Embed Size (px)
DESCRIPTION
Makalah
Citation preview
MAKALAH IPA TERPADU
FISIKA INTI DAN RADIOAKTIVITAS
Disusun Oleh :
Nadia Intan R (22)
Unsa F. Aliya (28)
Yusti Muadhatin (30)
XII-IPA 1
SMA NEGERI 1 KEDIRI
2013/2014
Makalah Ipa Terpadu
Fisika Inti dan Radioaktivitas
Disusun Oleh :
Nadia Intan R (22)
Unsa F. Aliya (28)
Yusti Muadhatin (30)
XII-IPA 1
SMA NEGERI 1 KEDIRI
2013/2014
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR 1
DAFTAR ISI 2
BAB 1
PENDAHULUAN
PENDAHULUAN 4
1.1.Latar Belakang 4
1.2.Tujuan Penulisan 5
1.3.Rumusan Masalah 5
BAB 11 7
ISI 7
2.1. Inti Atom 7
2.1.1. Ukuran Atom 8
2.1.2.Massa Atom 8
2.I.3. Sifat Atom 9
2.1.4.Bentuk Atom 12
2.2. Radioaktifitas 13
2.2.1.Interaksi sinar Radioaktifitas Dengan Materi
2.3.STUKTUR INTI 20
2.3.1 Stabilitasi Inti. 21
2.3.2. Tenaga Ikatan Inti 22
2.3.3. Peluruhan Inti Tak Stabil 24
2.3.4. Transmutasi 30
2.3.5. Dosis Penyerapan 34
2.3.6. Partikel Elementer 35
2.3.7. Reaksi Inti 36
2.3.8. Alalt-Alat Deteksi 38
2.4. NUKLIR 43
2.4.1. Komponen Nuklir 44
2.4.2. Tehnologi Reaktor Nuklir 49
2.4.3. Siklus Bahan Bakar Nuklir 52
BAB 111 54
PENUTUP 54
3.1. Kesimpulan 54
3.2. Saran 55
DAFTAR PUSTAKA 56
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat serta
karunia-Nya kepada kami sehingga kami berhasil menyelesaikan makalah ini yang berjudul
“FISIKA INTI DAN RADIOAKTIVITAS”.
.Harapan kami semoga makalah ini membantu menambah pengetahuan dan
pengalaman bagi para pembaca, sehingga kami dapat memperbaiki bentuk maupun isi
makalah ini sehingga kedepannya dapat lebih baik.
Kami menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik
dan saran dari semua pihak yang bersifat membangun selalu kami harapkan demi
kesempurnaan makalah ini.
Akhir kata, kami sampaikan terima kasih kepada semua pihak yang telah berperan
serta dalam penyusunan makalah ini dari awal sampai akhir. Semoga Allah SWT senantiasa
meridhoi segala usaha kita. Amin.
Kediri, 30 November 2013
Penyusun
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Kebutuhan akan energi bertambah semakin cepat dari tahun ke tahun, sementara
sumber yang dapat langsung untuk digunakan untuk kebutuhan tertentu semakin
terbatas.Meskipun energi yang bersumber pada radiasi matahari (energi surya) sangat
berlimpahtetapi sejauh ini belum dapat pemanfaatannya masih belum dapat optimal. Secara
ekonomis ntuk mengkonversi energi surya masih relatif mahal dibandingkan sumber-sumber
energi yang bersumber pada minyak dan gas bumi serta batubara. Reaktor fusi nuklir
merupakan salah satu sumber energi alternatif masa depan yang menggunakan bahan bakar
yang tersedia melimpah, sangat efisien, bersih dari polusi, tidakakan menimbulkan bahaya
kebocoran radiasi dan tidak menyebabkan sampah radioaktif yang merisaukan seperti pada
reaktor fisi nuklir.
Sejauh ini reaktor fusi nuklir masih belum dioperasikan secara komersial.
Prototipreaktor-reaktor fusi saat ini masih dalam tahap eksperimentasi pada beberapa
laboratorium di USA dan di beberapa negara maju lainnya. Suatu konsorsium dari USA,
rusia, Eropa dan Jepang telah mengajukan pembangunan suatu reaktor fusi yang disebut
International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) di Cadarache (Perancis) untuk
mengujikelayakan dan keberlanjutan penggunaan reaksi fusi untuk menghasilkan energi
listrik.
Reaktor-reaktor nuklir yang saat ini dioperasikan untuk menghasilkan energi (listrik)
merupakan reaktor fisi nuklir. Dalam reaktor fisi nuklir energi diperoleh dari pemecahan satu
atom menjadi dua atom. Dalam reaktor-reaktor fisi nuklir konvensional, neutron lambat yang
menumbuk inti atom bahan bakar (umumnya Uranium) menghasilkan inti atom baru yang
sangat tidak stabil dan hampir seketika pecah menjadi dua bagian (inti) dan sejumlah
neutrondan energi yang besar. Pecahan hasil reaksi fisi tersebut merupakan sampah radioaktif
dengan waktu paruh yang sangat panjang sehingga menimbulkan masalah baru pada
lingkungan. Dalam reaksi fusi nuklir dua inti atom ringan bergabung menjadi satu inti baru.
Dalam suatu reaktor fusi, inti-inti atom isotop hidrogen (protium, deuterium, dan
tritium) bergabung menjadi inti atom helium dan netron serta sejumlah besar energi. Reaksi
fusi ini sejenis dengan reaksi yang terjadi di dalam inti matahari dan bersifat jauh lebih
bersih, lebih aman, lebih efisien dan menggunakan bahan bakar yang jauh lebih berlimpah
dibandingkan denganreaksi fisi nuklir.
1.2 Rumusan Masalah
1. Bagaimana konsep inti atom?
2. Apakah yang dimaksud dengan radioaktivitas?
3. Bagaimana proses terjadinya reaksi inti?
4. Apa saja komponen dari reaktor nuklir
1.3 Tujuan Penulisan
1. Mengetahui dan memahami konsep inti atom.
2. Mengetahui dan memahami tentang radioaktivitas
3. Memahami proses tejadinya reksi inti.
4. Mengetahui komponen dari reaktor nuklir.
1.4 Manfaat1.4.1 Bagi penulis:
Dapat memahami mengenai konsep inti atom, radioaktivitas dan reaksi inti untuk
menambah pengetahuan dan sebagai calon guru sehingga nantinya mampu
menjelaskan kepada anak didik.
