Diajukan sebagai tugas Mata Kuliah Fisika Sekolah 3
Disusun oleh:
Hermansyah (0905542)
JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA
FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA
I. Standar Kompetensi
Menunjukkan penerapan konsep fisika inti dan radioaktivitas dalam teknologi dan kehidupan sehari-hari.
II. Kompetensi Dasar
Mendeskripsikan pemanfaatan radioaktif dalam teknologi dan kehidupan sehari-hari. III. Indikator
Menyebutkan contoh reaksi fusi dalam kehidupan nyata
Menyebutkan contoh reaksi fisi dalam kehidupan nyata
Menjelaskan manfaat reaktor nuklir bagi kehidupan
Menyebutkan alat-alat pendeteksi radioaktif
Inti dan Radioaktivitas
VII. Uraian Materi
Dibawah ini akan dijelaskan dua macam reaksi inti yaitu reaksi fisi dan reaksi fusi. 1. Reaksi Fisi
Reaksi fisi atau pembelahan inti merupakan peristiwa penembakkan suatu inti yang berat yang kemudian inti tersebut pecah dan menjadi dua inti yang lebih ringan disertai dengan pembebasan neutron baru dan energi yang besar. Contoh reaksi fisi yang terkenal adalah pada reaktor nuklir
Reaksi pembelahan inti yang sangat cepat dan tak terkendali inilah yang membinasakan, yakni bom atom.
Reaktor Nuklir
Reaktor nuklir adalah tempat terjadinya reaksi fisi berantai yang terkendali. Reaktor adalah sumber energi yang sangat efisien. Energi yang dilepaskan dalam sebuah reaktor nuklir timbul sebagai kalor dan dapat diambil dengan mengalirkan zat cair atau gas sebagai pendingin melalui reactor itu.
Menurut kegunaannya, reaktor dapat digolongkan sebagai berikut.
1. Reaktor penelitian, digunakan untuk penelitian di bidang fisika, biologi, kimia, industri, dan teknologi lainnya.
2. Reaktor produksi isotop, untuk memproduksi isotop-isotop dari unsur radioaktif. 3. Reaktor daya, dipakai sebagai sumber tenaga listrik. Dalam hal ini energi nuklir
6. Pendingin
Contoh skema dasar reaktor nuklir
1. Reaksi Fusi
Reaksi fusi merupakan reaksi antara dua inti ringan yang menghasilkan inti yang lebih berat dan partikel elementer serta energi disebut reaksi fusi. Dalam kasus ini, temperatur tinggi disediakan menggunakan sebuah bom fisi sebagai pemicu.
A. Pemanfaatan Radioaktif
1. Pengobatan Terapi Radiasi
Sifat radiasi radioisotope dimanfaatkan dalam dunia pengobatan untuk membunuh sel kanker. Penggunaan radioisotope untuk membunuh sel kanker disebut radioterapi (radiotherapy). Saat ini yang paling banyak digunakan adalah terapi radiasi gamma yang diradiasikan oleh isotop kobalt-60 ( Co-60 ). Untuk mengarahkan sinar radiasiγ digunakan sebuah mesin tertentu. Mesin berotasi mengitari daerah kanker dan mengarahkan sinar γ pada daerah tersebut. Sel-sel sehat disekitar kanker menerima juga radiasi γ. namun, pada tahun 1946, Robert Rathbun Wilson mempublikasikan sebuah karya ilmiah yang pertama kali mengusulkan penggunaan berkas proton untuk pengobatan kanker dengan radiasi. Keunikan terapi proton adalah sifat alami proton, yaitu memiliki massa dan muatan listrik positif. Karena itu, energi yang dibawa proton bisa dipercepat sedemikian rupa sehingga medium disekeliling kanker tidak bisa menyerap energi yang dibawa berkas proton. Akibatnya berkas proton dapat diatur untuk bisa menanamkan energinya ke lokasi sel kanker yang dituju. Dengan
demikian terapi radiasi proton menolong dokter mengobati hanya sel kanker dan tidak menambah resiko rusaknya sel-sel sehat.
