MATERI APLIKASI TEKNOLOG NUKLIR FISIKA INTI TINJAUAN UMUM PLTN PRINSIP KERJA REAKTOR NUKLIR BAGIAN2 REAKTOR NUKLIR KONSEP KESELAMATAN NUKLIR TEKNIK

MATERI APLIKASI TEKNOLOG NUKLIR

FISIKA INTI

TINJAUAN UMUM PLTN

PRINSIP KERJA REAKTOR NUKLIR BAGIAN2 REAKTOR NUKLIR

KONSEP KESELAMATAN NUKLIR TEKNIK GAUGING LOGGING PERUNUT POLIMERISASI STERILISASI PENGAWETAN RADIOMETRIK

MATERI

• tersusun dari molekul yang

terdiri atas beberapa atom

Materi: Air

ATOM

• bagian terkecil dari suatu

yang masih memiliki sifat materi tersebut materi dasar Molekul : H O₂ 10-10m • mempunyai ukuran ± Angstrom) ( 1

PARTIKEL DASAR SUB ATOM

masa sangat ringan, bermuatan listrik negatip masa lebih berat

dari elektron, bermuatan listrik positip

masa sedikit lebih berat dari

proton, tidak bermuatan listrik Elektron Proton Atom Netron

MODEL ATOM BOHR

Elektron

Inti Atom (proton + Netron)

10-14 _m 10 -10 m = 1 A

Lintasan Elektron

Elektron

IDENTIFIKASI UNSUR

Jenis unsur ditentukan oleh jumlah

yang ada di dalam inti atom.

proton

Misal,  Semua adalah  Semua adalah atom atom atom atom yang mengandung dari unsur Cobalt yang mengandung dari unsur Iridium

27 proton 77 proton

IDENTIFIKASI INTI ATOM

• •

Nuklida = Penulisan

Jenis Inti Atom

Contoh

Atom cobalt--- _{lambang 27}Co59

Jumlah proton = jumlah elektron = 27 Jumlah netron = 59 - 27 = 32

Z

X

A

atau

X-A

A: Nomor massa = Jumlah proton + neutron Z: Nomor atom = Jumlah proton

Istilah lain dari inti atom

Nuklida, istilah untuk menyatakan jenis inti atom suatu unsur



 Unsur yang sama dapat yang berbeda

Contoh

memiliki nuklida

Unsur Irridium (Ir) dapat berupa nuklida ₇₇Ir191 77Ir192

Istilah dalam penamaan nuklida • nuklida-nuklida yang mempunyai

jumlah proton (Z) sama, tetapi jumlah netron (A) berbeda

Contoh :

• Cobalt-59 (₂₇Co59) dan Cobalt-60 (₂₇Co60_{) adalah isotop dari unsur} Cobalt

Isotop

•

• ₁H1_,

Istilah dalam penamaan nuklida

• nuklida-nuklida yang

mempunyai jumlah jumlah proton + netron (Z) – NO

Isobar

MASSA - sama tetapi jumlah proton – NO

ATOM-berbeda

Contoh ₁₄Si31, ₁₅P31, ₁₆S31

Istilah dalam penamaan nuklida • nuklida-nuklida yang mempunyai

jumlah netron (A) sama, tetapi jumlah proton (Z) – NO ATOM- berbeda

Isoton

Contoh : ₁₂Mg26, ₁₃Al27, ₁₄Si28 •

• nuklida-nuklida yang

mempunyai jumlah proton (Z) dan jumlah netron (A) sama

tetapi mempunyai tingkat energi berbeda

Isomer

• Contoh : ₂₈Ni60_dan

Pengertian

:

Klasifikasi

:

Radiasi pengion :

mampu menngionisasi materi yang dilaluinya Contoh: Radiasi Sinar-X

pancaran dan

perambatan energi melalui materi atau

ruang dalam

bentuk gelombang elektro magnetik

atau Partikel

Radiasi bukan pengion:

tidak menyebabkan terjadinya ionisaso pada

materi yang dilaluinya Contoh: Radiasi panas

Radiasi gelombang Electromagnetik

Diantara radiasi gelombang EM,

sinar

gamma

dan

sinar X

memiliki energi

yang besar sehingga

mampu

mengionisasi media yang dilalui

,

Radiasi bukan

Pengion

Radiasi

Nuklir

???

