1. FISIKA INTI &RADIOAKTIVITASDrs. Agus Purnomoaguspurnomosite.blogspot.com

2. STANDAR KOMPETENSI Menunjukkan penerapan konsep fisika inti dan radioaktivitas dalam teknologi dan kehidupan sehari-hari Mengidentifikasi karakteristik inti atom dan radioaktivitas Mendiskripsikan pemanfaatan radioaktif dalam teknologi dan kehidupan sehari-hariMENLANJUT U 3. MATERI13 INTI ATOM2 RADIOAKTIVITAS3 REAKSI INTIMENLANJUT U 4. Partikel-Partikel Dasar Pembentuk Inti Inti atom tersusun dari proton dan neutron, kecuali inti hydrogen yanghanya terdiri dari satu proton. Proton dan neutron disebut nukleonpembentuk inti. Inti atom dilambangkan: A ZX X : nama inti/ nama atom Z : nomor atom = jumlah proton A : nomor massa = jumlah6 proton + jumlah neutron 14C Contoh inti atom , terdiri dari 6 proton dan 8 neutronINTI ATOMLANJUT 5. Ukuran Inti Jari-jari inti atom dirumuskan:13R R0 A R = jari-jari inti atom A = nomor massa atom = 1fm = 1 fermi 15R0 1, 2 10mINTI ATOM LANJUT 6. Gaya Inti Gaya inti merupakan gaya tarik menarik antar nukleon sehingga mampu membentuk inti menjadi satu kesatuan. Gaya inti memiliki sifat: sangat kuat (strong force), berjangkauan sangat pendek (dalam orde ),15 besarnya tidak tergantung pada jenis nukleon.10INTI ATOMLANJUT 7. Massa Inti Dengan menggunakan spectrometer massa dapatditentukan massa ion:22 m = massa ion (kg) qB R q = muatan ion (C) m B = kuat medan magnet (T) 2V R = jari-jari lintasan (m) V = beda potensial (V)INTI ATOM LANJUT 8. DATA PARTIKEL INTIPartikel(kg) (sma)Proton27 1,0078761, 6726 10Neutron 1, 6750 10 271,008665Elektron9 ,1095 1031 5 , 486 1044Positron9 ,1095 1031 5 , 486 10INTILANJUT ATOM 9. Defek Massa dan Energi Ikat Inti Massa inti selalu lebih kecil dibandingkan denganjumlah massa nukleon-nukleonnya. Selisih massa inidisebut defek massa (m). Defek massa dapat ditentukan dengan persamaan: m= defek massa m p = massa proton m Z .m p A Z .m n m int i m n = massa neutron m int i= massa inti atom Z = banyaknya proton (A-Z) = banyaknya neutron INTIATOMLANJUT 10. Energi ikat inti Energi ikat inti (E ) dapat ditentukan dengan persamaan: E m .c2atau E m . 931 MeVE = energi ikat inti (J) E = energi ikat inti (MeV)m = defek massa (kg) m = defek massa (sma)c = laju cahaya (m/s)Energi ikat per nucleon dapat ditentukan denganpersamaan:INTI ATOM LANJUT 11. Kestabilan Inti Untuk inti ringan (Z 20), merupakan inti stabil bila N = Z ( N/Z = 1 ) Untuk inti berat dengan 20 < Z 83, merupakan inti stabil bila N > Z ( N/Z1,5 ) Untuk inti sangat berat dengan Z > 83, tidak ada inti yang stabil.INTI ATOMLANJUT 12. PENGERTIAN RADIOAKTIVITAS Radioaktivitas adalah peristiwa pemancaran sinar radioaktif secara spontan oleh inti-inti yang tidak stabil sehingga terbentuk inti-inti baru yang lebih stabil. Macam-macam sinar radioaktif: sinar , sinar dan sinar .RADIOAKTIVITAS LANJUT 13. Hakekat dan Sifat-Sifat SinarRadioaktif sinar sinar sinar Hakekat Inti Helium4Elektron 0 e Gelombang02He1 0 Elektromagnetik Massa 4,00260 sma 5 , 48610 4 sma 0 Muatan+2-10 Daya Tembus Paling kecilsinar < sinar < Paling besar sinar Daya Ionisasi Paling besarsinar > sinar > Paling kecil sinar RADIOAKTIVITASLANJUT 14. Pemancaran Sinar Radioaktif Inti yang memancarkan sinar radioaktif disebut inti induk dan inti baru yang terbentuk disebut inti anak. Pemancaran sinar Inti induk yang memancarkan sinar akanmenghasilkan inti anak yang nomor massanyaberkurang 