TEORI ATOM Ch Oluan Vinsensia

Xiia2-09

Perkembangan Teori AtomKonsep dasar tentang atom sebenarnya sudah lama dikenal orang. Konsep tersebut antara lain berasal dari pemikiran orang Yunani kuno yang dipelopori oleh Democritus yang hidup pada akhir abad ke-4 dan awal abad ke-5 Sebelum Masehi. Menurut teori yang dikemukakannya, suatu benda dapat dibagi menjadi bagian-bagian yang sangat kecil yang akhirnya tidak dapat dibagi lagi yang disebut atom. Kata atom berasal dari bahasa Yunani yaitu ”atomos” yang berarti ”tidak dapat dibagi”.Disebutkan bahwa alasan ini berasal dari observasi di mana butiran pasir dapat bersama-sama membentuk sebuah pantai. Dalam analoginya, pasir adalah atom, dan pantai adalah senyawa. Analogi ini kemudian dapat dihubungkan dengan pengertian Democritus terhadap atom yang tidak bisa dibagi lagi: walaupun sebuah pantai dapat dibagi ke dalam butiran-butiran pasirnya,

butiran pasir ini tidak dapat dibagi. Democritus juga beralasan bahwa atom sepenuhnya padat, dan tidak memiliki struktur internal. Dia juga berpikir harus ada ruang kosong antar atom untuk memberikan ruang untuk pergerakannya (seperti pergerakan dalam air dan udara, atau fleksibilitas benda padat). Sebagai tambahan, Democritus juga menjelaskan bahwa untuk menjelaskan perbedaan sifat dari material yang berbeda, atom dibedakan ke dalam bentuk, massa dan ukurannya.

Dengan model atomnya, Democritus mampu menjelaskan bahwa semua yang kita lihat terdiri dari bagian/blok bangunan yang lebih kecil disebut atom. Namun model Democritus ini kurang memiliki bukti eksperimental, namun baru tahun 1800an bukti eksperimental muncul.

Model Atom John Dalton

Pada tahun 1803, John Dalton mengembangkan konsep atom modern pertama. Model Dalton menaruh perhatian utamanya pada sifat kimia atom, yaitu bagaimana atom membentuk senyawa, daripada mencoba untuk menjelaskan sifat fisika atom. Konsep utama dari model Dalton

adalah sebagai berikut:1. Sebuah elemen terdiri dari partikel yang sangat kecil dan tidak dapat dibagi lagi disebut atom.2. Semua atom dari elemen tertentu memiliki karakteristik yang identik, yang membedakan mereka dengan atom elemen lain.3. Atom tidak dapat diciptakan, dimusnahkan, atau diubah menjadi atom dari elemen lain.4. Senyawa terbentuk ketika atom-atom elemen yang berbeda bergabung satu sama lain dalam sebuah rasio tertentu.

5. Jumlah dan jenis atom tersebut adalah konstan dalam senyawa tertentu.

Poin pertama dari teori Dalton berhubungan dengan pengertian orang Yunani tentang atom, yaitu sebuah unit kecil yang bekerja bersama atom lain untuk membentuk senyawa yang lebih besar. Dalton juga mampu untuk memahami tentang adanya sifat elemen yang berbeda-beda dapat dijelaskan dengan bukti adanya berbagai macam atom, yang masing-masing memiliki karakteristik yang berbeda-beda. Poin ke-3 dari model Dalton menunjukkan bahwa atom tidak dapat diubah dengan cara kimia. Ini ditunjukkan dengan bagaimana garam dapat diambil walaupun telah larut dalam air. Poin ke-4 dan ke-5 mendeskripsikan bagaimana atom-atom dapat membentuk senyawa kimia. Konsep-konsep ini secara tepat menjelaskan cara pembentukan senyawa, dan masih digunakan hingga sekarang. Model Dalton, sebagai contoh, dapat menjelaskan bahwa air merupakan senyawa yang berbeda (dengan sifat dan ciri yang berbeda) dari hidrogen hidroksida karena memiliki 1 atom hidrogen lebih sedikit dalam tiap senyawanya daripada yang dimiliki hidrogen hidroksida. Walaupun teori Dalton cukup untuk menjelaskan keberadaan atom, namun struktur atom masih belum dijelaskan dan alasan mengapa elemen yang berbeda memiliki sifat dan ciri yang berbeda masih belum terjawab.

Model Atom JJ. Thomson

Pada awal 1900an, J.J. Thomson mengusulkan model atom baru yang mengikutkan keberadaan partikel elektron dan proton. Karena eksperimen menunjukkan proton memiliki massa yang jauh lebih besar dibandingkan elektron, maka model Thomson menggambarkan atom sebagai proton tunggal yang besar. Di dalam partikel proton, Thomson memasukkan elektron yang menetralkan adanya muatan positif dari proton. Menurut Thomson, atom terdiri dari suatu bulatan bermuatan positif dengan rapat muatan yang merata. Di dalam muatan positif ini tersebar elektron dengan muatan negatif yang besarnya sama dengan muatan positif. Cara yang populer untuk menggambarkan model ini adalah dengan menganggap elektron sebagai kismis (plumb)

di dalam kue puding proton, sehingga model ini diberi nama model kue kismis (plumb-pudding model). Walaupun model atom Thomson adalah yang pertama yang memasukkan konsep adanya proton dan elektron yang bermuatan, model Thomson tidak mampu melewati pengamatan pada eksperimen-eksperimen berikutnya. Sebagai catatan, proton yang digunakan dalam model Thomson ini bukanlah partikel proton yang ditemukan di model yang lebih modern. Bahkan sesungguhnya dapat dikatakan model Thomson tidak memiliki proton, namun sebuah sel bermuatan positif. Pengaruh model atom Dalton dapat dilihat dengan jelas pada model Thomson. Dalton berspekulasi bahwa atom adalah benda padat, dan Thomson mendukung gagasan ini dalam modelnya dengan mengelompokkan elektron dan proton bersama-sama.

Model Atom Rutherford

Pada tahun 1910, Ernest Rutherford melakukan percobaan pada kebenaran model ini dengan melakukan yang sekarang dikenal sebagai eksperimen hamburan Rutherford (Rutherford scattering experiment).

Rutherford menemukan partikel-α, sebuah partikel yang dipancarkan oleh atom radioaktif, pada tahun 1909. Partikel ini memiliki muatan positif, dan faktanya adalah kita sekarang tahu bahwa partikel-α seperti atom helium dilepaskan dari elektronnya, memberikannya muatan 2+. Dalam eksperimen hamburan ini, aliran partikel-α ini diarahkan ke lembaran emas. Lembaran emas ini dipilih oleh Rutherford karena dapat dibuat sangat tipis--hanya setebal beberapa atom emas. Saat partikel-α

1

melintasi lembaran emas, Rutherford dapat mengukur berapa banyak partikel-α yang akan dihamburkan oleh atom emas dengan mengamati kilatan cahaya partikel-α menabrak layar scintilator. Di bawah teori atom Thomson, Rutherfod berhipotesa partikel-α akan dibelokkan sedikit, saat proton emas menolak partikel-α yang bermuatan positif tinggi.Namun pada kenyataannya, eksperimen hamburan Rutherford menunjukkan hasil yang jelas-jelas menolak hipotesis tersebut dan tentunya model atom Thomson. Rutherfod menemukan sebagian besar partikel alfa mampu menembus lembaran emas tanpa dibelokkan. Bersamaan dengan itu, Rutherford juga menemukan partikel alfa yang dibelokkan sedikit, namun dengan sangat mengejutkan, Rutherford juga menemukan beberapa partikel alfa yang dibelokkan pada sudut yang sangat tajam kembali ke sumber radioaktif.Untuk menjelaskan adanya sebagian besar partikel-α yang menembus lembaran emas tanpa dibelokkan, Rutherford kemudian mengembangkan model inti atom. Dalam model ini, Rutherford menempatkan sebuah proton yang besar (seperti eksperimen dan model sebelumnya) di pusat atom. Rutherford berteori bahwa di sekitar proton terdapat ruang besar yang kosong dari segala partikel kecuali elektron yang jarang-jarang. Ruang terbuka yang besar ini memberikan alasan adanya partikel alfa yang tidak terbelokkan. Partikel alfa yang dibelokkan sedikit diperkirakan telah lewat cukup dekat dari proton sehingga dibelokkan oleh gaya elektrostatik. Sedangkan beberapa partikel alfa yang dibelokkan kembali ke sumber diperkirakan telah mengalami tumbukan dengan inti sehingga dipantulkan kembali oleh gaya elektrostatik.

Model Atom Niels Bohr

Pada tahun 1913 Niels Bohr mencoba menjelaskan model atom Bohr melalui konsep elektron yang mengikuti orbit mengelilingi inti atom yang mengandung proton dan neutron. Menurut Bohr, hanya terdapat orbit dalam jumlah tertentu, dan perbedaan antar orbit satu dengan yang lain adalah jarak orbit dari inti atom. Keberadaan elektron baik di orbit yang rendah maupun yang tinggi sepenuhnya tergantung oleh tingkatan energi elektron. Sehingga elektron di orbit yang rendah akan memiliki energi yang lebih kecil daripada elektron di orbit yang lebih tinggi.Bohr menghubungkan elektron yang mengorbit dan pengamatan terhadap spektrum gas melalui sebuah pemikiran bahwa

sejumlah energi yang dikandung dalam elektron dapat berubah, dan karena itu elektron dapat mengubah orbitnya tergantung dari perubahan energinya. Dalam situasi pemakaian arus listrik melewati gas bertekanan rendah, elektron menjadi de-eksitasi dan berpindah ke orbit yang lebih rendah. Dalam perubahan ini, elektron kehilangan sejumlah energi yang merupakan perbedaan tingkat energi kedua orbit. Energi yang dipancarkan ini dapat dilihat dalam bentuk sebuah photon cahaya yang panjang gelombangnya berdasar pada perbedaan tingkat energi kedua orbit.Secara ringkas, Bohr mengemukakan:1. Elektron dalam atom bergerak mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu, tidak memancarkan energi. Lintasan-lintasan elektron itu disebut kulit atau tingkat energi elektron.2. Elektron dapat berpindah dari satu lintasan ke lintasan yang lain.3. Perpindahan elektron dari tingkat energi tinggi ke rendah disertai pemancaran energi. Sedang perpindahan elektron dari tingkat energi rendah ke tinggi disertai penyerapan energi.4. Elektron yang bergerak pada lintasannya berada pada keadaan stasioner, artinya elektron tidak memancarkan atau menyerap energi.Walaupun model atom Bohr cukup untuk memodelkan spektrum hidrogen, model ini terbukti tidak cukup untuk memprediksikan spektrum elemen yang lebih kompleks.

