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

Transkripsi

1

2 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

3

4 MATERI tersusun dari molekul yang terdiri atas beberapa atom ATOM bagian terkecil dari suatu materi yang masih memiliki sifat dasar materi tersebut mempunyai ukuran ± m ( 1 Angstrom) atom = unsur Materi: Air Molekul : H O 2 Atom: O & H

5 PARTIKEL DASAR SUB ATOM Elektron masa sangat ringan, bermuatan listrik negatip Atom Proton Netron masa lebih berat dari elektron, bermuatan listrik positip masa sedikit lebih berat dari proton, tidak bermuatan listrik

6 MODEL ATOM BOHR m = 1 A Elektron Inti Atom (proton + Netron) m

7 Lintasan Elektron Elektron Inti Atom

8 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

9 IDENTIFIKASI INTI ATOM Nuklida = Penulisan Jenis Inti Atom ZX A atau X-A A: Nomor massa = Jumlah proton + neutron Z: Nomor atom = Jumlah proton Contoh Atom cobalt lambang 27Co 59 Jumlah proton = jumlah elektron = 27 Jumlah netron = = 32

10 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 77 Ir 191 dan 77 Ir 192

11 Istilah dalam penamaan nuklida Isotop nuklida-nuklida yang mempunyai jumlah proton (Z) sama, tetapi jumlah netron (A) berbeda Contoh : Cobalt-59 ( 27 Co 59 ) dan Cobalt-60 ( 27 Co 60 ) adalah isotop dari unsur Cobalt 1 H 1, 1 H 2, 1 H 3

12 Istilah dalam penamaan nuklida Isobar nuklida-nuklida yang mempunyai jumlah jumlah proton + netron (Z) NO MASSA - sama tetapi jumlah proton NO ATOMberbeda Contoh 14 Si 31, 15 P 31, 16 S 31

13 Istilah dalam penamaan nuklida nuklida-nuklida yang mempunyai jumlah netron (A) sama, tetapi jumlah proton (Z) NO ATOM- berbeda Isoton Contoh : 12 Mg 26, 13 Al 27, 14Si 28 Isomer nuklida-nuklida yang mempunyai jumlah proton (Z) dan jumlah netron (A) sama tetapi mempunyai tingkat energi berbeda Contoh : 28 Ni 60 dan 28Ni 60*

14

15 Pengertian: Klasifikasi: pancaran dan perambatan energi melalui materi atau ruang dalam bentuk gelombang elektro magnetik atau Partikel Radiasi pengion : mampu menngionisasi materi yang dilaluinya Contoh: Radiasi Sinar-X Radiasi bukan pengion: tidak menyebabkan terjadinya ionisaso pada materi yang dilaluinya Contoh: Radiasi panas

16

17 Radiasi gelombang Electromagnetik Diantara radiasi gelombang EM, sinar gamma dan sinar X memiliki energi yang besar sehingga mampu mengionisasi media yang dilalui, disebut radiasi pengion

18 Radiasi bukan Pengion Radiasi Pengion

19 Radiasi Nuklir??? Radiasi yang berasal dari suatu proses fisika di dalam atom

20 alpha (), beta () atau gamma () nuklida tidak stabil (radionuklida) Nuklida Stabil

21 N ATOM STABIL DAN TIDAK STABIL Atom Stabil Setiap lintasan yang lebih dalam terisi penuh dengan elektron sesuai dengan kapasitasnya Atom Tidak Stabil Ada lintasan yang lebih dalam yang tidak terisi penuh dengan elektron sesuai dengan kapasitasnya

22 Energi Eksternal TRANSISI ELEKTRON Sinar-X karakterist ik Dasar Fisika Radiasi TYN.RL2.DFR

23 BATAN TYN.RL2.DFR.120 Dasar Fisika Radiasi 28

24 BATAN alpha Partikel beta Radiasi Pengion Gelombang Elektromagne tik netron Sinar-X Sinar gamma TYN.RL2.DFR.120 Dasar Fisika Radiasi 29

25 PENGERTIAN DASAR ATOM : Bagian terkecil dari suatu zat yang masih memiliki sifat zat tersebut Inti Atom : Proton : 1, sma ( + ) Neutron : 1, sma ( 0 ) 1 sma : 1/12 massa Carbon = 1,66 x kg Elektron (-) : 0, sma mengelilingi inti atom

26

27 RADIASI Pancaran energi melalui materi atau ruang dalam bentuk gelombang elektromagnetik atau partikel. SIFAT Tak dapat dideteksi oleh indera manusia Dapat berinteraksi dengan bahan/materi