Radiasi yang berasal dari suatu

proses fisika di dalam atom

alpha (), beta () atau gamma ()

nuklida tidak stabil

N

ATOM STABIL DAN TIDAK STABIL

Atom Stabil

Atom Tidak Stabil

Ada lintasan yang lebih dalam yang tidak terisi penuh

dengan

elektron sesuai dengan kapasitasnya

Setiap lintasan yang lebih dalam terisi penuh

dengan elektron sesuai dengan kapasitasnya

Energi TRANSISI ELEKTRON Eksternal

Sinar-X karakterist

ik

Dasar Fisika Radiasi

BATAN

BATAN alpha Partikel beta

Radiasi

Pengion

netron Sinar-X Gelombang Elektromagne

tik _gamma Sinar

PENGERTIAN DASAR

Bagian terkecil dari suatu zat yang masih memiliki sifat zat tersebut

Inti Atom :

Proton : 1,007287 sma ( + ) Neutron : 1,008665 sma ( 0 )

1 sma : 1/12 massa Carbon = 1,66 x 10-27

kg

Elektron (-) : 0,000549 sma mengelilingi inti atom

RADIASI

Pancaran energi melalui materi atau ruang dalam bentuk gelombang elektromagnetik atau partikel.

Tak dapat dideteksi oleh indera manusia Dapat berinteraksi dengan bahan/materi

JENIS RADIASI

Pengion

(Alpha, Beta, Neutron, Sinar Gamma, Sinar-X)

Non Pengion

(ultra violet, gelombang mikro, gelombang radio dan radar)

elektron

proton neutron

Zat Radioaktif Buatan

(Co60, Cs137, I131, Ir192, Cr51, P32, dll)

Mesin Sumber Radiasi

(Mesin Sinar-X, Akselerator, Reaktor Nuklir, Iradiator)

SUMBER RADIASI

1. SUMBER RADIASI ALAM

Sinar Kosmik (Benda Langit)

Batuan (U238, C14 dan K40) Dalam Tubuh (C14 dan K40)

30

DALAM TUBUH RADIASI BUATAN RADIASI ALAM 0,50 mSv 50 mRem 10 mRem 5-15mRem 0,05 mSv 2 mRem 40 mRem 5 mRem 3mRem 25 mRem ARLOJI DIAGNOSTIK SINAR X PESAWAT TERBANG PLTN BAHAN BANGUNAN MAKANAN DAN MINUMAN SINAR KOSMIK MATAHARI BATUAN

Kontributor Radiasi Terhadap Manusia Pertahun

KOMPUTER/TV

KOMPOSISI RADIASI ALAM DAN BUATAN

ALAM 70% MEDIK 29%

EINSTEIN : kesetaraan massa energi: E = mc 2

 e = energi dalam joule (kg m2 /s2 )  m = massa benda dalam kg

 c = kecepatan cahaya = 3 x 10 8 m/detik

Didapat perhitungan akhir

 1 kg = 9 x 1016 j dan  1 sma = 1,5 x 10-12 j  karena

 1 ev = 1,602 x 10-19 j, maka 1 sma = 931 Mev

Bersifat Diskrit dengan Energi :

E = h = h C/ (h = Planck,  = panjang

gelombang)

Tidak dapat dilhat (Sinar , Sinar -X) MODEL ATOM BOHR

Transisi Elektron dari Kulit :

E = h  = E_i - E_f Pemancaran Energi i > f Penyerapan Energi i < f Sinar-X Karakteristik

IONISASI

Lepasnya Elektron dari atom (ikatan elektron didalam atom relatif lemah) mebentuk Ion (+) dan Ion (–)

RADIOAKTIVITAS DAN RADIASI N (Neutron) STABILITAS N=Z (1) (2) Z (Proton)

Peluruhan alpha

N bertambah 1 Z berkurang 2

Peluruhan beta positif N berkurang 2

Z berkurang 1 Kurva stabilitas

Peluruhan beta negatif N berkurang 1

Z bertambah 1

Proton (Z) Neutron (N)

JENIS PELURUHAN

DI ATAS KURVA STABIL

Peluruhan Beta Negatif

- N berkurang 1  proton bertambah 1

DI BAWAH KURVA STABIL Peluruhan Beta Positif

- Z berkurang 1  N bertambah 1 Peluruhan Alpha

KESTABILAN INTI

PANDANGAN FISIKA KLASIK

 Jika inti atom mengalami peluruhan alfa atau beta,

maka nomor atom Z berubah dan inti berubah menjadi inti baru. Hal ini berarti bahwa unsur tidak tetap.

 Energi yang dihasilkan pada peluruhan radioaktif

berasal dari inti individu tanpa eksitasi internal, berbeda dengan radiasi atomik.

 Gejala peluruhan radioaktif merupakan kejadian

statistik, yang memenuhi teori kemungkinan (peluang/probabilitas).

