BAB IIITEORI DASAR

3.1. Radiasi

Radiasi adalah pancaran energi melalui partikel dalam bentuk

partikel atau gelombang elektromagnetik. Radiasi partikel

adalah jenis radiasi yang memiliki massa terukur dan

bermuatan. Sedangkan radiasi gelombang elektromagnetik atau

foton adalah jenis radiasi yang tidak memiliki massa dan

muatan.

Ditinjau dari massanya, radiasi dapat dibagi menjadi radiasi

elektromagnetik dan radiasi partikel. Radiasi elektromagnetik

adalah radiasi yang tidak memiliki massa. Radiasi ini terdiri

dari gelombang radio, gelombang mikro, inframerah, cahaya

tampak, sinar-X, sinar gamma dan sinar kosmik. Radiasi

partikel adalah radiasi berupa partikel yang memiliki massa,

misalnya partikel beta, alfa dan neutron.

Jika ditinjau dari muatan listriknya, radiasi dapat dibagi

menjadi radiasi pengion dan radiasi non-pengion.

Radiasi pengion adalah radiasi yang apabila menumbuk atau

menabrak sesuatu, akan muncul partikel bermuatan listrik

yang disebut ion. Peristiwa terjadinya ion ini disebut

ionisasi. Ion ini kemudian akan menimbulkan efek atau

pengaruh pada bahan, termasuk benda hidup. Radiasi pengion

III-1

disebut juga radiasi atom atau radiasi nuklir. Termasuk ke

dalam radiasi pengion adalah sinar-X, sinar gamma, sinar

kosmik, serta partikel beta, alfa dan neutron. Partikel

beta, alfa dan neutron dapat menimbulkan ionisasi secara

langsung. Meskipun tidak memiliki massa dan muatan listrik,

sinar-X, sinar gamma dan sinar kosmik juga termasuk ke

dalam radiasi pengion karena dapat menimbulkan ionisasi

secara tidak langsung.

Gambar 3.1 Tiga Macam Radiasi Pengion yang Dapat Menembus

Benda Padat : Kertas, Alumunium, dan Timbal

Radiasi non-pengion adalah radiasi yang tidak dapat

menimbulkan ionisasi. Termasuk ke dalam radiasi non-pengion

adalah gelombang radio, gelombang mikro, inframerah, cahaya

tampak dan ultraviolet.

3.1.1. Radiasi Alpha (α)

Peluruhan Alfa ( α ) adalah bentuk radiasi partikel dengan

kemampuan mengionisasi atom sangat tinggi dan daya tembusnya

rendah. Pertikel alfa terdiri atas dua buah proton dan dua

buah netron yang terikat menjadi suatu atom dengan inti yang

sangat stabil, dengan notasi atom atau . Partikel αIII-2

diradiasikan oleh inti atom radioaktif seperti uranium atau

radium dalam suatu proses yang disebut dengan peluruhan alfa.

Sering terjadi inti atom yang selesai meradiasikan partikel

alfa akan berada dalam eksitasi dan akan memancarkan sinar

gamma untuk membuang energi yang lebih.

Setelah partikel alfa diradiasikan , massa inti atom akan

turun kira-kira sebesar 4 sma, karena kehilangan 4 partikel.

Nomor atom akan berkurang 2, karena hilangnya 2 proton

sehingga akan terbentuk inti atom baru yang dinamakan inti

anak. Pada peluruhan α berlaku :

1. hukum kekekalan nomor massa : nomor massa (A) berukuran 4

dan

2. hukum kekekalan nomor atom : nomor atom (Z) berkurang 2.

Kecepatan gerak partikel alfa berkisar antara 0,054 c hingga

0,07 c. Karena massa partikel alfa cukup besar, yaitu 4 u,

maka jangkauan partikel alfa sangat pendek. Partikel alfa

dengan energi paling tinggi, jangkauannya di udara hanya

beberapa cm. Sedangkan dalam bahan hanya beberapa mikron.

Partikel alfa yang dipancarkan oleh sumber radioaktif memiliki

energi tunggal (mono-energetic). Bertambah tebalnya bahan

hanya akan mengurangi energi partikel alfa yang melintas,

tetapi tidak megurangi jumlah partikel alfa itu sendiri.

Pengujian jejak partikel alfa dengan kamar kabut Wilson,

menunjukkan bahwa sebagian besar partikel alfa memiliki

jangkauan yang sama di dalam gas dan bergerak dengan jejak

lurus. Namun, karena massa partikel yang tinggi sehingga

III-3

memiliki sedikit energi dan jarak yang rendah, partikel alfa

dapat dihentikan dengan selembar kertas (atau kulit).

Gambar 3.2 Peluruhan Alpha

3.1.2. Radiasi Beta (β)

Peluruhan beta adalah jenis peluruhan radioaktif di mana

partikel beta (elektron atau positron) dipancarkan.

Radiasi beta-minus (β⁻)terdiri dari sebuah elektron yang penuh

energi. radiasi ini kurang terionisasi daripada alfa, tetapi

lebih daripada sinar gamma. Elektron seringkali dapat

dihentikan dengan beberapa sentimeter logam. radiasi ini

terjadi ketika peluruhan neutron menjadi proton dalam nukleus,

melepaskan partikel beta dan sebuah antineutrino.

Radiasi beta plus (β+) adalah emisi positron. Jadi, tidak

seperti β⁻, peluruhan β+ tidak dapat terjadi dalam isolasi,

karena memerlukan energi, massa neutron lebih besar daripada

massa proton. peluruhan β+ hanya dapat terjadi di dalam

nukleus ketika nilai energi yang mengikat dari nukleus induk

lebih kecil dari nukleus. Perbedaan antara energi ini masuk ke

dalam reaksi konversi proton menjadi neutron,positron dan

antineutrino, dan ke energi kinetik dari partikel-partikel

III-4

Gambar 3.3 Radiasi Beta

3.1.3. Radiasi Gamma (γ)

Suatu inti unsur radioaktif yang mengalami peluruhan, baikpeluruhan α maupun peluruhan β atau mengalami tumbukan dengannetron biasanya berada pada keadaan tereksitasi. Pada saatkembali ke keadaan dasarnya inti tersebut akan melepas energidalam bentuk radiasi gamma.