28 JENIS RADIASI Pengion (Alpha, Beta, Neutron, Sinar Gamma, Sinar-X) Non Pengion (ultra violet, gelombang mikro, gelombang radio dan radar) elektron neutron proton

29 SUMBER RADIASI 1. SUMBER RADIASI ALAM Sinar Kosmik (Benda Langit) Batuan (U 238, C 14 dan K 40 ) Dalam Tubuh (C 14 dan K 40 ) 2. SUMBER RADIASI BUATAN Zat Radioaktif Buatan (Co 60, Cs 137, I 131, Ir 192, Cr 51, P 32, dll) Mesin Sumber Radiasi (Mesin Sinar-X, Akselerator, Reaktor Nuklir, Iradiator)

30 Kontributor Radiasi Terhadap Manusia Pertahun RADIASI ALAM 0,50 msv DALAM TUBUH RADIASI BUATAN 0,05 msv SINAR KOSMIK MATAHARI 5-15mRem 25 mrem 2 mrem KOMPUTER/TV BATUAN ARLOJI 40 mrem 50 mrem DIAGNOSTIK SINAR X BAHAN BANGUNAN 5 mrem PESAWAT TERBANG 10 mrem 3mRem MAKANAN DAN MINUMAN 1Sv=1 Rem PLTN 30

31 KOMPOSISI RADIASI ALAM DAN BUATAN LAIN 1% MEDIK 29% ALAM 70%

32 ENERGI : EINSTEIN : kesetaraan massa energi: E = mc 2 e = energi dalam joule (kg m 2 /s 2 ) m = massa benda dalam kg c = kecepatan cahaya = 3 x 10 8 m/detik Didapat perhitungan akhir 1 kg = 9 x j dan 1 sma = 1,5 x j karena 1 ev = 1,602 x j, maka 1 sma = 931 Mev

33

34 RADIASI ELEKTROMAGNETIK 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 ( )

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

36 Neutron (N) Kurva stabilitas Peluruhan beta negatif N berkurang 1 Peluruhan alpha N berkurang 2 Z berkurang 2 Peluruhan beta positif Z bertambah 1 Z berkurang 1 N bertambah 1 Proton (Z)

37

38 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 - Z berkurang 2 N berkurang 2

39 KESTABILAN INTI ¼ isotop stabil

40 2/22/2017 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). 40

41 RADIOAKTIVITAS 2/22/2017 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). 41

42 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 ( 4 He ) 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 42

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

44 2/22/2017 Nuklida Stabil Semua Nuklida yang dikenal 44

45 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 : dn dt λ disebut kontanta peluruhan (decay constant/disintegration) dan menentukan kecepatan material tersebut meluruh. Tanda minus berarti bahwa N berkurang terhadap waktu. N 45 2/22/2017

46 KURVA/GRAFIK PELURUHAN 2/22/2017 Integral persamaan di atas tersebut menghasilkan : N N e t 0 Waktu paro (half-life) didefinisikan sebagai waktu yang diperlukan untuk meluruh separoh dari atom yang ada : T 1 2 ln

47 AKTIVITAS Laju peluruhan atau aktivitas, A, dari sampel radioaktif didefinisikan sebagai jumlah peluruhan per detik, yaitu : Aktivitas 47 A dn dt N o e t 2/22/2017 N 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, ). A t A o e t

48 UMUR RATA-RATA Umur rata-rata didefinisikan sebagai : t 1 dn 1 dn 1 t 2 dn dn 2 2 t 3 dn dn Dalam bentuk integral, dituliskan sebagai : No 0 No 0 t dn dn No 0 t N dn t N N o 0 e t dt 0 t e t 1 dt 2/22/2017

49 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 atom/mol 49 2/22/2017

50 SATUAN PELURUHAN Satuan aktivitas radioaktif, A, adalah Curie, Ci 1 Ci = 3.7 x peluruhan/sekon Satuan Internasional (SI) aktivitas adalah Becquerel, Bq 1 Bq = 1 peluruhan/ sekon Jadi, 1 Ci = 3.7 x Bq Satuan aktivitas yang secara umum sering digunakan mci dan µci 50 2/22/2017

51 2/22/2017 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. 51

52 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 : Y X dinamakan inti induk (parent nucleus) Y dinamakan inti anak (daughter nucleus) A Z X A 4 Z2 4 2 He 52 2/22/2017

53 2/22/2017 PELURUHAN ALPHA (ALPHA DECAY) Peluruhan 226 Ra Ra 86 Rn He Umur paroh peluruhan ini adalah 1600 tahun. Sisa mass berubah menjadi energi kinetik Momentum dari kedua partikel sama dan geraknya berlawanan arah. 53