1.4.2 Bagi pembaca:
Dapat mengetahui manfaat dari radioaktif dan dapat dapat pula mengaplikasikannya
dalam kehidupan sehari-hari. Serta dapat pula mengetahui dampak dari radiasi dan
bisa menghindarinya sejak dini.
BAB II
ISI
2.1. INTI ATOM
Istilah atom berasal dari Bahasa Yunani (ἄτομος/átomos), yang berarti tidak dapat
dipotong ataupun sesuatu yang tidak dapat dibagi-bagi lagi. Konsep ini pertama kali diajukan
oleh para filsuf India dan Yunani. Selama akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20, para
fisikawan berhasil menemukan struktur dan komponen-komponen subatom di dalam atom,
hal ini membuktikan bahwa ‘atom’ tidaklah tak dapat dibagi-bagi lagi.
Atom adalah satuan dasar materi yang terdiri dari inti atom beserta awan elektron
bermuatan negatif yang mengelilinginya. Inti atom mengandung campuran proton yang
bermuatan positif dan neutron yang bermuatan netral (terkecuali pada Hidrogen-1 yang tidak
memiliki neutron). Elektron-elektron pada sebuah atom terikat pada inti atom oleh gaya
elektromagnetik.
Partikel-partikel pembentuk inti atom adalah proton (1P1) dan netron ( 0n1). Kedua
partikel pembentuk inti atom ini disebut juga nukleon. Sedangkan nuklida adalah suatu inti
atom yang ditandai dengan jumlah proton (p) dan neutron (n) tertentu, dituliskan:
XZA
X = lambang unsurs
Z = nomor atom = jumlah proton (= p)
A = bilangan massa = jumlah proton dan neutron (= p + n)
2.1.1. Ukuran Atom
Inti atom jauh lebih kecil dari ukuran asli atom (antara 10 000 dan 100 000 kali lebih
kecil). Juga mengandung lebih dari 99% dari massa sehingga kepadatan massa inti sangat
tinggi. Inti atom memiliki semacam struktur internal, seperti neutron dan proton tampaknya
mengorbit sekitar satu sama lain, sebuah fakta yang diwujudkan dalam keberadaan peristiwa
magnetik nuklir. Percobaan menunjukkan bahwa inti sangat mirip dengan bola atau elipsoid
kompak 10-15 m (= 1 fm), yang tampaknya kepadatan yang konstan. Radius ini bervariasi
dengan jumlah proton dan neutron. Inti atom terdiri atom proton-proton dan neutron-neutron.
Jari-jari inti : R = R0 . A1/3
R0 : Jari-jari atom 1,33 x 10-3 cm
A : Nomor massa (nukleon)
2.1.2.Massa Atom
Mayoritas massa atom berasal dari proton dan neutron, jumlah keseluruhan partikel
ini dalam atom disebut sebagai bilangan massa. Massa atom pada keadaan diam sering
diekspresikan menggunakan satuan massa atom (u). Satuan ini didefinisikan sebagai
seperduabelas massa atom karbon-12 netral, yang kira-kira sebesar 1,66 × 10−27 kg. Atom
memiliki massa yang kira-kira sama dengan bilangan massanya dikalikan satuan massa atom.
Nama Lambang Nomor
atom
Nomor
massa
Massa
(sma)
Proton P atau H 1 1 1,00728
Neutron N 0 1 1,00867
Elektron e -1 0 0,000549
2.1.3.Sifat atom
Berdasarkan jumlah A, Z, dan N nuklida dapat di golongkan sebagai berikut :
1. Isotop : Atom-atom unsur tertentu ( Z sama) dengan nomor massa berbeda.
2. Isoton : kelompok nuklida dengan jumlah netron sama tetapi Z berbeda.
3. Isobar : kelompok nuklida dengan A sama tetapi Z berbeda.
4. Isomer : nuklida yang memiliki A dan Z yang sama dan sifat kimia sama tetapi tingkat
energinya berbeda.
Beradasarkan kestabilan, nuklida-nuklida dapat dikelompokkan sebagai berikut :
1. Nuklida stabil, yaitu nuklida yang memiliki A dan Z yang tetap.
2. Radionuklida, nuklida yang memiliki A dan Z yang dapat berubah, tidak stabil dan secara
spotan meluruh menjadi nuklida lain.
2.1.4. Bentuk Atom
Pada tahun 1661, Robert Boyle mempublikasikan buku The Sceptical Chymist yang
berargumen bahwa materi-materi di dunia ini terdiri dari berbagai kombinasi "corpuscules"
ataupun atom-atom yang berbeda. Hal ini berbeda dengan pandangan klasik bahwa materi
terdiri dari unsur udara, tanah, api, dan air.Pada tahun 1789, istilah element (unsur)
didefinisikan oleh seorang bangsawan dan peneliti Perancis, Antoine Lavoisier, sebagai
bahan dasar yang tidak dapat dibagi-bagi lebih jauh lagi dengan menggunakan metode-
metode kimia.
Pada tahun 1803, John Dalton menggunakan konsep atom untuk menjelaskan
mengapa unsur-unsur selalu bereaksi dalam perbandingan yang bulat dan tetap dan mengapa
gas-gas tertentu lebih larut dalam air dibandingkan dengan gas-gas lainnya. Ia mengajukan
bahwa setiap unsur mengandung atom-atom tunggal unik yang dapat kemudian lebih jauh
bergabung menjadi senyawa-senyawa kimia. Sedangkan bentuk inti atom ada yang berbentuk
bulat dan cakram. Didalam inti atom berkerja gaya Coulomb dan momen kuodrupol. Jika
momen kuodrupol = 0 maka bentuknya bulat jika > 0 maka bentuknya akan lonjong atau
cakram.
2.1.5 Massa Atom
Massa suatu atom berhubungan erat dengan jumlah elektron, proton, dan neutron yang
dimiliki atom tersebut. Berdasarkan perjanjian internasional, satu atom dari isotop karbon
(disebut karbon-12) yang mempunyai enam proton dan enam neutron memiliki massa tepat
12 satuan massa atom (sma). Atom karbon-12 ini dipakai sebagai standar, sehingga satu
satuan massa atom didefinisikan sebagai suatu massa yang besarnya tepat sama dengan
seperduabelas massa dari satu atom karbon-12. Massa satu atom karbon-12 = 1 sma.
