Laporan Praktikum radioisotop

[PR] PELURUHAN RADIOISOTOP(STATISTIK PENCACAHAN RADIOAKTIF) Alena Juliana (K1C022037)

Asisten: Septiana Eli Tanggal Percobaan: 25/03/2024 PAF15314 - Praktikum Fisika Eksperimen

Laboratorium Fisika Inti dan Material – Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Unsoed

Abstrak

Radioaktif adalah gejala pemancaran radiasi gelombang elektromagnetik atau partikel secara spontan yang berasal dari perubahan inti atom. Bahan yang mempunyai gejala ini disebut bahan radioaktif. Percobaan peluruhan radioisotop memiliki dua tujuan yaitu yang pertama membuktikan sifat keacakan (randomness) peristiwa peluruhan radioisotop lalu yang kedua pengukuran radiasi latar dan radiasi sumber radioisotop. Pada percobaan kali ini sumber radioaktif yang digunakan yaitu CS-137(cessium-137) dengan waktu pencacahan selama 60 detik. Data yang didapat pada praktikum ini yaitu data radiasi latar dan data stastistik pencacahan. Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan mendapatkan hasil bahwa sifat keacakan (randomness) peristiwa peluruhan radioisotope berhasil dibuktikan serta radiasi latar dan radiasi sumber radioisotop berhasil diukur.

Kata kunci: Radioaktif, Peluruhan radioisotop, Cessium.

1. PENDAHULUAN

Kata radiasi dikalangan masyarakat awam masih terasa asing. Jika mendengar kata radiasi mereka langsung menyimpulkan bahwa radiasi itu berbahaya. Tetapi menurut penelitian radiasi radioaktivitas dapat

bersifat berbahaya dan dapat

menguntungkan makhluk hidup. Zat yang mengandung inti tidak stabil disebut zat radioaktif. Radioaktif berasal dari kata radio atau radiare yaitu memancar, bersinar, dan aktif. Aktif sendiri adalah spontan dan dengan sendirinya. Zat radioaktif dapat diartikan sebagai alat yang mempunyai kemampuan untuk memancar dengan spontan. Bahaya radiasinya dapat diakibatkan oleh paparan radiasi beta, sinar-x, gamma/neutron, yang semuanya dapat menembus organ tubuh.

Sedangkan zat radioaktif dapat dimanfaatkan dalam bidang industri dan kedokteran [1].

Radioaktif adalah gejala pemancaran radiasi gelombang elektromagnetik atau partikel secara spontan yang berasal dari perubahan inti atom. Bahan yang mempunyai gejala ini disebut bahan radioaktif.

Perubahan dalam inti atom mengakibatkan perubahan suatu unsur ke unsur lain, peristiwa ini dinamakan dengan peluruhan radioaktif. Pada tahun 1903, Ernest Rutherford mengemukakan bahwa radiasi yang dipancarkan zat radio aktif dapat dibedakan atas dua jenis berdasarkan muatannya, radiasi yang berrnuatan positif dinamai sinar alfa, dan yang bermuatan negative diberi nama sinar beta [2].

Dalam radioaktivitas, aktivitas radioaktif (A) merupakan peluruhan (disintegrasi) yang dilakukan sejumlah zat radioaktif setiap satuan waktu. Aktivitas juga menunjukkan laju peluruhan bahan radioaktif. Satuan aktivitas zat radioaktif untuk tingkat aktivitas rendah yaitu Becquerel (Bq), sedangkan untuk aktivitas zat radioaktif tingkat aktivitas sangat tinggi satuannya adalah Curie (Ci).

Aktivitas radioaktif hanya menunujukkan jumlah inti radioaktif yang melakukan peluruhan, tetapi tidak menunjukkan jumlah radiasi yang dipancarkan karena setiap kali melakukan peluruhan, zat radioaktif dapat memancarkan lebih dari satu macam radiasi [3].

Semakin besar aktivitas maka semakin banyak inti yang meluruh per satuan waktu.