Radiasi gamma mempunyai energi yang diskrit. Energi sinargamma (γ) akan berkurang atau terserap oleh suatu materialyang dilewatinya. Karena ada penyerapan energi olah bahan makaintensitas dari sinar gamma akan berkurang setelah melewatimaterial tersebut.

Setelah peluruhan alfa dan beta, inti biasanya dalam keadaantereksitasi. Seperti halnya atom, inti akan mencapai keadaandasar (stabil) dengan memancarkan foton (gelombangelektromagnetik) yang dikenal dengan sinar gamma (γ). Dalamproses pemancaran foton ini, baik nomor atom atau nomor massainti tidak berubah.

Setelah inti meluruh menjadi inti baru biasanya terdapatenergi kelebihan pada ikatan intinya sehingga seringkalidisebut inti dalam keadaan tereksitasi. Inti yang kelebihanenerginya ini biasanya akan melepaskan energinya dalam bentuksinar gamma yang dikenal dengan peluruhan gamma, sinarnya iniadalah foton dan termasuk ke dalam gelombang elektromagnetikyang mempunyai energi yang sangat besar melebihi sinar X.

III-5

Peluruhan gamma (γ) merupakan radiasi gelombangelektromagnetik dengan energi sangat tinggi sehingga memilikidaya tembus yang sangat kuat. Sinar gamma dihasilkan olehtransisi energi inti atomdari suatu keadaan eksitasi kekeadaan dasar. Saat transisi berlangsung terjadi radiasienergi tinggi (sekitar 4,4 MeV) dalam bentuk gelombangelektromagnetik. Sinar gamma bukanlah partikel sehingga tidakmemiliki nomor atom (A=0) maka dalam peluruhan sinar-γ tidakdihasilkan inti atom baru.

Gambar 3.4 Peluruhan Gamma

3.2. Radioaktivitas

Radioaktivitas adalah gejala perubahan keadaan inti atom

secara spontan yang disertai radiasi berupa zarah atau

gelombang elektromagnetik. (Batan, 1984).

3.1.1. Kestabilan Inti Atom

Peristiwa radioktivitas berkaitan erat dengan kestabilan inti

atom. Kestabilan inti atom dapat dilihat dari perbandingan

jumlah proton (p) dan neutron (n) yang ada di dalam inti.

Untuk atom ringan, jika nilai perbandingan n/p tidak sama

dengan satu (n/p<1 atau n/p>1), maka inti atom tersebut tidak

stabil.

III-6

3.1.2. Isotop

Isotop adalah unsur-unsur yang memiliki nomor atom yang sama

(jumlah proton dalam inti sama) tetapi nomor massanya berbeda.

Misalnya atom Uranium dapat membentuk tiga macam isotop, yaitu

: U92233,U92

235,U92238. Dalam masing masing inti isotop tersebut dapat

141, 143, 146 buah neutron, sedangkan jumlah proton dari

ketiga inti adalah sama, yaitu 92.

Berdasarkan sifat keradioaktifannya, isotop terbagi menjadi

dua jenis, yaitu isotop non-radioaktif (isotop yang tidak

mampu memancarkan radiasi) dan isotop radioaktif (isotop yang

mampu memancarkan radiasi). Isotop yang mampu memancarkan

radiasi disebut radioisotop. Radioisotop ini dapat terjadi

secara alamiah atau sengaja dibuat oleh manusia dalam suatu

reaktor nuklir, akselerator maupun iradiator.

3.1.3. Peluruhan

Peluruhan adalah peristiwa berkurangnya inti atom radioakti

yang disebabkan oleh pemancaran radiasi terus-menerus

sepanjang waktu dari inti radioaktif. Laju peluruhan setiap

zat radioaktif bergantung dari zat radioaktifnya sendiri.

Setiap zat radioaktif memiliki konstanta peluruhan (λ).

Konstanta peluruhan disefinisikan sebagai fraksi zat

radioaktif yang meluruh (ΔN/N) persatuan waktu (Δt) yang

dirumuskan :

(3.2)

III-7

∆N /N∆t

=λ

Dengan mengintegrasi persamaan (3.2) akan diperoleh jumlah zat radioaktif tersisa setiap saat.

(3.3)

dengan :

Nt = jumlah zat radioaktif setiap saat

N0 = jumlah zat radioaktif awal

λ = konstanta peluruhan

t = waktu peluruhan

Gambar 3.5 Kurva Peluruhan Zat Radioaktif

Setiap zat radioaktif memiliki waktu paro (T1/2), yaitu waktu

yang diperlukan oleh zat radioaktif untuk meluruh sehingga

jumlah zat radioaktif tersebut menjadi setengah jumlah semula.

Melalui persamaan (3.3) diperoleh :

T1/2=0,693λ (3.5)

Perubahan dalam inti atom tentu saja membawa perubahan dari

suatu unsur nuklida menjadi nuklida yang lain. Peristiwa

perubahan inti menjadi inti atom lain ini disebut disintegrasi

inti atau peluruhan radioaktif.

III-8

∆N /N∆t

=λ

∫0

Nt ∆N /N∆t =∫

0

Nt

λdtNt=N0e

−λt

3.1.4. Aktivitas Zat Radioaktif

Aktivitas adalah besaran yang menunjukkan ukuran berapa besar

keradioaktifitasan suatu zat radioaktif dan dinyatakan dalam

satuan Becquerel (Bq), yaitu satuan disintegrasi inti per

sekon. Satuan aktivitas dalam SI adalah Becquerel (Bq).