1 sma=massa satu atom karbon−1212
¿1,66056 10−27 kg
Satuan massa atom juga dapat dinyatakan berdasarkan prinsip kesetaraan massa dan energi yang dikemukakan oleh Einstein. Sehingga diperoleh:
E=m c2=( 1,66056 ×10−27 kg )¿¿
Inti sebuah massa atom hampir mengandung seluruh massanya. Hal ini karena inti
merupakan tempat terkonsentrasi seluruh massa atom (sesuai model atom Rutherford). Alat
yang dapat digunakan untuk mengukur massa atom disebut spektrometer massa.
Pada sebuah spektrometer massa, suatu sampel gas ditembak oleh aliran electron berenergi
tinggi. Tumbukan antara elektron dan atom (atau molekul) gas menghasilkan ion positif
dengan terlepasnya satu elektron dari tiap atom atau molekul. Ion-ion tersebut sampai pada
sebuah detektor, yang mencatat arus listrik dari tiap jenis ion. Jumlah arus listrik yang
dihasilkan sebanding dengan jumlah ion, sehingga dapat ditentukan kelimpahan relatif dari
isotop-isotopnya.
2.1.6 Defek Massa
Defek massa menunjukkan selisih antara massa diam sebuah inti atom dan jumlah seluruh
massa diam masingmasing nukleonnya dalam keadaan tak terikat. Jadi, defek massa adalah
kesetaraan massa energi ikat berdasarkan persamaan massa-energi. Isotop dengan jumlah
proton Z dan jumlah neutron (A – Z ) memiliki massa inti sebesar:
mi = Z.mp + (A – Z ) mn ...................................... (11.1)
Dengan mp adalah massa proton dan mn adalah massa neutron. Berdasarkan pengukuran
diperoleh hasil bahwa massa inti atom lebih kecil daripada massa nukleon. Menurut hukum
kesetaraan massa dan energi, besarnya defek massa dinyatakan:
m = Z.mp + (A – Z ) mn– mi ................................. (11.2)
Defek massa atau susut massa timbul karena untuk menyusun inti diperlukan energi yang
mengikat semua nukleon, yang disebut energi ikat (binding energy), yang diperoleh dari
massa inti. Berdasarkan teori relativitas Einstein mengenai kesetaraan antara massa dan
energidiberikan oleh:
ΔE = ( Δm )c2 ......................................................... (11.3)
Dengan :
∆E = energi ikatan inti (J)
∆m = defek massa (kg)
C = 3 x 108 m/s
2.1.7 Energi Ikatan Inti
Pada umumnya, inti yang memiliki nukleon yang lebih besar memiliki tingkat stabilitas inti
yang rendah. Sehingga, tingkat stabilitas suatu inti ternyata tidak selalu ditentukan oleh
besarnya energi ikat inti. Karena itu, besarnya energi yang berhubungan langsung dengan
stabilitas inti adalah energi ikat per nukleon yang besarnya dapat dihitung melalui persamaan:
En = EA
Dengan :
En = energi ikat per nukleon (MeV)
E = energi ikat inti (MeV)
A = jumlah nukleon
2.2. RADIOAKTIFITAS
2.2.1 Pengertian Radioaktifitas
Radioaktifitas didefinisikan sebagai pemancaran sinar radioaktif (sinar α , β, atau γ) secara
spontan oleh inti-inti yang tidak stabil (missal U-238) menjadi inti-inti yang lebih stabil.
Gejala yang dapat diamati ini dinamakan: sinar radio aktif.
Dalam tahun 1896 seorang fisikawan Perancis Henry Becquerel (1852-1908) untuk pertama
kalinya menemukan radiasi dari senyawa-senyawa uranium.Radiasi ini tak tampak oleh
mata,radiasi ini dikenal karena sifatnya yaitu:
a.Menghitamkan film
b.Dapat mengadakan ionisasi
c.Dapat memendarkan bahan-bahan tertentu
d.Merusak jaringan tubuh
e.Daya tembusnya besar
Radiasi ini tidak dapat dipengaruhi oleh perubahan keadaan lingkungan seperti:suhu,tekanan
suatu reaksi kimia.
contoh:uranium disebut bahan radio aktif,dan radiasi yang dipancarkan disebut sinar radio
aktif.
Gejala ini diperoleh Becquerel ketika mengadakan penelitian terhadap sifat-sifat Fluoresensi
yakni perpendaran suatu bahan selagi disinari cahaya.
Fosforecensi yaitu berpendarnya suatu bahan setelah disinari cahaya, jadi berpendar setelah
tak disinari cahaya.
Fluorecensi dan Fosforecensi tidak bertentangan dengan hukum kekelan energi,bahan-bahan
berpendar selagi menerima energi atau setelah menerima energi
Persenyawaan uranium tidak demikian halnya,radiasi persenyawaan uranium tanpa didahului
oleh penyerapan energi,suatu hal yang sangat bertentangan dengan hukum kekelan energi
Namun setelah teori relativitas Einstein lahir,gejala itu bukan sesuatu yang mustahil,sebab
energi dapat terjadi dari perubahan massa.
Penyelidikan terhadap bahan radioakivitas dilanjutkan oleh suami istri Pierre Curie(1859-
1906),dan Marrie Currie(1867-1934),yang menemukan bahan baru.Bila berkas sinar
radioaktif dilewatkan melalui medan listrik dan medan magnet, ternyata hanya 3 jenis sinar
pancaran yang lazim disebut sinar a,sinar b dan sinar g .
2.2.2 Macam Sinar Radioaktif
a. Sinar a adalah berkas yang menyimpang ke keping negatif.Dari arah simpangannya,jelas
bahwa sinar a adalah partikel yang bermuatan positif. Ternyata sinar a adalah ion He
martabat (valensi)dua. 2a4 = 2He4
Daya ionisasi sinar a sangat besar sedangkan daya tembusnya sangat kecil.
b. Sinar b adalah berkas yang menyimpang kearah keping positif,sinar b adalah partikel yang
bermuatan negatif.Ternyata massa dan muatan sinar sama dengan massa dan muatan
elektron. -1b 0 = -1 e0
Daya ionisasinya agak kecil sedangkan daya tembusnya agak besar.
c. Sinar g adalah berkas yang tidak mengalami simpangan di dalam medan listrik maupun
medan magnet.Ternyata sinar g adalah gelombang elektromagnetik seperti sinar X.Daya
ionisasi sinar g paling kecil dan daya tembusnya paling besar.
