalir menuju turbin, seperti pada rancangan reaktor BWR.

Masalah yang dihadapi pada BWR yaitu uap yang dihasilkan bersifat radioaktif juga terjadi pada reaktor ini. Namun, dengan adanya pemisahan uap, maka terdapat waktu jeda yang menurunkan radiasi di sekitar turbin. Dengan menggunakan moderasi netron yang sangat bergantung pada grafit, apabila terjadi pendidihan yang berlebihan, maka aliran pendingin akan berkurang sehingga penyerapan netron juga berkurang, tetapi reaksi fisi akan semakin cepat sehingga dapat menimbulkan kecelakaan.