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
Top Related