Semakin besar aktivitas semakin banyak inti atom yang meluruh

persatuan waktu. Satu becquerel sama dengan satu peluruhan per

detik. Satuan ini terlalu kecil dan sebagai gantinya digunakan

satuan curie. Satu curie dibandingkan dengan disintegrasi

sebanyak 3,7 x 1010 peluruhan per detik. Hubungan antara kedua

satuan tersebut adalah:

1Ci = 3,7 x 1010 Bq

1 Bq = 27,027 x 10-12 Ci

Aktivitas dari suatu zat radioaktif adalah sebagai berikut :

(3.5)

dengan :

A = aktivitas zat radioaktif (Bq)

λ = konstanta peluruhan ( s-1)

N = jumlah atom radioaktif

Melalui persamaan (3.3) dan (3.5) diperoleh :

(3.6)

III-9

A=∆N∆t

=λN

At=A0e−λt

3.3. Jenis Radioaktivitas

Jika suatu inti tidak stabil, maka inti mempunyai kelebihan

energi. Inti itu tidak dapat bertahan, suatu saat inti akan

melepaskan kelebihan energi tersebut dan mungkin melepaskan

satu atau dua atau lebih partikel atau gelombang sekaligus.

Setiap inti yang tidak stabil akan mengeluarkan energi atau

partikel radiasi yang berbeda. Pada sebagian besar kasus, inti

melepaskan energi elektromagnetik yang disebut radiasi gamma,

yang dalam banyak hal mirip dengan sinar-X.

Radiasi gamma bergerak lurus dan mampu menembus sebagian besar

bahan yang dilaluinya. Dalam banyak kasus, inti juga

melepaskan radiasi beta. Radiasi beta lebih mudah untuk

dihentikan. Seng atap atau kaca jendela dapat menghentikan

radiasi beta. Bahkan pakaian yang kita pakai dapat melindungi

dari radiasi beta. Unsur-unsur tertentu, terutama yang berat

seperti uranium, radium dan plutonium, melepaskan radiasi

alfa. Radiasi alfa dapat dihalangi seluruhnya dengan selembar

kertas. Radiasi alfa tidak dapat menembus kulit kita. Radiasi

alfa sangat berbahaya hanya jika bahan-bahan yang melepaskan

radiasi alfa masuk kedalam tubuh kita.

Berdasarkan sumbernya, radioaktivitas dibagi menjadi

radioaktivitas alam dan buatan. Radioaktivitas alam merupakan

radioaktivitas yang berasal langsung dari radiasi kosmik.

Sedangkan radioaktivitas buatan, merupakan radioaktif yang

berasal dari kegiatan yang dilakukan manusia. Radiaktivitas

buatan dipancarkan oelh radioisotop yang sengaja dibuat

III-10

manusia, dan berbagai jenis radionuklida yang dibuat sesuaai

dengan penggunanya.

3.2.1. Radioaktivitas Alam

Dari seluruh radionuklida yang ada di bumi, sebagian besar

merupakan inti atom yang ada di kerak bumi sejak terbentuk

(radiasi primordial). Selain itu terdapat inti yang terjadi

dari interaksi antara radiasi kosmik dengan inti atom yang ada

di udara, bahan radioaktif akibat peluruhan spontan akibat

interaksi dengan neutron dari radiasi kosmik, dan radionuklida

yang pernah ada tetapi saat ini sudah musnah karena waktu

paronya pendek. Jumalah inti yang musnah ini tidak begitu

banyak. Berikut ini dijelaskan radiasi yamg dipancarkan oelh

radionuklida teresterial yang ada sejak terbentuknya bumi.

(a) Primordial

Radionuklida primordial telah ada sejak alam semesta

terbentuk. Pada umumnya, radionuklida ini mempunyai umur-

paro yang panjang. Tabel berikut memperlihatkan beberapa

radionuklida primordial.

Tabel 3.1 Radionukilda Primordial

Nuklida Lambang Umur-paro Keterangan

Uranium

235

235U 7,04x108 tah

un

0,72% dari uranium alam

Uranium

238

238U 4,47x109 tah

un

99,2745% dari uranium

alam; pada batuan

terdapat 0,5 - 4,7 ppm

III-11

uranium alam

Thorium

232

232Th 1,41x1010 tah

un

Pada batuan terdapat 1,6

- 20 ppm.    

Radium 226 226Ra 1,60x103 tah

un

Terdapat di batu kapur

Radon 222 222Rn 3,82 hari Gas mulia

Kalium 40 40K 1,28x109 tah

un

Terdapat di tanah

Sumber : Ensiklopedi Teknologi Nukir (BATAN)

(b) Kosmogenik

Sumber radiasi kosmik berasal dari luar sistem tata surya

kita, dan dapat berupa berbagai macam radiasi. Radiasi

kosmik ini berinteraksi dengan atmosfir bumi dan

membentuk nuklidaradioaktif yang sebagian besar mempunyai

umur-paro pendek, walaupun ada juga yang mempunyai umur-

paro panjang. Tabel berikut memperlihatkan beberapa

radionuklida kosmogenik.