Model Atom James Chadwick

Pada tahun 1932, model atom Rutherford dimodifikasi sedikit oleh adanya penemuan neutron oleh James Chadwick. Chadwick menemukan bahwa penembakan partikel-α terhadap berilium dapat menghasilkan neutron, partikel tak bermuatan, namun dengan massa sedikit lebih besar dibandingkan massa proton. Sehingga, model atom kontemporer adalah model dengan inti atom besar yang mengandung proton dan neutron dikelilingi oleh awan tipis elektron. Adanya neutron juga menjelaskan mengapa massa atom lebih berat dari massa total proton dan elektronnya.Dengan pengertian dasar tentang bagian fundamental atom seperti elektron, proton, dan neutron, maka dapat dimungkinkan

adanya model yang lebih rumit dan lengkap lagi dari atom yang cukup dapat menjelaskan sifat dan karakteristik atom dan senyawa atom.

Model Atom Modern

Model atom modern adalah hasil karya para peneliti dari tahun 1920an hingga saat ini. Model atom tersebut menyatakan bahwa elektron tidak bergerak pada lintasan tertentu dan lintasan yang tepat dari elektron tidak dapat ditentukan. Teori saat ini menyatakan bahwa ada daerah di dalam atom di mana terdapat elektron. Daerah ini disebut dengan awan elektron

Apakah Molekul dan Atom itu?

Definisi molekul yang sederhana yaitu bagian yang terkecil dari suatu zat yang masih mempunyai sifat yang sama dengan zat tersebut. Sebagai contoh, suatu molekul gula adalah bagian yang terkecil dari zat gula, yang masih mempunyai sifat gula meskipun secara fisik tidak tampak seperti butiran gula. Contoh lain adalah molekul air. Air adalah zat yang sangat penting bagi

kehidupan kita, dan terdapat 2/3 bagian dari luas permukaan bumi kita. Zat ini tidak berwarna, tidak berbau, dan tidak berasa serta dapat ditemukan dalam 3 fase, yaitu fase cair (air kolam, air sungai, air hujan), fase gas (uap, awan/kabut) dan fase padat (es, salju). Air bisa menjadi padat pada temperatur di bawah 0°C dan menjadi gas pada temperatur di atas 100 °C yang merupakan sifat-sifat utam dari air. Seperti zat lain, air tersusun atas molekul-molekul. Jika dimungkinkan air bisa dibagi ke dalam bagian-bagian yang terkecil yang masih mempunyai sifat seperti air, kita sebut bagian yang terkecil itu adalah molekul air. Molekul air mempunyai sifat yang berbeda dari molekul gula.

2

Mungkinkah kita dapat menemukan bagian yang terkecil dari suatu molekul yang tak tampak? Jawabnya adalah sangat mungkin. Ada sekitar 100 jenis bagian yang lebih kecil dari molekul yang disebut atom. Di alam semesta terdapat sekitar 105 jenis atom. Semua zat dan molekul terdiri dari satu atau lebih atom, karena atom-atom adalah bahan dasar dari suatu zat. Atom ini juga biasa disebut elemen atau unsur. Contoh bebrapa unsur, antara lain : Hidrogen (H), Nitrogen (N), Oksigen (O), Uranium (U), Besi (Fe).

Apakah yang ada di dalam atom itu ?

Berdasarkan konsep fisika maupun kimia, atom adalah bagian terkecil dari suatu zat yang masih memiliki sifat dasar zat tersebut. Atom mempunyai ukuran (diameter) sekitar 1 Angstrom atau 0,00000008 (10 pangkat min 8) cm.

Dalam konsep fisika modern, atom terdiri atas 3 partikel dasar yang menyusunnya menjadi sebuah atom. Ketiga parikel dasar tersebut adalah :

a. Proton : partikel bermuatan positf, diameternya hanya 1/3 diameter elektron, tetapi memiliki massa sekitar 1840 kali massa elektronb. Elektron : partikel bermuatan negatif, memiliki massa paling ringan yaitu hanya 1/1840 kali massa proton atau neutronc. Neutron : partikel tidak bermuatan (netral), memiliki massa yang kira-kira sama dengan gabungan massa proton dan elektron.

Susunan ketiga partikel dasar atom tersebut seperti susunan sistem tata surya. Proton dan neutron yang terletak pada inti atom menjadi pusat orbit elektron-elektron yang berputar mengelilingi inti atom. Proton dan neutron disebut juga nukleon

(partikel penyusun inti atom).

Atom-atom berbeda menurut jumlah masing-masing partikel dasar yang dimiliki. Jumlah proton dalam atom menentukan elemen dari atom tersebut. Dalam sebuah elemen tunggal, jumlah neutron bisa bermacam-macam, menentukan isotop dari elemen tersebut. Atom secara elektrik akan netral jika memiliki jumlah proton dan elektron yang sama. Elektron yang letaknya terjauh dari inti atom (inti atom) dapat dipindahkan ke atom terdekat lainnya atau bahkan digunakan bersama oleh beberapa atom. Atom yang kekurangan maupun kelebihan elektron disebut ion. Jumlah proton dan neutron di dalam inti atom juga dapat berubah, baik melalui reaksi fusi nuklir, reaksi fisi nuklir, maupun peluruhan radioaktif.

Atom dapat mengikatkan dirinya membentuk molekul dan ikatan kimia lainnya. Molekul dapat terbentuk dari beberapa atom; sebagai contoh, molekul air merupakan kombinasi dari 2 atom hidrogen dan 1 atom oksigen. Atom memiliki beberapa sifat/karakteristik yang dapat membedakan antara satu atom dengan atom lainnya dan menentukan bagaimana perubahan atom terjadi pada kondisi tertentu.

Adakah istilah-istilah yang berkaitan dengan inti atom ?

Istilah lain yang digunakan untuk menyatakan suatu jenis inti atom adalah Nuklida. Nuklida atau jenis inti atom yang ada di alam ini jauh lebih banyak daripada unsur karena setiap unsur mungkin saja terdiri atas beberapa nuklida.

Berbeda halnya dengan penulisan unsur yang cukup dituliskan dengan lambang atomnya saja, misalnya unsur emas adalah Au dan unsur besi adalah Fe, penulisan nuklida atau jenis inti atom harus diikuti dengan jumlah proton dan jumlah neutronnya sebagaimana konvensi penulisan (notasi atomik) sebagai berikut :

di mana :X = simbol atomZ = nomor atomA = nomor massaMeskipun tidak dituliskan pada simbol nuklida, jumlah neutron sering dituliskan sebagai N dengan hubungan :N = A - ZSebagai contoh nuklida 6C14 adalah inti atom Karbon (C) yang mempunyai enam buah proton (Z = 6) dan delapan buah neutron (N = A – Z = 8). Cara penulisan nuklida tersebut hanyalah merupakan konvensi atau kesepakatan saja dan bukan suatu ketentuan sehingga masih terdapat beberapa cara penulisan yang berbeda. Salah satu cara penulisan lain yang paling sering dijumpai adalah tanpa menuliskan nomor atomya seperti berikut ini :

Sebagai contoh nuklida He4 atau He-4 dan Co-60. Nomor atom dapat diketahui dari jenis atomnya karena setiap atom yang berbeda akan memiliki jumlah proton yang berbeda sehingga nomor atomnya pun berbeda. Dari Tabel Periodik dapat dilihat bahwa nomor atom Helium (He) adalah 2 sedangkan nomor atom Cobalt (Co) adalah 27, sehingga dengan cara penulisan tersebut juga dapat ditentukan jumlah proton maupun neutronnya. Sebagai contoh Ir-192 memiliki 77 proton dan 115 neutron, karena dengan melihat tabel periodik dapat ditentukan bahwa nomor atom Ir adalah 77. Penulisan Ir-192 sesuai dengan konvensi di atas adalah sebagai berikut :

Terdapat beberapa istilah yang berkaitan dengan komposisi jumlah proton dan jumlah neutron di dalam inti atom yaitu isotop, isobar, isoton dan isomer.a. IsotopIsotop adalah inti atom atau nuklida yang mempunyai nomor atom (jumlah proton) sama tetapi mempunyai nomor massa (jumlah neutron) berbeda.

3

Berdasarkan definisi tersebut dapat disimpulkan bahwa suatu unsur dapat memiliki berbagai macam bentuk atom. Contohnya adalah atom Helium yang mempunyai 3 macam isotop berupa :

b. IsobarIsobar adalah inti atom atau nuklida yang mempunyai nomor massa (jumlah proton dan jumlah neutron) sama tetapi mempunyai nomor atom (jumlah proton) berbeda.Contoh :

c. IsotonIsoton adalah inti atom atau nuklida yang mempunyai jumlah neutron sama tetapi mempunyai nomor atom (jumlah proton) berbeda.Contoh :

d. IsomerIsomer adalah inti atom atau nuklidayang mempunyai nomor atom maupun nomor massa sama tetapi mempunyai tingkat energi yang berbeda. Inti atom yang memiliki tingkat energi lebih tinggi daripada tingkat energi dasarnya biasanya diberi tanda asterisk (*) atau m.Contoh :

Kedua nuklida tersebut di atas mempunyai jumlah proton dan jumlah neutron yang sama tetapi tingkat energinya berbeda. Tingkat energi 28Ni60 berada pada keadaan dasarnya, sedangkan 28Ni60* tidak pada keadaan dasarnya atau pada keadaan tereksitasi.