2.2.3 Interaksi Sinar Radioaktif
A. Peluruhan Sinar a (ALFA)
Inti-inti yang memancarkan sinar α ( He24 ) nomor massanya berkurang 4 dan nomor
atomnya berkurang 2. Persamaan reaksinya ditulis :
XZA YZ−2
A−4 + α24
Sifat-sifat sinar alfa :
Sinar tidak lain adalah inti atom helium ( He24 ), bermuatan 2 e dan bermassa 4 sma
Sinar a dapat menghitamkam film. Jejak partikel dalam bahan radioaktif berupa sinar lurus.
Radiasi sinar a mempunyai daya tembus terlemah dibandingkan dengan sinar b dan sinar g
Radiasi sinar ini mempunyai jangkauan beberapa cm di udara dan di sekitar 10 -2mm dalam
logam tipis.
Radiasi sinar ini mempunyai daya ionisasi paling kuat disbanding sinar β dan γ
Sinar a dapat dibelokkan oleh medan listrik dan medan magnetik
Kelajuan sinar di udara ± 0,054 – 0,07 c dengan c = kelajuan dalam ruang hampa
B. Peluruhan Sinar b (BETA)
Inti-inti yang memancarkan sinar β (tidak lain adalah elektron β−10 atau e−1
0 ) nomor
massanya tetap dan nomor atomnya bertambah 1. Persamaan reaksinya ditulis :
XZA YZ +1
A + β−10 + v
Sifat-sifat Sinar Beta (β) :
Sinar b ialah electron berkecepatan tinggi yang keluar dari inti atom, bermuatan -1e atau -1,6 x
10-19 C.
Radiasi sinar b mempunyai daya tembus lebih besar dari pada a tetapi lebih kecil dari pada g.
Daya ionisasi lebih lemah dari sinar α
Sinar b dapat dibelokkan oleh medan listrik dan medan magnet.
Kecepatan partikel b berharga antara 0,32 c - 0,9 c.
Jejak partikel b dalam bahan berbelok-belok disebabkan hamburan yang dialami oleh elektron
didalam atom.
Mempunyai jangkauan di udara dan logam lebih besar daripada sinar α.
C. Peluruhan Sinar g (GAMMA)
Peluruhan γ terjadi jika inti-inti yang dihasilkan dari peluruhan α dan β berada dalam
tingkat eksitasi bertransisi ke tingkat dasar. Peluruhan γ disebabkan adanya interaksi
meda elektromagnet dengan nukleon. Sinar γ adalah gelombang elektromagnet yang
berdaya tembus sangat besar. Pada pemanacaran sinar γ tidak terjadi perubahan massa
maupun nomor atom. Reaksi inti pemanacaran sinar γ ditulis sebagai berikut :
XZA YZ +1
A + β−10 + γ0
0
Sifat-sifat Sinar Gamma (γ) :
Mempunyai daya tembus paling besar tetapi daya ionisasinya paling lemah.
Tidak dibelokkan oleh medan listrik dan medan magnetik.
Kecepatannya sama dengan kecepatan cahaya diruang hampa.
Sinar g merupakan gelombang lektromagnetik dengan panjang gelombang lebih pendek
daripada sinar-X, sehingga daya tembusnya lebih besar daripada sinar-X.
Jika mengenai bahan, dpaat ditimbulkan peristiwa fotolistrik, produksi pasangan electron-
positron dan hamburan Compton.
2.2.4 Intensitas Sinar Radioaktif
Urutan daya tembus dari yang lemah ke kuat adalah: sinar a, sinar b, sinar g. Sinar a dapat
dihentikan oleh selembar kertas, sinar b dapat dihentikan oleh papan kayu setebal 2,5 cm, dan
sinar g dapat dihentikan oleh beton. Sinar g merupakan sinar yang sangat ampuh dan dapat
digunakan untuk membunuh kuman & bakteri untuk sterilisasi alat kedokteran. Karena sinar
ini sangat kuat dan dapat menembus kertas,dan plastik, sterilisasi dapat dilakukan setelah alat
kedokteran itu dibungkus. Intensitas sinar-sinar setelah menembus suatu bahan akan
berkurang. Pelemahan intensitas itu dinyatakan dengan rumus:
I = I0 e-mx
Keterangan:
I = Intensitas sinar radioaktif setelah melewati keeping (watt/m2)
Io = Intensitas sinar radioaktif sebelum melewati keeping (watt/m2)
e = Bilangan natural =2,71828
m = Koefisien pelemahan bahan keping (m-1)
X = Tebal keping (m)
Apabila intensitas sinar setelah melewati keeping menjadi setengah dari intensitas radioaktif
sebelum melewati keeping, I =1/2 I0 maka persamaanya menjadi :
I = I0e-mx
1/2 I0 = I0e-mx
In 1/2 = -mx (In e = 1)
In 1 – In 2 = -mx
0 – 0,693 = -mx
x = 0,693
μ
HVL = 0,693
μ
x disebut HALF VALUE LAYER (HVL) atau lapisan harga paro yaitu lapisan atau tebal
keping yang membuat intensitas menjadi separuh dari intensitas semula. Hubungan antara
intensitas radioaktif semula dengan intensitas radioaktif setelah menembus keping setebal x
dapat dituliskan dalam bentuk :
I = I0 . (12
)(x
HVL)
2.3 PELURUHAN (DISINTEGRASI)
Peluruhan adalah peristiwa pecahnya inti radioaktif secara spontan yang
memancarkan sinar radioaktif. Suatu inti radioaktif yang dibiarkan begitu saja makin lama
akan semakin mengecil karena terus-menerus memancarkan sinar radiaktif
Kecepatan peluruhan suatu unsure menjadi unsure baru karena pemancaran sinar
radiaktif bergantung pada jumlah atom dan jenis unsur pemancar. Misalkan pada saat mula-
mula terdapat N atom unsur pemancar. Setelah selang waktu dt sekon jumlah atom yang
meluruh adalah dN. Kecepatan peluruhan sebanding dengan N, maka hubungan tersebut
dapat dituliskan sebagai berikut :
−dNdt
= λ . N0
dN = -λ N dt
Tanda minus diperlukan karena N berkurang ketika t bertambah.
dNN
= -λ . dt
Bila persamaan itu diintegrasikan, akan diperoleh :
∫N0
NdNN
= -λ ∫0
t
dt
In N – In N0 = -λ ∫0
t
dt
In (NN 0
) = -λ ∫0
t
dt
In (NN 0
) = In . e− λ. t
N = N0 . e− λ. t
Dengan :
N0 = jumlah inti atom radioaktif mula-mula
N = jumlah inti atom radioaktif yang tinggal
λ = tetapan peluruhan
t = waktu peluruhan
2.3.1 Waktu Paruh (T)
Waktu paruh adalah waktu yag diperlukan oleh zat radioaktif untuk berkurang
menjadi separuh (setengah) dari jumlah semula. Dengan mengetahui waktu paruh
suatu unsur radioaktif, dapat ditentukan jumlah unsur yang masih tersisa setelah
selang waktu tertentu. Setiap unsur radioaktif mempunyai waktu paruh tertentu,
misalnya karbon -14 (C-14) memiliki waktu paruh 5.730 tahun.
