1. 1. Disusun oleh: Maria Hanifah, S.Pd. (14708251105) PENDIDIKAN IPA PROGRAM PASCASARJANA UNY RADIOAKTIVITAS DAN TEKNOLOGI NUKLIR 2014
2. 2. Radioaktif dan Sumbernya ? Radioaktif : adalah pemancaran partikel dari ketidakstabilan inti atom, ketidakstabilan ini mengkibatkan pecahnya susunan atom dan mengeluarkan partikel energi yang memancarkan radiasi elektromagnetik. Proses pemancaran ini disebut radioaktifitas. Proses ini mengakibatkan peluruhan inti atom, ini sering disebut peluruhan radioaktif. Sinar radioaktif memiliki sifat-sifat: menghitamkan pelat film, dapat mengionkan gas yang dilewati, memiliki daya tembus yang besar, serta menyebabkan benda-benda berlapis ZnS dapat berpendar (mengalami fluoresensi).
3. 3. Sumber Radioaktif Sumber radioaktif 81% dari mineral bumi yaitu berasal dari atom yang memiiki nomor atom diatas 82 (Pb). Unsur-unsur ini memancarkan tiga jenis radiasi yang berbeda, dinamakan dengan tiga huruf pertama dari alfabet Yunani alpha (), beta () dan gamma (). Sinar alfa membawa muatan listrik positif, sinar beta membawa muatan negatif, dan sinar gamma tidak membawa muatan. Perhatikan bahwa sinar alfa menekuk kurang dari sinar beta. Hal ini terjadi karena partikel alpha memiliki lebih banyak inersia (massa) dari partikel beta. Dikombinasikan Sinar berasal dari bahan radioaktif ditempatkan di bagian bawah lubang dibor di blok timbal. Radioaktif dan Sumbernya ? Bermuatan positif Bermuatan negatif
4. 4. Sinar alpha () partikel yang dipancarkan adalah inti 4 He, beta () memancarkan partikel positron dan gamma () memancarkan foton. Positron adalah partikel yang serupa dengan elektron dengan muatan +e. Sedangkan simbol e- untuk elektron. Energi gamma lebih besar dari beta dan alfa
5. 5. Perbedaan sinar alpha (), beta () dan gamma ()
6. 6. Ilustrasi daya tembus energi sinar alpha (), beta () dan gamma () Papan Alumunium Timbal Menembus beberapa cm timbal Menembus beberapa mm alumunium Menembu s selembar kertas
7. 7. Proses peluruhan akibat pemancaran radioaktivitas itu, jika di alam bersifat probabilistik dan dapat dihitung secara statistika pada ukuran makroskopis dengan rumus:
8. 8. Waktu Paruh Waktu paruh dari sebuah materi radioaktif adalah rentang waktu yang dibutuhkan inti untuk meluruh menjadi setengah dari jumlah semulanya Keterangan: curie becquerel
9. 9. R: laju peluruhan/ aktifitas sample Ro: laju peluruhan saat t=0 Laju Peluruhan adalah jumlah peluruhan per detik dapat dihitung dengan Rumus:
10. 10. Peluruhan Radioaktif ? Unsur disebut juga atom mempunyai inti. Inti atom terdiri atas proton dan neutron. Jika inti atom terdiri atas proton dan neutron dalam jumlah tertentu, maka disebut nuklida. Simbol nuklida: A= nomor massa X= nomor atom Isotop Isobar Isoton Isomer inti Nomor atom sama, Nomor Massa beda. Nomor massa sama, Nomor atom beda. Neutron sama, Nomor atom beda. Nomor atom & nomor massa sama, tingkat energi beda.
11. 11. a. Pancaran Sinar Alpha (), sebuah inti yang memancarkan partikel alfa akan kehilangan 4 proton dan 2 neutron. X adalah inti induk dan Y adalah inti anak, terjadi pada isotop dengan z > 83. b. Pemancaran sinar gamma () terjadi pada inti yang tereksitasi. Peluruhan Radioaktif ?
12. 12. c. Pancaran Sinar Beta () terjadi pada isotop yang terletak di atas pita kestabilan (n/p > isotop stabil). d. Pancaran positron (+) terjadi pada isotop yang terletak di bawah pita kestabilan (n/p < isotop stabil). Peluruhan Radioaktif ?
13. 13. Reaksi nuklir
14. 14. Reaksi Fusi dan Fisi Dikenal dua reaksi nuklir, yaitu reaksi fusi nuklir dan reaksi fisi nuklir. Reaksi fusi 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 atom baru yang bermassa lebih kecil, serta radiasi elektromagnetik. Reaksi fusi juga menghasilkan radiasi sinar alfa, beta dan gamma yang sagat berbahaya bagi manusia.