2/22/2017

RADIOAKTIVITAS

 Fenomena radioaktivitas pertama kali dikemukan

oleh Henry Becquerel (1896), yang diawali oleh ide Roentgen (1895), yang berhasil mendeteksi sinar-X dengan fluorisensi.

 Penemuan radioaktivitas selanjutnya oleh Pierre

dan Marie Curie pada saat mengekstraksi Uranium dari bahan tambang, yaitu Polonium dan Radium.

 Radioaktivitas merupakan proses pemancaran

spontan partikel radiasi (spontaneous emission of radiation )

 Berdasarkan eksperimen diperoleh

kesimpulan bahwa radioaktivitas merupakan hasil peluruhan (decay) atau disintegrasi

dari inti-inti tak stabil (unstable nuclei).

2/22/2017

TIPE-TIPE RADIASI

Rutherford dan rekan-rekannya berhasil membedakan tiga jenis radiasi yang dipancarkan oleh nuklida, yaitu :

 Alpha particles

Partikel Alfa merupakan inti Helium ( 4He )  Beta particles

The particles berupa elektron (-) atau positron (+)

 Positron merupakan antipartikel dari elektron

 Positron serupa dengan elektron, tetapi bermuatan +e

 Gamma rays

Sinar gamma merupakan foton berenergi tinggi

2/22/2017

NUCLEAR STABILITY

2/22/2017 43 Stable nuclei Proton unstable Neutron unstable

2/22/2017

44

PELURUHAN RADIOAKTIF

 Berdasarkan hasil eksperimen peluruhan radioaktif mengikuti hukum

eksponensial.

 Peluruhan merupakan kejadian/peristiwa statistik murni. Hal ini berarti

kita tidak dapat memprediksi atom mana yang akan meluruh pada detik berikutnya.

 Atom yang ada mempunyai probabilitas akan meluruh pada detik

berikutnya sebesar  .

 Asumsi dasar pada teori statistik bahwa probabilitas peluruhan tidak

bergantung pada waktu dan jumlah inti/atom yang masih ada.

 Pada selang waktu dt, probabilitas peluruhan sebuah atom sebesar 

dt.

 Jumlah partikel radiaoktif yang meluruh dalam selang waktu tertentu

sebanding dengan jumlah total partikel dalam sampel bahan radioaktif tersebut :

 λ disebut kontanta peluruhan (decay constant/disintegration) dan

menentukan kecepatan material tersebut meluruh.

 Tanda minus berarti bahwa N berkurang terhadap waktu.

2/22/2017 45

N dt dN  

KURVA/GRAFIK PELURUHAN

 Integral persamaan di atas

tersebut menghasilkan :

 Waktu paro (half-life)

didefinisikan sebagai waktu yang diperlukan untuk meluruh separoh dari atom yang ada :

46 2/22/2017     ln 2 0.693 T₁₂ 0 t N  N e

AKTIVITAS

 Laju peluruhan atau aktivitas, A, dari sampel radioaktif

didefinisikan sebagai jumlah peluruhan per detik, yaitu :

2/22/2017 47 N e N dt dN A    _o t     Aktivitas

 Umur rata-rata (Average/Mean Life)

Bentuk eksponensial peluruhan radioaktif mengindikasikan bahwa semua atom akan meluruh secara sempurna dalam waktu tak berhingga. Oleh karena itu tiap atom individual mungkin mempunyai umur dari nol sampai dengan tak berhingga. Berdasarkan fenomena statistik alamiah ini didefiniskan kuantitas umur rerata (average atau mean life,  ).

t o

t A e

UMUR RATA-RATA

 Umur rata-rata didefinisikan sebagai :

 Dalam bentuk integral, dituliskan sebagai :

2/22/2017 48 0 0 0 0 N dN t dN dN t No No No       ... .... 3 2 1 3 3 2 2 1 1        dN dN dN dN t dN t dN t        1 0 0 0         dt e t N dt e N t t t o

SOAL

 Jika mula-mula terdapat 0,5 gram zat

radioaktif murni, dan 12 jam kemudian masih tersisa 0,125 gram zat yang masih radioaktif, berapakah!

 Waktu paro (T1/2) unsur radioaktif tersebut  Konstanta peluruhan ()

 Aktivitas, mula-mula dan aktivitas pada t = 12 jam  Umur rata-rata

 Jumlah atom/inti yang masih radioaktif, setelah 12

jam meluruh, diketahui MR = 235 dan NA= 6,02 x 1023 _atom/mol

2/22/2017 49

SATUAN PELURUHAN

 Satuan aktivitas radioaktif, A, adalah Curie, Ci

 1 Ci = 3.7 x 1010 peluruhan/sekon

 Satuan Internasional (SI) aktivitas adalah

Becquerel, Bq

 1 Bq = 1 peluruhan/ sekon

Jadi, 1 Ci = 3.7 x 1010 Bq

 Satuan aktivitas yang secara umum sering digunakan mCi dan µCi

2/22/2017 50

ATURAN UMUM PROSES PELURUHAN

 Proses perubahan suatu unsur menjadi unsur lain,

dinamakan peluruhan spontan (spontaneous decay)

atau transmutasi (transmutation)

 Nomor massa unsur, A, kedua ruas persamaan

harus sama.