4 dan nomor atomnya berkurang 2. Reaksinya dapat ditulis:A A 4 4ZX Z 2Y 2HeRADIOAKTIVITASLANJUT 15. Pemancaran sinar Pemancaran sinar Inti induk yang memancarkan sinar akan menghasilkan inti anak yang nomor massanya tetap dan nomor atomnya bertambah 1. Reaksinya dapat ditulis:A A 0 ZXZ 1Y 1RADIOAKTIVITAS LANJUT 16. Pemancaran sinar Pemancaran sinar Pemancaran sinar tidak menghasilkan intibaru. Pemancaran sinar diawali denganpemancaran sinar dan membentuk inti barudalam keadaan eksitasi (metastabil), selanjutnyainti baru ini memancarkan sinar menjadi intistabil. Reaksinya dapat ditulis: AA0 Z XZX0RADIOAKTIVITAS LANJUT 17. Aktivitas Radiasi Ativitas radiasi A didefinisikan sebagaibanyaknya inti yang meluruh persatuan waktuatau laju peluruhan inti atom. Tetapan peluruhan didefinisikan sebagaiperbandingan antara banyaknya inti yangmeluruh per satuan waktu dengan totalbanyak inti yang ada dalam zat (N). Jadi A= N, satuan aktivitas radiasi dalam SIadalah becquerel disingkat Bq, satuan yanglain yaitu curie disingkat Ci. 1 Bq = 1 peluruhan/sekon 1 Ci =10RADIOAKTIVITAS3 , 7 10 Bq LANJUT 18. Intensitas Sinar Radioaktif Bila sinar radioaktif melewati suatu media maka sebagianenerginya akan diserap oleh media tersebut sehingggaintensitasnya menjadi berkurang. xI I 0eI = intensitas sinar setelah melewati media (W/m) = intensitas sinar sebelum melewati media (W/m) = tetapan absorbsi media (W/m)I0 x = tebal media yang dilewati sinar (m)ln 20 , 693HVLHVL = lapisan separo harga (half value layer) RADIOAKTIVITAS LANJUT 19. Peluruhan Peristiwa berubahnya inti menjadi inti baru dengan disertaipemancaran sinar radioaktif disebut juga denganpeluruhan. Pada peluruhan berlaku: t atau1 T N = jumlah partikel yang belum meluruh N N0 2 = jumlah partikel mula-mula t t = lama peluruhanN N 0e = konstanta peluruhanln 20 , 693T = waktu paro = LANJUTRADIOAKTIVITAS 20. Deret Radioaktif Peluruhan radioaktif terjadi berantai dimana setiap hasilpeluruhan pertama, kedua, dan seterusnya, yang masihradioaktif terus meluruh hingga akhirnya tercapai isotop stabil.Proses ini mengikuti suatu deret radioaktif. Ada 4 deret radioaktif yaitu: Nama Deret Inti Induk Rumus Deret IntiWaktu Paruh Stabil/Akhir(tahun)Thorium 232Th 4n208 Pb 1, 391010 90 82209Neptunium 237Np4n + 1 83Bi2 , 25 10 6 93 9238 206 4 , 4710U PbUranium92 4n + 282 22720789Ac 82Pb7 , 0710 8Actinium 4n + 3PELURUHANLANJUT 21. Bahaya Radiasi Radiasi baik alam maupun buatan dapatberbahaya bagi manusia jika radiasi tersebutmengionisasi sel tubuh dan dosisnya cukupuntuk merusak sel-sel sehingga dapat terjadikelainan pada manusia. Dosis serap (D) adalah besarnya energi radiasipengion yang diserap oleh suatu meteri tiapsatuan massa. Dosis serap ekivalen adalah dosis radiasi yangdiubah untuk menyatakan kerusakan radiasiterhadap jaringan hidup. LANJUT 22. Energi pada Reaksi Inti Dalam reaksi inti berlaku hukum: Kekekalan nomor massa Kekekalan nomor atom Kekekalan energi Kekekalan momentumaA B b Q Reaksi inti biasanya ditulis sebagai: A( a , b ) B kadang-kadang ditulis: Menentukan energi yang berkaitan dengan reaksi inti QmA ma mB mb 931 MeV Q = energi yang dibebaskan (MeV) m = massa (sma) REAKSI INTILANJUT 23. Fisi dan FusiReaksi Inti FisiFusi ReaksiReaksi terbelahnya penggabungan sebuah inti inti-inti ringan berat menjadi menjadi dua buah inti sebuah inti yang lebihyang lebih ringanberatREAKSI INTI LANJUT 24. Contoh