Tabel 3.2 Radionuklida Kosmogenik

Nuklida Lambang Umur-paro Sumber

Karbon

14

14C 5.730

tahun

Interaksi 14N(n,p)14C

Tritium

3

3H 12,3 tahun Interaksi 6Li(n,a)3H

Berilium

7

7Be 53,28 hari Interaksi sinar kosmik dengan

unsur N dan O

Sumber : Ensiklopedi Teknologi Nukir (BATAN)

III-12

3.2.2. Radioaktivitas Buatan

a. Radioaktivitas yang berhubungan dengan pembangkit listrik

tenaga nuklir

Energi yang dihasilkan oelh peluruhan dapat digunakan

sebagai pembangkit tenaga listrik tenaga nuklir. Dalam

instalasi pembangkit listrik tenaga nuklir, faktor

keselamatan radiasi menjadi prioritas utama, dan dengan

berkembangnya teknologi pembangkit tenaga nuklir.

b. Radioaktivitas akibat percobaan tenaga nuklir

Radioaktivitas yang diakibatkan percobaan senjata nuklir

disebut fall out. Tingkat radioaktivitas dari fall out yang

paling tinggi terjadi pada tahun 1963 karena pada tahun

1962 Amerika Serikat dan Uni Soviet mengkahiri percobaan

senjata nuklir di udara. Kemudian setelah ini jumlahnya

terus menurun.

c. Radioaktivitas dalam kedokteran

Radioaktivitas yang berasal dari radioisotop dalam bidang

kedokteran digunakan misalnya untuk mendiagnosis, terapi,

dan sterilisasi alat kedokteran.

d. Radioaktivitas dalam rekayasa teknologi

Penggunaan radiasi dalam bidang pengukuran, analisis

struktur materi, pengembangan bahan-bahan baru, dan sebagai

sumber energi.

e. Radioaktivitas dalam bidang pertanian

Penggunaanya dalam bidang bioteknologi, pembasmian serangga

atau bahan pangan, dan teknologi pelestarian lingkungan.

Tabel 3.3 Radionuklida Buatan

III-13

Nuklida Lambang Umur-paro Sumber

Tritium 3 3H 12,3 tahun Dihasilkan dari uji-coba

senjata nuklir, reaktor

nuklir, dan fasilitas

olah-ulang bahan bakar

nuklir.

Iodium 131 131I 8,04 hari Produk fisi yang

dihasilkan dari uji-coba

senjata nuklir, reaktor

nuklir. 131I sering

digunakan untuk mengobati

penyakit yang berkaitan

dengan kelenjar thyroid.

Iodium 129 129I 1,57x107 tah

un

Produk fisi yang

dihasilkan dari uji-coba

senjata nuklir dan reaktor

nuklir.

Cesium 137 137Cs 30,17 tahun Produk fisi yang

dihasilkan dari uji-coba

senjata nuklir dan reaktor

nuklir.

Stronsium

90

90Sr 28,78 tahun Produk fisi yang

dihasilkan dari uji-coba

senjata nuklir dan reaktor

nuklir.

Technesium

99m

99mTc 6,03 jam Produk peluruhan

dari 99Mo, digunakan dalam

diagnosis kedokteran.

Technesium

99

99Tc 2,11x105 tah

un

Produk peluruhan 99mTc.

Plutonium 239Pu 2,41x104 tah Dihasilkan akibat 238U

III-14

239 un ditembaki neutron.

Sumber : Ensiklopedi Teknologi Nukir (BATAN)

3.4. Manfaat dan Bahaya Radioaktif

3.4.1. Manfaat Radioaktif

1. Pertanian

(a) Efisiensi Pemupukan

Pupuk harganya relatif mahal dan apabila digunakan secara

berlebihan akan merusak lingkungan, sedangkan apabila

kurang dari jumlah seharusnya hasilnya tidak efektif.

Untuk itu perlu diteliti jumlah pupuk yang diserap oleh

tanaman dan berapa yang dibuang ke lingkungan. Penelitian

ini dilakukan dengan cara memberi “label” pupuk yang

digunakan dengan suatu isotop, seperti nitrogen-15 atau

phosphor-32. Pupuk tersebut kemudian diberikan pada

tanaman dan setelah periode waktu dilakukan pendeteksian

radiasi pada tanaman tersebut.

(b) Penelitian Tanaman Varietas Baru

Radiasi pengion mempunyai kemampuan untuk merubah sel

keturunan suatu mahluk hidup, termasuk tanaman. Dengan

berdasar pada prinsip tersebut, maka para peneliti dapat

menghasilkan jenis tanaman yang berbeda dari tanaman yang

telah ada sebelumnya dan sampai saat ini telah dihasilkan

1800 jenis tanaman baru.

III-15

Varietas baru tanaman padi, gandum, bawang, pisang, cabe

dan biji-bijian yang dihasilkan melalui teknik

radioisotop mempunyai ketahanan yang lebih tinggi

terhadap hama dan lebih mampu beradaptasi terhadap

perubahan iklim yang ekstrim.

(c) Pengawetan Makanan

Pada teknik pengawetan dengan menggunakan radiasi,

makanan dipapari dengan radiasi gamma berintensitas

tinggi yang dapat membunuh organisme berbahaya, tetapi

tanpa mempengaruhi nilai nutrisi makanan tersebut dan

tidak meninggalkan residu serta tidak membuat makanan

menjadi radioaktif. Teknik iradiasi juga dapat digunakan

untuk sterilisasi kemasan. Di banyak negara kemasan

karton untuk susu disterilkan dengan radiasi.

2. Kesehatan

(a) Diagnosa

Radioisotop merupakan bagian yang sangat penting pada

proses diagnosis suatu penyakit. Dengan bantuan peralatan

pembentuk citra (imaging devices), dapat dilakukan

penelitian proses biologis yang terjadi dalam tubuh

manusia. Dalam penggunaannya untuk diagnosis, suatu dosis

kecil radioisotop yang dicampurkan dalam larutan yang

larut dalam cairan tubuh dimasukkan ke dalam tubuh,

kemudian aktivitasnya dalam tubuh dapat dipelajari

menggunakan gambar 2 dimensi atau 3 dimensi yang disebut

tomografi. Salah satu radioisotop yang sering digunakan

III-16

adalah technisium-99m, yang dapat digunakan untuk

mempelajari metabolisme jantung, hati, paru-paru, ginjal,

sirkulasi darah dan struktur tulang. Tujuan lain dari

penggunaan di bidang diagnosis adalah untuk analisis

biokimia yang disebut radio-immunoassay. Teknik ini dapat

digunakan untuk mengukur konsentrasi hormon, enzim, obat-

obatan dan substansi lain dalam darah.