Apakah yang dimaksud dengan Nomor Atom itu ?

Nomor Atom adalah jumlah proton di dalam suatu inti atom. Nomor Atom ini dinyatakan dengan simbol Z. Jadi : Nomor Atom (Z) = jumlah proton dalam inti atomSebagai contoh : Atom Hidrogen punya 1 proton -----> Z = 1Atom Helium punya 2 proton -----> Z = 2Atom Carbon punya 6 proton -----> Z = 6Nomer atom menentukan elemen kimia dari atom tersebut. Semua atom yang memiliki nomer atom yang sama akan memiliki sifat fisika yang bermacam-macam dan menunjukkan sifat kimia yang sama. Berdasarkan tabel periodik, elemen kimia dapat diurutkan menurut peningkatan nomer atom.

Apakah yang dimaksud dengan Nomor Massa itu ?

Nomor Massa adalah jumlah proton dan neutron yang ada di dalam inti atom. Dalam hal ini massa elektron yang sangat kecil diabaikan. Nomor Massa ini dinyatakan dengan simbol A. Jadi :Nomor Massa (A) = jumlah proton + jumlah neutronSebagai contoh untuk atom Hidrogen (H) akan diperoleh :1 proton = 10 neutron = 01 elektron = - (diabaikan) Nomor Massa = 1Sedangkan untuk atom Helium (He) akan diperoleh:2 proton = 22 neutron = 22 elektron = - (diabaikan) Nomor Massa = 4

Kestabilan Inti atomKomposisi jumlah proton dan neutron di dalam inti atom sangat mempengaruhi kestabilan inti atom tersebut. Inti atom dikatakan stabil bila komposisi jumlah proton dan neutronnya sudah ”seimbang” serta tingkat energinya sudah berada pada keadaan dasar. Jumlah proton dan neutron maupun tingkat energi dari inti-inti yang stabil tidak akan mengalami perubahan selama tidak ada gangguan dari luar. Sebaliknya, inti atom dikatakan tidak stabil bila komposisi jumlah proton dan neutronnya “tidak seimbang” atau tingkat energinya tidak berada pada keadaan dasar. Perlu dicatat bahwa komposisi proton dan neutron yang “seimbang” atau “tidak seimbang” di atas tidak berarti mempunyai jumlah yang sama ataupun tidak sama. Setiap inti atom mempunyai “kesetimbangan” yang berbeda.

Secara umum, kestabilan inti-inti ringan terjadi bila jumlah protonnya sama dengan jumlah neutronnya. Sedangkan kestabilan inti-inti berat terjadi bila jumlah neutron maksimum 1,5 kali jumlah protonnya.

Tabel periodik merupakan suatu tabel yang mencantumkan semua kemungkinan posisi nuklida baik yang stabil maupun yang tidak stabil. Nuklida-nuklida yang tidak stabil disebut sebagai radionuklida.

4

Tabel nuklida juga dapat menunjukkan posisi dari nuklida-nuklida yang merupakan isotop yaitu petak-petak yang horisontal, misalnya Na-20, Na-21, Na-22 dan seterusnya. Isotop yang tidak stabil disebut sebagai radioisotop. Pada dasarnya, radioisotop dan radionuklida adalah istilah yang sama yaitu menunjukkan inti-inti atom yang tidak stabil. Bahan yang terdiri atas radionuklida dengan jumlah cukup banyak disebut bahan radioaktif.

Inti-inti atom yang tidak stabil, baik karena komposisi jumlah proton dan neutronnya yang tidak seimbang ataupun karena tingkat energinya yang tidak berada pada keadaan dasarnya, cenderung untuk berubah menjadi stabil. Bila ketidakstabilan inti disebabkan karena komposisi jumlah proton dan neutronnya yang tidak seimbang, maka inti tersebut akan berubah dengan memancarkan radiasi alpha atau radiasi beta (β). Kalau ketidakstabilannya disebabkan karena tingkat energinya yang berada pada keadaan tereksitasi maka akan berubah dengan memancarkan radiasi gamma. Proses perubahan atau transformasi inti atom yang tidak stabil menjadi atom yang lebih stabil tersebut dinamakan peluruhan radioaktif.

Proses peluruhan radioaktif seringkali harus melalui beberapa intermediate (antara) sebelum menjadi inti atom yang stabil. Jadi seringkali suatu radionuklida tidak berubah langsung menjadi nuklida yang stabil, melainkan mengalami beberapa perubahan lebih dulu menjadi radionuklida yang lain sebelum akhirnya menjadi nuklida yang stabil. Misalnya dari nuklida X yang tidak stabil berubah menjadi nuklida Y yang juga masih tidak stabil kemudian berubah lagi menjadi nuklida Z yang stabil. Peluruhan seperti ini dinamakan peluruhan berantai.

__________________________________________________________________________________________________________________

RADIO AKTIVITAS

Awan radioaktif di Hiroshima dan Nagasaki

Tentu Anda sudah mendengar dan mungkin sudah membaca tentang fenomena Bom Atom yang dijatuhkan pasukan sekutu di Hiroshima dan Nagasaki pada perang dunia ke-II. Di samping menimbulkan bunyi ledakkan yang sangat dahsyat Bom Atom juga menghasilkan awan berbentuk cendawan yang padat, tinggi dan luas. Awan berbentuk cendawan tersebut mengandung jutaan zat radioaktif yang menimbulkan efek merusak sampai radius puluhan kilometer. Kerusakan yang ditimbulkan tidak saja terhadap lingkungan tetapi juga terhadap tubuh manusia dan mahluk hidup lainnya sebagai akibat dari radiasi sinar yang ditimbulkan oleh zat-zat radioaktif. Hingga saat ini di Jepang masih dijumpai orang-orang yang cacat fisik akibat radiasi zat radioaktif tersebut.

Bagaimana zat radioaktif yang ada dalam awan cendawan tersebut terjadi? Apa saja jenis zat radioaktifnya? Radiasi apa saja yang dihasilkan? Mengapa radiasi zat radioaktif tersebut menimbulkan efek merusak yang dahsyat? Apakah zat radioaktif yang ditemukan pada awan cendawan tersebut masih bisa ditemukan dalam lingkungan sekitar kita? Jawaban dari pertanyaan-pertanyaan ini ada dalam uraian-uraian selanjutnya. Karena itu jangan berhenti di sini, Anda harus terus menelusuri media ini dan Anda akan menemukan hal-hal menarik yang akan menambah wawasan pengetahuan Anda. Selamat Belajar.

Konsep Radioaktivitas Radioaktivitas didefinisikan sebagai peluruhan inti atom yang berlangsung secara spontan, tidak terkontrol dan menghasilkan radiasi. Unsur yang memancarkan radiasi seperti ini dinamakan zat radioaktif.Anda telah mengetahui bahwa inti atom terdiri atas dua partikel yaitu proton (ditemukan oleh Rutherford, 1919) dan netron (dipopulerkan oleh James Chadwick, 1932). Proton adalah partikel bermuatan positif (qp = 1,602 x 10-19 C, mp = 1,007276487 sma) disebut juga inti atom hidrogen, sedangkan netron merupakan partikel tidak bermuatan dengan massa 1,008664891 sma. Netron yang tidak terikat pada inti (netron bebas) bersifat tidak stabil dan waktu hidupnya tidak lama. Sekitar 12 menit sebuah netron bebas akan berubah menjadi proton dan satu partikel kecil yang dinamakan antineutrino.

Dengan demikian dapat juga dikatakan bahwa aktivitas radiasi atau radioaktivitas merupakan aktivitas proton dan netron. Gambar 1

mengilustrasikan keadaan inti karbon yang memiliki jumlah proton 6 dan netron 6 pada inti atomnya. Jumlah netron dan proton pada Gambar 1 sama banyaknya sehingga inti bersifat stabil. Sebaliknya jika jumlah proton lebih besar dari jumlah netron maka inti bersifat tidak stabil, ditunjukkan oleh Gambar 2. Inti atom yang tidak stabil inilah yang dapat melakukan aktivitas radiasi (melakukan peluruhan) hingga mencapai keadaan stabil.

Gaya IntiDi atas telah dibahas bahwa inti atom terdiri atas proton dan netron. Secara elektrostatis proton-ptoton dalam inti atom akan saling tolak dengan gaya tolak menolak Coulomb (gaya elektrostatis) yang akan makin besar jika jarak dua buah proton makin dekat. Fakta menunjukkan bahwa proton-proton bersatu di dalam inti atom pada jarak yang sangat dekat ( sekitar 2x 10-15 m ), di mana secara elektrostatis proton-proton tidak mungkin bersatu. Hal ini menimbulkan dua pertanyaan penting yaitu:

Bagaimana proton-proton dapat saling berikatan di dalam inti atom? Bagaimana pula netron terikat dalam kumpulan tersebut? Berapakah besarnya energi yang mengikat partikel-partikel tersebut?