15. 15. Contoh reaksi fusi dan fisi nuklir Contoh reaksi fusi, reaksi yang terjadi di hampir semua inti bintang di alam semesta. Senjata bom hidrogen juga memanfaatkan prinsip reaksi fusi tak terkendali. Contoh reaksi fisi adalah ledakan senjata nuklir dan pembangkit listrik tenaga nuklir. Unsur yang sering digunakan dalam reaksi fisi nuklir adalah Plutonium dan Uranium (terutama Plutonium-239, Uranium-235), sedangkan dalam reaksi fusi nuklir adalah Lithium dan Hidrogen
16. 16. Teknologi Nuklir Pemanfaatan teknologi nuklir sudah banyak sekali. Namun masih banyak permasalahan dari dapak radiasi dan energy untuk pengendalian keselamatan. ada dua prinsip pemanfaatan teknologi nuklir: 1) pemanfaatan teknologi nuklir 2) pemanfaatan radiasi nuklir
17. 17. pemanfaatan teknologi nuklir Pada reaksi inti terjadi di dalam reactor yaitu bahan bakar (bahan fisil) bereaksi dengan neutron yang menghasilkan unsure radioaktif. Panas yang dihasilkan dalam reaksi ini sangatlah tinggi jauh besar dari bahan bakar fosil. Maka dari itu dewasa ini reactor nuklir banyak digunakan dalam PLTN. PLTN adalah pembangkit listrik tenaga nuklir. Pembangunan PLTN cukuplah pesat, karena bahan utama PLTN yaitu uranium masih cukup melimpah di bumi ini. PLTN tidaklah memberikan dampak pencemaran lingkungan seperti bahan fosil (bakar minyak dan batu bara).
18. 18. Air dingin masuk ke reaktor melalui dasar teras, mengalir pada elemen bahan bakar nuklir. Karena reaksi inti elemen-elemen bahan bakar menjadi panas , maka air yang mengalir disekitar elemen jadi panas, . Bahan bakarnya U235 PLTN Reaktor Air Tekan Sistem air dingin
19. 19. Pemanfaatan Teknologi Nuklir dalam PLTN 1. Boiling water reactor (BWR) atau reactor air mendidih (RAM) 2. Pressurized water reactor (PWR) atau reactor air tekan (RAT) 3. Pressurized heavy water reactor (PHWR)atau reactor berat airt tekan (PHWR) 4. high thermal gas cooled reactor (HTGR) atau reactor termal berpendingin gas (RTBG) 5. fast breeder reactor (FBR) atau reactor pengembang biak (RPB)
20. 20. Pemanfaatan Radiasi Nuklir Reactor nuklir selain untuk PLTN juga untuk reactor riset, reactor produksi, dan radioisotope. Radioisotope memiliki sifat yang khusus memancarkan sinar alpha, beta, dan gamma. dapat menembus benda bentuk tetap (baik diberi perlakuan kimia dan fisika mudah dideteksi sinar radioaktif mampu mengubah sifat benda.
21. 21. Pemanfaatan Radiasi Nuklir1. pengawetan bahan makanan menggunakan sinar gamma, mematikan mikroorganisme dengan memberikan sinar. 2. sterilisasi alat-alat kedokteran, menggunakan radiasi sinar gamma, biasanya juga digunakan pada pembauatan kapas steril, kapas kecantikan, kasa pembalut, pembalut wanita, Sterilisasi alat secara konvensional sudah ditinggalkan dengan pateurisasi dan pemanasan air
22. 22. Pemanfaatan Radiasi Nuklir 3. kedokteran nuklir radioisotope yang digunakan pada kedokteran nuklir yaitu sediaan radiofarmaka. radioisotope sumber terbuka sumber tertutup sumber terbuka digunakan dengan cara memasukkan radioisotope di dalam tubuh pasien. Contohnya: teknologi kedokteran nuklir Sumber tertutup hanya diluar tubuh pasien contohnya: radiologi, tertutup/sealed sources Co- 60 dan jarum Ra-226 digunakan dalam terapi
23. 23. Bidang Radiologi Contohnya penerapan yaitu: 1. Sterilisasi alat kedokteran dengan CO-60 2. Pesawat Sinar X , dari cintra film roentgen 3. Analisis aktivasi nuetron, mencari kandungan mineral dalam tubuh manusia yang ada dalam jumlah kecil. Co, Cr, F, Fe, Mn, Se, Si, V, Zn. Dengan cara ditembaki nuetron. 4. Kerapatan Tulang dengan Bone densitometer, dengan radiasi gamma dan sinar-X. untuk diagnosis osteoporosis. 5. Kedokteran forensik, dengan mengambil bagian tubuh manusia dapat menentukkan kadar zat yang ada. Contohnya cerita dari napoleon yang terdapat arsen dalam jasadnya. 6. Tree dimentional Conformal Radiotherapy (3D-CDRT), untuk kangker, dengan tingkat keselamatan tinggi.