(b) Terapi

Penggunaan radioisotop di bidang pengobatan yang paling

banyak adalah untuk pengobatan kanker, karena sel kanker

sangat sensitif terhadap radiasi. Sumber radiasi yang

digunakan dapat berupa sumber eksternal, berupa sumber

gamma seperti Co-60, atau sumber internal, yaitu berupa

sumber gamma atau beta yang kecil seperti Iodine-131 yang

biasa digunakan untuk penyembuhan kanker kelenjar tiroid.

(c) Sterilisasi Peralatan Kedokteran

Dewasa ini banyak peralatan kedokteran yang disterilkan

menggunakan radiasi gamma dari Co-60. Metode sterilisasi

ini lebih ekonomis dan lebih efektif dibandingkan

sterilisasi menggunakan uap panas, karena proses yang

digunakan merupakan proses dingin, sehingga dapat

digunakan untuk benda-benda yang sensitif terhadap panas

seperti bubuk, obat salep, dan larutan kimia.

Keuntungan lain dari sterilisasi dengan menggunakan

radiasi adalah proses sterilisasi dapat dilakukan setelah

III-17

benda tersebut dikemas dan masa penyimpanan benda

tersebut tidak terbatas sepanjang kemasannya tidak rusak.

3. Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN)

Semua pembangkit tenaga listrik, termasuk PLTN, mempunyai

prinsip kerja yang relatif sama. Bahan bakar (baik yang

berupa batu bara, gas ataupun uranium) digunakan untuk

memanaskan air yang akan menjadi uap. Uap memutar turbin

dan selanjutnya turbin memutar suatu generator yang akan

menghasilkan listrik.

Perbedaan yang mencolok adalah bahwa PLTN tidak membakar

bahan bakar fosil, tetapi menggunakan bahan bakar dapat

belah (bahan fisil). Di dalam reaktor, bahan fisil tersebut

direaksikan dengan neutron sehingga terjadi reaksi berantai

yang menghasilkan panas. Panas yang dihasilkan digunakan

untuk menghasilkan uap air bertekanan tinggi, kemudian uap

tersebut digunakan untuk menggerakkan turbin. Dengan

digunakannya bahan fisil, berarti tidak menghasilkan CO2,

hujan asam, ataupun gas beracun lainnya seperti jika

menggunakan bahan bakar fosil.

Dibandingkan pembangkit listrik lainnya, PLTN mempunyai

faktor keselamatan yang lebih tinggi. Hal ini ditunjukkan

oleh studi banding kecelakaan yang pernah terjadi di semua

pembangkit listrik. Secara statistik, kecelakaan pada PLTN

mempunyai persentase yang jauh lebih rendah dibandingkan

yang terjadi pada pembangkit listrik lain. Hal tersebut

III-18

disebabkan karena dalam desain PLTN, salah satu filosofi

yang harus dipunyai adalah adanya “pertahanan berlapis”

(defence in-depth). Dengan kata lain, dalam PLTN terdapat

banyak pertahanan berlapis untuk menjamin keselamatan

manusia dan lingkungan. Jika suatu sistem operasi mengalami

kegagalan, maka masih ada sistem cadangan yang akan

menggantikannya. Pada umumnya, sistem cadangan berupa suatu

sistem otomatis pasif. Disamping itu, setiap komponen yang

digunakan dalam instalasi PLTN telah didesain agar aman

pada saat mengalami kegagalan, sehingga walaupun komponen

tersebut mengalami kegagalan, maka kegagalan tersebut tidak

akan mengakibatkan bahaya bagi manusia dan lingkungannya.

3.4.2. Bahaya Radioaktif

Di samping manfaatnya yang begitu besar tenaga nuklir juga

mempunyai potensi bahaya radiasi terhadap pekerja, anggota

masyarakat, dan lingkungan hidup apabila dalam pemanfaatan

tenaga nuklir, ketentuan-ketentuan tentang keselamatan nuklir

tidak diperhatikan dan tidak diawasi dengan sebaik-baiknya.

Zat radioaktif adalah setiap zat yang memancarkan radiasi

pengion dengan aktivitas jenis lebih besar daripada 70 kBq/kg

atau 2 nCi/g (tujuh puluh kilobecquerel per kilogram atau dua

nanocurie per gram). Angka 70 kBq/kg (2 nCi/g) tersebut

merupakan patokan dasar untuk suatu zat dapat disebut zat

radioaktif pada umum-nya yang ditetapkan berdasarkan ketentuan

dari Badan Tenaga Atom Internasional (International Atomic

Energy Agency). Namun, masih terdapat beberapa zat yang

III-19

walaupun mempunyai aktivitas jenis lebih rendah daripada batas

itu dapat dianggap sebagai zat radioaktif karena tidak mungkin

ditentukan batas yang sama bagi semua zat mengingat sifat

masing-masing zat tersebut berbeda.

Pengertian atau arti definisi pencemaran zat radioaktif adalah

suatu pencemaran lingkungan yang disebabkan oleh debu

radioaktif akibat terjadinya ledakan reaktor-reaktor atom

serta bom atom. Limbah radioaktif adalah zat radioaktif dan

bahan serta peralatan yang telah terkena zat radioaktif atau

menjadi radioaktif karena pengoperasian instalasi nuklir yang

tidak dapat digunakan lagi. yang paling berbahaya dari

pencemaran radioaktif seperti nuklir adalah radiasi sinar

alpha, beta dan gamma yang sangat membahayakan makhluk hidup

di sekitarnya. Selain itu partikel-partikel neutron yang

dihasilkan juga berbahaya. Zat radioaktif pencemar lingkungan

yang biasa ditemukan adalah 90SR penyebab kanker tulang dan

131J.