5

Gambar : Awan Radioaktif Nagasaki 9 Agustus 1945

Selain gaya elektrostatis antara partikel penyusun inti bekerja pula gaya Gravitasi, namun besarnya sangat kecil karena massa partikelnya juga sangat kecil. Sehingga dapat dipastikan bahwa gaya Gravitasi bukan faktor dominan dalam mengikat partikel-partikel inti. Untuk itu para ahli Fisika mengusulkan teori tentang Gaya Inti yaitu gaya tarik menarik antara partikel penyusun inti dengan sifat-sifat: 1. Gaya inti tidak disebabkan oleh muatan partikel atau bukan merupakan gaya listrik.2. Gaya harus sangat kuat atau harus jauh lebih besar daripada gaya elektrostatis3. Gaya inti merupakan gaya dekat artinya gaya ini hanya bekerja jika kedua partikel dalam inti cukup dekat (berada pada jarak tertentu

sekitar 10-15 m). Jika gaya inti bekerja juga sampai jarak yang jauh, maka seluruh partikel di jagad raya akan berkumpul menjadi satu, sesuatu yang belum pernah terjadi.

4. Gaya inti tidak bekerja pada jarak yang sangat dekat sekali, karena pada keadaan ini akan berubah menjadi gaya tolak. Jika gaya inti bekerja juga pada jarak yang sangat dekat, maka semua netron akan menjadi satu.

5. Gaya inti antara dua partikel tidak tergantung pada jenis partikelnya. Artinya gaya inti terjadi pada proton-proton, proton-netron, dan netron-netron.Ilustrasi yang paling mendekati untuk menggambarkan gaya inti adalah menggunakan dua buah bola yang dihubungkan permanen sebuah pegas, seambar 3. Berdasarkan pemikiran jangkauan gaya inti sekitar 10-15 m maka dapat diperkirakan energi diam partikel yang

dipertukarkan adalah . Energi inilah yang dinamakan Energi ikat inti.

Bagaimana zat radioktif terjadi?

Di atas telah dijelaskan tentang gaya inti yang terjadi pada inti atom. Dengan demikian di dalam inti atom sekurang-kurangnya terdapat tiga gaya yang penting yaitu Gaya elektroststis, Gaya Gravitasi dan Gaya Inti. Karena nilai gaya gravitasi sangat kecil maka pengaruhnya relatif kecil sehingga dapat dikesampingkan.

Secara garis besar inti atom akan berada dalam dua keadaa dasar yaitu Keadaan Stabil dan Keadaan Tidak Stabil yang ditentukan oleh komposisi partikel penyusun inti. Keadaan stabil di capai apabila jumlah proton (Z) lebih sedikit atau sama banyak dengan jkumlah netron. Keadaan ini memungkinkan gaya inti lebih besar dibandingkan dengan gaya elektrostatis. Keadaan tidak stabil dicapai apabila jumlah proton (Z) lebih besar dari jumlah netron (N). Hal ini akan menyebabkan gaya elektrostatis jauh lebih besar di bandingkan dengan gaya inti. Mengapa gaya elektrostatis pada keadaan Z > N lebih besar? Karena gaya elektrostatis memiliki jangkauan yang lebih luas dibandingkan dengan gaya inti, sehingga dapat pada partikel proton yang berdekatan dan berseberangan sekalipun. Inti atom seperti inilah yang akan melakukan aktivitas radiasi secara spontan sampai tercapai keadaan stabil. Keadaan inti dengan jumlah proton (Z) lebih besar dari jumlah netron (N) akan menghasilkan zat radioaktif. Gambar 4 berikut menunjukkan karakteristik gaya inti dan gaya elektroststis di dalam inti atom.

Gambar : Gaya Inti terjadi pada partikel yang saling berdekatan saja

Gambar :Gaya elektroststis terjadi pada partikel yang berdekatan dan berjauhan

Suatu zat (unsur) akan menjadi radioaktif jika memimilik inti atom yang tidak stabil. Suatu inti atom berada dalam keadaan tidak stabil jika jumlah proton jauh lebih besar dari jumlah netron. Pada keadaan inilah gaya elektrostatis jauh lebih besar dari gaya inti sehingga ikatan atom-atom menjadi lemah dan inti berada dalam keadaan tidak stabil.

Garis Kestabilan Inti Atom

Hingga saat ini telah diketahui 1500 inti atom (nuklida), 1100 nuklida diantaranya merupakan inti tidak stabil. Grafik berikut ini menunjukkan distribusi kestabilan inti atom berdasarkan jumlah neutron dan protonnya. Grafik kestabilan inti memetakan jumlah netron dan proton dari inti atom. Inti stabil terletak pada garis N = Z atau N/Z = 1. Atom- atom yang terletak pada garis ini memiliki jumlah proton = jumlah netron. Atom-atom yang berada pada garis ini merupakan inti stabil. Namun demikian kebanyakan inti atom tidak memiliki jumlah netron (N) = jumlah proton (Z) tetapi tetap dalam keadaan stabil sehingga titik-titik yang menunjukkan inti stabil terlihat berada di atas garis kestabilan.

Grafik kestabilan inti menunjukkan bahwa jumlah netron menjadi lebih besar dari jumlah proton begitu nomor atom Z meningkat.

6

Bila jumlah proton dalam sebuah inti terus meningkat, maka pada suatu titik keseimbangan gaya elektrostatis dan gaya inti tidak dapat

dipertahankan lagi sekalipun jumlah netron terus meningkat. Inti stabil dengan jumlah proton paling banyak adalah (Z = 83, dan N = 126). Semua inti atom dengan Z > 83 akan akan berada dalam keadaan tidak stabil atau akan bersifat radioaktif.

Jejak Cahaya yang Misterius Pada Pelat film

Penemuan sinar-X oleh W.C. Röntgen sekitar tahun 1985 menarik perhatian fisikawan Perancis Henri Becquerel. Becquerel berpendapat bahwa fenomena sinar-X yang ditemukan Röntgen disebabkan oleh suatu zat yang bersifat fosforensi karena sinar matahari. Untuk membuktikannya Ia membungkus suatu pelat fotografi (pelat film) dengan

kain hitam. Kemudian Ia menyiapkan garam uranium (kalium uranil sulfat), material yang bersifat fosforensis. Rencananya Becquerel akan menyinari garam uranium dengan sinar matahari dan meletakkannya dekat pelat film dan mengharapkan terjadinya sinar-X. Namun cuaca mendung menyebabkan Becquerel menyimpan pelat film yang tertutup kain hitam dan garam uranium dalam laci meja di laboratoriummnya.

Beberapa hari kemudian saat matahari bersinar, Becquerel bermaksud meletakkan garam uranium di bawah sinar matahari dan melanjutkan rencana percobaannya. Terlebih dahulu ia memeriksa pelat film yang dibungkus kain hitam untuk memastikan kualitasnya masih baik. Ia memeriksa pelat film tersebut di dalam kamar gelap dan membersihkannya dengan cairan pembersih pelat film. Ia sangat terkejut saat mengamati pelat film yang telah dicuci karena pada pelat film tersebut terdapat suatu jejak cahaya berupa garis lurus. Becquerel berpikir, mungkinkah garis ini disebabkan oleh radiasi garam uranium? Untuk memastikannya ia memasukkan kembali pelat film yang telah dibungkus kain hitam di dekat garam uranium di tempatnya semula. Ia menunggu beberapa hari, lalu memeriksa pelat film dan menemukan fenomena munculnya jejak cahaya berupa garis lurus pada pelat film. Rencana menyinari garam uranium dengan sinar matahari digantinya dengan percobaan mendekatkan pelat film di dekat garam uranium di dalam laci laboratorium. Setelah berkali-kali mengulangi percobaannya ia selalu menemukan fenomena yang sama yaitu jejak cahaya berupa garis lurus pada pelat film. Dari fenomena yang terjadi berulang-ulang ini Becquerel menyimpulkan bahwa jejak cahaya pada pelat film tersebut disebabkan oleh garam uranium memancarkan radiasi yang dapat menembus kain pembungkusnya dan mempengaruhi pelat film.

Radioaktivitas Alam dan Buatan?

Radioaktivitas ternyata tidak hanya ditemui pada uranium saja. Marie dan Pierre Curie menemukan bahwa radioaktivitas juga terjadi pada unsur Polonium (Po) dan Radium (Ra). Radiasi yang dipancarkan kedua unsur ini sangat kuat yaitu dapat mencapai 1000 kali radiasi Uranium. Selain itu ditemukan juga unsur lain yang juga bersifat radioaktivitas yaitu Thorium (Th) yang memiliki radiasi mirip dengan Uranium.

Dari sejumlah zat radioaktif tang telah ditemukan, dikelompokkan berdasarkan sumber ditemukannya, yaitu Radioaktivitas Alam dan Radioaktivitas Buatan. Radioaktivitas Alam adalah unsur-unsur radioaktif yang ditemukan di alam sebagai bahan tambang, yaitu Uranium (U), Aktinium (At), dan Thorium (Th). Radioaktivitas Buatan adalah zat-zat radioaktif yang diproduksi dengan sengaja dalam reaktor atom, antara lain Neptunium (Np), Polonium (Po), Radium (Ra).

Fenomena Sinar Radioaktif Dalam Medan Magnit

Unsur radiaoaktif alam dan buatan menunjukkan aktivitas radiasi yang sama yaitu radiasi sinar-α, sinar-ß, dan sinar-γ. Inti induk setelah melakukan satu kali pancaran akan menghasilkan inti anak. Prinsip radiasinya mengikuti hukum kekekalan nomor massa. Sifat alamiah sinar radioaktif dipelajari dengan menggunakan medan magnit. Ketika sinar radiaoaktif dilewatkan dalam medan magnit diperoleh fenomena-fenomena berikut

Saat medan magnit nol (B = 0 T) tidak terjadi perubahan apapun pada sinar-sinar yang dipancarkan..1. Saat diberikan medan magnit lemah, sejumlah berkas sinar dalam jumlah sedikit dibelokkan ke arah kutub selatan magnit, dan sebagian

besar bergerak lurus.2. Saat diberikan medan magnit yang cukup kuat, berkas sinar dalam jumlah yang cukup besar dibelokkan cukup kuat ke arah kutub

selatan, sejumlah berkas sinar dibelokkan ke arah kutub utara, dan sebagian lagi diteruskan 3. Saat diberikan medan magnit kuat, berkas sinar dalam jumlah yang cukup besar dibelokkan dengan kuat ke arah kutub selatan (S),

sejumlah berkas lainnya dibelokkan ke arah kutub utara (U), dan beberapa berkas diteruskan.