Dari rumus, N = N0 . e− λ. t maka :
untuk t = T N = 12
N0
Sehingga, 12
N0 = N0 . e− λ. t
λ T = In 2
λ = 0,693
T
T = 0,693
λ
Hubungan jumlah inti atom radioaktif sebelum meluruh (N0) dengan jumlah
inti atom seletah meluruh (N) dengan paruh waktu (T) dapat dituliskan sebagai
berikut:
N = N0 . (12)
tT
Dengan :
N0 = jumlah inti atom sebelum meluruh
N = jumlah atom setelah meluruh
t = lama peluruhan
T = waktu paruh
2.3.2 Aktivitas Radioaktif
Aktivitas radioaktif didefinisikan sebagai jumlah atom suatu bahan radioaktif yang
meluruh per satuan waktu.Dapat dirumuskan:
A = - dNdt = λ . N
N = jumlah inti radioaktif dan t adalah waktu peluruhan dan λ = konstanta peluruhan.
Berdasarkan eksperimen, menunjukkan bahwa jumlah inti atom radioisotop yang
meluruh sebanding dengan selang waktu dt selama peluruhan, dengan tetapan kesebandingan
λ , yang dinamakan tetapan radioaktif sebagai ukuran laju peluruhan, yang ternyata hanya
tergantung pada jenis radioisotop, dan tidak tergantung keadaan sekitarnya, serta tidak dapat
dipengaruhi oleh apapun.
Karena aktivitas sebanding dengan N, maka dapat diperoleh hubungan :
A = A0 e -t
Dengan :
A0 = aktivitas mula-mula pada t = 0 (dalam satuan Becquerel atau Bq)
A = aktivitas setelah selang waktu t (dalam Bq)
λ = konstanta peluruhan
t = lama peluruhan
Satuan SI untuk radioaktivitas adalah becquerel (Bq), merupakan aktivitas sebuah
radionuklida yang meluruh dengan laju rata-rata satu transisi nuklir spontan per sekon.
1 Bq = 1 partikel/sekon
Satuan yang lain dari aktivitas adalah curie (Ci), di mana
1 curie = 1 Ci = 3,70 × 1010 Bq = 37 GBq
2.3.3 Deret Radioaktif
Deret radioaktif merupakan deret nuklida radioaktif. Pada deret ini setiap anggotanya
terbentuk dari hasil peluruhan nuklida sebelumnya. Deret akan berakhir dengan nuklida
stabil. Ada empat deret radioaktif alamiah, yaitu deret torium, neptunium, uranium, dan
aktinium.
a. Deret Torium
Deret torium dimulai dari inti induk Th90232 dan berakhir pada inti Pb82
208 . Deret ini juga disebut
dengan deret 4n, sebab nomor massanya selalu kelipatan 4.
b. Deret Neptunium
Deret neptunium dimulai dari induk Np93237 dan berakhir pada inti Bi83
209 . Deret ini juga disebut
deret(4n +1), karena nomor massanya selalu dapat dinyatakan dalam bentuk 4n +1.
c. Deret Uranium
Deret uranium dimulai dari inti induk U92238 dan berakhir pada Pb82
206 . Deret ini disebut juga
deret(4n +2), karena nomor massanya selalu dapat
dinyatakan dalam bentuk 4n + 2.
d. Deret Aktinium
Deret aktinium dimulai dari inti induk U92235 dan berakhir pada Pb82
207 . Deret ini juga disebut
deret (4n +3), sebab nomor massanya selalu dapat dinyatakan dalam bentuk 4n + 3.
2.3.4 Alat-alat Deteksi Radioaktivitas
Pada dasarnya sistem peralatan deteksi radiasi dapat digolongkan menjadi dua
bagian utama, bagian pertama adalah transduser yang disebut detektor, yaitu berupa alat yang
mengubah radiasi radioaktif menjadi sinyal elektris. bagian kedua berupa alat elektronik yang
mampu memperkuat dan memproses sinyal listrik menjadi besaran yang diamati.
Detektor tabung ionisasi, tabung proporsional dan tabung Geiger Muller merupakan
alat yang sejenis. Semuanya memiliki bentuk dasar yang sama serta mempergunakan ruang
tertutup yang berisi gas atau campuran gas, dilengkapi dengan anoda dan katoda dengan
bentuk sedemikian rupa, sehingga medan listrik memungkinkan terjadi ionisasi secara
effisien.Jadi, semua memanfaatkan ionisasi menjadi pulsa listrik. Detektor sintilasi
mempergunakan dasar penyeleksianyang sangat berbeda dengan jenis tabung Geiger Muller.
Detektor sintilasi memanfaatkan cahaya yang timbul pada interaksi radiasi, sehingga
memerlukan bahan yang mengeluarkan cahaya jika kena radiasi, seperti pada layar CRO atau
layar televisi.bahan yang demikian itu disebut sintilator. Sintilator mempunyai sifat bahwa
intensitas cahaya yang tinmbul sebanding dengan energi radiasi yang mengenainya, sehingga
sangat menguntungkan jika digunakan untuk mengukur energi radiasi.
Emulsi Film
Garis-garis sinar dari ketiga jenis radiasi, dapat juga dipelajari pada film fotografi. Emulsi
film foto, dapat mengurangi jangkauan partikel alpha sekitar 0,002mm dan bahkan garis
lintasan partikel beta, hanya sekitar 1 mm. Karena itu, harus menggunakan mikroskop untuk
mengamatinya. Emulsi nuklir yang khusus, digunakan untuk maksud ini. Emulsi tersebut
lebih tebal dari biasanya dan mempunyai kepekaan butir-butir perak bromida yang lebih
tinggi. Metoda ini mempunyai keuntungan karena secara otomatis diperoleh rekaman yang
permanen dari gejala yang dipelajari.
