A. Pengertian Radioaktif
Zat
yang mengandung inti
tidak stabil disebut
zat radioaktif. Radioaktif berasal dari kata RADIO atau
RADIARE yaitu memancar, bersinar dan
aktif. Aktif sendiri
adalah spontan dan
dengan sendirinya. Zat radioaktif
dapat diartikan sebagai
alat yang mempunyai kemampuan
untuk memancar dengan spontan
B. Radiasi Zat Radioaktif
B.1 Pengertian Radiasi
Radiasi
adalah pancaran energi
melalui suatu materi
atau ruang dalam bentuk
panas, partikel atau
gelombang elektromagnetik
atau 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. Selain benda-benda
diatas ada sumber-sumber radiasi
yang bersifat unsur alamiah
dan berada di
udara, didalam air
atau berada didalam lapisan bumi. Beberapa diantaranya adalah Uranium dan Thorium
didalam lapisan bumi,
Karbon dan Radon
di udara serta Tritium dan
Deuterium yang ada didalam air.
B.2 Jenis Radiasi
Secara
garis besar radiasi
digolongkan kedalam radiasi pengion dan radiasi non-pengion.
1.
Radiasi Pengion
Radiasi
pengion adalah jenis
radiasi yang dapat
menyebabkan proses ionisasi (terbentuknya ion positif dan ion negatif)
apabila berinteraksi dengan materi. Partikel alpha, partikel beta, sinar gamma, sinar-X
dan neutron termasuk
radiasi pengion.
2.
Radiasi non-pengion
Radiasi
non-pengion adalah jenis
radiasi yang tidak
akan menyebebkan efek ionisasi
apabila berinteraksi dengan
materi. 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
betuk panas), cahaya tampak
(yang bisa kita
lihat), sinar ultra
violet (yang dipancarkan
matahari).
C. Sifat radiasi
Ada
dua macam sifat
radiasi yang dapat
digunakan untuk mengetahui
keberadaan sumber radiasi pada sutu tempat atau bahan, yaitu
sebagai berikut
1.
Radiasi tidak dapat
dideteksi oleh indra
manusia, sehingga untuk mengenalinya diperlukan
suatu alat Bantu
pendeteksi yang disebut detektor radiasi.
Ada beberapa jenis
detektor yang secara
spesifik
2.
Radiasi
dapat berinteraksi dengan
materi yang dilaluinya
melalui proses ionisasi, eksistensi dll.
Dengan menggunakan sifat-sifat tersebut kemudian
digunakan sebagai dasar
untuk membuat detector
radiasi
D. Penemuan keradioaktifan
Pada tahun 1895, W.C. Rontgen
menemukan bahwa tabung sinar katode mengahasilkan suatu radiasi berdaya tembus
tinggi yang dapat menghitamkan film potret, walupun film tersebut terbungkus
kertas hitam. Karena belum mengenal hakekatnya, sinar ini dinamai sinar X.
Ternyata sinar X adalah suatu radiasi elektromagnetik yang timbul karena
benturan berkecepatan tinggi (yaitu sinar katode dengan suatu materi (anode).
Sekarang sinar X disebut juga sinar rontgen dan digunakan untuk rongent yaitu
untuk mengetahui keadaan organ tubuh bagian dalam.
Penemuan sinar
X membuat Henry Becguerel tertarik untuk meneliti zat yang bersifat
fluorensensi, yaitu zat yang dapat bercahaya setelah terlebih dahulu mendapat
radiasi (disinari), Becquerel menduga bahwa sinar yang dipancarkan oleh zat
seperti itu seperti sinar X. Secara kebetulan, Becquerel meneliti batuan
uranium. Ternyata dugaan itu benar bahwa sinar yang dipancarkan uranium dapat
menghitamkan film potret yang masih terbungkus kertas hitam. Akan tetapi,
Becqueret menemukan bahwa batuan uranium memancarkan sinar berdaya tembus
tinggi dengan sendirinya tanpa harus disinari terlebih dahulu. Penemuan ini
terjadi pada awal bulan Maret 1986. Gejala semacam itu, yaitu pemancaran
radiasi secara spontan, disebut keradioaktifan, dan zat yang bersifat
radioaktif disebut zat radioaktif.