 Nomor atom unsur, Z, kedua ruas persamaan juga

harus sama

 Harus dipenuhi Hukum Kekekalan Massa-Energi

dan kekekalan Momentum.

2/22/2017

PELURUHAN ALPHA

 Jika sebuah atom/inti memancarkan partikel

alfa (alpha particle), maka akan kehilangan dua proton dan dua buah neutron

 N turun/berkurang 2  Z turun/berkurang 2  A turun/berkurang 4

 Skema Peluruhan Alfa :

 X dinamakan inti induk (parent nucleus)  Y dinamakan inti anak (daughter nucleus)

2/22/2017 52

He

Y

X

A_Z 4₂ 4₂ A Z





 

PELURUHAN ALPHA (ALPHA DECAY)

 Peluruhan 226Ra

 Umur paroh peluruhan ini

adalah 1600 tahun.

 Sisa mass berubah menjadi

energi kinetik

 Momentum dari kedua partikel

sama dan geraknya berlawanan arah. 53 2/22/2017

He

Rn

Ra

222₈₆ 4₂ 226 88





BETA DECAY

 Pada peluruhan beta, inti anak (daughter

nucleus) mempunyai jumlah nukleon yang

sama dengan inti induk (parent), tetapi nomor atomnya berbeda satu.

 Pemancaran (emisi) elektron tersebut berasal

dari inti

 Proses ini terjadi apabila neutron berubah

menjadi proton dan elektron

 Harus dipenuhi Hukum Kekekalan Energi

2/22/2017 54

PELURUHAN BETA – ENERGY ELECTRON

 Energy yang dibebaskan pada

peluruhan beta hampir semuanya menjadi energi kinetik elektron

 Hasil Ekperimen menunjukkan

bahwa beberapa elektron energi sebesar energi kinetik tersebut

 Untuk menghitung kehilangan energi

“missing energy”, pada 1930 Pauli,

mengajukan keberadaan partikel lain.

 Enrico Fermi menamakan partikel ini

partikel neutrino

 Sifat-sifat neutrino :

 Tidak bermuatan listrik

 Massa lebih kecil dari elektron, tetapi

tidak mungkin nol

 Mempunyai Spin = ½

 Interaksinya dengan materi sangat

lemah

55 2/22/2017

BETA DECAY

 Skema Peluruhan Beta

  merupakan simbol dari neutrino

 merupakan simbol dari antineutrino

 Dapat disimpulkan bahwa pada peluruhan beta dipancarkan pasangan partikel, yaitu :

 Elektron dan antineutrino  Positron dan neutrino

2/22/2017 56             e Y X e Y X A 1 Z A Z A 1 Z A Z 

PELURUHAN GAMMA (GAMMA DECAY)

 Sinar Gamma (Gamma rays) dipancarkan oleh inti yang tereksitasi dan

kembali lagi ke tingkat energi yang lebih rendah (lower energy state)

 Serupa dengan proses elektron yang berpindah “jumps” ke tingkat energi

rendah dan memancarkan photon

 Keadaan inti yang tereksitasi dihasilkan oleh lompatan “jumps” baik proton

maupun neutron

 Tingkat energi inti tereksitasi dapat disebabkan oleh tumbukan seperti

pada pemancaran partikel alpha atau beta

 Contoh peluruhan beurutan (decay sequence)

 Tahap pertama pemancaran beta (beta emission)  Tahap kedua pemancaran gamma (gamma emission)

 C* adalah inti Carbon dalam keadaan tereksitasi  Emisi Gamma, tidak merubah baik A maupun Z

2/22/2017 57         C * C e * C B 12 6 12 6 12 6 12 5

REAKSI INTI (

NUCLEAR REACTIONS

)

 Struktur inti dapat diubah dengan menembak

(bombarding) inti partikel energetik (energetic

particles)

 Perubahan ini disebut nuclear reactions

 Sebagaimana pada peluruhan inti, nomor atom

dan nomor massa pada kedua ruas persamaan harus setimbang

2/22/2017 58

HARGA Q ( Q VALUES)

 Energy must also be conserved in nuclear reactions

 The energy required to balance a nuclear

reaction is called the Q value of the reaction  An exothermic reaction

 There is a mass “loss” in the reaction  There is a release of energy

 Q is positive

 An endothermic reaction

 There is a “gain” of mass in the reaction

 Energy is needed, in the form of kinetic energy of the

incoming particles

 Q is negative

2/22/2017 59

REAKSI INTI

2/22/2017 60

Tentukan hasil/produk dari reaksi inti :

7 4

3

Li



2

He

 

?

n

2/22/2017 61 Diketahui : Reaksi inti Tentukan : Q = ?