Suparjo (2014) menyatakan Aktivitas (A) bahan radioaktif besarnya tergantung dari banyaknya zat radio aktif (N). Aktivitas juga menunjukkan laju peluruhan bahan radio aktif, sehingga dapat ditulis:

𝐴(𝑡) = − 𝑑𝑁𝑑𝑡 (1)

tanda (-) menunjukkan N berkurang terhadap waktu. Hubungan antara aktivitas awal (A₀) dengan aktivitas sesudah t (At) adalah: At = A0e ⁻λt. Hasil persamaan akhirnya diperoleh:

N = N₀e-λt dengan mengalikan λ pada masing-masing ruas, sehingga didapatkan bahwa :

Laporan Praktikum – Laboratorium Fisika Inti dan Material – FMIPA Unsoed ¹

A = A0e ⁻λt (2)

dimana λ merupakan konstanta peluruhan, N sebagai jumlah atom suatu bahan radioaktif pada suatu waktu, N0sebagai jumlah atom mula-mula, t sebagai waktu peluruhan dalam satuan sekon, e merupakan bilangan natural bernilai 2,71828 Sedangkan waktu paruh adalah waktu yang dibutuhkan suatu inti radioaktif menjadi separuh atau setengah dari inti mula-mula. Untuk waktu paruh yang terjadi pada radioaktif alami tidak terpengaruh oleh faktor-faktor alam seperti perubahan situasi lingkungan (cuaca, suhu, tekanan, dll) maupun peristiwaperistiwa kimia yang lain. Sehingga aktivitasnya 𝐴 = 1 2 𝐴˳, kemudian didapat nilai waktu paruh peluruhannya menjadi:

T1/2 = 𝐼𝑛 2 𝜆 = 0,693 𝜆 (3)

Jika λ tiadak diketahui nilainya, maka dapat menggunakan rumus:

T = 𝑡𝑛 (4) Sehingga didapat nilai konstanta disintegrasinya: 𝜆 = 0,693 𝑇1/2 (5) Berdasarkan persamaan-persamaan diatas maka nilai waktu paruh peluruhannya akan berbanding terbalik dengan nilai konstanta disintegrasinya [4].

2. METODOLOGI 2.1 ALAT DAN BAHAN

TABEL 2-1 ALATDAN BAHANYANGDIGUNAKAN

NO ALAT BAHAN

1. Pencacahan (counter) GM(RedAlert 100)

Cesium-137 (Sumber Radioaktif)

2. Rak Sampel DC

Adaptor/Baterai 9V

2.2 PROSEDUR KERJA

Alat dan bahan:

1. Pencacahan (counter) GM(RedAlert

100)

2. Rak Sampel

3. Cesium-137(Sumber Mulai

Menghidupkan alat pencacah GM pada tegangan operasi yang telah

ditetapkan

Meletakkan alat pencacahan GM pada jendela rak sampel tanpa sumber radioaktif (Background

Radiation)

Memilih waktu pencacahan selama 20 detik

A’(1,2…..n)

Meletakkan sumber radioaktif (Cesium-137) pada jendela

tabung/Rak sampel

Memilih waktu pencacahan selama 20 detik

Meletakan alat pencacahan pada jendela rak sampel dan melakukan pencacahan

A₀

Mengelompokan data dalam beberapa kelas dengan lebar

interval 6mm

Menghitung frekuensi keterjadian (fi) dari masing-masing kelas

A

₀

(1,2,…n)

3.

Hasil dan Analisis

3.1 DATA PRAKTIKUM

TABEL 3-1 PELAKSANAANPRAKTIKUM

Lokasi Laboratorium Fisika Dasar Universitas Jenderal Soedirman

hari/

tgl:

Senin

25 Maret 2024

jam: 08.00-09.30 WIB

TABEL 3-2 DATAHASILPRAKTIKUMCACAHRADIASI LATAR (BACKGROUNDRADIATION,A’)

Cacah ke- A’(cps)

1 0,6

2 0,5

3 0,5

4 0,8

5 0,9

6 0,5

7 0,6

8 0,7

9 0,4

10 0,4

Rata-rata 0,59

TABEL 3-2 DATAHASILPRAKTIKUM STATISTIKA PENCACAHAN

No .

