• Tweet
• Share

Pemanfaatan Radiasi Nuklir dan Radioisotop Dalam Kehidupan Manusia

Beberapa bahan yang ada di alam, seperti uranium, apabila direaksikan dengan neutron, akan mengalami reaksi pembelahan dan menghasilkan energi yang dapat digunakan untuk memanaskan air hingga menjadi uap. Selanjutnya uap tersebut dapat digunakan untuk memutar turbin dan menghasilkan listrik. Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir komersial yang pertama adalah Reaktor Magnox, yang dibangun pada tahun 1950-an di Inggris.

Sedangkan penggunaan radioisotop secara sengaja untuk suatu tujuan tertentu dilakukan oleh George du Hevesy pada tahun 1911. Pada saat itu, ia masih berstatus seorang pelajar yang sedang meneliti bahan radioaktif alam. Karena berasal dari luar kota dan dari keluarga yang sederhana ia tinggal di suatu asrama yang sekaligus menyajikan makanan pokok sehari-hari. Pada suatu ketika, ia curiga bahwa makanan yang disajikan dicampur dengan makanan sisa dari hari sebelumnya, tetapi ia tidak bisa membuktikan kecurigaannya itu. Untuk itu ia menaruh sejumlah kecil bahan radioaktif kedalam makanan yang sengaja tidak dihabiskannya. Keesokan harinya ketika makanan yang jenisnya sama disajikan, ia melakukan pemeriksaan makanan tersebut dengan menggunakan peralatan deteksi radiasi yang sederhana, dan ternyata ia mendeteksi adanya radioisotop dalam makanan yang dicurigainya. Mulai saat itulah ia mengembangkan penggunaan bahan radioaktif sebagai suatu perunut (tracer) untuk berbagai macam keperluan.

1. Bidang Energi: Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir

Perbedaan antara Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir dan Pembangkit Listrik Berbahan Bakar Fosil

Semua pembangkit tenaga listrik, termasuk PLTN, mempunyai prinsip kerja yang relatif sama. Bahan bakar (baik yang berupa batu bara, gas ataupun uranium) digunakan untuk memanaskan air yang akan menjadi uap. Uap memutar turbin dan selanjutnya turbin memutar suatu generator yang akan menghasilkan listrik.

Perbedaan yang mencolok adalah bahwa PLTN tidak membakar bahan bakar fosil, tetapi menggunakan bahan bakar dapat belah (bahan fisil). Di dalam reaktor, bahan fisil tersebut direaksikan dengan neutron sehingga terjadi reaksi berantai yang menghasilkan panas. Panas yang dihasilkan digunakan untuk menghasilkan uap air bertekanan tinggi, kemudian uap tersebut digunakan untuk menggerakkan turbin. Dengan digunakannya bahan fisil, berarti tidak menghasilkan CO₂, hujan asam, ataupun gas beracun lainnya seperti jika menggunakan bahan bakar fosil.

Seberapa amankah PLTN?

Dibandingkan pembangkit listrik lainnya, PLTN mempunyai faktor keselamatan yang lebih tinggi. Hal ini ditunjukkan oleh studi banding kecelakaan yang pernah terjadi di semua pembangkit listrik. Secara statistik, kecelakaan pada PLTN mempunyai persentase yang jauh lebih rendah dibandingkan yang terjadi pada pembangkit listrik lain. Hal tersebut disebabkan karena dalam desain PLTN, salah satu filosofi yang harus dipunyai adalah adanya “pertahanan berlapis” (defence in-depth). Dengan kata lain, dalam PLTN terdapat banyak pertahanan berlapis untuk menjamin keselamatan manusia dan lingkungan. Jika suatu sistem operasi mengalami kegagalan, maka masih ada sistem cadangan yang akan menggantikannya. Pada umumnya, sistem cadangan berupa suatu sistem otomatis pasif. Disamping itu, setiap komponen yang digunakan dalam instalasi PLTN telah didesain agar aman pada saat mengalami kegagalan, sehingga walaupun komponen tersebut mengalami kegagalan, maka kegagalan tersebut tidak akan mengakibatkan bahaya bagi manusia dan lingkungannya.

Dari sisi sumber daya manusia, personil yang mengoperasikan PLTN harus memenuhi persyaratan yang sangat ketat, dan wajib mempunyai sertifikat sebagai operator reaktor yang dikeluarkan oleh Badan Pengawas Tenaga Nuklir (BAPETEN). Untuk mendapatkan sertifikat tersebut, mereka harus mengikuti dan lulus ujian pelatihan. Sertifikat tersebut berlaku untuk jangka waktu tertentu dan setelah lewat masa berlakunya maka akan dilakukan pengujian kembali.