Perunut
Salah satu penggunaan radioaktif sebagai perunut/penjejak terdapat dalam bidang kesehatan. Contohnya pada fenomena di atas, iodium -nutrisi yang dibutuhkan tubuh- bisa masuk lewat garam beriodium maupun makanan hasil laut. Untuk mengevaluasi kerja kelenjar gondok,pasien diberi minuman yang mengandung sedikit radioaktif sodium iodide, di mana di dalamnya berisi iodium-131 yang bersifat radioaktif. Dua jam kemudian, jumlah iodium dalam kelenjar gondok diteliti dengan mengukur intensitas radiasi di daerah leher. Zat iodium-135 yang masih tersisa di gondok digunakan untuk mengukur berapa baiknya kelenjar bekerja.
Perunut juga digunakan untuk mendeteksi penyempitan pembuluh darah. Larutan natrium klorida yang radioaktif disuntikkan ke dalam tubuh lalu diamati dengan menggunakan pencacah Geiger-Muller. Tempat penyempitan ditandai dengan sedikitnya hitungan pada alat pencacah.
2. Industri
Analisis material menggunakan metode radiasi disebut neutron activation analysis. Caranya material yang akan dianalisa diradiasi dengan neutron. Inti-inti atom material menyerap neutron dan bisa berubah menjadi isotop-isotop yang berbeda, banyak yang radioaktif. Dengan menganalisa radiasi yang dipancarkan oleh material setelah menyerap neutron, dapat diketahui jenis materialnya. Dengan analisis ini, dapat dideteksi material sampai yang paling kecil sekalipun. Analisis aktivasi neutron ini secara rutin digunakan di bandara oleh penerbangan komersial untuk mengecek barang-barang bawaan penumpang dan juga bagasi.
Penggunaan lainnya adalah utuk mengetahui keaslian lukisan atau benda-benda seni lainnya. Cat yang lama dan yang baru akan memberikan reaksi yang berbeda terhadap neutron.
4. Menentukan Umur Dengan Radioaktif
Karena keluruhannya yang tetap atau konstan maka radioisotop dapat digunakan sebagai jam nuklir. Seperti pada penentuan umur fosil dengan karbon. Karbon-14 (waktu paruh 5730 tahun) dapat digunakan untuk menentukan umur fosil mahluk hidup atau sisa-sisa dari material yang terbuat dari kayu, kulit, tulang, dan kertas. Cara ini dipakai karena diketahui pada mahluk hidup – mnusia, tumbuhan, hewan- terdapat sedikit kandungan radioaktif 14C. Proses terbentuknya 14C pada mahluk hidup yaitu neutron-neutron dari sinar kosmik menumbuk nitrogen 14N dengan reaksi:
n unsur karbon bergabung dengan oksigen membentuk karbon dioksida (CO2). Jadi CO2di
udara ada yang sedikit bersifat radioaktif –unsur karbonnya berasal dari karbon-14 yang radioaktif. Selanjutnya CO2diserap oleh tumbuhan, kemudian tumbuhan tersebut
dikonsumsi oleh manusia dan hewan. Pada saat mahluk hidup mati, maka penyerapan CO2 terhenti dan kandungan 14C mulai berkurang karena meluruh dengan melepaskan
Dengan membandingkan aktivitas karbon-14 pada mahluk sejenis yang masih hidup dengan yang sudah mati (sampel) maka dapat diketahui umur sampel tersebut.
Begitulah cara sejarawan mengetahui umur fosil...
5. Pengawetan Makanan
Strawberi yang diradiasi Strawberi yang tidak diradiasi
Radiasi dapat digunakan untuk mengawetkan makanan karena diketahui radiasi ini dapat membunuh bakteri dan jamur. Misalnya pada buah strawberi yang diradiasi akan lebih awet daripada yang tidak diradiasi.
6. Detektor Asap
Sinar radioaktif juga digunakan untuk mendeteksi asap. Detektor asap ini menggunakan sinar alfa. Sinar radioaktif menghasilkan ionisasi udara didalam detektor yang selanjutnya mengasilkan arus. Jika ada asap di dalam detektor, maka ion yang terbentuk semakin sedikit. Pengurangan arus ini dideteksi oleh rangkaian luar yang langsung membunyikan alarm secara otomatis.
Untuk bisa dimanfaatkan, radioaktif tersebut dibantu dengan alat pendeteksi,berikut akan dibahas beberapa macam alat pendeteksi.