Apabila ada makhluk hidup yang terkena radiasi atom nuklir

yang berbahaya biasanya akan terjadi mutasi gen karena terjadi

perubahan struktur zat serta pola reaksi kimia yang merusak

sel-sel tubuh makhluk hidup baik tumbuh-tumbuhan maupun hewan

atau binatang.

Efek serta Akibat yang ditimbulkan oleh radiasi zat radioaktif

pada umat manusia seperti berikut di bawah ini : Pusing-

pusing, Nafsu makan berkurang atau hilang, Terjadi diare,

Badan panas atau demam, Berat badan turun, Kanker darah atau

leukimia, Meningkatnya denyut jantung atau nadi.

III-20

3.5. Pemantauan Radiasi dan Radioaktivitas

Lingkungan

Pemantauan radiasi dan radioaktivitas lingkungan mencakup dua

kegiatan utama, yaitu pemantauan daerah kerja dan pemantauan

kawasan. Jenis pemantauan daerah erja disesuaikan dengan jenis

sumber yang digunakan dan kegiatan di tempat tersebut. Pada

daerah kerja yang hanya menggunakan sumber terbungkus cukup

yang dilakukan pemantauan radiasi saja, sedangkan pada daerah

kerja yang menggunakan sumber terbuka dilakukan pemantauan

radiasi dan pemantauan kontaminasi.

Tujuan dari pemantauan ini adalah untuk menjamin bahwa tidak

ada pelepasn zat radioaktif ke instalasi nuklir. Pemantauan

ini dapat dilakukan secara langsung melalui pengambilan

sampel-sampel lingkungan seperti tanah, rumput, hasil bumi,

air tanah, udara, dan sebagainya.

Pemantauan radiasi dan radioaktivitas lingkungan dapat dibagi

menjadi tiga kegiatan, yaitu sebagai berikut :

1.Pemantauan Rutin

Pemantauan rutin dilakukan pada kondisi operasi normal untuk

memastikan bahwa tempat kerja maupun lingkungan cukup aman.

Dengan pemantauan rutin diperoleh kepastian bahwa kondisi

tempat kerja terjamin keselamtannya.

2.Pemantauan Operasional

III-21

Pemantauan operasional dilakukan pada saat akan memulai

pekerjaan dan pada saat melakukan kegiatan-kegiatan tertentu

yang memerlukan perhatian khusus. Pemantauan ini bertujuan

untuk memberikan informasi dasar dalam pelaksanaan kerja

maupun pemilihan metode terbaik untuk melindungi pekerja

dari penerimaan dosis radiasi, seperti laju dosis suatu

sumber untuk menentukan jarak yang aman dalam menangani

sumber.

3.Pemantauan Khusus

Pemantauan khusus Dilakukan jika ada kejadian atau

kemungkinan terjadinya kondisi abnormal termasuk terjadinya

suatukecelakaan. Pemantauan ini bertujuan untuk memberi

informasi secara rinci mengenai suatu kejadian dan dapat

dipakai sebagai bahan untuk menyusun program kerja dalam

menanggulangi kejadian tersebut.

3.6. Dasar Hukum Pemantauan Radioaktivitas

Lingkungan

3.6.1. Umum

Pengelolaan limbah radioaktif merupakan salah satu aspek dari

kegiatan pemanfaatan tenaga nuklir yangharus mendapat

pengaturan dan pengawasan secara memadai, mengingat potensi

bahaya radiasi radioaktif tersebut. Hal ini sejalan dengan

norma dalam Pasal 16 ayat (1) Undang-Undang nomor 10 tahun

1997 tentang Ketenaganukliran, yang mewajibkan bahwa untuk

III-22

setiap kegiatan yang berkaitan dengan pemanfaatan tenaga

nuklir harus memperhatikan keselamatan, keamanan, kesehatan

pekerja, anggota masyarakat, dan perlindungan terhadap

lingkungan hidup.

Dalam UU nomor 17 tahun 1997 masalah radioaktivitas....

(kaitkan dgn radioaktivitas lingkungan)

Selain itu Peraturan Kepala Badan Pengawas Tenaga Nuklir Nomor

7 Tahun 2013 Tentang Nilai Batas Radioaktivitas Lingkungan

didasarkan bahwa pemanfaatan tenaga nuklir yang terjadi saat

ini semakin meningkat sehingga menuntut adanya jaminan

keselamatan pekerja, masyarakat, serta perlindungan terhadap

lingkungan hidup.

Berisi tentang kewajiban Badan tenaga Nuklir Nasional yang

memiliki fasilitas nuklir termasuk di dalamnya fasilitas

penelitian dan pengembangan terkait pemanfaatan tenaga nuklir,

reaktor nondaya, fasilitas produksi radioisotop, fasilitas

pengelolaan limbah radioaktif,dan sebagainya (pasal satu).

Dimana PSTNT-BATAN melakukan kegiatan dan memiliki fasilitas

tersebut. Oleh sebab itu PSTNT-BATAN berkewajiban melakukan

monitoring terhadap kulaitas radioaktivitas di lingkungan.

Dalam Peraturan Kepala Badan Pengawas Tenaga Nuklir Nomor 7

Tahun 2013 ini juga mengatur tentang periode pengukuran, baku

mutu kadar radionuklida yang boleh terlepas ke lingkungan pada

air dan udara ambien, penyediaan fasilitas alat pengukuran dan

laboratorium untuk pengujian radioaktivitas lingkungan,

tindakan yang harus dilakukan jika lepasan radioaktivitas ke

lingkungan melebihi nilai batasan lepasan radioaktivitas keIII-23

lingkungan, dan sistematika pelaporan nilai radioaktivitas di

lingkungan kepada BAPETEN.

3.6.2. Standar Baku Mutu

Hasil pengukuran nilai radioaktivitas pada lingkungan yaitu

udara ambien dan air yang dilakukan di PSTNT-BATAN ini

dibandingkan dengan baku mutu Peraturan Kepala Badan Pengawas

Tenaga Nuklir Nomor 7 Tahun 2013 tentang Nilai Batas

Radioaktivitas Lingkungan.

