30 Serba Serbi Nuklir, Bagian 3: Nuklir Dipakai Untuk Apa? Radiasi?

Oleh: R. Andika Putra Dwijayanto, M.Eng.

Pada bagian sebelumnya, telah dijelaskan bahwa reaksi nuklir, a.k.a. reaksi di inti atom, bisa digunakan untuk keperluan pembangkitan energi. Hal ini tidak lepas dari reaksi fisi dan fusi nuklir yang menghasilkan energi mahadahsyat dari pembelahan dan penggabungan atom.

Selain untuk keperluan energi, nuklir juga bisa dipakai radiasinya. Ya, betul, radiasi nuklir. Yang orang-orang kira bisa mengubah mereka menjadi Hulk kalau terkena radiasi itu. Giliran ditanya radiasi apa yang bikin mereka bisa jadi Hulk, bengong semua seperti patung Moai.

Sebelum kita lanjutkan soal pemanfaatan radiasi nuklir, perlu dipahami dulu radiasi itu apa.

Nah, dalam proses transfer energi, ada tiga mekanisme yang memungkinkan, yakni konveksi, konduksi, dan radiasi. Ringkasnya, konveksi itu perpindahan energi (dalam hal ini panas) berbarengan dengan media perpindahannya. Misalkan air di ceret menerima panas dari kompor lalu airnya menguap dan membawa panas itu keluar ceret dalam bentuk uap air. Konduksi itu memindahkan panas, tapi media perpindahannya tidak ikut pindah. Misalkan ada satu batang besi loakan rel kereta, panas dari satu ujung dipindahkan ke ujung lain dan bikin tangan maling besi itu kepanasan. Panasnya pindah, tapi besinya tidak bergerak kemana-mana. Radiasi, di sisi lain, adalah perpindahan panas tanpa media. Contohnya matahari, panasnya sampai ke bumi padahal di ruang angkasa tidak ada udara atau apapun untuk jadi media perpindahan panas.

Semua ini sudah dibahas di Fisika SMA, jadi seharusnya tidak sulit dipahami.

Sekarang jelas bahwa radiasi itu metode perpindahan energi panas. Pertanyaannya, ada berapa jenis radiasi? Dari segi efeknya, radiasi bisa dibagi menjadi dua, yakni radiasi non-pengion dan radiasi pengion. Radiasi non-pengion itu tipe radiasi yang kalau mengenai atom, radiasi itu tidak bisa menendang elektron keluar dari orbitnya (lihat Bagian 1). Contohnya radiasi sinar tampak dari matahari dan lampu, atau radiasi dari televisi. Panas, iya, tapi tidak bisa membuat elektron jadi oleng dan keluar jalur.

Radiasi pengion, sebaliknya, punya kekuatan cukup besar untuk menendang keluar elektron dari orbitnya. Jadi si radiasi ini terbang menuju atom, melihat elektron yang sedang asyik dengan hidupnya sendiri, lalu tanpa ba bi bu menendang keluar elektro tak berdosa itu dari jalur edarnya. Apa imbasnya? Atom itu mengalami perubahan muatan menjadi positif, karena elektron itu muatannya negatif. Efeknya apa? Atom itu jadi radikal dan harus dilar—maksudnya, jadi berubah strukturnya dan bisa jadi tidak stabil dan pecah. Atom radikal ini sangat reaktif secara kimia dan dapat merusak, memecah, dan mengubah struktur-struktur molekuler.

Nah, radiasi nuklir adalah radiasi pengion. Radiasi yang dilepaskan dari inti reaksi yang terjadi di inti atom, dalam berbagai bentuknya, bisa melakukan ionisasi terhadap atom. Efeknya bisa negatif atau positif, tergantung tujuan penggunaan.

Radiasi nuklir bisa muncul dari reaksi apa saja? Utamanya adalah peluruhan, dan secara tidak langsung, transmutasi. Reaksi fisi dan fusi juga bisa melepaskan radiasi, tentu saja, tetapi jika kita bicara soal pemanfaatan radiasi, fisi dan fusi punya kegunaan terbatas. Apalagi fusi, literally useless. Jadi kita fokuskan pada reaksi peluruhan dan transmutasi.