54 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 54 2/22/2017

55 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 2/22/

56 BETA DECAY Skema Peluruhan Beta A Z A X X A Z1 A Y Y e e merupakan Z Z1 simbol dari neutrino merupakan simbol dari antineutrino Dapat disimpulkan bahwa pada peluruhan beta dipancarkan pasangan partikel, yaitu : Elektron dan antineutrino Positron dan neutrino 56 2/22/2017

57 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) 57 Tahap pertama pemancaran beta (beta emission) Tahap kedua pemancaran gamma (gamma emission) 12 5 B 12 6 C* C * C e C* adalah inti Carbon dalam keadaan tereksitasi Emisi Gamma, tidak merubah baik A maupun Z 2/22/2017

58 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 58 2/22/2017

59 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 59 2/22/2017

60 REAKSI INTI Tentukan hasil/produk dari reaksi inti : 7 4? 3 2 Li He n Tentukan harga Q reaksi inti tersebut! 60 2/22/2017

61 Penyelesaian : Li He n 7 4 X 3 2 Y? Diketahui : Reaksi inti Tentukan : Q =? 61 Agar supaya reaksi setimbang, jumlah total nukleon (A) pada kedua ruas sama. Jumlah proton Z juga harus sama. Jumlah nukleon (A): Jumlah proton (Z): Maka harga Q reaksi adalah : 2/22/ X 1 X Y 0 Y 5 Maka, diperoleh inti B (Boron), sehingga reaksi menja Li He B n n Q m c m m m m c 2.79MeV 2 2 Li He B

62 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) KE min 1 m M m, massa partikel yang datang M,massa partikel target Q Apabila energi ambang lebih kecil dari energi ambang, maka reaksi inti tidak dapat terjadi 62 2/22/2017

63 Reaktor daya fisi membangkitkan panas melalui reaksi fisi nuklir dari isotop fissil uranium dan plutonium. 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 neutron cepat untuk melakukan reaksi fissi. 63 2/22/2017

64

65 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 ( 2 He 4 ).

66 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

67 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 A t = (1/2) n. Ao

68 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 N A = Bilangan Avogadro

69 JENIS RADIASI 1. Alpha (+) : 2 He 4 Z XA Z-2 Y A Beta (+) : 1 e 0 Z XA Z-1 Y A Beta (-) : -1 e 0 Z XA Z+1 Y A Neutron ( ) : 0 n 1 Z XA Z Y A+1 + n 5. Gamma ( ) : Z XA Z X A +

70 ISO Z XA Isotop : Z sama; A berbeda; sifat kimia sama 29 Cu63 dan 29 Cu 65 Isoton : Z berbeda; neutron sama 12 Mg26, 13 Al 27 dan 14 Si 28 Isobar : A sama; Z berbeda 14 Si31, 15 P 31 dan 16 S 31

71 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 BERKECEPATAN 1/100 1/10 C (KEC.CAHAYA)

72 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 BERKECEPATAN 1/100 99/100 C

73 SIFAT SIFAT RADIASI GAMMA TIDAK BERMASSA DAN TIDAK BERMUATAN TIDAK DIBELOKKAN MEDAN LISTRIK DAN MAGNET BERENERGI TINGGI ( >ENERGI SINAR-X ) DAYA TEMBUS SANGAT BESAR DAYA IONISASI KECIL

74 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

75 SIFAT RADIASI Radiasi Proses Catatan Alpha Beta Gamma Netron Tumbukan In-Elastik Dengan Kumpulan Elektron Tumbukan In-Elastik Dengan Elektron Perlambatan Karena Medan Inti 1. Foto Listrik 2. Efek Compton 3. Produksi Pasangan Pantulan Elastik Pantulan In-Elastik Proses Penangkapan / Transmutasi Eksitasi Dan Ionisasi Eksitasi Dan Ionisasi Bremstrahlung Photon Di Serap Semuanya Sebagian Diserap Sebagian Diserap ---

76 SIFAT RADIASI BERDASARKAN DAYA TEMBUS/JANGKAU Radiasi Massa Muatan Daya Jangkau Udara Daya Jangkau Tubuh Alpha ,1 m 0,4 mm Beta 1/ / +1 3m 5 mm X / 0 0 Jauh Menembus N cepat 1 0 Jauh Menembus N lambat 1 0 jauh 0,15 m

77 DAYA TEMBUS / IONISASI / x n DAYA TEMBUS DAYA IONISASI

78 Interaksi Sinar X / dengan Materi Energi Radiasi Kerapatan Elektron / Jumlah Atom (Z) E k photon e-

79 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 ()