Peranan PLTN dalam Kelistrikan Dunia

Pada Nopember 2005, di seluruh dunia terdapat 441 buah pembangkit listrik tenaga nuklir yang beroperasi di 31 negara, menghasilkan tenaga listrik sebesar lebih dari 363 trilyun watt. Reaktor yang dalam tahap pembangunan sebanyak 30 buah dan 24 negara (termasuk 6 negara yang belum pernah mengoperasikan reaktor nuklir) merencanakan untuk membangun 104 reaktor nuklir baru. Saat ini energi listrik yang dihasilkan PLTN menyumbang 16% dari seluruh kelistrikan dunia, yang secara kuantitatif jumlahnya lebih besar dari listrik yang dihasilkan di seluruh dunia pada tahun 1960.

Negara-negara di Eropa merupakan negara yang paling tinggi persentase ketergantungannya pada energi nuklir. Perancis, Lithuania dan Slovakia merupakan tiga negara yang memiliki ketergantungan listrik pada energi nuklir yang tinggi, yaitu masing-masing sebesar 78%, 72% dan 55%.

Di masa mendatang, pemakaian energi nuklir akan berkembang lebih maju lagi, tidak hanya sekedar untuk pembangkit listrik saja, tetapi juga untuk keperluan energi selain kelistrikan, seperti produksi hidrogen, desalinasi air laut, dan pemanas ruangan.


2. Bidang Non Energi: Pemanfaatan Radiasi Untuk Kesejahteraan Manusia

Bidang Pertanian

Efisiensi Pemupukan

Pupuk harganya relatif mahal dan apabila digunakan secara berlebihan akan merusak lingkungan, sedangkan apabila kurang dari jumlah seharusnya hasilnya tidak efektif. Untuk itu perlu diteliti jumlah pupuk yang diserap oleh tanaman dan berapa yang dibuang ke lingkungan. Penelitian ini dilakukan dengan cara memberi “label” pupuk yang digunakan dengan suatu isotop, seperti nitrogen-15 atau phosphor-32. Pupuk tersebut kemudian diberikan pada tanaman dan setelah periode waktu dilakukan pendeteksian radiasi pada tanaman tersebut.

Penelitian Tanaman Varietas Baru

Seperti diketahui, radiasi pengion mempunyai kemampuan untuk merubah sel keturunan suatu mahluk hidup, termasuk tanaman. Dengan berdasar pada prinsip tersebut, maka para peneliti dapat menghasilkan jenis tanaman yang berbeda dari tanaman yang telah ada sebelumnya dan sampai saat ini telah dihasilkan 1800 jenis tanaman baru.

Varietas baru tanaman padi, gandum, bawang, pisang, cabe dan biji-bijian yang dihasilkan melalui teknik radioisotop mempunyai ketahanan yang lebih tinggi terhadap hama dan lebih mampu beradaptasi terhadap perubahan iklim yang ekstrim.

Pengendalian Hama Serangga

Di seluruh dunia, hilangnya hasil panen akibat serangan hama serangga kurang lebih 25-35%. Untuk memberantas hama serangga sejak lama para petani menggunakan insektisida kimia. Akhir-akhir ini insektisida kimia dirasakan menurun keefektifannya, karena munculnya serangga yang kebal terhadap insekstisida. Selain itu insektisida juga mulai dikurangi penggunaannya karena insektisida meninggalkan residu yang beracun pada tanaman. Salah satu metode yang mulai banyak digunakan untuk menggantikan insektisida dalam mengendalikan hama adalah teknik serangga mandul.

Teknik serangga mandul dilakukan dengan mengiradiasi serangga menggunakan radiasi gamma untuk memandulkannya. Serangga jantan mandul tersebut kemudian dilepas dalam jumlah besar pada daerah yang diserang hama. Apabila mereka kawin dengan serangga betina, maka tidak akan dihasilkan keturunan. Dengan melepaskan serangga jantan mandul secara berulang, populasi hama serangga akan turun secara menyolok. Teknik ini telah digunakan secara intensif di banyak negara penghasil pertanian seperti Amerika Selatan, Mexico, Jamaika dan Libya.

Pengawetan Makanan

Kerusakan makanan hasil panen dalam penyimpanan akibat serangga, pertunasan dini atau busuk, dapat mencapai 25-30%. Kerugian ini terutama diderita oleh negara-negara yang mempunyai cuaca yang panas dan lembab. Pengawetan makanan banyak digunakan dengan tujuan untuk menunda pertunasan pada umbi-umbian, membunuh serangga pada biji-bijian, pengawetan hasil laut dan hasil peternakan, serta rempah-rempah.