Zat radioaktif yang pertama
ditemukan adalah uranium. Pada tahun 1898, Marie Curie bersama-sama dengan
suaminya Pierre Curie menemukan dua unsur lain dari batuan uranium yang jauh
lebih aktif dari uranium. Kedua unsur itu mereka namakan masing-masing polonium
(berdasarkan nama Polonia, negara asal dari Marie Curie), dan radium (berasal
dari kata Latin radiare yang berarti bersinar). Ternyata, banyak unsur yang secara alami
bersifat radioaktif. Semua isotop yang bernomor atom diatas 83 bersifat
radioaktif. Unsur yang bernomor atom 83 atau kurang mempunyai isotop yang
stabil kecuali teknesium dan promesium. Isotop yang bersifat radioaktif disebut
isotop radioaktif atau radioi isotop, sedangkan isotop yang tidak radiaktif
disebut isotop stabil. Dewasa ini, radioisotop dapat juga dibuat dari isotop
stabil. Jadi disamping radioisotop alami juga ada radioisotop buatan.
E. Sinar-sinar Radioaktif
Pada tahun 1903,
Ernest Rutherford mengemukakan bahwa radiasi yang dipancarkan zat radioaktif
dapat dibedakan atas dua jenis berdasarkan muatannya. Radiasi yang berrnuatan
positif dinamai sinar alfa, dan yang bermuatan negatif diberi nama sinar beta.
Selanjutnya Paul U.Viillard menemukan jenis sinar yang ketiga yang tidak
bermuatan dan diberi nama sinar gamma.
a. Sinar alfa ( α )
Sinar alfa merupakan radiasi
partikel yang bermuatan positif. Partikel sinar alfa sama dengan inti helium
-4, bermuatan +2e dan bermassa 4 sma. Partikel alfa adalah partikel terberat
yang dihasilkan oleh zat radioaktif. Sinar alfa dipancarkan dari inti dengan
kecepatan sekitar 1/10 kecepatan cahaya. Karena memiliki massa yang besar, daya
tembus sinar alfa paling lemah diantara diantara sinar-sinar radioaktif.
Diudara hanya dapat menembus beberapa cm saja dan tidak dapat menembus kulit. Sinar
alfa dapat dihentikan oleh selembar kertas biasa. Sinar alfa segera kehilangan
energinya ketika bertabrakan dengan molekul media yang dilaluinya. Tabrakan itu
mengakibatkan media yang dilaluinya mengalami ionisasi. Akhirnya partikel alfa
akan menangkap 2 elektron dan berubah menjadi atom helium
b. Sinar beta (β)
Sinar beta
merupakan radiasi partikel bermuatan negatif. Sinar beta merupakan berkas
elektron yang berasal dari inti atom. Partikel beta yang bemuatan-l e dan
bermassa 1/836 sma. Karena sangat kecil, partikel beta dianggap tidak bermassa
sehingga dinyatakan dengan notasi 0-1e. Energi sinar beta sangat
bervariasi, mempunyai daya tembus lebih besar dari sinar alfa tetapi daya
pengionnya lebih lemah. Sinar beta paling energetik dapat menempuh sampai 300
cm dalam uadara kering dan dapat menembus kulit.
c. Sinar gamma ( γ )
Sinar gamma
adalah radiasi elektromagnetek berenergi tinggi, tidak bermuatan dan tidak
bermassa. Sinar gamma dinyatakan dengan notasi 00y. Sinar gamma mempunyai daya
tembus. Selain sinar alfa, beta, gamma, zat radioaktif buatan juga ada yang
memancarkan sinar X dan sinar Positron. Sinar X adalah radiasi sinar
elektromagnetik.
F. PENGGUNAAN RADIOISOTOP
Radioisotop digunakan sebagai perunut dan
sumber radiasi
Dewasa ini, penggunaan radioisotop
untuk maksud-maksud damai (untuk kesejahteraan umat manusia) berkembang dengan
pesat. Pusat listrik tenaga nuklir (PLTN) adalah salah satu contoh yang sangat
populer. PLTN ini memanfaatkan efek panas yang dihasilkan reaksi inti suatu
radioisotop , misalnya U-235. Selain untuk PLTN, radioisotop juga telah
digunakan dalam berbagai bidang misalnya industri, teknik, pertanian,
kedokteran, ilmu pengetahuan, hidrologi, dan lain-lain.
Kita akan membahas dua penggunaan
radioistop, yaitu sebagai perunut (tracer) dan sumber radiasi. Pengunaan
radioisotop sebagai perunut didasarkan pada ikataan bahwa isotop radioaktif
mempunyai sifat kirnia yang sama dengan isotop stabil. Jadi suatu isotop
radioaktif melangsungkan reaksi kimia, yang sama seperti isotop stabilnya.