R(range cacah)

(mm)

A

₀ (

A

₀- A_rata−rata)

(

A

₀- A_rata−rata)

(µC)

1 6 79,

9 79,31 0,00214

2 12 53,

6 53,01 0,00143

3 18 29, 29,11 0,00078

7 7

4 24 25,

4 24,81 0,00067

0

5 30 18,

8 18,21 0,00049

2

6 36 9,8 9,21 0,00024

89

7 42 7,2 6,61 0,00017

86

8 48 6,0 5,41 0,00014

62

9 54 4,4 3,81 0,00010

3

10 60 3,8 3,21 0,00008

6

∑ ^fi ∑ ^{( xi − ω )}

3.2 PEMBAHASAN

Pencacahan radioaktif adalah proses pengukuran dan mendeteksi tingkat radiasi dalam suatu bahan atau lingkungan yang dipancarkan oleh materi radioaktif. Radiasi yang dipancarkan oleh materi radioaktif dapat berupa partikel subatomik, seperti alfa (inti helium-4), beta (elektron atau positron), atau neutron, serta sinar elektromagnetik, seperti sinar gamma. Proses pencacahan diterapkan untuk mengetahui distribusi cacahan dan karakteristik radioaktif. Pada dasarnya, ada dua jenis pencacahan radioaktif yang umum digunakan yaitu pencacahan Geiger-Muller (GM) counter

berbasis komputer dan

pencacahan Scintillation alat detektor yang memanfaatkan sistem pencacah untuk mengukur intensitas radiasi gamma yang dipancarkan oleh zat radioaktif .

Hasil dari praktikum eksperimen acara ini mendapatkan dua jenis data yaitu pengukuran radiasi latar (background) dan aktivitas peluruhan radioisotop Cesium-137.

Pengukuran radiasi latar yaitu pengukuran tanpa sumber radioaktif yang dilakukan sebanyak 10 kali pencacahan dan menghasilkan nilai rata-rata sebesar 0,59 cps, sementara pengukuran aktivitas peluruhan yaitu adanya sumber radioaktif berupa Cesium-137 yang dilakukan sebanyak 10 kali pencacahan dengan beda antara sekat 6 mm menghasilkan nilai rata-rata sebesar

Laporan Praktikum – Laboratorium Fisika Inti dan Material – FMIPA Unsoed ³

Selesai

23,86 cps. Perbedaan dalam radiasi latar antar rak radiasi disebabkan oleh variasi kadar radiasi alam di setiap layer range antara rak-rak tersebut, yang dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti suhu dan tekanan di dalam ruangan praktikum. Sementara itu, aktivitas peluruhan Cesium-137 menunjukkan tren penurunan di setiap raknya, yang dipengaruhi oleh panjang rak radiasi dan faktor-faktor lain yang memengaruhi aktivitas radioaktif yaitu kurang rapatnya penutup rak radiasi yang mempengaruhi, atau kalibrasi dan penempatan yang dilakukan pada saat percobaan.

Dalam hasil praktikum, ditemukan bahwa rata-rata A' adalah 0,59 cps, dengan R (range cacah) sebesar 6mm dan A sebesar 79,9 cps.

A

(

^t

)

=A_oe^−λt

A ( t )=79 ,9 × 2,71828

^{(−0,0231×60)}

A ( t )= 1997500

⁵⁰⁰

√ ²⁵⁰⁰⁰

¹⁹³

67957

⁵⁰⁰

√ ⁶⁷⁹⁵⁷

¹⁹³

A ( t ) ≈ 19,9809

Setelah menggunakan rumus diperoleh nilai A sebesar 19,98 cps.