Karakteristik Sinar Radioaktif a. Sinar alfa ( α )

Sinar alfa merupakan radiasi partikel yang bermuatan positif. Partikel sinar alfa sama dengan inti helium -4, bermuatan +2e dan bermassa 4 sma. Partikel alfa adalah partikel terberat yang dihasilkan oleh zat radioaktif. Sinar alfa dipancarkan dari inti dengan kecepatan sekitar 1/10 kecepatan cahaya. Karena memiliki massa yang besar, daya tembus sinar alfa paling lemah diantara diantara sinar-sinar radioaktif. Diudara hanya dapat menembus beberapa cm saja dan tidak dapat menembus kulit. Sinar alfa dapat dihentikan oleh selembar kertas biasa. Sinar alfa segera kehilangan energinya ketika bertabrakan dengan molekul media yang dilaluinya. Tabrakan itu mengakibatkan media yang dilaluinya mengalami ionisasi. Akhirnya partikel alfa akan menangkap 2 elektron

dan berubah menjadi atom helium .

7

b. Sinar beta ( ß )Sinar beta merupakan radiasi partikel bermuatan negatif. Sinar beta merupakan berkas elektron yang berasal dari inti atom. Partikel beta yang bemuatan-l e dan bermassa 1/836 sma. Karena sangat kecil, partikel beta dianggap tidak bermassa sehingga dinyatakan

dengan notasi . Energi sinar beta sangat bervariasi, mempunyai daya tembus lebih besar dari sinar alfa tetapi daya pengionnya lebih lemah. Sinar beta paling energetik dapat menempuh sampai 300 cm dalam uadara kering dan dapat menembus kulit.

c. Sinar gamma (γ )Sinar gamma adalah radiasi elektromagnetik berenergi tinggi, tidak bermuatan dan tidak bermassa. Sinar gamma dinyatakan dengan

notasi . Sinar gamma mempunyai daya tembus. Selain sinar alfa, beta, gamma, zat radioaktif buatan juga ada yang memancarkan sinar X dan sinar Positron. Sinar X adalah radiasi sinar elektromagnetik

Karakteristik Sinar – Sinar RadioaktifSinar-sinar radioaktif memiliki karakteristik yang unik dan berbeda satu sama lainnya, walaupun berasal dari sumber yang sama. Tabel berikut merupakan kumpulan karakteristik sinar-sinar radioaktif yang dikumpulkan dari pembahasan sebelumnya.

Daya Tembus dan Daya Ionisasi

Salah satu sifat menguntungkan dari sinar radioaktif adalah daya tembusnya yang tinggi. Kekuatan tembus sinar-sinar radioaktif ini dipengaruhi oleh daya ionisasinya. Daya ionisasi adalah kemampuan sinar radioaktif menarik elektron dari atom-atom yang dilewatinya. Partikel-a mempunyai daya ionisasi yang kuat karena muatannya positif. Ia lebih mudah menarik elektron bebas dari atom-atom. Partikel-ß memiliki daya ionisasi yang kurang kuat dan partikel-? memiliki daya ionisai paling lemah. Untuk mengionisasi atom sinar radioaktif akan menggunakan energi yang dimilikinya, sehingga semakin kuat daya ionisasinya semakin banyak energinya yang hilang. Hal ini tentu saja berpengaruh pada daya tembusnya. Sinar-? memiliki daya tembus paling kuat , kemudian sinar-ß dan yang paling lemah adalah sinar-a. Di udara terbuka sinar-a akan kehilangan banyak energi karena mengionisasi molekul-molekul udara sehingga hanya memiliki jangkauan beberapa centimeter saja. Ilustrasi berikut memperlihatkan perbandingan daya tembus sinar-sinar radioaktif.

Mengapa Inti Atom Meluruh? Jika jumlah proton lebih besar dari jumlah netron (N < P), maka gaya elektrostatis akan lebih besar dari gaya inti, hal ini akan menyebabkan inti atom berada dalam keadan tidak stabil. Jika jumlah netron yang lebih besar dari jumlah protonnya (N = P) akan membuat inti berada dalam

keadaan stabil. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa inti ataom paling berat yang stabil adalah Bismuth yaitu yang mempunyai 83 proton dan 126 netron. Inti atom yang mempunyai jumlah proton lebih besar dari 83 akan berada dalam keadaan tidak stabil. Inti yang tidak

stabil ini akan berusaha menjadi inti stabil dengan cara melepaskan partikel bisa berupa proton murni , partikel helium yang memiliki 2 proton atau partikel lainnya seperti ditunjukkan oleh Gambar 2. Inti atom yang tidak stabil ini memiliki sifat dapat melakukan radiasi spontan atau mampu melakukan aktivitas radiasi sehingga dinamakan inti radioaktif. Unsur yang inti atomnya mampu melakukan aktivitas radiasi spontan berupa pemancaran sinar-sinar radioaktif dinamakan unsur (zat) radioaktif. Pemancaran sinar-sinar radioaktif (berupa partikel atau gelombang elektromagnetik) secara spontan oleh inti-inti berat yang tidak stabil menjadi inti-inti yang stabil disebut Radioaktivitas. Inti yang memancarkan sinar radioaktif disebut inti induk dan inti baru yang terjadi disebut inti anak.Ditinjau dari perbandingan gaya-gaya penyusun inti, inti atom yang tidak stabil akan memiliki gaya elektrostatis yang lebih besar dari gaya inti (gaya pengikat)

Peluruhan Alpha (α)

8

Peluruhan Alpha (α) adalah bentuk radiasi partikel dengan kemampuan mengionisasi atom sangat tinggi dan daya tembusnya rendah.Partikel alpha terdiri atas dua buah proton dan dua buah netron yang terikat menjadi suatu atom dengan inti yang sangat stabil, dengan notasi

atom atau

Partikel a diradiasikan oleh inti atom radioaktif seperti uranium atau radium dalam suatu proses yang disebut dengan peluruhan alpha. Sering terjadi inti atom yang selesai meradiasikan partikel alpha akan berada dalam eksitasi dan akan memancarkan sinar gamma untuk membuang energi yang lebih.

Setelah partikel alpha 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-a berlaku

1. hukum kekekalan nomor massa : nomor massa (A) berukuran 4 dan 2. hukum kekekalan nomor atom : nomor atom (Z) berkurang 2

Dalam peluruhan -a berlaku persamaan peluruhan

contoh :

Reaksi peluruhan alpha dapat ditulis sebagai

Peluruhan Beta Plus dan Beta Min ( ß+ dan ß- )

Peluruhan Beta adalah merupakan radiasi partikel beta (elektron atau positron) dengan kemampuan ionisasi lebih rendah dari partikel a. Radiasi beta dapat berupa pemancaran sebuah elektron disebut peluruhan beta minus (ß- ), dan pemancaran positron disebut sebagai peluruhan beta plus (ß+ ).

Peluruhan beta minus (ß- ) disertai dengan pembebasan sebuah neutrino (v) dan dinyatakan dengan persamaan peluruhan.

Elektron yang dipancarkan dalam peluruhan ini bukanlah elektron orbital (elektron yang bergerak mengelilingi inti) melainkan elektron yang ditimbulkan oleh inti atom itu sendiri dari energi yang tersedia di dalam inti. Hadirnya elektron (ß- ) dan (ß+ ) di dalam inti melalui proses

1. sebuah netron memancarkan positron dan sebuah neutrino (v)

2. sebuah proton memancarkan sebuah netron dan sebuah neutrino :

Spesifikasi peluruhan beta plus adalah adanya pemberian energi dalam proses “penciptaan” massa, karena massa netron (sebagai inti anak) ditambah massa positron dan neutrino lebih besar daripada massa proton (sebagai inti induk).

Sebagai contoh :

(beta minus)

(beta plus)

9

Peluruhan Gamma ( γ)

Peluruhan Gamma ( γ) merupakan radiasi gelombang elektromagnetik dengan energi sangat tinggi sehingga memiliki daya tembus yang sangat kuat. Sinar gamma dihasilkan oleh transisi energi inti atomdari suatu keadaan eksitasi ke keadaan dasar. Saat transisi berlangsung terjadi radiasi energi tinggi (sekitar 4,4 MeV) dalam bentuk gelombang elektromagnetik.

Sinar gamma bukanlah partikel sehingga tidak memiliki nomor atom (A=0) maka dalam peluruhan sinar-γ tidak dihasilkan inti atom baru.

Aktivitas Radiasi

Aktivitas Radiasi zat radioaktif menyatakan banyaknya initi atom yang meluruh per satuan waktu. Atau disebut juga laju peluruhan inti atom tidak stabil menuju inti stabil dengan radiasi sinar-sinar radioaktif. Jika N adalah banyaknya inti atom mula-mula, dan A adalah aktivitas radiasi maka diperoleh hubungan

Tanda negatif (-) diberikan karena setiap 1 peluruhan inti atom berkurang jumlahnya. Satuan aktivitas radiasi (A) dalam SI adalah . Untuk menghormati dan mengenang jasa Henri Becquerel sekon sebagai penemu radioaktivitas didefinisikan

Di singkat Bq. Kadang-kadang satuan aktivitas radiasi dinyatakan dengan Curie (Ci) untuk mengenang jasa Marie Currie sebagai penemu Polonium (Po) dan Radium (Ra). Di definisikan bahwa 1 Ci = 3,7 x 1010 Bq.