24. 24. Pemanfaatan Radiasi Nuklir Contoh sumber terbuka/unsealed sources yaitu 1. I-131 dalam bentuk NaI131menentukan kelainan- kelainan pada fungsi tiroid dan terapi carcinoma pada tiroid. Penggunaannya dengan cara diminum denga dosis berorde mikro-Curie atau mili-Curie tergantung keadan pasien. Dalam bentuk hipuran I-131 untuk diagnosis fungsi ginjal dengan cara disuntikan dan diminumkan. Biasanya disebut rekaman renogram. 2. P-32 dalam bentuk NaH2P32O4 untuk terapi policotemia vera, leukemia, dan hemangium
25. 25. Pemanfaatan Radiasi Nuklir 3. Tc-99m dalam bentuk Sulphur koloidal Tc-99m menentukan penataan fungsi hati. Selain itu turunannya juga digunakan untuk: Tc-99m makrokoloid untuk menatah paru-paru Tc-99m Fe kompleks untuk penatahan ginjal Tc-99m serum albumin penatahan jantung dan plasenta Tc-99m portechnetat penatahan otak Tc-99m- rythrocit penatahan limpa 4. RIHSA (radio iodinate human serum albumin) untuk mengukur volume darah manusia dan plasma darah manusia, melihat metabolism albumin, melihat kemapuan keluaran jantung, melihat lokasi plasenta bayi dalam kandungan.
26. 26. Pemanfaatan Radiasi Nuklir pemanfaatan radioisotope dalam bidang kedokteran perlu diperhatikan waktu paruhnya, semakin sedikit waktu paruh semakin baik karena akan cepat meluruh dan aman bagi lingkungan dan tubuh pasien.
27. 27. Pemanfaatan Radiasi Nuklir Bidang Industry yang digunakan dapat berupa, sinar x, gamma, dan neutron. contohnya yaitu: 1. teknik radiografi: mengetahui cacat bagian suatu produk industry yang tidak dapat dilihat mata. 2. control proses dalam industry:mengkontrol proses industry dengan tepat, yaitu analisis cepat tak merusak: dengan interaksi energy neutron dengan bahan yang dianalisis, pengukuran tebal bahan: pada industry kertas, plastic dan plat logam, peningkatan mutu bahan: dengan pelapisan benda dengan radiasi berkas electron. 3. industry tambang, dengan hamburan balik radiasi electron sumber tertutup. Contohnya adalah sinar hamburan balik radiasi neutron untuk eksplorasi pertambangan.
28. 28. Pemanfaatan Radiasi Nuklir Bidang Hidrologi Bidang hidrologi paling banyak digunakan yaitu H-3, Na-24,Cr-51,Br- 82, I-131. Manfaatnya yaitu: 1. pencarian tempat kebocoran pipa:memasukkan radioisotop pada saluran pipa,mengalir mengikuti arus air dan akan keluar pada pipa yang bocor 2. pengamatan pola retakan batuan, 3. penentuan umur air yang ada dalam perut bumi. 4. air resapan pada panas bumi, yaitu digunakan untuk mengukur uap air yang dihasilkan bumi kontinyu atau tidak (menentukan dinamika air di dalam tanah), digunakan dalam PLTU. Radioaktif yang digunakan O-18, H-2,H-3, C-14.
29. 29. Pemanfaatan Radiasi Nuklir Bidang Pertanian, digunakan untuk pengawetan bahan makanan dan efektifitas pemakaian pupuk tanaman. Hal ini dapat digunakan dengan memasukkan P-32 dimasukkan dan menyatu dengan pupuk tanaman masuk dalam bagian semua tanama, sehingga dapat direkam hasil filmnya.Sehingga tau pupuk yang baik bagi tanaman. Selain itu metode ini juga dapat menentukkan jam makan tanaman. Bidang Biologi Selain itu juga untuk pemberantasan hamba: 1. teknik jantan mandul. 2. Mutasi genetika, menghasilkan tanaman yang super. 3. Migrasi Hamma, dengan memberi makanan yang dicampur P-32, S-35, Na-14, Co-60, I-131 atau disuntikkan atau dioleskan.
30. 30. baterai nuklir, kekuatan baterai nuklir tergantung waktu paruhnya, semakin lam waktu paruh semakin lama fungsi baterai nuklir. Biasanya digunakan dalam, tenaga pada satelit, lampu navigasi pada mercusuar, rambu- rambu sonar pada stasiun cuaca yang jauh dari jankauan listrik Pemanfaatan Radiasi Nuklir Macam Model Baterai Nuklir: Baterai Nuklir High Speed Elektrons Baterray Baterain Nuklir Contact Potential Difference Battery Baterai Nuklir PN Junction Baterai Nuklir Termokopel Baterai Nuklir Secondary emiter Baterai Nuklir Photolistrik
31. 31. Pemanfaatan Radiasi Nuklir Baterai Nuklir High Speed Elektrons Baterray Baterai nuklir beta. Radioisotop yang digunakkan Stronsium- 90. waktu parohnya 28 tahun. Sehingga waktu pakainya dua kali waktu parohnya yaitu 56 tzahun.