3.7. Radioaktivitas Lingkungan

Tujuan dan cara analisis yang akan dikerjakan ikut menentukan

macam pengambilan sampel lingkungan. Di samping itu perkiraan

besarnya aktivitas radioisotope yang tersebar ke sekitar

fasilitas nuklir serta peralatan yang digunakan akan ikut pula

menentukan macam sampel lingkungan yang harus diambil. Dengan

melihat daur pencemaran lingkungan oleh zat-zat radioaktif dan

memperhatikan kemungkinan adanya indicator biologis serta

pertimbangan-pertimbangan lain, maka macam sampel lingkungan

yang diambil adalah : udara, air, tanah, tanaman, dan hewan

serta organnya atau hasil hewan.

3.5.1. Udara

Analisis radioaktivitas udara lingkungan perlu dilakukan

karena adanya cacah latar yang umumnya berasal dari

radionuklida Radon Thoron. Di samping itu adanya suatu

III-24

fasilitas nuklir memungkinkan udara mendapat tambahan

radioisotope yang berasal dari pembebasan bahan radioaktif

yang berupa gas-gas : Xe132, Xe135, Kr85, I131, dll.

Gas-gas radioaktif tersebut akan ikut gerakan udara yang

tergantung kepada keadaan cuaca, sehingga dapat terjadi difusi

gas radioaktif di udara, dapat terjadi pengendapan, baik pada

permukaan tanah, tanaman, maupun air yang kesemuanya akan

menaikkan radioaktivitas lingkungan. Pengambilan sampel udara

dilakukan dengan memperhatikan arah dan kecepatan angin yang

tercatat di fasilitas nuklir.

3.5.2. Air

Pengambilan air sebagai sampel lingkungan meliputi air itu

sendiri serta segala kehidupan yang ada di dalam air, seperti

plankton, lumut, tumbuh-tumbuhan dalam air, ikan, dan lain

sebagainya. Sampel air yang akan diambil umumnya adalah air

yang akan digunakan oleh manusia, baik air minum maupun air

untuk bekerja (air irigasi) dan juga air yang dibuang ke

lingkungan sebagai air limbah industri. Air yang diambil

sebagai sampel lingkungan dapat digolongkan menjadi : air

minum, air permukaan, air tanah, air laut, air buangan

industri, air sanitasi, dan air jatuhan.

1. Air Minum

Melihat kegunaannya, air minum merupakan salah satu sampel

lingkungan yang wajib dianalisis kandungan unsur

radioaktifnya. Dalam batas-batas tertentu air minum memang

III-25

diizinkan mengandung radionuklida, tetapi kelebihan

kandungan radionuklida dari batas yang diizinkan merupakan

tanda kemungkinan adanya pencemaran radioaktivitas

lingkungan. Air minum ini termasuk air sumur, air dari mata

air, air yang telah mengalami pengolahan, penyaringan,

pengendapan, dan proses pemberian anti hama/bakteri

patogen. Mengingat bahwa air minum jiga berasal dari air

tanah, maka kandungan radioaktivitas alamnya akan sama

dengan kandungan yang dimiliki oleh air tanah.

2. Air Permukaan

Air permukaan adalah air danau, air waduk, air rawa, dan

sebagainya. Pada air permukaan biasanya terdapat tambahan

radionuklida yang berasal dari jatuhan debu radioaktif. Di

samping itu mungkin juga ada tambahan radioaktif yang

berasal dari radionuklida buangan industri nuklir yang

hanyut terbawa air. Sudah barang tentu radioaktif alam akan

terdapat juga di dalam air permukaan.

3. Air Tanah

Air tanah yang dimaksudkan dalam hal ini adalah air sumur

dan air dari mata air. Jatuhan debu radioaktif dan juga

rembesan air buangan industri nuklir dapat masuk ke dalam

air tanah. air tanah juga membawa radioaktivitas alam yang

terdapat di dalam tanah.

III-26

3.5.3. Tanah

Tanah diambil sebagai sampel lingkungan karena tanah merupakan

tempat hidup tanaman. Disamping itu merupakan contoh

lingkungan yang ikut menerima jatuhan debu radioaktif.

Pengambilan sampel tanah umumnya dikaitkan dengan adanya

tanaman yang tumbuh di atasnya dan hewan- hewan yang hidup

dipermukaan tanah tersebut. Oleh sebab itu sampel tanah yang

diambil adalah :

1. Tanah yang pertumbuhan tanaman si atasnya berlangsung baik.

2. Tanah yang mempunyai kemungkinan untuk larut kecil adanya

aliran dari tempat yang lebih tinggi.

3. Tanah yang tidak retak dan pecah pada saat musim kering.

4. Tanah yang tidak mengandung akar- akar ataupun sesuatu

jenis tanaman.

3.8. Perangkat Pengukuran (Pencacahan)

3.6.1. Pencacah alfa-beta

Pencacah alfa – beta digunakan dalam pengukuran radioaktivitas

cuplikan dalam bentuk filter berdasarkan gross radiasi alfa

dan beta yang dipancarkan. Peralatan yang digunakan adalah

isolo dengan detektor jenis silikon padat yaitu Passivated

Implanted Planar Silicon (PIPS) produksi Canberra.

III-27

Gambar 3.6 iSolo (Pencacah alfa-beta)

3.6.2. Spektrometer Gamma

Pengukuran radionuklida pemancar gamma relatif lebih mudah

dari pada radionuklida pemancar alfa murni. Radionuklida

pemancar gamma dapat diukur secara langsung dengan

spektrometer gamma tanpa dilakukan pemisahan kimia terlebih

dahulu. Radionuklida-radionuklida pemancar alfa yang dalam

proses peluruhannya juga disertai radiasi gamma, maka dapat

dideteksi secara langsung melalui radiasi gamma dari anak

luruhnya tanpa melalui tahap pemisahan kimia.