Bagaimana Menentukan Jumlah Zat Sisa Setelah Peluruhan?

Misalkan terdapat No zat radioaktif yang belum meluruh. Setelah satu periode peluruhan zat radioaktif sisa adalah N(t). Bagaimana menghitung N(t)? kita gunakan dua pengertian aktivitas radiasi yang dibahas sebelumnya yaitu

Persamaan (2) kita ubah ke bentuk differensial,

Dengan mensubtitusi A = λ N bentuk differensial laju peluruhan diperoleh,

atau

No ; Ao adalah banyaknya inti yang belum meluruh ; besar aktivitas radiasi mula-mula yaitu pada t = 0 s Nt ; At adalah sisa inti setelah meluruh ; besar aktivitas radiasi setelah peluruhan selama t = t s λ adalah tetapan peluruhan (s-1) t adalah lamanya peluruhan

Dari persamaan 4 dan 5 diketahui bahwa peluruhan suatu zat radioaktif bergantung pada lamanya peluruhan (t) dan fungsi peluruhannya mengikuti fungsi eksponensial. Ini menunjukkan bahwa banyaknya zat yang meluruh tiap periode peluruhan tidak sama. Fenomena ini dinamakan Hukum Peluruhan Radioaktif yang menyatakan bahwa aktivitas radiasi suatu zat radioaktif tidaklah sama pada setiap periode peluruhan.

Contoh: Berapakah aktivitas dari 10,0 mg sampel Au-198 yang memiliki tetapan peluruhan 2,97 x 10-6 s-1? Penyelesaian :A = λ . NN = 1,00 mg = 1,00 x 10-6 g x (1 mol/298 g) x (6,02 x 1023/1 mol) = 3,04 x 1015 atomA = ( 2,97 x 10-6 s-1) x (3,04 x 1015 atom) = 9,03 x 106 Becquerel

Waktu Paruh

10

Pendekatan lain yang dapat dilakukan dalam menentukan aktivitas radiasi adalah dengan konsep waktu paruh.

Waktu paruh ( ) didefinisikan sebagai lamanya zat radioaktif melakukan peluruhan hingga banyaknya inti sisa adalah setengah dari

banyaknya inti mula-mula . subsitusikan nilai ini ke persamaan hukum peluruhan zat radioaktif, diperoleh

Faktor T ½ dinamakan waktu paruh. Waktu paruh dari beberapa zat radioaktif telah diketahui melalui berbagai percobaan dan pemodelan.

Contoh : Waktu paruh dari Au-198 adalah 3 hari, tentukan tetapan peluruhnya?

λ = = 0,231

Aturan Peluruhan

Sebagai contoh inti induk uranium ( mengalami peluruhan berantai hingga mencapai inti stabil . Selisih nomor massa inti induk A = 238 dan nomor massa inti stabil A’ = 206 adalah 32, dan selisih nomor atomnya 10. Ini menunjukkan pola radiasi sinar radioaktif yang

dihasilkan adalah 4n + 2, dengan adalah bilangan bulat. Dengan demikian akan diperoleh empat deret peluruhan yang paling mungkin mengikuti aturan 4n, 4n+1, 4n+2, 4n+3. Dari Pola radiasi ini diketahui 4 buah deret radioaktif yang terkenal, yaitu

Adanya deret radioaktif di alam memungkinkan lingkungan hidup kita secara konstan dilengkapi unsur-unsur radioaktif yang seharusnya sudah

musnah, seperti yang memiliki waktu paruh 1600 tahun. Jika dibandinghkan dengan umur bumi 5,0 x 109 tahun seharusnya sudah

musnah. Tetapi karena adanya deret Uranium dengan waktu paruh 4,47 x 109 tahun yang hampir sama dengan umur bumi, dalam

beberapa langkah peluruhan menghasilkan unsur maka sampai saat ini masih ditemui di alam.

Detektor Radiasi Sistem tubuh kita tidak dapat mendeteksi kehadiran sinar-sinar radioaktif, sehingga kita memerlukan alat untuk mengenalinya. Alat untuk mengetahui keberadaan sinar radioaktif dinamakan detektor radiasi. Hampir semua detektor radiasi berfungsi pada keadaan energi tinggi dan bekerja berdasarkan prinsip bahwa radiasi akan memberikan energi pada elektron-elektron dalam bahan sehingga elektron akan meninggalkan atom dan selanjutnya atom menjadi ion-ion positif. Peristiwa ini dinamakan ionisasi. Ada beberapa detektor radiasi yang cukup dikenal seperti diperlihatkan pada tabel berikut

11

Simbol Radiasi Sinar Radioaktif Anda telah mengetahui bahwa radiasi sinar radioaktif sangat merugikan kesehatan dan lingkungan. Untuk itu kita perlu mengenal tanda-tanda awal keberadaan zat radioaktif. Tanda-tanda keberadaa zat radioaktif dapat dikenali melalui simbol-simbol. Simbol yang digunakan untuk menandari bahan radioaktif dinamakan trefoil (berasal dari bahasa laitin: trifolium, "three-leaved plant).

Jika menemukan lambang-lambang ini pada kemasan menunjukkan bahwa kemasan tersebut mengandung bahan radioaktif. Namun dalam rangka mempublikasikan keperdulian kita terhadap bahaya zat- radioaktif disekitar kita simbol trefoil ini dicetak pada berbagai barang yang biasa digunakan sehari-hari sepert gambar berikut.

Tujuannya adalah mengingatkan kita tentang bahaya zat-zat radioaktif yang bisa muncul disekitar kita

12

Tidak Semua Radiasi Berbahaya

Di alam ini memang terdapat apa yang disebut dengan unsur radioaktif, yakni sifat dari suatu zat yang dapat memancarkan sinar radiasi karena kondisi zat tersebut tidak stabil. Secara alami dalam tulang kita terdapat (sedikitinya dua) unsur radioaktif, yakni polonium dan radium. Otot-otot kita mengandung unsur karbon (C) dan kalium (K) radioaktif. Sementara itu, dalam paru-paru kita juga terdapat gas mulia radioaktif dan tritium. Zat-zat ini dan banyak zat lainnya secara terus-menerus memancarkan radiasi dan menyinari tubuh kita dari dalam. Kita juga terkena radiasi dari dalam melalui semua zat radioaktif alam dan buatan yang berasal dari makanan atau minuman yang kita konsumsi sehari-hari.

Dalam bidang kesehatan, radiasi justru menjadi penyelamat. Kadang-kadang kita menjalani pemeriksaan dengan sinar-X dan mammografi. Dokter gigi kemungkinan memutuskan untuk menyinari gigi kita dengan sinar-X. Pengobatan dan pemeriksaan medik juga memerlukan zat-zat radioaktif yang disuntikkan ke dalam tubuh kita. Penyakit kanker kadang-kadang diobati dengan sinar-X atau unit telekobal (disebut juga bom kobal).

Contoh-contoh ini secara jelas menunjukkan bahwa tidak semua radiasi berbahaya. Sebaliknya, memang benar bahwa radiasi dapat membunuh, dengan cepat atau secara perlahan. Oleh karena itu, baik untuk diketahui, kapan seseorang seharusnya takut terhadap radiasi dan kapan seharusnya tidak takut.

Rokok mengandung zat radioaktif

Rokok mengandung nikotin, semua orang tahu. Tetapi rokok mengandung bahan radioaktif, belum tentu semua orang tahu.Mengenai keradioaktifan rokok, ada dua unsur yang menjadi “biang keladi”nya, yaitu polonium (210Po) & timbel (210Pb), yang semuanya termasuk dalam kelompok radionuklida dengan toksisitas (tingkat keberacunan) sangat tinggi. Po-210 adalah pemancar radiasi-a, sedangkan Pb-210 adalah pemancar radiasi-ß. Kedua jenis radiasi tersebut, terutama radiasi-a, berpotensi untuk menimbulkan kerusakan sel tubuh apabila terhisap atau tertelan. Kejadian kanker paru pada perokok pun belakangan ditengarai lebih disebabkan oleh radiasi-a & bukan karena tar dalam tembakau.

Lalu, bagaimana 210Po & 210Pb bisa sampai di rokok? Perhatikan gambar berikut. Tanah, sebagai tempat tumbuh tanaman tembakau yang merupakan bahan utama rokok, mengandung radium (226Ra). Radium ini adalah induk yang nantinya dapat meluruh, & dua di antara sekian banyak unsur luruhannya adalah 210Po & 210Pb. Melalui akar, 210Po & 210Pb pun terserap oleh tanaman tembakau. Penggunaan pupuk fosfat yang mengandung kedua unsur tersebut, tentu saja, menambah konsentrasi 210Po & 210Pb dalam tembakau. Mekanisme lain, & ini adalah yang utama, adalah lewat daun. Po-210 & Pb-210 terendapkan pada

permukaan daun tembakau sebagai hasil luruh dari gas radon (222Rn) yang berasal dari kerak bumi & lolos ke atmosfer. Daun tembakau memiliki kemampuan tinggi untuk menahan & kemudian mengakumulasi 210Po & 210Pb karena adanya bulu-bulu tipis ~yang disebut trichomes~ di ujung-ujungnya.

REAKSI INTI DAN REAKTOR ATOM

13

PengantarKenapa bisa terjadi energi atom?Bagaimana kita dapat mengolah serta mengatur energi atom agarbermanfaat bagi kehidupan orang banyak?Dalam waktu yang singkat anda akan mampu menjelaskan reaksi inti dan bagian-bagian reaktor atom beserta fungsinya.

Reaksi IntiBagaimana cara Atom Bereaksi? Reaksi Inti adalah proses perubahan yang terjadi dalam inti atom akibat tumbukan dengan partikel lain atau berlangsung dengan sendirinya. Reaksi inti ditemukan oleh Rutherford pada tahun 1919.