Pada teknik pengawetan dengan menggunakan radiasi, makanan dipapari dengan radiasi gamma berintensitas tinggi yang dapat membunuh organisme berbahaya, tetapi tanpa mempengaruhi nilai nutrisi makanan tersebut dan tidak meninggalkan residu serta tidak membuat makanan menjadi radioaktif. Teknik iradiasi juga dapat digunakan untuk sterilisasi kemasan. Di banyak negara kemasan karton untuk susu disterilkan dengan iradiasi.

Dosis Iradiasi Makanan dan Tujuannya

DOSIS	TUJUAN	PRODUK
Dosis rendah (s.d. 1 kGy)	Menghambat pertunasan	Kentang, bawang, jahe, rempah-rempah
	Membunuh serangga dan parasit	Makanan kering, buah segar, padi-padian
	Penundaan kematangan/pembusukan	Buah segar, sayuran
Dosis menengah (1-10 kGy)	Memperpanjang masa penyimpanan	Ikan, strawberry, jamur
	Menunda pembusukan, membunuh serangga berbahaya	Hasil laut dan hasil ternak
High dose (10-50 Gy)	Sterilisasi	Hasil peternakan, hasil laut, makanan siap masak
	Dekontaminasi	Rempah-rempah

Bidang Kedokteran

Di bidang kedokteran, radioisotop banyak digunakan sebagai alat diagnosis dan alat terapi berbagai macam penyakit.

Diagnosa

Radioisotop merupakan bagian yang sangat penting pada proses diagnosis suatu penyakit. Dengan bantuan peralatan pembentuk citra (imaging devices), dapat dilakukan penelitian proses biologis yang terjadi dalam tubuh manusia. Dalam penggunaannya untuk diagnosis, suatu dosis kecil radioisotop yang dicampurkan dalam larutan yang larut dalam cairan tubuh dimasukkan ke dalam tubuh, kemudian aktivitasnya dalam tubuh dapat dipelajari menggunakan gambar 2 dimensi atau 3 dimensi yang disebut tomografi. Salah satu radioisotop yang sering digunakan adalah technisium-99m, yang dapat digunakan untuk mempelajari metabolisme jantung, hati, paru-paru, ginjal, sirkulasi darah dan struktur tulang. Tujuan lain dari penggunaan di bidang diagnosis adalah untuk analisis biokimia yang disebut radio-immunoassay. Teknik ini dapat digunakan untuk mengukur konsentrasi hormon, enzim, obat-obatan dan substansi lain dalam darah.

Terapi

Penggunaan radioisotop di bidang pengobatan yang paling banyak adalah untuk pengobatan kanker, karena sel kanker sangat sensitif terhadap radiasi. Sumber radiasi yang digunakan dapat berupa sumber eksternal, berupa sumber gamma seperti Co-60, atau sumber internal, yaitu berupa sumber gamma atau beta yang kecil seperti Iodine-131 yang biasa digunakan untuk penyembuhan kanker kelenjar tiroid.

Sterilisasi Peralatan Kedokteran

Dewasa ini banyak peralatan kedokteran yang disterilkan menggunakan radiasi gamma dari Co-60. Metode sterilisasi ini lebih ekonomis dan lebih efektif dibandingkan sterilisasi menggunakan uap panas, karena proses yang digunakan merupakan proses dingin, sehingga dapat digunakan untuk benda-benda yang sensitif terhadap panas seperti bubuk, obat salep, dan larutan kimia.

Keuntungan lain dari sterilisasi dengan menggunakan radiasi adalah proses sterilisasi dapat dilakukan setelah benda tersebut dikemas dan masa penyimpanan benda tersebut tidak terbatas sepanjang kemasannya tidak rusak.

Industri dan Lingkungan

Bidang Hidrologi

Dalam bidang hidrologi, sumber radiasi yang umum digunakan adalah sumber radiasi gamma. Teknik hidrologi yang menggunakan radioisotop mampu secara akurat melacak dan mengukur ketersediaan air dari suatu sumber air di bawah tanah. Teknik tersebut memungkinkan untuk melakukan analisis, pengelolaan dan pelestarian sumber air yang ada dan pencarian sumber air baru. Teknik ini dapat memberikan informasi mengenai asal, usia dan distribusi, hubungan antara air tanah, air permukaan dan sistem pengisiannya.

