11

Pusat Pendidikan dan PelatihanBadan Tenaga Nuklir Nasional

22

Pokok BahasanPokok Bahasan

STRUKTUR ATOM DAN INTI ATOMSTRUKTUR ATOM DAN INTI ATOM A.A. Struktur AtomStruktur Atom B.B. Inti AtomInti Atom

PELURUHAN RADIOAKTIFPELURUHAN RADIOAKTIF A.A. Jenis PeluruhanJenis Peluruhan B.B. Aktivitas RadiasiAktivitas Radiasi C.C. Waktu ParoWaktu Paro D.D. Aktivitas JenisAktivitas Jenis E.E. Skema PeluruhanSkema Peluruhan

33

Pokok Bahasan (lanjutan)Pokok Bahasan (lanjutan)

INTERAKSI RADIASI DENGAN MATERIINTERAKSI RADIASI DENGAN MATERI A.A. Interaksi Partikel AlphaInteraksi Partikel Alpha B.B. Interaksi Partikel BetaInteraksi Partikel Beta C.C. Interaksi Sinar Gamma dan Sinar-XInteraksi Sinar Gamma dan Sinar-X D.D. Interaksi Radiasi NeutronInteraksi Radiasi Neutron

SUMBER RADIASISUMBER RADIASI A.A. Sumber Radiasi AlamSumber Radiasi Alam B.B. Sumber Radiasi BuatanSumber Radiasi Buatan

44

Tujuan InstruksionalTujuan Instruksional

Umum:Umum:setelah mengikuti pelajaran ini, setiap peserta setelah mengikuti pelajaran ini, setiap peserta diharapkan dapat menguraikan proses diharapkan dapat menguraikan proses terjadinya radiasi, proses peluruhan inti atom, terjadinya radiasi, proses peluruhan inti atom, interaksi radiasi dengan materi serta prinsip interaksi radiasi dengan materi serta prinsip dari beberapa sumber radiasi buatandari beberapa sumber radiasi buatan

55

Tujuan InstruksionalTujuan InstruksionalKhusus:Khusus:

1.1. menggambarkan struktur atom berdasarkan model menggambarkan struktur atom berdasarkan model atom Bohr;atom Bohr;

2.2. menguraikan proses transisi elektron;menguraikan proses transisi elektron;

3.3. membedakan isotop, isobar, isoton, dan isomer;membedakan isotop, isobar, isoton, dan isomer;

4.4. menentukan kestabilan inti atom berdasarkan tabel menentukan kestabilan inti atom berdasarkan tabel nuklida;nuklida;

5.5. menyebutkan tiga jenis peluruhan radioaktif dan menyebutkan tiga jenis peluruhan radioaktif dan sifat radiasi yang dipancarkannya;sifat radiasi yang dipancarkannya;

6.6. menghitung aktivitas suatu bahan radioaktif menghitung aktivitas suatu bahan radioaktif menggunakan konsep waktu paro;menggunakan konsep waktu paro;

66

7.7. menguraikan proses interaksi radiasi menguraikan proses interaksi radiasi alpha dan beta bila mengenai materi;alpha dan beta bila mengenai materi;

8.8. menguraikan proses interaksi radiasi menguraikan proses interaksi radiasi gamma dan sinar-X bila mengenai gamma dan sinar-X bila mengenai materi;materi;

9.9. menguraikan proses interaksi radiasi menguraikan proses interaksi radiasi neutron bila mengenai materi;neutron bila mengenai materi;

10.10. membedakan sumber radiasi alam membedakan sumber radiasi alam dan buatan.dan buatan.

Tujuan Instruksional (lanjutan)

77

88

suatu cara perambatan energi dari suatu sumber ke lingkungannya, tanpa

membutuhkan medium apapun.

99

1010

1111

Elektron 9,1 10–31 kg 0 sma– 1,6 10–19 C – 1 muatan elementer

Proton 1,6 10–27 kg 1 sma1,6 10–19 C + 1 muatan

elementer

Neutron 1,6 10–27 kg 1 smanetral 0

1212

1313

1414

1515

Terdiri atas sejumlah proton dan sejumlah neutron

X : Lambang atom

Z : Nomor atom (jumlah proton)

A : Nomor massa (jumlah proton + jumlah neutron)

1616

42 He

Jenis Unsur : Helium

Jumlah proton ( Z ) = 2

Jumlah neutron ( N ) = 2

5927 Co

Jenis Unsur : Cobalt

Jumlah proton ( Z ) = 27

Jumlah neutron ( N ) = 32

1717

Isotop : nuklida-nuklida yang mempunyai jumlah proton (Z) sama tetapi jumlah neutron berbeda

Isobar : nuklida-nuklida yang mempunyai massa (A) sama tetapi jumlah proton (Z) berbeda

Isoton : nuklida-nuklida yang mempunyai jumlah neutron (N) sama tetapi jumlah proton berbeda