Dari bentukannya, radiasi nuklir yang bersumber dari peluruhan ada tiga jenis: radiasi alfa, beta, dan gamma. Simbolnya α, β, dan γ. Radiasi alfa itu paling berat, identik dengan partikel helium. Daya ionisasinya paling tinggi, alias paling kuat buat menendang elektron dari orbitnya. Untungnya, radiasi alfa cuma bisa menjangkau jarak yang pendek, sekitar 6 cm di udara. Radiasi alfa juga bisa diblokir dengan mudah pakai selembar kertas. Jadi secara umum tidak berbahaya dari luar. Berbahayanya kalau dari dalam.

Radiasi beta itu partikel elektron bermuatan negatif. Daya ionisasinya agak lebih rendah daripada alfa, tapi daya jangkaunya di udara lebih panjang, bisa mencapai 2-4 meter tergantung tingkat energinya. Makin bertenaga makin jauh. Memblokir radiasi beta juga butuh benda yang agak lebih padat, misalkan aluminium. Radiasi beta juga cenderung tidak berbahaya dari luar, kecuali misalkan terjadi reaksi sekunder bernama Bremsstrahlung. Kita tidak bahas benda yang namanya susah dieja ini.

Radiasi gamma itu gelombang elektromagnet. Tidak punya massa/berat, tidak punya muatan. Daya jangkaunya di udara bisa mencapai puluhan meter di udara. Karena gamma itu elektromagnet, memblokirnya agak-agak lebih sulit, butuh perisai berat dengan ketebalan cukup tebal untuk menurunkan energinya. Karena daya jangkau dan daya tembusnya tinggi, radiasi gamma bisa membahayakan dari luar. Tapi karena tidak punya massa dan muatan itu pula, daya ionisasi radiasi gamma paling rendah.

Pertanyaannya, radiasi mana yang orang kira bisa membuat manusia berubah jadi Hulk kalau terpapar?

Ya, radiasi gamma. Karena Bruce Banner terpapar radiasi dari luar tubuh, bukan karena menelan sesuatu.

Apakah radiasi gamma bisa membuat manusia bermutasi menjadi seperti Hulk?

Tentu saja… tidak.

Tapi radiasi nuklir, dalam ketiga bentuknya, memang bisa menyebabkan mutasi genetik, dan itulah yang dimanfaatkan manusia untuk tujuan perbaikan hidup. Jadi, di bidang apa saja radiasi nuklir bisa digunakan? Ada banyak sekali, tapi kita batasi saja di bidang kesehatan dan pertanian dulu. Supaya tidak pusing.

Di bidang kesehatan, radiasi biasa digunakan untuk deteksi maupun terapi kanker. Untuk deteksi kanker, biasa digunakan isotop bernama technetium-99m, yang merupakan hasil peluruhan dari molybdenum-99. Caranya, pasien kanker disuntik cairan berisi technetium-99m, lalu dibiarkan mengalir dalam tubuh. Technetium-99m melepaskan radiasi gamma 140 keV, tidak terlalu kuat, tetapi cukup untuk ditangkap citranya oleh kamera gamma di luar tubuh pasien. Dari analisis citra ini kemudian kondisi tubuh pasien bisa diketahui, misalkan lokasi sel kanker, tingkat penyebaran, dan sebagainya. Technetium-99m digunakan untuk lebih dari 20 juta diagnosis kanker tiap tahunnya.

Selain deteksi kanker, radiasi nuklir juga bisa digunakan untuk terapi kanker, sering disebut sebagai radioterapi. Jenisnya ada dua, bisa eksternal maupun internal. Radioterapi eksternal mengandalkan radiasi gamma dari berbagai sumber, misalkan cobalt-60 dan caesium-137. Sel-sel kanker dipapari radiasi gamma dari pemancar radiasi gamma ini, diarahkan dengan kolimator, supaya hanya menyasar sel-sel kanker, bukan sel-sel normal.