Persamaan Reaksi Inti: Q : kalor (joule) X : Inti sasaran Y : Inti baru

a : Partikel penembak b : Partikel yang dihasilkan bersama inti baru

Hukum-hukum yang berlaku pada reaksi inti adalah:1. Hukum kekekalam momentum, yaitu: jumlah momentum sebelum dan setelah tumbukan adalah sama.2. Humum kekekalan energi, yaitu: jumlah energi sebelum dan setelah tumbukan adalah sama. 3. Hukum kekekalan nomor atom, yaitu: jumlah nomor atom sebelum dan setelah tumbukan adalah sama. maka R + S = T + U 4. Hukum kekekalan nomor massa, yaitu: jumlah momentum sebelum dan setelah tumbukan adalah sama. maka M + N = O + P

Rumus-rumus untuk menghitung energi yang dilepas/diperlukan dalam reaksi inti:1. Q = Ep . N Q : energi total (joule) Ep : energi 1 partikel tiap reaksi = (joule) N : jumlah partikel

2. Q = Q : energi total (MeV)

: jumlah massa atom reaktan (sma)

: jumlah massa atom produk (sma)

Reaksi Fusi Reaksi Fusi adalah reaksi penggabungan dua inti atom yang ringan menjadi inti atom yang lebih berat dan partikel elementer, disertai pelepasan energi yang sangat besar.

Contoh:Mengapa Reaksi Fusi disebut Reaksi Termonuklir?untuk menggabungkan inti-inti ringan dibutuhkan suhu yang sangat tinggi, yaitu sekitar 1.108 OC, sehingga reaksi fusi disebut Reaksi Termonuklir.

Contoh:

Reaksi Fusi menghasilkan energi yang amat dahsyat.Apakah Reaksi Termonuklir dapat dikendalikan dalam reaktor? Untuk mengendalikan reaksi termonuklir dalam reaktor dibutuhkan syarat khusus , yaitu:1. Suhu harus sangat tinggi yaitu sekitar 1.108 OC;2. Pada suhu tersebut semua atom harus terionisasi habis membentuk plasma;3. Membutuhkan dana dan pengetahuan yang sangat tinggi.

Dimana Reaksi Fusi dapat kita temukan?

14

Aplikasi Reaksi Fusi:1. Reaksi Fusi Nuklir pada Bintang (Matahari)

Persamaan Reaksi, ada 3 tahap, yaitu:

Reaksi pertama dan kedua terjadi dua kali untuk menghasilkan , kedua positron saling menghilangkan dengan sebuah elektron dan menghasilkan radiasi elektromagnet dengan energi sebesar 1,02 MeV, sehingga secara singkat reaksi di atas dapat

ditulis:

2. Reaksi Fusi Nuklir pada Bom Hidrogen

Persamaan Reaksinya:

Reaksi Fisi Reaksi Fisi adalah reaksi pembelahan inti atom berat menjadi beberapa inti atom ringan dan partikel elementer, disertai pelepasan energi yang besar.

Contoh:Dalam reaksi Fisi inti litium ditembak dengan proton sehingga terbelah menjadi dua inti ringan helium.

Bila massa atom masing-masing nuklida adalah: = 1.007825 u,

= 7,016003 u,

= 4,002602 u,Hitung energi yang dibebaskan dalam reaksi tersebut?Jawab:

+ + + Q Q = ((1.007825 + 7,016003 + 4,002602)) 931 MeV = 17,3 MeV

Jadi untuk tiap atom yang membelah dibebaskan energi sebesar 17,3 MeV.

Siapakah yang mencetuskan Reaksi Fisi pada atom?

Tokoh Reaksi Fisi: Enrico Fermi

Reaksi Berantai Mengapa terjadi Reaksi Fisi Berantai?

Reaksi Fisi Berantai adalah sederetan pembelahan inti dimana neutron-neutron yang dihasilkan dalam tiap pembelahan inti menyebabkan terjadinya pembelahan itni-inti yang lain.

Reaksi Fisi Berantai ada 2 macam, yaitu:1. Reaksi Fisi Berantai Terkendali, sebagai dasar untuk membuat PLTN.2. Reaksi Fisi Berantai Tak terkendali, sebagai dasar untuk membuat bom atom.

Bagaimana cara menghasilkan Reaksi Fisi Berantai:

15

Untuk menghasilkan Reaksi Fisi Berantai tidaklah mudah, karena dibutukhan syarat-syarat tertentu.Adapun syarat-syarat itu adalah:1. Penguasaan Teknologi canggih yang mantap.2. Uranium yang dipakai adalah 235U di alam hanya terkandung 0,718%3. Neutron yang dipakai untuk menembak harus mempunyai energi yang cukup (energi termal).

Cara mendapatkan Reaksi Fisi Berantai adalah:1. Memperbesar konsentrasi 235U, menghasilkan Reaksi Fisi Berantai Tak Terkendali.2. Memperlambat gerak neutron agar neutron berada dalam energi termal, menghasilkan Reaksi Fisi Berantai Terkendali.

Reaktor Atom Bagaiman cara mengendalikan Reaksi Fisi Berantai?

Reaktor atom adalah alat untuk mengendalikan Reaksi Fisi Berantai

teras reaktor nuklir/atom(sumber: http://id.wikipedia.org/wiki/Reaktor_nuklir) Terdiri dari apa saja bagian-bagian pokok Reaktor Atom?

Bagian-bagian Reaktor Atom Fisi

Reaktor Atom mempunyai 5 (lima) bagian pokok, yaitu:

1. Elemen bahan bakar (terdapat dalam reaktor), adalah: bahan bakar reaktor atom yang berupa batang-batang tipis uranium; 2. Moderator Neutron, adalah: material (misalnya: air, grafit, deuterium oksida, berilium) yang memperlambat kelajuan neutron; 3. Batang Kendali, adalah: peralatan untuk mejaga agar reaktor tetap bekerja normal; 4. Pendingin, adalah: materi (misalnya: air, karbon dioksida) yang digunakan untuk memindahkan kalor dari reaktor; 5. Perisai Radiasi, adalah: peralatan untuk melingkupi reaktor agar radiasinya tidak menjalar ke mana-mana.

Bagaimana aplikasi Sinar Radioaktif (Radiasi Atom):

Aplikasi-aplikasi Sinar Radioaktif:

16

1. Perunut/penjejak di bidang kesehatan;2. Menganalisa material;3. Terapi radiasi, misalnya menyembuhkan kanker; 4. Pengawetan makanan 5. Menentukan umur benda, dibidang Sejarah; 6. Untuk pembangkit listrik, PLTN yaitu Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir.

Bagaimana dampak Radiasi Atom? Dampak-dampak adanya Reaksi Atom yaitu: Kanker kulit, membunuh sel-sel tubuh.

orang yang terkena kanker kulit akibat radiasi atom

Bagaimana dampak Tenaga Atom?Dampak Tenaga Atom sangat dahsyat. Apabila energi atom yang sangat besar ini disalahgunakan misalnya dipakai senjata dalam perang, maka akan menimbulkan dampak yang sangat dahsyat, yaitu: membunuh orang banyak, merusak lingkungan, radiasinya menimbulkan cacat pada makhluk hidup dan merusak generasi penerus.

Reaktor nuklir

Adalah suatu alat untuk mengendalikan reaksi fisi berantai dan sekaligus menjaga kesinambungan reaksi itu. Reaktor nuklir ditetapkan sebagai "alat yang menggunakan materi nuklir sebagai bahan bakarnya". Materi fisi yang digunakan sebagai bahan bakar misalnya Uranium, Plutonium dan lain-lain. Untuk Uranium digunakan Uranium alam atau Uranium diperkaya.

Jadi secara umum reaktor nuklir adalah tempat berlangsungnya reaksi nuklir yang terkendali. Untuk mengendalikan operasi dan menghentikannya digunakan bahan penyerap neutron yang disebut

batang kendali. Jenis reaktor nuklir dibedakan berdasarkan besarnya energi kinetik neutron yang merupakan faktor utama dalam reaksi fisi berantai, yaitu reaktor neutron panas, reaktor neutron cepat dan lain-lain. Berdasarkan jenis materi yang digunakan sebagai moderator dan pendingin, reaktor diklasifikasikan menjadi reaktor air ringan, reaktor air berat, reaktor grafit dan lain-lain. Berdasarkan tujuannya, diklasifikasikan menjadi reaktor riset, reaktor uji material, reaktor daya dan lain-lain.

Klasifikasi Reaktor

Macam reaktor dibedakan berdasarkan kegunaan, tenaga neutron dan nama komponen serta parameter operasinya.Menurut kegunaan:• Reaktor daya• Reaktor riset termasuk uji material dan latihan• Reaktor produksi isotop yang kadang-kadang digolongkan juga kedalam reaktor riset

Ditinjau dari tenaga neutron yang melangsungkan reaksi pembelahan, reaktor dibedakan menjadi:• Reaktor cepat: GCFBR, Liquid Metal Fast Breeder Reactor (LMFBR), SCFBR• Reaktor thermal: PWR, BWR, PHWR, GCR.

Berdasarkan parameter yang lain dapat disebut:• Reaktor berreflektor grafit: Gas Cooled Reactor (GCR), AGCR• Reaktor berpendingin air ringan: PWR, BWR• Reaktor suhu tinggi: HTGR

Demikian seterusnya masih banyak terdapat nama atau jenis reaktor.

Reaktor fisi merupakan instalasi yang menghasilkan daya panas secara konstan dengan memanfaatkan reaksi fisi berantai. Istilah ini dibedakan dengan reaktor fusi yang memanfaatkan panas dari reaksi fusi. Dimungkinkan adanya reaktor yang memadukan kedua jenis tersebut (reaktor hibrid).