32. 32. Pemanfaatan Radiasi Nuklir Baterain Nuklir Contact Potential Difference Battery Elektrodanya menggunakkan 2 logam pada nomor 1 dan 2 . 4 adalah tritium. Tritium di ionisasi menghasilkan elektron dan ion positif. Radioisotopnya Stronsium-90
33. 33. Pemanfaatan Radiasi Nuklir Baterai Nuklir PN Junction Dengan teknik menghasilkan berondongan eletron pada elemen dioda semikonduktor, menggunkkan Antimon. Elektoda positifnya Silikon. Berondong akan ditarik ke elektrode positif menghasilkan arus listrik searah. Radioisotop yang digunakan Rpometium 147 . Waktu paruh 2,5 tahun. Umur pakainya 5 tahun.
34. 34. Pemanfaatan Radiasi Nuklir Baterai Nuklir Termokopel Memanfaatkan panas dari radioisotopnya, dengan wadah termokopel
35. 35. Pemanfaatan Radiasi Nuklir Baterai Nuklir Secondary emiter Dengan menumbuk bahan yang peka radiasi, menghasilkan elektron sekunder yang dikumpulkan oleh elektrode. Perbedaan tekanan menimbulkan arus listrik.
36. 36. Pemanfaatan Radiasi Nuklir Baterai Nuklir Photolistrik Memanfaatkan bahan sintilator menghasilkan pendar cahaya (proton) bila terkena radiasi. Diubah menjadi tenaga listrik oleh bahan semikonduktor yang peka proton. Proton cahaya diubah menjadi tenaga oleh fotolistrik juga. Bahan sintilator berupa posfor, Nattrium iodida diberi Thalinum.
37. 37. Soal 1 a. 10 hari b. 15 hari c. 20 hari d. 25 hari hari
38. 38. Soal 2 a. b. c. d. Berikut disajikkan reaksi peluruhan, Partikel X pada reaksi peluruhan diatas yaitu
39. 39. Soal 3 a. b. c. d. Berikut disajikkan reaksi peluruhan, Partikel Y pada reaksi peluruhan diatas yaitu
40. 40. Soal 4 Waktu Paruh inti Radioaktif radium-226 ( )adalah . Berapakah konstanta peluruhannya? Jawaban:
41. 41. Soal 5 Soal lanjutan dari nomor 4
42. 42. Soal 6 Soal lanjutan nomor 4 dan 5
43. 43. Soal 7 Sifat yang khusus Radioisotope adalah: a. dapat menembus bendadan bentuk tetap b. mudah dideteksi dan bentuk tidak tetap c. mampu mengubah sifat benda dan sulit dideteksi d. Sinar alfa dapat menembus alumunium dan kertas e. Semua sinar memeiliki kekuatan yang sama
44. 44. Soal 8 Radiasi nuklir banyak dimanfaatkan dalam berbagai bidang, salah satunya kedokteran yaitu untuk sterilisasi alat-alat kedokteran. Sinar apa yang digunakkan dalam pemanfaatan dibidang kedokteran ini? a. Radiasi sinar alfa b. Radiasi sinar gamma c. Radiasi sinar beta d. Radiasi sinar ultaviolet e. Radiasi sinar X
45. 45. Soal 9 Dalam kedokteran nuklir , pemanfaatan radioisotop sudah banyak digunakkan salah satunya dengan metode sumber tertutup . Apa yang disebut dengan metode sumber tertutup? a. memasukkan radioisotope CO-60 di dalam tubuh pasien untuk penyembuhan gagal ginjal b. Memberikan radiasi sinar gamma pada tubuh untuk film roengen c. Penggunaan gamma knife untuk memotong tumor ganas d. Meminum I131 untuk mendapatkan gambar renogram e. Memasukkan P-32 dalam bentuk NaH2P32O4 untuk terapi leukemia
46. 46. Soal 10 Baterai nuklir beta adalah salah satu pemanfaatan teknologi nuklir. Baterai nuklir beta memiliki waktu paruh 28 tahun. Berapakah waktu pakainya dan radioisotop apa yang digunakkan? a. 7 tahun dan Sulphur koloidal-90 b. 14 tahun dan Stronsium-92 c. 32 tahun dan Uranium- 92 d. 46 tahun dan Sulphur koloidal-90 e. 56 tahun dan Stronsium -90
47. 47. TERIMAKASIH