Agar supaya reaksi setimbang, jumlah total nukleon (A) pada kedua ruas sama. Jumlah proton Z juga harus sama.

7 4  X 1  X 10

Maka harga Q reaksi adalah :

 



7 4 10



2 2 2.79 n Li He B Q  m c  m  m  m  m c   MeV 3 2  Y 0  Y 5

Jumlah nukleon (A): Jumlah proton (Z):

Maka, diperoleh inti B (Boron), sehingga reaksi menjadi :

7 4 10 1 3Li 2He  5B 0n 7 4 3 2 ? X Y Li  He   n Penyelesaian :

ENERGI AMBANG (

THRESHOLD ENERGY)

 Agar supaya memenuhi kekekalan momentum dan energi, partikel yang

datang harus mempunyai energi kinetik minimal, yang disebut energi ambang (threshold energy)

 m, massa partikel yang datang  M ,massa partikel target

 Apabila energi ambang lebih kecil dari energi ambang, maka reaksi inti

tidak dapat terjadi

2/22/2017 62 Q M m 1 KE_min        

 Reaktor daya fisi membangkitkan panas melalui reaksi fisi nuklir dari isotop fissil uranium dan

plutonium.

2/22/2017 63

Reaktor thermal menggunakan moderator neutron untuk

melambatkan atau me-moderate neutron sehingga mereka dapat menghasilkan reaksi fissi selanjutnya. Neutron yang dihasilkan dari reaksi fissi mempunyai energi yang tinggi atau dalam keadaan cepat, dan harus diturunkan energinya atau dilambatkan (dibuat thermal) oleh moderator sehingga dapat menjamin kelangsungan reaksi berantai. Hal ini

berkaitan dengan jenis bahan bakar yang digunakan reaktor thermal yang lebih memilih neutron lambat ketimbang

 Partikel Alfa (α) adalah bentuk radiasi

partikel yang dapat menyebabkan ionisasi dan daya tembusnya rendah. Partikel

tersebut terdiri dari dua proton dan dua netron yang terikat menjadi sebuah

partikel yang identik dengan inti Helium (₂He4_).

Kestabilan inti tercapai jika :

Z < 20; atau

20  Z <83 tetapi n/p > 1

Jika salah satu tidak terpenuhi, maka untuk mencapai kestabilannya inti akan meluruh memancarkan radiasi [, , , n atau X ]

Zat yang memancarkan radiasi  zat radioaktif

HUKUM PELURUHAN

BERSIFAT STATISTIK :

Tidak diketahui dari nuklida yang mana Peluruhan dalam waktu dt adalah = - dt A(t) = dN/dt =  N(t) =  No e- t _{= Ao e}- t

A_t = Ao e- t

 = Konstanta Peluruhan Apabila t = T_1/2 maka

AKTIVITAS JENIS

(Ci /gr atau Bq/gr ) = A _SP

A _{SP =}  N = 0,693 / T ½ _{X 1 gr / A X N} A

N = Jumlah Atom dalam 1 gram unsur A = Nomor massa

JENIS RADIASI 1. Alpha (+) : ₂He4 ZXA Z-2 Y A-4 +  2. Beta (+) : ₁e0 ZXA Z-1 Y A + + 3. Beta (-) : _-1e0 ZXA Z+1 Y A + - 4. Neutron ( ) : ₀n1 ZXA Z Y A+1 + n 5. Gamma ( ) :  _ZXA Z X A + 

ISO… _ZXA

Isotop : Z sama; A berbeda; sifat kimia sama ₂₉Cu63 _dan

29Cu65

Isoton : Z berbeda; neutron sama

12Mg26, 13Al27 dan 14Si28

Isobar : A sama; Z berbeda

SIFAT – SIFAT RADIASI ALFA

 BERMUATAN BESAR (+2e)