Alat yang digunakan untuk mendeteksi adanya sinar-sinar radioaktif disebut detektor. Berikut contoh-contoh detektor.
1. Pencacah Geiger-Muller
Alat ini digunakan untuk menentukan banyaknya pancaran/radiasi sinar radioaktif. Pencacah Geiger-Muller bekerja berdasarkan ionisasi gas. Alat ini merupakan alat yang paling banyak digunakan.
Peralatan ini terdiri dari sebuah tabung silinder terbuat dari logam yang diisi dengan gas bertekanan rendah ( 10 cm Hg ) dan seutas kawat yang terletak sepanjang sumbu tabung. Kawat dipertahankan agar memiliki beda potensial tinggi ( kira-kira 1.000 V ) terhadap tabung. Saat sebuah partikel atau foton berenergi tinggi memasuki jendela tipis pada salah satu ujung tabung, beberapa atom gas dalam tabung terionisasi. Elektron-elektron yang keluar dari atom gas ditarik menuju kawat positif ( anoda ). Dalam proses pergerakan elektron menuju kawat positif, electron-elektron juga akan mengionisasi atom-atom gas lainnya. Proses ini menghasilkan timbunan muatan-muatan yang akan menghasilkan pulsa arus pada keluaran tabung. Pulsa ini diperkuat sehingga dapat dipakai untuk menyalakan rangkaian pencacah elektronik.
2. Elektroskop Pulsa
Elektroskop pulsa digunakan untuk mendeteksi ionosasi molekul udara oleh radiasi sumber radioaktif. Pada prinsipnya, cara kerja elektroskop pulsa mirip dengan sebuah elestroskop daun emas. Pada saat partikel yang dipancarkan oleh unsur radioaktif masuk ke dalam kamar ionisasi,gas yang ada di kamar tersebut akan terionisasi. Ion-ion positif akan ditarik oleh elektrode negatif, sebaliknya ion negatif akan ditarik oleh elektrode positif. Akibat adanya muatan yang sejenis pada elektroda positif, “daun” yang
10 Selanjutnya, ion-ion tersebut berlaku sebagai pusat pengembunan gas superdingin. Jejak ini dapat diamati dengan mata telanjang dan juga dapat di foto.
Salah satu detektor yang digunakan dalam penelitian adalah kamar gelembung ( bubble chamber ) . Kamar gelembung menghasilkan jejak-jejak berbentuk gelembung-gelembung yang dibentuk oleh ion-ion hasil radiasi mirip dengan uap jenuh yang mengembun dalam kamar kabut Wilson.
Alat deteksi yang dapat dipakai untuk menangkap jejak lintasan partikel sinar radioaktif sebab emulsi ini sangat peka terhadap sentuhan partikel. Alat ini berupa lembaran film yang terbuat dari 30 % perak bromida, tetapi ada juga yang menggunakan 90 % perak bromida. Ketika suatu partikel bermuatan bergerak melalui emulsi film,maka akan terbentuk bayangan dalam butir-butir kristal perak bromida yang dapat dilihat menumbuknya. Sewaktu diode pertama yang disebut foto katoda dikenai foton cahaya, misalnya dari kelipan detektor sintilasi akibat radiasi alfa, maka fotokatode yang dilapisi bahan yang mudah mementalkan electron itu, lalu memancarkan fotoelektron yang lalu dipercepat oleh beda potensial menuju diode di sebelahnya,yang mengakibatkan terpentalnya beberapa elektron sekunder karena ditumbuknya. Elektron-elektron sekunder ini dipercepat diode berikutnya, sehingga semakin lama semakin banyak electron yang sampai pada diode terakhir yang disebut anode,serta menghasilkan pulsa tegangan listrik yang teramati. Berikut adalah diagram suatu detektor sintilasi.
DAFTAR PUSTAKA
Kanginan, Marthen.2000.Fisika 2000Jilid 3C untuk SMU Kelas 3.Jakarta:Erlangga.
Seran Daton, Goris.2007.FISIKA untuk SMA/MA Kelas XII.Jakarta:Grasindo.
Kaninan,Marthen.2006.Fisika 3 untukSMA kelas XII.Jakarta:Erlangga.