80

81 Radiasi Gamma/ Sinar X Medium Udara masa dm

82 Definisi Pengertian Dasar Kemampuan radiasi foton ( sinar x atau gamma) untuk menimbulkan ionisasi di udara dalam volume tertentu x dq dm dq = Jumlah pasangan ion yang terbentuk di udara dm = Massa udara dalam volume tertentu (NTP) Hanya berlaku untuk sinar X/gamma dan medium udara

83 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) 1R = 1 esu /gram = 2,58 x 10-4 C/kg

84 menyerap energi DOSIS SERAP = Semua jenis radiasi Semua jenis medium massa dm

85 1. Pengertian Dasar Definisi Energi rerata yang diserap bahan per satuan massa bahan D de dm de = Energi yang diserap oleh bahan dm = Massa bahan Berlaku untuk semua jenis radiasi dan semua jenis bahan

86 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 = Gray 1 erg = 10 7 J= 100 nj Ergon: usaha

87 kulit Wr ( ) Wr ( ) kulit kulit efek yang timbul berbeda Wr ( ) Wr (x) Semua jenis radiasi kulit Satu jenis organ/ jaringan berbeda

88 1. Pengertian Dasar Definisi Dosis ekivalen adalah besar dosis serap dikalikan dengan faktor bobot radiasi. H D w R H = dosis ekivalen D = dosis serap Wr = faktor bobot radiasi Satuan dosis ekivalen Satuan SI : Sivert ( Sv ) Satuan lama : Rem 1 Sivert rem

89 W T paru - paru W T kulit Efek pada setiap organ/ jaringan BERBEDA Jenis radiasi yang sama ( Dosis Ekivalen Sama ) W T usus W T berbeda Beberapa / semua organ/ jaringan

90 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 ). E T H W D W T R W T Satuan Sistem SI : Sievert Satuan lama : Rem

91 Curie ke Becquerel Becquerel ke Curie 1 μci = 37 KBq 1 Bq = 27 x 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 10 3 μci = 37 TBq 1 GBq = 2,7 x 10-2 Ci = 27 mci 1 TBq = 27 x 10 Ci = 27 Ci

92 SURAT KEPUTUSAN KEPALA BAPETEN NO. 1/KA.BAPETEN/99 No. 4/2013

93 1. membatasi peluang terjadinya akibat stokastik 2. mencegah terjadinya akibat non stokastik (deterministik)

94 1. Justifikasi : manfaat > risiko 2. Limitasi : < NBD (nilai batas dosis) 3. Optimasi : ALARA

95 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

96 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) - tangan, lengan, kaki & tungkai : 500 msv (50 rem)

97 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 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

98 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 (BAPETEN)

99

100 27 Co60 β 2 (1%) T ½ =5,2 26 th β 1 (99%) γ 2 28 Ni60 stabil γ 1 2,5057 MeV 1,3325 MeV Cs137 β 2 (5%) T ½ =30 th β 1 (95%) 0,6616 MeV γ Ba137

101 PROSES PELURUHAN BERTINGKAT Misalkan N1 adalah inti atom radio aktif dengan tetapan peluruhan 1 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. 1 2, N1 N2 N3 Induk Anak Cucu radioaktif radioaktif stabil

102 Pada saat awal t = 0, N1 = N10, N2 = N3 = 0. Setelah selang waktu dt, maka laju perubahan inti anak,induk dan cucu memenuhi :

103 B. KESETIMBANGAN RADIO AKTIVITAS 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 :

104 2. Kesetimbangan Sekuler/Permanen (Permanent or Secular Equilibrium) Berdasarkan peluruhan berturutan/ bertingkat 1 1t 2t N2 N10 e e 2 1 Apabila half life (umur paro) unsur induk sangat lama, jika dibandingkan dengan unsur anak luruh, 1 << 2, maka persamaan di atas tereduksi menjadi : N N e 2 Sebab : 2-1 2, dan e - 1 t 1 Selanjutnya waktu peluruhan, t sangat lama dibandingkan dengan inti anak, yaitu t >> 1/ 2, t

105 maka e - 2 t, dapat diabaikan/dihilangkan Persamaan kesetimbangan sekuler menjadi ; N 1 2 N N10 Yang berarti jumlah N 2 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 N 10 = 1 N 1, sehingga : N 2 N1 N 2 Kondisi permanent or secular equilibrium menjadi N 2 atau N2 1 N2 2 / 1 1 / / 2

106 C. DERET RADIOAKTIV 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.

107

108 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)

109

110

111 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.

112 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 terasa seperti terbakar.

113 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.

114