Sedangkan penggunaan radioisotop sebagai sumber radiasi didasarkan pada
kenyataan bahwa radiasi yang dihasilkan zat radioaktif dapat mempengaruhi
materi maupun mahluk. Radiasi dapat digunakan untuk memberi efek fisis: efek
kimia, maupun efek biologi. Oleh karena itu, sebelum membahas pengunaan
radioisotop kita akan mengupas terlebih dahulu tentang satuan radiasi dan
pengaruh radiasi terhadap materi dan mahluk hidup.
1 Satuan Radiasi
Berbagai satuan digunakan untuk
menyatakan intensitas atau jumlah radiasi bergantung pada jenis yang diukur.
a. Curie(Ci) dan Becquerrel (Bq)
Curie dan Bequerrel adalah satuan
yang dinyatakan untuk menyatakan keaktifan yakni jumlah disintegrasi
(peluruhan) dalam satuan waktu. Dalam sistem satuan SI, keaktifan dinyatakan
dalam Bq. Satu Bq sama dengan satu disintegrasi per sekon.
1Bq = 1 dps
dps = disintegrasi per sekon
Satuan lain yang juga biasa
digunakan ialah Curie. Satu Ci ialah keaktifan yang setara dari 1 gram garam
radium, yaitu 3,7.1010 dps.
1Ci = 3,7.1010 dps =
3,7.1010 Bq
b. Gray (gy) dan Rad (Rd)
Gray dan Rad adalah satuan yang
digunakan untuk menyatakan keaktifan yakni jumlah (dosis) radiasi yang diserap
oleh suatu materi. Rad adalah singkatan dari 11 radiation absorbed dose. Dalam
sistem satuan SI, dosis dinyatakan dengan Gray (Gy). Satu Gray adalah absorbsi
1 joule per kilogram materi.
1 Gy = 1 J/kg
Satu rad adalah absorbsi 10-3 joule
energi/gram jaringan.
1 Rd = 10-3 J/g
Hubungan grey dengan Rad
1 Gy = 100 rd
c. Rem
Daya perusak dari sinar-sinar
radioaktif tidak saja bergantung pada dosis tetapi juga pada jenis radiasi itu
sendiri. Neutron, sebagai contoh, lebih berbahaya daripada sinar beta dengan
dosis dan intensitas yang sama. Rem adalah satuan dosis setelah memperhitungkan
pengaruh radiasi pada mahluk hidup (rem adalah singkatan dari radiation
equiwlen for man)
2. Pengaruh Radiasi pada Materi
Radiasi menyebabkan penumpukan energi pada
materi yang dilalui. Dampak yang ditimbulkan radiasi dapat berupa ionisasi,
eksitasi, atau pemutusan ikatan kimia. Ionisasi: dalam hal ini partikel radiasi
menabrak elektron orbital dari atom atau molekul zat yang dilalui sehinga
terbentuk ion positip dan elektron terion.
Eksitasi: dalam hal ini radiasi
tidak menyebabkan elektron terlepas dari atom atau molekul zat tetapi hanya
berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi. Pemutusan Ikatan Kimia: radiasi
yang dihasilkan oleh zat radioaktif rnempunyai energi yang dapat mernutuskan
ikatan-ikatan kimia.
3. Pengaruh Radiasi pada mahluk hidup
Walaupun energi yang ditumpuk sinar
radioaktif pada mahluk hidup relatif kecil tetapi dapat menimbulkan pengaruh
yang serius. Hal ini karena sinar radioaktif dapat mengakibatkan ionisasi,
pemutusan ikatan kimia penting atau membentuk radikal bebas yang reaktif.
Ikatan kimia penting misalnya ikatan pada struktur DNA dalam kromosom.
Perubahan yang terjadi pada struktur DNA akan diteruskan pada sel berikutnya
yang dapat mengakibatkan kelainan genetik, kanker dll.
Pengaruh radiasi pada manusia atau
mahluk hidup juga bergantung pada waktu paparan. Suatu dosis yang diterima pada
sekali paparan akan lebih berbahaya daripada bila dosis yang sama diterima pada
waktu yang lebih lama.
Secara alami kita mendapat radiasi
dari lingkungan, misalnya radiasi sinar kosmis atau radiasi dari radioakif
alam. Disamping itu, dari berbagai kegiatan seperti diagnosa atau terapi dengan
sinar X atau radioisotop. Orang yang tinggal disekitar instalasi nuklir juga
mendapat radiasi lebih banyak, tetapi masih dalam batas aman.