Pemanfaatan lainnya adalah sebagai perunut untuk mencari kebocoran pada bendungan dan saluran irigasi, mempelajari pergerakan air dan lumpur pada daerah pelabuhan dan bendungan, laju alir, serta laju pengendapan. Selain radiasi gamma, radiasi neutron banyak juga digunakan untuk mengukur kelembaban permukaan tanah.

Detektor Asap

Detektor yang menggunakan radioaktif biasanya menggunakan ameresium-241 yang merupakan pemancar alfa. Pada saat tidak ada asap maka partikel alfa akan mengionisasi udara dan menyebabkan terjadinya aliran ion antara 2 elektroda. Jika asap di dalam ruangan masuk ke dalam detektor, maka asap tersebut dapat menyerap radiasi alfa sehingga akan menghentikan arus yang selanjutnya akan menghidupkan alarm.

Perunut Lingkungan

Radioisotop dapat digunakan sebagai perunut untuk menganalisis pencemar, baik pencemar udara maupun air. Teknik ini dapat digunakan untuk menganalisis kontaminasi sulfur dioksida di atmosfir yang dihasilkan dari gas buang hasil pembakaran bahan bakar fosil, endapan lumpur laut dari limbah industri dan tumpahan minyak.

Perunut Industri

Kemampuan untuk mengukur radioaktvitas dalam jumlah yang sangat kecil telah memungkinkan pemakaian radioisotop sebagai perunut dengan menambahkan sejumlah kecil radioisotop pada bahan yang digunakan dalam berbagai proses. Teknik ini memungkinkan untuk mempelajari pencampuran dan laju alir dari berbagai macam bahan, termasuk cairan, bubuk dan gas. Teknik perunut juga dapat digunakan untuk mendeteksi tempat terjadinya kebocoran.

Suatu perunut yang dimasukkan ke oli pelumas dapat digunakan untuk menentukan laju keausan dari suatu mesin. Teknik perunut juga dapat digunakan di berbagai fasilitas untuk mengukur kinerja peralatan dan meningkatkan efisiensinya.

Alat Pengukur dan Kendali

Peralatan pengukur yang berisi sumber radioaktif secara luas telah digunakan dalam industri yang memerlukan pengaturan permukaan gas, cairan atau padatan secara akurat. Alat pengukur ini sangat bermanfaat dalam situasi dimana panas dan tekanan yang ekstrim atau kondisi lingkungan yang korosif mempersulit pelaksanaan pengukuran.

Pengukur ketebalan yang menggunakan radioisotop digunakan untuk mengukur ketebalan secara kontinu pada bahan, seperti kertas, plastik, logam, dan gelas, yang dalam proses pengukuran tersebut tidak diperlukan kontak antara alat pengukur dan bahan yang diukur.

Alat pengukur densitas yang menggunakan radioaktif digunakan pada saat kendali otomatis dari cairan, bubuk atau padatan sangat diperlukan, misalnya dalam pembuatan sabun detergen dan rokok.

Penggunaan radioisotop pada alat pengukur mempunyai beberapa kelebihan yaitu pengukuran dapat dilakukan tanpa kontak fisik antara alat pengukur dan bahan yang akan diukur, perawatan yang dibutuhkan relatif mudah, serta lebih ekonomis dibandingkan metode lainnya.

Radiografi

Radioisotop yang memancarkan radiasi gamma dan pesawat sinar-X dapat digunakan untuk “melihat” bagian dalam dari hasil fabrikasi, seperti hasil pengelasan atau hasil pengecoran, untuk melihat apakah produk tersebut mempunyai cacat atau tidak, dan memeriksa isi dari suatu kemasan/bungkusan tertutup, misalnya pemeriksaan bagasi di pelabuhan. Pada teknik ini suatu sumber radiasi diletakkan pada jarak tertentu dari bahan yang akan diperiksa dan film radiografi atau layar pendar (fluoresens) diletakkan pada sisi yang berlawanan dari sumber radiasi. Dari perbedaan tingkat kehitaman pada film radiografi atau layar pendar, dapat dipelajari struktur atau cacat yang ada pada benda yang diperiksa.

Penentuan Umur Suatu Benda

Teknik penentuan umur suatu benda yang menggunakan radioisotop disebut Carbon Dating. Prinsip kerja teknik ini adalah membandingkan konsentrasi unsur karbon yang tidak stabil pada suatu benda dengan benda lainnya. Teknik ini banyak digunakan oleh para ahli geologi, antropologi dan arkeologi untuk menentukan umur benda yang mereka temukan.