Isomer : nuklida-nuklida yang mempunyai jumlah proton dan jumlah neutron sama tetapi tingkat energinya berbeda

1818

ditentukan oleh komposisi jumlah proton dan jumlah neutron

Secara umum:• Inti ringan N = Z• Inti berat N = 1½ . Z

Secara tepat : Lihat tabel nuklida

1919

2020

diarsir hitam berarti nuklida stabil

2121

2222

nuklida tidak stabil(radionuklida)

memancarkan radiasi alpha (), beta () atau gamma ()

2323

2424

Perubahan nuklida tidak stabil menjadi lebih stabil dengan memancarkan partikel alpha yang identik dengan inti atom Helium

2He4

muatan : + 2 muatan elementermassa : 4 sma

Contoh: 90Th230 88Ra226 +

2525

2626

2727

Perubahan nuklida tidak stabil menjadi lebih stabil dengan memancarkan partikel beta.

+ +1e0

– -1e0

muatan : + atau – 1 muatan elementermassa : 0

Contoh: 4Be11 5B11 + –

6C10 5B10 + +

2828

2929

3030

Perubahan nuklida tidak stabil menjadi lebih stabil dengan memancarkan radiasi gamma yang merupakan gelombang elektromagnetik.

Muatan : 0

massa : 0

Contoh: 56Ba137* 56Ba137 +

3131

Jumlah peluruhan per satuan waktu

menunjukkan jumlah radionuklida yang tidak stabil berubah menjadi nuklida stabil dalam satu detik

Satuan:• Currie (Ci) satuan lama• Bequerrel (Bq) satuan baru (SI)

1 Ci = 3,7 1010 Bq atau

1 Ci = 3,7 104 Bq = 37.000 Bq

1 Bq = 1 peluruhan per detik

3232

Merupakan fungsi waktu, semakin lama aktivitas radiasi akan semakin berkurang

t–0 eAA

3333

Waktu yang dibutuhkan suatu radionuklida untuk meluruh separo dari aktivitas awalnya

693,0½T

3434

Selang Waktu

Aktivitas

0 Ao1 x T½ 0,5 x Ao2 x T½ 0,25 x Ao3 x T½ 0,125 x Ao4 x T½ 0,0625 x Ao5 x T½ 0,03125 x Ao6 x T½ 0,0156 x Ao

dst

0n

21 AA

½T

waktuselangn

3535

Suatu radionuklida mempunyai konstanta peluruhan ( ) 0,3465 per tahun. Bila aktivitasnya pada 1 Juni 1995 adalah 200 Bq, berapakah aktivitasnya pada 1 Juni 1999 ?

Waktu paruh radionuklida ( T½) = 0,693/0,3465 = 2 tahunSelang waktu peluruhan = 4 tahun atau dua kali waktu paruh (n = 2).Dengan menggunakan tabel ataupun rumus maka aktivitasnya adalah = ¼ x 200 Bq = 50 Bq.

3636

3737

Radiasi

Materi

3838

Radiasi Partikel Bermuatan:alpha; beta; proton; elektron.

Radiasi Partikel tidak Bermuatan:neutron.

Radiasi Gelombang Elektromagnetik:sinar-X dan sinar Gamma.

3939

AlphaAlpha Elektron Elektron

1. Ionisasi1. Ionisasi 1. Ionisasi 1. Ionisasi

2. Eksitasi2. Eksitasi 2. 2. EksitasiEksitasi

3. Reaksi Inti3. Reaksi Inti 3. 3. BrehmsstrahlungBrehmsstrahlung

4040

4141

4242

44BeBe99 + + αα 66CC1212 + n + n

4343F = 3,5 x 10-4 . Z . Emax

4444

Tumbukan ElastikTumbukan Elastik Tumbukan tidak ElastikTumbukan tidak Elastik Reaksi IntiReaksi Inti Reaksi FisiReaksi Fisi

4545

Tumbukan ElastisTumbukan Elastis

4646

Tumbukan Tak ElastisTumbukan Tak Elastis

4747

Reaksi IntiReaksi Inti

4848

Reaksi FisiReaksi Fisi

UU235235 + n + nt t Y Y11 + Y + Y2 2 + (2-3)n + Q+ (2-3)n + Q

9292UU235235 + n + nt t 5454XeXe140140 + + 3838SrSr9494 + 2+ 200nn11 + Q + Q

4949

Efek Foto ListrikEfek Foto Listrik Efek ComptonEfek Compton Produksi PasanganProduksi Pasangan

5050

5151

5252

5353

Jenis Radiasi Daya Ionisasi Daya Tembus

Alpha Besar Rendah

Beta Sedang Sedang

Gamma Kecil Sangat Besar

Sinar - X Kecil Besar

5454

xμ–e0

II

x–μ0 eB.II

5555

Alam: Radiasi Kosmik Radiasi Terestrial Radiasi Internal

Buatan: Zat Radioaktif Pswt Pembangkit Radiasi Reaktor

SumberRadiasi

5656

Sumber RadiasiSumber Radiasi

Alam:Alam:1. Rad Kosmik: 1. Rad Kosmik:

- - ββ, , γγ

2. Rad Terestrial:2. Rad Terestrial:

- - αα, , ββ, , γγ

3.3. Rad Internal:Rad Internal:

- - αα, , ββ, , γγ

Buatan:Buatan:1. Zat Radiaktif:1. Zat Radiaktif:

- - αα, , ββ, , γγ, n, n

2. Pesawat Pembangkit Rad:2. Pesawat Pembangkit Rad:

- - ββ, sinar-X, n, p, sinar-X, n, p

3. Reaktor Nuklir:3. Reaktor Nuklir:

- n, - n, αα, , ββ, , γγ

5757

RANGKUMANRANGKUMAN

Transisi elektron dari lintasan lebih luar ke lintasan Transisi elektron dari lintasan lebih luar ke lintasan lebih dalam memancarkan radiasi sinar-X lebih dalam memancarkan radiasi sinar-X karakteristik. karakteristik.

Transisi elektron dari lintasan yang lebih dalam ke Transisi elektron dari lintasan yang lebih dalam ke lintasan yang lebih luar, membutuhkan energi lintasan yang lebih luar, membutuhkan energi eksternal.eksternal.

Isotop adalah inti-inti atom bernomor atom sama Isotop adalah inti-inti atom bernomor atom sama tetapi nomor massa berbeda.tetapi nomor massa berbeda.

5858

Peluruhan radioaktif:Peluruhan radioaktif:

• • perubahan inti atom tidak stabil menjadi perubahan inti atom tidak stabil menjadi stabil. stabil.

• • Inti atom yang tidak stabil disebut Inti atom yang tidak stabil disebut radionuklida atau radioisotop. radionuklida atau radioisotop.

Tiga jenis peluruhan spontan: Tiga jenis peluruhan spontan:

• • peluruhan alpha, peluruhan alpha,

• • peluruhan beta, peluruhan beta,

• • peluruhan gamma. peluruhan gamma.

5959

Radionuklida meluruh mengikuti persamaan:Radionuklida meluruh mengikuti persamaan:

A = A0 eA = A0 e--λλtt

Waktu paro: waktu yang diperlukan sehingga Waktu paro: waktu yang diperlukan sehingga jumlah inti atom yang tidak stabil (atau jumlah inti atom yang tidak stabil (atau aktivitas) berkurang menjadi separuhnya.aktivitas) berkurang menjadi separuhnya.

Jenis radiasi;Jenis radiasi;

αα : radiasi pengion kuat, : radiasi pengion kuat,

ββ : radiasi pengion sedang, : radiasi pengion sedang,

Gamma dan sinar-X : radiasi pengion lemah.Gamma dan sinar-X : radiasi pengion lemah.

6060

Ionisasi: proses terlepasnya elektron dari Ionisasi: proses terlepasnya elektron dari atom sehingga terbentuk pasangan ion.atom sehingga terbentuk pasangan ion.

Radiasi pengion: radiasi yang dapat Radiasi pengion: radiasi yang dapat menyebabkan proses ionisasi, baik secara menyebabkan proses ionisasi, baik secara langsung (radiasi langsung (radiasi αα dan dan ββ) maupun secara ) maupun secara tidak langsung (radiasi gamma dan neutron).tidak langsung (radiasi gamma dan neutron).

Efek fotolistrik: peristiwa terlepasnya elektron Efek fotolistrik: peristiwa terlepasnya elektron dari orbitnya ketika atom menyerap seluruh dari orbitnya ketika atom menyerap seluruh energi foton yang mengenainya.energi foton yang mengenainya.

6161

Efek Compton: peristiwa terlepasnya elektron Efek Compton: peristiwa terlepasnya elektron dari orbitnya ketika atom menyerap sebagian dari orbitnya ketika atom menyerap sebagian energi foton yang mengenainya dan energi foton yang mengenainya dan menghamburkan sebagian energi lainnya.menghamburkan sebagian energi lainnya.

Produksi pasangan: terbentuknya pasangan Produksi pasangan: terbentuknya pasangan elektron dan positron ketika energi foton elektron dan positron ketika energi foton diserap seluruhnya oleh pengaruh medan inti diserap seluruhnya oleh pengaruh medan inti atom.atom.

6262

Atenuasi foton:Atenuasi foton:

I = II = I00 e e--μμxx

I = B.II = B.I00 e e--μμxx

Interaksi neutron: proses tumbukan elastik, Interaksi neutron: proses tumbukan elastik, tak elastik, reaksi inti (penangkapan neutron), tak elastik, reaksi inti (penangkapan neutron), dan reaksi fisi.dan reaksi fisi.

6363