 DIBELOKKAN MEDAN LISTRIK DAN MAGNET  MENGIONKAN ZAT YANG DILALUINYA

 DAYA IONISASI SANGAT BESAR

 JARAK JANGKAU KECIL 3,4 – 8,6 cm

 MUDAH DIHAMBAT : CUKUP DENGAN SELEMBAR

KERTAS

SIFAT – SIFAT RADIASI BETA

 2 JENIS : - (Elektron) dan + (Positron) (MASSA SAMA BERMUATAN BERBEDA)  DAYA IONISASINYA 1/100 

 DIBELOKKAN MEDAN LISTRIK & MAGNET  MUDAH DIHAMBUR DALAM MEDIUM

SIFAT – SIFAT RADIASI GAMMA

TIDAK BERMASSA DAN TIDAK BERMUATAN

TIDAK DIBELOKKAN MEDAN LISTRIK DAN MAGNET

BERENERGI TINGGI ( >ENERGI SINAR-X ) DAYA TEMBUS SANGAT BESAR

SIFAT – SIFAT RADIASI NEUTRON  Tidak Bermuatan

 Tidak Dibelokkan Medan Listrik Dan Magnet  Daya Tembus Bergantung Pada Energi

 Laju (Energinya) Diturunkan Jika Bertumbukan Dengan Atom Seukuran, Mis. Hidrogen Yang

Terdapat Dalam Air Atau Polimer

 Pada Energi Tinggi Tertentu, Dapat Mengubah Zat Yang Dilaluinya Menjadi Zat Radioaktif

SIFAT RADIASI

Radiasi Proses Catatan

Alpha Tumbukan In-Elastik Dengan _{Kumpulan Elektron} Eksitasi Dan Ionisasi Beta

Tumbukan In-Elastik Dengan Elektron

Perlambatan Karena Medan Inti

Eksitasi Dan Ionisasi Bremstrahlung Gamma 1. Foto Listrik 2. Efek Compton 3. Produksi Pasangan Photon Di Serap Semuanya Sebagian Diserap Sebagian Diserap Netron Pantulan Elastik Pantulan In-Elastik

Proses Penangkapan / Transmutasi

SIFAT RADIASI BERDASARKAN DAYA TEMBUS/JANGKAU

Radiasi Massa Muatan

Daya Jangkau Udara Daya Jangkau Tubuh Alpha 4 +2 0 – 0,1 m 0,4 mm Beta 1/1840 -1 / +1 3m 5 mm X /  0 0 Jauh Menembus

N_cepat 1 0 Jauh Menembus

DAYA TEMBUS / IONISASI    / x n

Interaksi Sinar X /  dengan Materi Energi Radiasi

Kerapatan Elektron / Jumlah Atom (Z)

e-

E_k

EFEK YANG TERJADI

1. Efek Fotolistrik : 0,1 Mev < E Photon  0,5 Mev Eksitasi Elektron (E) = Ek’ = Ek

- Kulit Terluar

- Kulit Didalamnya : Sinar-X Karakteristik / Fluoresen

2. Efek Compton : 0,5 Mev < E Photon  1,02 Mev Eksitasi Elektron (E) + Ek’ = Ek

3. Efek Produksi Pasangan : E Photon > 1,02 Mev Elektron + Positron = Anihilasi ()

Radiasi Gamma/Sinar X

Medium Udara masa dM

Pengertian Dasar

• Definisi

Kemampuan radiasi foton (sinar x atau gamma) untuk

menimbulkan ionisasi di udara dalam volume tertentu

Hanya berlaku untuk sinar X/gamma dan medium

udara

dQ = Jumlah pasangan ion yang terbentuk di udara

dm = Massa udara dalam volume tertentu (NTP)

dm dQ x 

• Satuan paparan:

SI : Coulomb/kilogram

Pengertian :

1C/kg adalah besarnya paparan yang dapat

menyebabkan terbentuknya listrik sebesar

satu coulomb di dalam udara normal (NTP)

dengan massa 1 kg

Satuan lama : Rontgen (R)

Semua jenis radiasi

Semua jenis medium massa dm

menyerap energi

1. Pengertian Dasar

Definisi

Energi rerata yang diserap bahan per satuan massa

bahan

Berlaku untuk semua jenis radiasi dan semua jenis bahan

dE = Energi yang diserap oleh bahan

dm = Massa bahan

dm

dE

Satuan dosis serap:

Satuan SI : Gray

Pengertian :

1 gray = energi rerata sebesar 1 joule yang

diserap oleh bahan dengan massa sebesar 1 kg

1 Gray = 1 Joule/kg bahan

Satuan lama : Rad

1Rad = 100 erg/gram = 100-1 Gray

Semua jenis radiasi Satu jenis organ/jaringan kulit kulit kulit kulit

efek yang timbul berbeda Wr () Wr () Wr () Wr (x) berbeda

1. Pengertian Dasar

• Definisi

Dosis ekivalen adalah besar dosis serap dikalikan

dengan faktor bobot radiasi.