Radioterapi internal biasanya bergantung pada jenis kankernya. Contoh, kanker kelenjar gondok, diterapi dengan menelan yodium-131. Nanti yodium-131 itu masuk ke kelenjar gondok dan melepaskan radiasi beta 971 keV yang kemudian menghancurkan sel-sel kanker. Atau injeksi yttrium-90 dan holmium-166 ke pembuluh darah arteri untuk mengobati tumor di hati. Isotop samarium-153 disuntik ke darah untuk meredakan rasba sakit (paliatif) akibat kanker yang menyebar sampai tulang. Peredaan rasa sakit ini bisa bertahan selama berbulan-bulan. Brakiterapi, salah satu jenis radioterapi internal, dilakukan dengan meletakkan sumber radiasi di dalam tubuh, di sebelah sel kankernya.

Apa radioterapi tidak ada risikonya? Tentu saja ada, sebagaimana kemoterapi bisa membuat rambut jadi botak, radioterapi ada kemungkinan merusak sel-sel yang sebenarnya sehat. Tapi kemajuan teknologi dan metode modern meminimalisir risiko tersebut.

Dalam bidang pertanian, radiasi nuklir dipakai untuk berbagai kegunaan. Dalam pencarian bibit unggul, misalkan, bibit tanaman seperti padi dipapari radiasi gamma intensitas tinggi dari cobalt-60, sehingga terjadi mutasi dalam genetik benih tersebut (namanya mutagenesis). Kemudian, bibit yang sudah diiradiasi tersebut diseleksi sehingga didapatkan bibit beras unggul, baik dari hasil panen lebih banyak, lebih tahan hama, lebih tahan perubahan iklim, dan tekstur nasi lebih pulen. BATAN pernah melepaskan beberapa varietas benih beras unggul ke pasaran, salah satunya Sidenuk. Selain padi, bibit unggul melalui proses mutagenesis sudah pernah dihasilkan untuk sorgum dan kedelai.

Selain itu, fosfor-32 digunakan untuk analisis efisiensi penggunaan pupuk oleh tanaman, yang nantinya bisa digunakan untuk optimasi penggunaan pupuk. Radiasi gamma dari cobalt-60 juga bisa digunakan untuk pengawetan pascapanen. Jadi produk hasil pertanian, sebelum dikirim ke pasaran, diiradiasi dulu dengan radiasi gamma. Supaya apa? Lebih awet, karena patogen pembusuk produk pertaniannya sudah dibasmi semua dengan radiasi gamma. Berbagai produk olahan makanan seperti pepes dan rendang pun bisa disimpan hingga ± 2 tahun tanpa pengawet dengan memanfaatkan iradiasi gamma.

Apa ada risikonya untuk aspek pertanian ini? Secara umum tidak. Galur bibit unggul sudah diseleksi lebih ketat daripada seleksi calon menantu, sehingga bibit-bibit yang bawa sifat buruk bisa disingkirkan, sebagaimana menyingkirkan calon menantu yang suka main slot dan pinjol. Radiasi gamma untuk pengawetan produk pascapanen pun tidak membuat produk-produk itu jadi radioaktif atau bermutasi jadi berbahaya. Tidak ada residu juga. Jadi jangan harap makan produk-produk yang diawetkan dengan radiasi bisa membuat seseorang punya kekuatan seperti Hulk.

Ini masih sedikit sekali dari banyak aplikasi radiasi nuklir dalam berbagai aspek kehidupan. Pada intinya, meski radiasi nuklir bisa membahayakan kalau tidak bisa dikendalikan, selama terkendali dengan baik, malah bisa menolong hidup manusia. Banyak yang sembuh dari kanker melalui wasilah radioterapi, dan bibit unggul bisa meningkatkan produksi panen petani.

Pertanyaannya, sinar-X itu bentuk radiasi nuklir atau bukan?