Tabung Detektor Geiger Muller (Gm)
Detektor GM bekerja pada tegangan yang sangat tinggi, yaitu 1000volt - 1400volt. Detektor
ini menghasilkan sebuah pulsa listrik dari setiap partikel tunggal yang datang padanya., dan
tidak tergantung pada energi radiasi.Biasanya detektor ini digunakan untuk mendeteksi sinar
gamma (yang madah menembus dinding tabung) namun sinar betapapun dapat dideteksi,
yaitu melalui jendela ujung yang biasanya terbuat dari mika yang sangattipis agar dinar beta
dapat menembusnya.
Sinar gamma yang menembus dinding (katoda) menyebabkan atom gas terionisasi, sehingga
ada elektron yang keluar dari ikatan atomnya, kemudian menumbuk anoda sehingga terjadi
pulsa listrik yang kemudian diperkuet dan dicatat pada alat pencatat (scaler). Dengan
demikian untuk sinar beta, akan menjadi ionisasi. Ion negatif menuju anoda sebagai pulsa
listrik dan seterusnya.
Kamar Kabut Wilson
Uap (alkohol) jenuh diembunkan pada ion-ion udara yang ditimbulkan oleh radiasi.
Akibatnya, terlihat garis putih dari tetesan-tetesan zat cair yang sangat kecil, yang merupakan
jejal lintasan dalam kamar tersebut, asal diterangi dengan tepat. Perlu dicatat, bahwa yang
kita lihat hanyalah jejak lintasan, bukan radiasi yang menimbulkan ionisasi.
terdapat tiga jenis kamar kabut yaitu :
-Expansion cloud chamber (kamar kabut pemuaian)
-Diffusion cloud chamber (kamar kabut diffusi)
-Bubble chamber (kamar gelembung)
pada bubble chamber radiasi yang mengionkan akan mennggalkan jejak berupa gelembung-
gelembung didalam hidrogen cair. Pada sistem ini perkiraan massa dan kelanjutannya dapat
diperoleh, berdasarkan hukum kekekalan energi dan momentum.
Tabung Sintilasi
Setiap partikel radiasi didalam sintilator menghasilkan satu puksa cahaya. Radiasi yang
datang pada sintilator akan menimbulkan foton, akibat dari eksitasi atom gas. Foton ini
kemudian diteruskan ke bagian-bagian photomultiplier yang dalamnya terdapat dynode-
dynode yang berurutan yang diberi tegangan satu lebih tinggi. Foton tersebut menumbuk
dynoda sehingga menghasilkan foto elektron. Foto elektron tersebut kemudian menumbuk
dynoda berikutnya dan akhirnya terjadi elektron sekunder, sehingga didapatkan elektron
berlipat ganda. Elektron ini dipergunakan untuk pengukuran energi radiasi (sopektrometeri
energi) ukuran pulsa-pulsa listrik yang terjadi sebanding dengan energi radiasi dan jumlah
pulsa sebanding dengan jumlah partikel radiasi.
2.4 REAKSI INTI
Zat radioaktif alam mempunyai inti yang berubah dengan sendirinya setelah
memancarkan sinar radioaktif., tetapi inti atom yang tidak bersifat radioaktif dapat diubah
sehingga menjadi zat radioaktif (radioaktif buatan).yaitu dengan jalan menembaki inti itu
dengan partikel-partikel (ingat peristiwa transmutasi)yang mempunyai kecepatan tinggi.
Penembakan inti dengan kecepatan tinggi ini disebut reaksi inti.
Pada reaksi inti berlaku hukum:
a. kekekalan momentum linier dan momentum sudut,
b. kekekalan energi,
c. kekekalan jumlah muatan (nomor atom),
d. kekekalan jumlah nukleon (nomor massa).
Dengan demikian, momentum, energi, nomor atom, dan nomor massa inti-inti sebelum reaksi
harus sama dengan momentum, energi, nomor atom, dan nomor massa intiinti setelah reaksi.
contoh : 2He4 + 7N14 ® 8O17 + 1H1
Secara umum persamaan reaksi inti dapat ditulis dalm bentuk :
X + a Y + b + Q
(reaktan) (produk)
Atau
X (a,b) Y
Dengan :
X = inti sasaran
a = partikel penembakan
Y = inti baru yang dihasilkan
b = partikel yang dihasilkan
Q = energy reaksi (energy kalor)
Harga Q suatu reaksi inti d definisikan sebagai erbedaan antara energy diam X+a dan
energy diam Y+b. Berdasarkan massa dan energi, harga energy reaksi inti Q dirumuskan :
Q = ∆m . 931 MeV
atau
Q = [(mx+ma) – (my+mb)] . 931 MeV/sma
Jika : Q > 0 disebut reaksi eksoterm (melepas energi)
Q < 0 disebut reaksi endoterm (menyerap energi)
2.5 REAKSI FISI DAN FUSI
2.5.1 Reaksi fisi
Reaksi fisi (pembelahan inti) adalah reaksi nuklir yang melibatkan pembelahan
sebuah inti berat (seperti uranium) menjadi dua bagian (hasil fisi), yang kemudian
memancarkan dua atau tiga neutron, sambil melepaskan sejumlah energi yang setara dengan
selisih antara massa diam neutron dan hasil fisi dengan jumlah massa diam inti awal. Fisi
dapat terjadi spontan atau sebagai akibat irradiasi neutron.
Energi yang dilepaskan kira-kira 3× 10-11 J per satu inti U❑235 . Untuk 1 kg U❑
235 ., energi yang
dihasilkan setara dengan 20.000 megawatt.jam, sama dengan jumlah energi yang dihasilkan
oleh pembakaran 3 × 106 ton batubara. Fisi nuklir n merupakan proses yang digunakan di
dalam reaktor nuklir dan bom atom. Pada suatu reaktor nuklir, reaksi fisi dapat dimanfaatkan
sebagai pusat pembangkit tenaga listrik, karena reaksinya bisa dikendalikan. Sebaliknya,
reaksi fisi yang tidak terkendali akan menghasilkan ledakan energi, seperti pada bom atom.