4. Radioaktif Sebagai Perunut.
Sebagai perunut, radoisotop ditambahkan
ke dalam suatu sistem untuk mempelajari sistem itu, baik sistern fisika, kimia
maupun sistem biologi. Oleh karena radioisotop mempunyai sifat kimia yang sama
seperti isotop stabilnya, maka radioisotop dapat digunakan untuk menandai suatu
senyawa sehingga perpindahan perubahan senyawa itu dapat dipantau
A. Bidang kedokteran
Berbagai jenis
radio isotop digunakan sebagai perunut untuk mendeteksi (diagnosa) berbagai
jenis penyakit al:teknesium (Tc-99), talium-201 (Ti-201), iodin 131(1-131),
natrium-24 (Na-24), ksenon-133 (xe-133) dan besi (Fe-59). Tc-99 yang
disuntikkan ke dalam pembuluh darah akan diserap terutama oleh jaringan
yang rusak pada organ tertentu, seperti jantung, hati dan paru-paru Sebaliknya
Ti-201 terutama akan diserap oleh jaringan yang sehat pada organ jantung. Oleh
karena itu, kedua isotop itu digunakan secara bersama-sama untuk mendeteksi
kerusakan jantung 1-131 akan diserap
oleh kelenjar gondok, hati dan bagian-bagian tertentu dari otak. Oleh karena
itu, 1-131 dapat digunakan untuk mendeteksi kerusakan pada kelenjar gondok,
hati dan untuk mendeteksi tumor otak. Larutan garam yang mengandung Na-24
disuntikkan ke dalam pembuluh darah untuk mendeteksi adanya gangguan peredaran
darah misalnya apakah ada penyumbatan dengan mendeteksi sinar gamma yang
dipancarkan isotop Natrium tsb.
Xe-133 digunakan untuk mendeteksi
penyakit paru-paru. P-32 untuk penyakit mata, tumor dan hati. Fe-59 untuk
mempelajari pembentukan sel darah merah. Kadang-kadang, radioisotop yang
digunakan untuk diagnosa, juga digunakan untuk terapi yaitu dengan dosis yang
lebih kuat misalnya, 1-131 juga digunakan untuk terapi kanker kelenjar tiroid.
1. Mempelajari
Perilaku Biologi dan Kimia Suatu Unsur Dalam Tubuh
Baik perilaku biologi
(penyerapan, penyebaran , penimbunan, metabolisme) maupun sifat kimia
( perubahan bentuk
senyawa biokimia )
suatu unsur atan
senyawa penting dalam tubuh dapat
diungkapkan berkat teknik perunut radioaktif.
Jadi dengan
mengetahui informasi tentang
penyerapan, penyebaran, penimbunan,
metabolisme unsur Yodium radioaktif I dalam tubuh sekaligus telah
memperoleh data 131 informasi yang sama tentang unsur yodium yang tidak
radioatif. Hal ini disebabkan oleh sifat biologi dan kimia radioisotope 131 I
dan unsur I yang amat serupa.
Beberapa unsur radioaktif memiliki sifat biologi dan kimia yang
menyurapai unsur lain.
Contoh:
Radiostronsium 90sr menyerupai Ca,
Teksium
99mTc menyerupai I
2. Mempelajari Fungsi
Organ dan Kelenjar Tubuh
a. Fungsi Kelenjar
Tiroid (Gondok)
Seperti Halnya
unsur Yodium I, sesaat setelah radioyodium I memasuki tubuh
131 secara oral
akan diperoleh informasi, bahwa :
1. bahwa sebagian
besar 131I diakumulasikan pada kelenjar tiroid
2. fungsi fisiologi
kelenjar tiroid dapat diketahui
dengan segera, apkah
bekerja
Secara normal
atau kurang normal
b. Fungsi Ginjal
Seperti diketahui
senyawa asam atilen
diamin tetraasetik (AEDT,
EDTA) merupakan senyawa khelat yang akan segera diekresikan keluar tubuh
melaui ginjal. Sesaat senyawa AEDT
bertanda 51Cr memasuki
tubuh sesorang akan
segera diperoleh informasi apakah ginjal seseorang berfungsi normal atau
tidak.
c. Mempelajai Sirkulasi Darah
Dengan
bantuan radioisotop 24Na,
sirkulasi dalam tubuh dapat
diamati. Sesaat 24NaCl diinjeksikan
kedalam tubuh dapat
diketauhi perjalnannya ke
seluruh pembuluh darah. Pada
daerah dimana sirulasi
darah tada mengalami
hambatan,. Harga cacahan disitu rata-rata cukup tinggi. Sedangakan pada
daerah dimana terdapat penyempitan pembuluh darah harga cacahan jadi relatif
rendah, atau terjadi hambatan pada sirkulasi
darah. Diagnosa ini sekaligus dapat menentukan lokasi penyempitan pembuluh darah (gambar).