Perangkat spektrometer gamma secara sederhana dapat dipandang

sebagai suatu sistem alat ukur radiasi yang terdiri dari

detektor, sistim penguat pulsa, sistim pengolah pulsa dan

penyimpan data. Interaksi sinar gamma dengan detektor

menghasilkan sinyal pulsa yang tingginya sebanding dengan

tenaga sinar gamma yang selanjutnya pulsa-pulsa tersebut

diproses secara elektronik oleh sistem penguat dan pengolah

pulsa sehingga diperoleh hasil akhir berupa suatu spektrum

gamma pada layar monitor. Spektrum gamma yang diperoleh,

III-28

selanjutnya dianalisis dengan perangkat lunak pada komputer.

Dari hasil analisis puncak-puncak energi pada spektrum

tersebut dapat diidentifikasi dan dihitung kadar radionuklida

pemancar sinar gamma yang ada dalam sampel.

Berdasarkan bentuk fisiknya spektrometer gamma dapat dibedakan

menjadi dua yaitu spektrometer gamma terpasang tetap (non

portable) dan spektrometer gamma tak tetap atau mudah dibawa

(portable). Dalam spektrometer gamma jenis non portable,

komponen-komponen penyusun seperti detektor, sistem penguat

pulsa, sistem pengolah pulsa dan penyimpan data dirangkai

secara terpisah satu sama lain. Sedangkan dalam spektrometer

gamma portable, semua komponen kecuali detektor sudah tersusun

secara kompak berupa satu kesatuan sehingga dapat digunakan

untuk pengukuran secara in situ.

Sinyal pulsa dari detektor sebagai hasil interaksi dengan

sinar gamma sangat lemah sehingga perlu diperkuat dengan

sistim penguat pulsa supaya menjadi pulsa yang dapat diamati.

Sistim ini terdiri dari dua bagian yaitu penguat awal (pre-

amplifier) dan penguat lanjut (amplifier). Penguat awal

berfungsi memperbesar pulsa dari detektor secara linear.

Perangkat dilengkapi dengan Filed Effect Transistor yang

mempunyai impedansi tinggi untuk menekan derau sekecil

mungkin. Apabila derau tidak dapat ditekan sekecil-kecilnya

maka pulsa yang keluar tidak lagi linear terhadap energi yang

mengenai detektor. Kemudian hasil penguatan diperkuat kembali

oleh penguat lanjut supaya dapat diolah oleh sistim pengolah

III-29

pulsa. Penguat lanjut dilengkapi dengan rangkaian integrator

dan differensiator untuk membentuk pulsa dari penguat awal.

Pulsa yang sudah diperkuat oleh sistim penguat dikirim ke

rangkaian penganalisis salur ganda MCA (Multi Channel Analyzer).

Pada rangkaian ini dilakukan pengukuran tingkat amplitudo

pulsa secara kuantitatif dan menyimpannya dalam bentuk

digital. Untuk itu MCA dilengkapi dengan perangkat analog to

digital converter (ADC). Setiap pulsa disimpan dalam alamat-alamat

saluran tertentu. Jumlah pulsa yang masuk ke alamat itu

merupakan gambaran intensitas penyerapan yang kemudian tersaji

dalam bentuk grafik spektrum pada layar monitor. Banyaknya

cacahan dari masing-masing puncak energi pada spektrum

menunjukkan intensitas energi dan tanggapan detektor terhadap

energi tersebut.

Jenis detektor spektrometer gamma yang digunakan adalah

detektor semikonduktor Ge. Detektor jenis ini mempunyai respon

linear terhadap energi gamma dengan jangkauan yang cukup

lebar, daya pisah (resolusi) energi tinggi, effisiensi tinggi

dan cacahan latar rendah. Detektor semikonduktor Ge merupakan

gabungan kristal Ge tipe-p dan tipe-n yang diberi medan

listrik. Dengan datangnya foton gamma maka akan terbentuk

pasangan-pasangan elektron dan lubang (hole) yang kemudian

bergerak ke arah elektroda sehingga menghasilkan pulsa-pulsa

listrik. Detektor semikonduktor Ge dioperasikan pada

temperatur N2 cair. Oleh karena itu detektor ini dilengkapi

dengan dewar sebagai wadah N2 cair untuk mendinginkan detektor.

III-30

ContentsBAB III TINJAUAN PUSTAKA...........................................13.1. Radiasi.......................................................1

3.1.1. Radiasi Alpha (α)...........................................23.1.2. Radiasi Beta (β)............................................3

3.1.3. Radiasi Gamma (γ)...........................................43.2. Radioaktivitas................................................5

3.1.1. Kestabilan Inti Atom........................................53.1.2. Isotop......................................................5

3.1.3. Peluruhan...................................................63.1.4. Aktivitas Zat Radioaktif....................................7

3.3. Jenis Radioaktivitas..........................................73.2.1. Radioaktivitas Alam.........................................8

3.2.2. Radioaktivitas Buatan.......................................93.4. Manfaat dan Bahaya Radioaktif................................11

3.4.1. Manfaat Radioaktif.........................................113.4.2. Bahaya Radioaktif..........................................14

3.5. Pemantauan Radiasi dan Radioaktivitas Lingkungan.............153.6. Dasar Hukum Pemantauan Radioaktivitas Lingkungan.............16

3.6.1. Umum.......................................................163.6.2. Standar Baku Mutu..........................................17

3.7. Radioaktivitas Lingkungan....................................173.5.1. Udara......................................................18

3.5.2. Air........................................................183.5.3. Tanah......................................................19

3.8. Perangkat Pengukuran (Pencacahan)............................193.6.1. Pencacah alfa-beta.........................................19

3.6.2. Spektrometer Gamma.........................................20

III-31

III-32