• Satuan dosis ekivalen

Satuan SI : Sivert (Sv)

Satuan lama : Rem

H = dosis ekivalen D = dosis serap

Wr = faktor bobot radiasi

1 Sivert - 100 rem







_D

_w

_R

Jenis radiasi yang sama

(Dosis Ekivalen Sama)

Efek pada setiap organ/jaringan BERBEDA W_T berbeda Beberapa/semua organ/jaringan W_T paru-paru W_T kulit W_T usus

1. Pengertian Dasar

• Definisi

Dosis efektif adalah dosis ekivalen (H) dikalikan

dengan faktor bobot organ/jaringan (W_T).

atau

dosis serap (D) dikalikan dengan faktor bobot

radiasi (W_R) dan faktor organ/jaringan (W_T).

Satuan

Sistem SI : Sievert Satuan lama : Rem





     T R T T W W D W H E

Curie ke Becquerel Becquerel ke Curie 1 μCi = 37 KBq 1 Bq = 27 x 10-11 _Ci 1 mCi = 37 MBq 1 KBq = 27 x 10-3 Ci 1 Ci = 37 GBq 1 MBq = 2,7 x 10-5 Ci = 27 μCi 103 μCi = 37 TBq 1 GBq = 2,7 x 10-2 Ci = 27 mCi 1 TBq = 27 x 10 Ci = 27 Ci

SURAT KEPUTUSAN KEPALA BAPETEN NO. 1/KA.BAPETEN/99

1. membatasi peluang terjadinya akibat stokastik

2. mencegah terjadinya akibat non stokastik (deterministik)

1. Justifikasi : manfaat > risiko

2. Limitasi : < NBD (nilai batas dosis) 3. Optimasi : ALARA

Nilai Batas Dosis (NBD) adalah penerimaan dosis yang tidak boleh dilampaui dalam setahun, tidak bergantung pada laju dosis, baik dari penyinaran eksterna maupun interna, tetapi tidak termasuk penerimaan dosis dari penyinaran medis dan penyinaran alam

1. Pekerja radiasi

seluruh tubuh : 20 mSv (2 rem) 2. Wanita usia subur

13 mSv (1,3 rem) dalam jangka waktu 13 minggu pada abdomen

3. Wanita hamil

10 mSv (1 rem) pada janin terhitung sejak mengandung hingga bayi lahir

4. Penyinaran lokal : rata-rata 500 mSv (50 rem) - lensa mata : 150 mSv (15 rem)

- kulit : 500 mSv (50 rem)

5. Penyinaran khusus direncanakan tidak boleh melebihi - dua kali NBD dalam setahun

- lima kali NBD untuk seumur hidup 6. Magang dan siswa

- > 18 tahun : = NBD pekerja radiasi

- 16 - 18 tahun : = 0,3 NBD pekerja radiasi

- < 16 tahun : = 0,1 NBD masyarakat umum/th,

0,01 NBD masyarakat umum

7. Masyarakat umum

seluruh tubuh, penyinaran lokal, lensa mata, kulit, tangan, lengan, kaki dan tungkai : 0,1 NBD pekerja radiasi

8. Masyarakat secara keseluruhan

Setiap Pemegang Ijin (PI) harus menjamin kontribusi penyinaran yang berasal dari

instalasinya kepada masyarakat serendah mungkin, dan dilaporkan pada instansi yang berwenang

1,3325 MeV 0,6616 MeV γ₁ 00 27Co60 _T ½=5,2 26 th β ₁ (99%) β ₂ (1%) 2,5057 MeV γ₁ γ₂ 00 28Ni60 stabil 55Cs137 T_½=30 th β ₁ (95%) β₂ (5%) 56Ba137

PROSES PELURUHAN BERTINGKAT

Misalkan N1 adalah inti atom radio aktif

dengan tetapan peluruhan meluruh menjadi inti atom baru N2 dengan tetapan peluruhan _2,

meluruh lagi menjadi inti atom stabil N3. jika di

analogikan dengan sutu generasi maka inti atom ke-1 disebut dengan inti atom induk, generasi ke-2 disebut inti atom anak dan generasi ke-3 inti atom cucu. Seperti di sajikan pada gambar.

_2,

Induk Anak Cucu

radioaktif radioaktif stabil

₁

N1 N2 N3

Pada saat awal t = 0, N

1

= N

10

, N

2

= N

3

= 0.

Setelah selang waktu dt, maka laju

perubahan inti anak,induk dan cucu

memenuhi :

1. Kesetimbangan Transien (Transient Equilibrium)

 ₁ < ₂ : umur rerata unsur induk daripada unsur

anak luruh.