3. Menentukan Lokasi Jaringan
Kanker
Dengan bantuan beberapa sediaan
radiofarmasi yang berperan sebagai penatah jaringan atau organ akan diperoleh data informasi tentangkondisi jaringan atrau organ. Terdapat perbedaan hasil tatahan atau
jaringan atau organ dan yang tidak sehat.
a. Lokasi Kanker Pada Jaringan Otak
Adanya kanker
dan lokasinya pada
jaringan otak dapat
diketahui dari hasil tatahanya setelah pasien diinjeksi
dengan zat penatah otak senya perteknetat 99mTcO4.
b.
Lokasi Kanker Pada Jaringan Kanker.
Adanya kanker dan lokasinya pada
organ hati dapat diketahui dari hasil tatahanya
setelah pasien diinjeksi dengan
zat penatah hati mikrokoloid bertanda Tc-99m (gambar)
c.
Lokasi Kanker Pada Jaringa Tulang
Adanya kanker
dan lokasinya pada
jaringan tulang dapat
diketahui dari hasil
tatahanya setelah
pasien diinjeksi dengan
zat penatah tulang
metildifosfonat Tc- 99m (MDP-Tc 99m).
d. Lokasi Tumor Pada Ginjal.
Adanya tumor
(bagian jarian yang abnormal
) dan lokasinya
pada ginjal dapat
diketahui dari
hasil tatahanya setelah
pasien diinjeksi dengan
zat penatah ginjal
asam atilen diamintetra asetik bertanda Tyeknisium -99M atau 99mAEDT.
4. Mempelajari Umur Sel Darah Merah
Sel darah
merah bertanda Fe-59
dapat menentukan umur
sel darah
seseorang (gambar).
Seperti untuk tujuan
tranfusi darah perlu
diketahui umur sel darah merah asal donor.
5. Radioisotop sebagai sumber radiasi.
A. Bidang Kedokteran
1. Sterilisasi radiasi.
Radiasi dalam dosis tertentu dapat
mematikan mikroorganisme sehingga dapat digunakan untuk sterilisasi alat-alat
kedokteran. Steritisasi dengan cara radiasi mempunyai beberapa keunggulan jika
dibandingkan dengan sterilisasi konvensional (menggunakan bahan kimia), yaitu:
a) Sterilisasi radiasi lebih sempurna
dalam mematikan mikroorganisme.
b) Sterilisasi radiasi tidak
meninggalkan residu bahan kimia.
c) Karena dikemas dulu baru disetrilkan
maka alat tersebut tidak mungkin tercemar bakteri lagi sampai kemasan terbuka.
Berbeda dengan cara konvensional, yaitu disterilkan dulu baru dikemas, maka
dalam proses pengemasan masih ada kemungkinan terkena bibit penyakit.
2. Terapi tumor atau kanker.
Berbagai jenis tumor atau kanker
dapat diterapi dengan radiasi. Sebenarnya, baik sel normal maupun sel kanker
dapat dirusak oleh radiasi tetapi sel kanker atau tumor ternyata lebih sensitif
(lebih mudah rusak). Oleh karena itu, sel kanker atau tumor dapat dimatikan
dengan mengarahkan radiasi secara tepat pada sel-sel kanker tersebut.
3. Radiasi dan Pembuataan
Radiovaksin
Radiasi dapat
melemahkan mikroorganisme ataupun
penyakit yang selanjutnya dapat
digunakan untuk pembuatan vaksin dari penyakit tertentu. Vaksin yang
diperoleh secara demikian
dikenal sebagai ”radiovaksin”
.
contoh : radiovaksin
untuk penyakit tidur di afrika dan radiovaksin untukpenyakit
cacing
pada ternak dan lain-lain.
4. Radiasi dan Usaha
setrilisasi Hama
Radiasi dapat
digunakan untuk mensterilkan
beberapa alat atau
bahan
keperluan dokter, karena mikroba atau bibit
penyakit akan mati akibat rasiasi pada
dosis lethal.
Contoh: alat-alat
kedokteran (pisau , gunting, jarum, pinset)
atau bahan-
bahan
kedokteran lainya (kapas, pembalut
dan lainya) telah berhasil disterilkan dengan radiasi.