Reaksi Fisi 13895235 1 56 Ba 36 Kr236 92U 0n92U30 n 1QU-235 ditembak Meluruh menjadi Terbentuk isotopdengan neutron Ba-138 dan Kr-95U-236Sambil melepas 3 nREAKSI INTI LANJUT 25. Contoh Reaksi Fisi14288 235 1 236 54Xe 38St92 U 0 n92 U160 n Q U-235 ditembak Meluruh menjadiTerbentuk isotop dengan neutron Xe-142 dan St-88 U-236 Sambil melepas 6 nREAKSI INTILANJUT 26. Contoh Reaksi Fusi2241H1H 2He Q LANJUTREAKSI INTI 27. Reaksi Inti pada Matahari danBintang11 202 H 1 H 1 1 H1e Q121 32 H 11 H 2 He Q233 412He 2 He2 He 2 H 1Q3 1 4 0 4 H 1 2 He 2 e 1 Q LANJUT 28. REAKTOR ATOM Reaktor Atom ( Reaktor Nuklir ) adalah suatu alat/tempatdimana ditimbulkannya reaksi berantai yang terkendali. Fungsi dan bagian-bagian penting reaktoratom :* Fuel ( Bahan Bakar ) : batang Uraniumatau Plutonium degan reaksi fisi* Control Rod ( Batang Kendali ) : mengendalikan populasi neutron yang dihasilkan dari reaksi fisi , bahannya dari kadmium atau boron.* Moderator : memperlambat gerak neutronagar reaksi bekerja lebih efisien. Moderatorterbuatdari air berat (D2O ) , berilium dan grafit. Sheilding ( Perisai Beton ) : perisai dariradiasiinti. 29. Reaktor atom ada 3 jenis : a. Reaktor Daya : menghasilkan tenaga listrik b. Reaktor Penelitian : penelitian dibidangkedokteran, pertanian,fisika, biologi dll c. Reaktor Produksi Isotop : menghasilkanunsur-unsur radioaktif 30. Reaktor Atom di Indonesia 1. Reaktor Kartini : berfungsi sebagaireaktor penelitian dan produksi isotop ( Yogyakarta ) 2. Reaktor Triga Mark II: berfungsi sebagaireaktor penelitian dan produksi isotop ( Bandung ) 3. Reaktor serba guna :berfungsi sebagai reaktor penelitian dan produksi isotop ( Serpong ) 31. 2. RADIOISOTOP Radioisotop adalah unsur radioaktif yang diproduksi reaktor atom untuk keperluan tertentu.Contoh radioisotop yang diproduksi BATAN adalah 24Na , 32Cr , 131I dllPemanfaatan radioisotop :a. Bidang industri Pemeriksaan materi tanpa merusak dengan Co-60 Menentukan ketebalan logam dengan Ir-192b. Bidang Hidrologi Mengukur debit air dengan perunut radioaktif Menentukan kandungan air tanah Mendeteksi kebocoran pipa didalam tanah Mengukur tinggi ( volume ) cairan dalam wadah tertentuc. Bidang Kedokteran Membinasakan tumor, kanker Menentukan kondisi peredaran darah manusia Mengkaji fungsi kelincahanDll 32. REAKTOR DAYA Efisiensi Reaktor : P.t = x m x N x EAfisiAr Keterangan : = efisiensi reaktor m = massa U-235 ( bahan bakar ) Ar = massa rumus (nomor massa ) NA = Bilangan avogadro Efisi = energi fisi U-235 perinti t = waktu P = daya 33. LATIHAN SOAL1. Sebuah reaktor atom dapat menghasilkandaya listrik 1 MW. Reaktor tersebutenggunakan bahan bakar U-235. Jika tiap fisimenghasilkan energi 200 MeV dan efisiensireaktor adalah 80%, hitung berapa gram U-235 tiap hari yang dibutuhkan! 34. LATIHAN SOAL 2. Sebuah reaktor nuklir dengan bahan bakar U-235 dan memiliki efisiensi 60 %. Energi fisi yang dihasilkan tiap inti adalah 208 MeV. Bila tiap hari reaktor tersebut membutuhkan 94 gram U-235, berapakah daya yang dihasilkan reaktor tersebut ?( NA = 6 X 1023 inti/mol ) 35. LATIHAN SOAL 3. Sebuah reaktor nuklir dengan bahan bakar U-235 . Energi fisi yang dihasilkan tiap inti adalah 200 MeV. Bila tiap harireaktor tersebut membutuhkan 47 gram U-235, dan daya yang dihasilkan reaktor adalah 27,47 MW , tentukan efisiensi reaktor nuklir tersebut ! ( NA = 6 X 1023 inti/mol ) 36. aguspurnomosite.blogspot.com