 ₂ < ₁ : setelah waktu tertentu, unsur anak

(daughter) akan meluruh dengan laju

peluruhannya sendiri.

Berpijak pada persamaan :

B. KESETIMBANGAN RADIO AKTIVITAS

2. Kesetimbangan Sekuler/Permanen (Permanent

or Secular Equilibrium)

Berdasarkan peluruhan berturutan/ bertingkat

 Apabila half life (umur paro) unsur induk sangat lama, jika dibandingkan dengan

unsur anak luruh, ₁ << ₂, maka persamaan di atas tereduksi menjadi :

 Sebab : ₂ - ₁  ₂ , dan e-₁t  1

Selanjutnya waktu peluruhan, t sangat lama

dibandingkan dengan inti anak, yaitu t >> 1/₂,



t



e N N 1 2 10 2 1 2    _{ } 



t t



e e N N 1 2 10 1 2 1 2      _{  }  

maka e -

2t , dapat diabaikan/dihilangkan

Persamaan kesetimbangan sekuler menjadi ; Yang berarti jumlah N₂ atau keberadaan inti

anak konstan. Unsur anak luruh disebut dalam

keadaan “ kesetimbangan permanen/sekuler”

dengan unsur induk.

Apabila umur paro unsur anak sangat lama, maka jumlahnya hampir konstan, yaitu N₁₀ = N₁, sehingga :

Kondisi “permanent or secular equilibrium”menjadi 1 2 1 2 N N _         2 2 1 1 N  N   2 1 1 2 2 1/ N  /   / N atau   ₁₀ 2 1 10 2 1 2 N 1 0 N N     _{ } 

 Dalam proses peluruhan radioaktif, nomor massa A inti induk

akan berubah dengan 4 satuan (peluruhan alfa) atau A tidak berubah (peluruhan beta). Karena itu nomor massa A dari isotop-isotop anggota peluruhan berantai, pasti meluruh

dengan kelipatan 4. Dengan demikian ada empat deret yang mungkin dengan nomor massa A, yang dapat dinyatakan

dengan rumus 4n, 4n + 1, 4n + 2, 4n +3, dengan n adalah bilangan bulat.

 Masing-masing deret radioaktif diberi nama dengan inti

induknya. Deret radioaktif 4n + 2 diberi nama deret uranium. Deret radioaktif 4n + 3 diberi nama deret aktinium. Deret 4n diberi nama deret deret Thorium dan deret 4n + 1 diberi

nama deret Neptunium.

SOAL

 Buat grafik peluruhan dari induk :Ba 140 (t1/2 = 12,8 hari, dan anak : La-140 (t11/2: 40 jam)  Buat grafik peluruhan untuk induk Cs-137

(t1/2= 30 th) dan anak Ba-137 (t1/2= 2,6 menit)

 Seseorang dikatakan menderita sindrom radiasi akut ketika dirinya terpapar radiasi selama beberapa waktu. Bisa saja dalam hitungan menit.

 Gejala awal dapat dirasakan beberapa menit hingga beberapa hari setelah

seseorang terpapar radiasi. Gejala

tersebut dapat berupa muntah-muntah, diare, dan mabuk atau pening. Gejala ini dapat berlangsung hingga hitungan hari.

 Setelah gejala awal hilang, seseorang kembali bugar. Namun, tak lama kemudian, orang

tersebut akan menderita kembali. Bahkan, kali ini lebih parah. Gejalanya dapat berupa kelelahan, demam, kehilangan nafsu makan, muntah, dan diare. Tahap ini dapat

berlangsung selama beberapa bulan.

 Kerusakan pada kulit akibat radiasi dapat timbul dalam hitungan jam. Hal ini dapat

bertahan hingga hitungan tahun, tergantung seberapa parah seseorang terpapar radiasi. Gejalanya, kulit terasa perih dan bahkan

 Rambut pun dapat menjadi rontok akibat radiasi.

 Terpapar radiasi dapat saja berujung pada kematian,

tergantung tingkat keparahannya. Biasanya, pada banyak kasus, kematian terjadi beberapa bulan setelah seseorang terpapar radiasi. Kematian

diakibatkan rusaknya tulang sumsum, infeksi, atau pendarahan.

 Seseorang yang selamat dari sindrom radiasi akut

dapat terus merasakan gejala hingga dua tahun setelah terpapar.

 Perawatan yang dilakukan bagi seseorang yang

terpapar radiasi terdiri dari tindak pencegahan dari kontaminasi lebih lanjut, mengurangi gejala sindrom, dan penyembuhan organ yang rusak akibat radiasi.