Radiasi latar belakang adalah ukuran tingkat radiasi pengin yang ada di lingkungan pada lokasi tertentu yang bukan disebabkan oleh masuknya sumber radiasi secara sengaja. Pentingnya menghitung nilai radiasi latar belakang yaitu sebagai acuan sebelum mengukur dan mengelola radiasi yang dihasilkan oleh sumber radiasi. Nilai radiasi latar belakang memiliki dampak signifikan terhadap akurasi dan ketepatan hasil pengukuran radiasi karena digunakan sebagai sumber perbandingan dari hasil pengukuran radiasi yang berasal dari sumber radioaktif.

Hasil praktikum menunjukkan bahwa nilai rata-rata radiasi latar (background radiation) adalah 0,59 cps, yang berada dalam batas aman yang ditetapkan oleh Bapeten (Badan Pengawas Tenaga Nuklir) melalui peraturannya pada tahun 2020. Aktivitas sisa Cesium-137 dihitung menggunakan persamaan aktivitas radioaktif. Cesium-137 akan meluruh habis secara kimia, mengeluarkan partikel beta, dan berubah menjadi Barium-137. Peluruhan Cesium-137 memiliki waktu paruh sekitar 60 tahun, atau setengah dari jumlahnya akan berkurang setelah sekitar 30 tahun.

4. KESIMPULAN

Berdasarkan praktikum yang sudah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa:

1. Setiap kali unsur radioaktif mengalami peluruhan, terjadi fenomena keacakan, karena proses radioaktif yaitu proses acak yang tidak dapat diprediksi pada tingkat atom individu. Saat unsur radioaktif meluruh menuju kestabilan, radiasi seperti alfa, beta, gamma, positron, dan lainnya dipancarkan secara spontan.

Dalam percobaan dengan unsur Cesium-137, detektor gamma mendeteksi pancaran radiasi dari unsur tersebut

2. Pengukuran radiasi latar telah dilakukan dengan melakukan pengukuran sepuluh kali pada setiap rak latar radiasi untuk mengetahui apakah ada aktivitas pencacahan radiasi atau tidak.

Hasil percobaan menunjukkan bahwa hasil pencacahan masih berada dalam rata-rata yang sesuai dengan standar Bapetan (2020). Rata-rata pengukuran radiasi latar merupakan deviasi dari setiap percobaan dan telah sesuai dengan standar yang ditetapkan. Pengukuran aktivitas radiasi dari sumber radioisotop, khususnya dalam percobaan dengan sumber radiasi berupa Cesium-137, menunjukkan aktivitas yang stabil pada setiap rak, walaupun aktivitasnya sering waktu karena perbedaan jarak range aktivitas. Rata-rata aktivitas masih berada dalam batas aman sesuai dengan standar yang diberlakukan oleh Bapeten (2020).

Daftar Pustaka

[1] Ikhtiar, Reza. (2012). Radiasi Zat Radioaktif.

http://rezaikhtiar.files.wordpress.co m/2012/04/radiasi-zat-radioaktif new1.pdf. Di akses 30 Maret 2024 [2] Safitrianaz,dkk. (2019). Analogi

Waktu Paruh dan konstanta peluruhan (Disintegrasi) Radioaktif.

Program Studi Pendidikan Fisika, Universitas Indraprasta PGRI.

[3] Kristiyanti, K., Imran, W. Z., &

Yuniarsari, L. (2017). Analisis Waktu Paruh Peluruhan Terhadap Persyaratan Dosis Radio isotop untuk Pemeriksaan Gondok. Prima- Aplikasi dan Rekayasa dalam Bidang Iptek Nuklir, 6(2), 371-375.

[4] Suparjo, S. (2014). Menentukan Waktu Paroh dan Konstanta Analogi Disintegrasi Radioaktif dengan Alat Peraga Pembelajaran Analogi Disintegrasi Radioaktif dari Botol Plastik. Jurnal Materi dan Pembelajaran Fisika, 4(1).

LAMPIRAN

Laporan Praktikum – Laboratorium Fisika Inti dan Material – FMIPA Unsoed ⁵