2.5.2 Reaksi Fusi
Reaksi fusi (penggabungan inti) adalah reaksi nuklir yang melibatkan penggabungan
inti-inti atom dengan nomor atom kecil untuk membentuk inti yang lebih berat dengan
melepaskan sejumlah besar energi. Jumlah energi yang dibebaskan dalam setiap reaksi fusi ±
26,7 MeV. Dalam reaksi fisi, sebuah neutron dipergunakan untuk membelah sebuah inti yang
besar, tetapi dalam reaksi fusi nuklir, dua inti yang bereaksi harus saling bertumbukan.
Karena kedua inti bermuatan positif, maka timbul gaya tolak yang kuat antarinti, yang hanya
dapat dilawan bila inti yang bereaksi memiliki energi kinetik yang sangat besar. Pada
temperatur tinggi, reaksi fusi berlangsung sendiri, reaktan pada temperatur ini berada dalam
bentuk plasma (dengan kata lain inti dan atom bebas) dan inti memiliki energi yang cukup
untuk melawan gaya tolak elektrostatik.
Temperatur saat energi yang dihasilkan pada fusi lebih besar dari energi yang
diperlukan untuk mengadakan fusi disebut temperature kritis. Untuk fusi deuteron-deutron (
H12 + H1
2 ) temperatur kritisnya sekitar 50 juta ºK. Untuk fusi deuteron-triton ( H12 + H1
3 )
temperatur kritisnya 400 juta ºK.
Peristiwa fusi karena temperatur tinggi ini disebut reaksi temonuklir. Reaksi
termonuklir terjadi di matahari dan bintang. Pada reaksi termonuklir semua lepas dari
atomnya, semua benda menguap mejadi ion sehingga menjadi plasma yaitu gas terionisasi.
Proses fusi terjadi pada bom hydrogen yaotu penggabungan inti-inti hydrogen yan dipakai
sebagai penyala (detonator) bom hidrogen adalah bom fisi plutonium yang digunakan untuk
menaikan temperature sehingga fusi dapat berlangsung.
Beberapa reaksi termonuklir yang kemungkinan dapat dimanfaatkan adalah :
H12 + H1
2 H e23 + n0
1 + 3,27 MeV
H12 + H1
2 H13 + H1
1 + 4,03 MeV
H12 + H1
3 H e24 + n0
1 + 17,59 MeV
2.6 RADIASI
Radiasi mendeskripsikan setiap proses di mana energi bergerak melalui media atau
melalui ruang, dan akhirnya diserap oleh benda lain. Orang awam sering menghubungkan
kata radiasi ionisasi (misalnya, sebagaimana terjadi pada senjata nuklir, reaktor nuklir, dan
zat radioaktif), tetapi juga dapat merujuk kepada radiasi elektromagnetik (yaitu, gelombang
radio, cahaya inframerah, cahaya tampak, sinar ultra violet, dan X-ray), radiasi akustik, atau
untuk proses lain yang lebih jelas. Apa yang membuat radiasi adalah bahwa energi
memancarkan (yaitu, bergerak ke luar dalam garis lurus ke segala arah) dari suatu sumber.
2.6.1 Sumber-sumber Radiasi
Sumber Radiasi Alam :
a. Sumber Radiasi Kosmik
Radiasi kosmik berasal dari angkasa luar, sebagian berasal dari ruang
antarbintang dan matahari. Radiasi kosmik ini terdiri dari partikel dan sinar berenergi
tinggi 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.
b. 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 tahun. Radionuklida ini ada sejak terbentuknya bumi.
Radionuklida yang ada dalam kerak bumi terutama adalah Uranium-238. 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).
c. Sumber Radiasi Dalam Tubuh Manusia
Sumber 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.
Sumber Radiasi Buatan
a. Radionuklida buatan
Dewasa 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.
b. Pesawat Sinar-X
Setelah 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.
c. Reaktor Nuklir
Mekanisme utama yang terjadi dalam reaktor nuklir adalah pembelahan inti. 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.
d. Akselerator
Akselerator 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.
2.6.2 Dosis Maksimum yang Diperbolehkan
Tingkat kesriusan akibat radiasi sangat bergantung pada besarnya dosis dan
lamanya penyinaran. Sebgai ukuran satuan untuk radiasi adalah Rem atau mrem. Rem
(Radiation Equivalent for Man) yaitu jumlah radiasi pengion yang menghasilkan efek
biologi yang sama dengan sejumlah dosis yang terserap dari sinar-X.
Seacara rata-rata manusia menerima dosis radiasi 200 mrem/tahun dengan
rincian pada tabel dibawah ini :
Jenis Radiasi Persentase
Radiasi alam 67,6 %
Radiasi terapi 30,7 %
Radioaktif jatuhan 0,6 %
Radioaktif buatan 0,45 %
Radioaktif dari instalasi nuklir 0,15 %
Sumber radiasi lain 0,5 %
Besarnya persentase radiasi yang diterima ini sangat bergantung pada tempat
tinggal, jenis rumah, jenis makan dan jenis pekerjaan. ICRP ( International
Commision on Radiological Protection) menetapkan nilai-nilai batas yang diizinkan
untuk pekerja radiasi dan masyarakat umum.
Untuk pekerja, dosis radiasi maksimum yang diperkenankan adalah 5 Rem =
5000 mrem (sosu)/th. Untuk masyarakat umum, dosis radiasi yang diperkenankan
adalah 1/10 dari pekerja radiasi.
2.6.3 Manfaat Radiasi
Penggunaan dan pemanfaatan radiasi untuk manusia diselaraskan dengan
pemakaian dan kebutuhan. Sinar α sangat terbatas penggunaannya, yaitu untuk
diagnosis dan terapi. Sinar β digunakan untuk pengobatan pada daerah permukaan.
Sinar γ digunakan untuk mensterilkan alat-alat, membunuh sel-sel kanker dan
mendapatkan mutasi gen.
Salah satu contoh penggunaan radiasi adalah pendeteksian unsur kimia di kali
pembuangan limbah yang tercemar dan membahayakan makhluk hidup dengan
menggunakan radioisotope. Pemanfaatan lain adalah pembangkit listrik dengan
tenaga nuklir dalam reaktor air tekanan.
Komponen-komponen utama dari suatu reaktor atom air bertekanan :
a. Batang Kontrol
Batang kontrol ii dibuat darizat yang dapat menyerap neutron misalnya
baja cadmium atau baja boron. Batang ini berfungsi untuk
mengendalikan jumlah netron yang terdapat didalam reaksi atau
mengendalikan jumlah reaksi fisi yang terjadi.
b. Bahan Bakar
Bahan bakar ini ditempatkan didalam teras reaktor pada suatu container
(tempat) yang tertutup rapat untuk mencegah radiasi yang
ditimbulkannya. Bahan bakar ini menghasilkan uap yang dapat memutar
turbin uap.
c. Moderator/pendingin primer
Moderator digunakan untuk memperlambat neutron sehingga termal
(energi dan molekul gas pada suhu normal) yang dapat digunakan untuk
reaksi pembelahan berantai. Selain itu, alat ini juga berfungsi sebagai
pendingin primer.
d. Shielding(perisai radiasi)
Perisai berfungsi untuk menahan radiasi yang dihasilkan oleh inti-inti
hasil fisi. Hal ini dimaksudkan agar para pekerja dan lingkingan
terlindung dari seumlah besar radiasi sinar gamma dan neutron yang
bergerak cepat.
e. Pendingin
Pendingin dapat berbentuk cairan atau gas, misalnya karbondioksida
(CO2), air berat ( ²H2O) dan natrium cair. Pendigin ini ditempatkan
dalam reaktor di dekat batang bahan bakar yang panas dan moderator
yang menyerap banyak energi panas. Jadi, pendingin ini digunakan
untuk kebutuhan energi diluar reaktor.
Berdasarkan kegunaanya reaktor atom dapat digolongkan sebagai berikut :
a. Reaktor penelitian yang berfungsi untuk menghasilkan neutron sebagai
bahan penelitian dibidang pertanian, kedokteran, industri dan bidang
IPTEK lainnya.
b. Reaktor produksi radioisotop , yaitu reaktor yang dipergiunakan untuk
memproduksi radioisotop yang kemudain digunakan untuk bermacam-
macam keperluan.
c. Reaktor daya, yaitu reaktor yang dapat menghasilkan energy. Energy
yang dihasilkan untuk menjalankan mesin kapal selam, mesin kapal
induk dan PLTN.
d. Reaktor untuk membuat plutonium dari unsur U❑238 . Plutonium dipakai
sebagai bahan dasar bom nuklir. Indonesia mempunyai berbagai reaktor
untuk penelitian dan produksi radioisotope, diantaranya sebagai berikut:
1. TRIGA MARK II (TRIGA – Training Research and Isotop Production by
General Atomic) di Bandung dengan daya operasi 1 MW dan di
Yogyakarta dengan daya operasi 250 KW.
2. Reaktor MPR 30 (Multi Purpose Reactor) dengan daya operasi 30MW di
Serpong, yang penggunaanya diresmikan pada tahun 1987.
2.6.4 Radioisotop
Radioisotop adalah isotop yang radioaktif. Unsur reaktif bila dimasukkan ke
dalam reaktor atom akan menjadi tidak stabil. Misalnya kobalt (Co). Setelah
dimasukkan ke dalam reaktor atom, menyerap neutron dan menjadi isotop yang
radioaktif dengan memancarkan sinar gamma,
Sekarang radioisotop yang dihasilkan dari reaktor atom dapat dimanfaatkan
sebagai berikut :
A. Bidang lndustri
Untuk mempelajari pengaruh oli dan afditif pada mesin selama mesin bekerja digunakan
suatu isotop sebagai perunut, Dalam hal ini, piston, ring dan komponen lain dari mesin
ditandai dengan isotop radioaktif dari bahan yang sama.
B. Bidang Hidrologi.
1.Mempelajari kecepatan aliran sungai.
2.Menyelidiki kebocoran pipa air bawah tanah.
C. Bidang Biologis
1. Mempelajari kesetimbangan dinamis.
2. Mempelajari reaksi pengesteran.
3. Mempelajari mekanisme reaksi fotosintesis.
D. 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.
BAB III
PENUTUP
3.1.Kesimpulan
Atom adalah satuan dasar materi yang terdiri dari inti atom beserta awan electron bermuatan
negatif yang mengelilinginya. Inti atom mengandung campuran proton yang bermuatan
positif dan neutron yang bermuatan netral (terkecuali pada Hidrogen-1 yang tidak memiliki
neutron). Elektron-elektron pada sebuah atom terikat pada inti atom oleh gaya
elektromagnetik. Mayoritas massa atom berasal dari proton dan neutron, jumlah keseluruhan
partikel ini dalam atom disebut sebagai bilangan massa Massa sebuah inti stabil selalu lebih
kecil daripada massa gaungan nukleon-nukleon pembentuknya. Selisih massa antara
gabungan massa nukleon-nukleon pembentuk inti dengan massa inti stabilnya disebut defek
massa (mass defect). Energi yang diperlukan untuk memutuskan inti menjadi proton-proton
dan neutronn-neutron pembentuknya disebut Enegiikat inti (bindyng energy). Perubahan ini
disebut reaksi inti. Radioaktivitas ditemukan oleh ahli fisika Perancis Henri Becquerel.
Peluruhan dari inti tidak stabil merupakan proses acak dan tidak mungkin untuk
memperkirakan kapan sebuah atom tertentu akan meluruh, melainkan ia dapat meluruh
sewaktu waktu. Dikenal dua reaksi nuklir, yaitu reaksi fusi nuklir dan reaksi fisi
nuklir.Reaksifusi nuklir adalah reaksi peleburan dua atau lebih inti atom menjadi atom baru
dan menghasilkan energi, juga dikenal sebagai reaksi yang bersih.Reaksi fisi nuklir adalah
reaksi pembelahan inti atom akibat tubrukan inti atom lainnya, dan menghasilkan energi dan
atombaru yang bermassa lebih kecil, serta radiasi elektromagnetik.
3.2 Saran
Sesuai penjelasan diatas, sesungguhnya mempelajari fisika inti dapat membawa manfaat bagi
kehidupan sehari-hari, pemahaman kita menjadi lebih baik terhadap alamsekitar dan berbagai
proses yang berlangsung di dalamnya lebih baik dan juga jadimempunyai kemampuan untuk
mengolah bahan alam menjadi produk yang lebih bergunabagi manusia. Oleh karena itu saran
kami sebaiknya ilmu pengetahuan yang sudah ada dapat lebih dikembangkan lagi dengan
tanggung jawab didalamnya.