Reaktor fusi adalah suatu instalasi untuk mengubah energi yang terjadi pada reaksi fusi menjadi energi panas atau listrik yang mudah dimanfaatkan. Reaksi fusi merupakan reaksi penggabungan inti atom ringan, misalnya reaksi antara deuterium dan tritium. Deutrium sangat

17

melimpah di alam, namun tritium tidak ada di alam ini. Oleh karena itu, bahan yang mengandung Li-6 digunakan sebagai selimut, selanjutnya direaksikan dengan neutron yang terjadi dari reaksi fusi untuk menghasilkan tritium, sehingga diperoleh siklus bahan bakar. Sistem reaktor fusi terdiri dari bagian plasma teras, selimut, bejana vakum, magnet superkonduktor, dan lain-lain. Dibandingkan dengan reaktor fisi, reaktor fusi tidak akan mengalami lepas kendali, dan sedikit menghasilkan produk radioaktif, sehingga memiliki tingkat keselamatan yang tinggi.

Reaktor Penelitian

Reaktor riset/penelitian yang diutamakan adalah pemanfaatan neutron yang dihasilkan dari reaksi nuklir untuk keperluan berbagai penelitian dan produksi isotop. Misalnya reaktor uji material yang digunakan secara khusus untuk uji iradiasi, reaktor untuk eksperimen fisika reaktor, reaktor riset untuk penelitian dengan menggunakan berkas neutron dan alat eksperimen kekritisan, reaktor untuk pendidikan dan pelatihan. Di antara reaktor-reaktor tersebut, yang disebut reaktor riset pun terdiri dari berbagai macam, misalnya reaktor untuk eksperimen berkas neutron dan uji iradiasi material, reaktor untuk eksperimen perisai, reaktor untuk uji pulsa dan lain-lain. Tipe-tipe reaktor riset antara lain tipe kolam berpendingin dan bermoderator air berat, tipe kolam berpendingin dan bermoderator air ringan dan tipe kolam berpendingin air ringan dan bermoderator air berat.

Reaktor Daya

Reaktor Daya adalah reaktor yang digunakan untuk menghasilkan daya listrik, biasa disebut Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN). Pada reaktor daya, yang dimanfaatkan adalah uap yang bersuhu dan bertekanan tinggi yang dihasilkan oleh reaksi fisi untuk memutar turbin, turbin menggerakkan generator yang menghasilkan listrik. Sedangkan neutron yang dihasilkan sebagian diserap oleh elemen kendali, dan sebagian lagi diubah menjadi neutron untuk berlangsungnya reaksi berantai.

Untuk dapat mengendalikan laju pembelahan, suatu reaktor nuklir harus didukung dengan beberapa fasilitas yang disebut sebagai Komponen Reaktor. Komponen-komponen reaktor nuklir harus memenuhi standar kualitas yang tinggi dan handal, sehingga kemungkinan kegagalan komponen tersebut sangat kecil. Komponen yang dimaksud adalah:

1. Bahan bakar nuklir/bahan dapat belah2. Bahan moderator3. Pendingin reaktor4. Perangkat batang kendali5. Perangkat detektor6. Reflektor7. Perangkat bejana dan perisai reaktor8. Perangkat penukar panas

Komponen No. 1 s/d 6 berada pada suatu lokasi yang disebut sebagai teras reaktor, yaitu suatu tempat dimana reaksi berantai tersebut berlangsung.

Bahan Bakar Nuklir

Terdapat dua jenis bahan bakar nuklir yaitu BAHAN FISIL dan BAHAN FERTIL.Bahan Fisil ialah suatu unsur/atom yang langsung dapat memberikan reaksi pembelahan apabila dirinya menangkap neutron.

Bahan Fertil Ialah suatu unsur/atom yang setelah menangkap neutron tidak dapat langsung membelah, tetapi membentuk bahan fisil.

Pada kenyataannya sebagian besar bahan bakar nuklir yang berada di alam adalah bahan fertil, sebaai contoh isotop Thorium di alam adalah 100% Th-232, sedangkan isotop Uranium hanya 0,7% saja yang merupakan bahan fisil (U-235), selebihnya sebesar 99,35 adalah bahan fertil (U-238).

Karena alasan fisis, elemen bakar suatu reaktor dibuat dengan kadar isotop fisilnya lebih besar dari kondisi alamnya, isotop yang demikian disebut sebagai isotop yang diperkaya, sedangkan sebaliknya untuk kadar isotop fisil yang lebih kecil dari kondisi alamnya disebut sebagai isotop yang susut kadar, biasanya ditemui pada elemen bakar bekas. Selain perubahan kadar bahan fisilnya, elemen bakar biasanya dibuat dalam bentuk oksida atau paduan logam dan bahkan pada dasa warsa terakhir ini sudah banyak dikembangkan dalam bentuk silisida. Contoh komposisi elemen bakar yang banyak dipakai: UO2, U3O8-Al, UzrH, U3Si2-Al dan lain-lain.

Tujuan utama dibuatnya campuran tersebut adalah agar diperoleh elemen bakar yang nilai bakarnya tinggi, titik lelehnya tinggi, penghantaran panasnya baik, tahan korosi, tidak mudah retak serta mampu menahan produk fisi yang terlepas.

Bahan Moderator

Dalam reaksi fisi, neutron yang dapat menyebabkan reaksi pembelahan adalah neutron thermal. Neutron tersebut memiliki energi sekitar 0,025 eV pada suhu 27oC. sementara neutron yang lahir dari reaksi pembelahan memiliki energi rata-rata 2 MeV, yang sangat jauh lebih besar dari energi thermalnya.Syarat bahan moderator adalah atom dengan nomor massa kecil. Namun demikian syarat lain yang harus dipenuhi adalah: memiliki tampang lintang serapan neutron (keboleh-jadian menyerap neutron) yang kecil, memiliki tampang lintang hamburan yang besar dan memiliki daya hantara panas yang baik, serta tidak korosif.Contoh bahan moderator : H2O, D2O (Grafit), Berilium (Be) dan lain-lain.

18

Pendingin ReaktorPendingin reaktor berfungsi sebagai sarana pengambilan panas hasil fisi dari dalam elemen bakar untuk dipindahkan/dibuang ke tempat lain/lingkungan melalui perangkat penukar penukar panas (H.E.). Sesuai dengan fungsinya maka bahan yang baik sebagai pendingin adalah fluida yang koefisien perpindahan panasnya sangat bagus. Persyaratan lain yang harus dipenuhi agar tidak mengganggu kelancaran proses fisi pada elemen bakar adalah pendingin juga harus memiliki tampang lintan serapan neutron yang kecil, dan tampang lintang hamburan yang besar serta tidak korosif. Contoh fluida-fluida yang biasa dipakai sebagai pendingin adalah: H2O, D2O, Na cair. Gas He dan lain-lain.

Batang Kendali ReaktorBatang kendali berfungsi sebagai pengendali jalannya operasi reaktor agar laju pembelahan/populasi neutron di dalam teras reaktor dapat diatur sesuai dengan kondisi operasi yang dikehendaki. Selain hal tersebut, batang kendali juga berfungsi untuk memadamkan reaktor/menghentikan reaksi pembelahan. Sesuai dengan fungsinya, bahan batang kendali adalah material yang mempunyai tampang lintang serapan neutron yang sangat besar, dan tampang lintang hamburan yang kecil. Bahan-bahan yang sering dipakai adalah: Boron, cadmium, gadolinium dan lain-lain. Bahan-bahan tersebut biasanya dicampur dengan bahan lain agar diperoleh sifat yang tahan radiasi, titik leleh yang tinggi dan tidak korosif.Prinsip kerja pengaturan operasi adalah dengan jalan memasukkan dan mengeluarkan batang kendali ke dan dari teras reaktor. Jika batang kendali dimasukkan, maka sebagian besar neutron akan tertangkap olehnya, yang berarti populasi neutron di dalam reaktor akan berkurang dan kemudian padam. Sebaliknya jika batang kendali dikeluarkan dari teras, maka populasi neutron akan bertambah, dan akan mencapai tingkat jumlah tertentu. Pertambahan/penurunan populasi neutron berkait langsung dengan perubahan daya reaktor.

Perangkat Detektor

Detektor adalah komponen penunjang yang mutlak diperlukan di dalam reaktor nuklir. Semua insformasi tentang kejadian fisis di dalam teras reaktor, yang meliputi popularitas neutron, laju pembelahan, suhu dan lain-lain hanya dapat dilihat melalui detektor yang dipasang dalam di dalam teras. Secara detail mengenai masalah tersebut akan dibicarakan dalam pelajaran instrumentasi reaktor.

Reflektor

Neutron yang keluar dari pembelahan bahan fisil, berjalan dengan kecepatan tinggi ke segala arah. Karena sifatnya yag tidak bermuatan listrik maka gerakannya bebas menembus medium dan tidak berkurang bila tidak menumbuk suatu inti atom medium. Karena sifat tersebut, sebagian neutron tersebut dapat lolos keluar teras reaktor, atau hilang dari sistem. Keadaan ini secara ekonomi berati kerugian, karena netron tersebut tidak dapat digunakan untuk proses fisi berikutnya.Untuk mengurangi kejadian ini, maka sekeliling teras reaktor dipasang bahan pemantul neutron yang disebut reflektor, sehingga nutron-neutron yang lolos akan bertahan dan dikembalikan ke dalam teras untuk dimanfaatkan lagi pada proses fisi berikutnya.Bahan-bahan reflektor yang baik adalah unsur-unsur yang mempunyai tampang lintang hamburan neutron yang besar, dan tampang lintang serapan yang sekecil mungkin serta tidak korosif. Bahan-bahan yang sering digunakan antara lain: Berilium, Grafit, Parafin, Air, D2O.

Bejana dan Perisai Reaktor

Bejana/tangki raktor berfungsi untuk menampung fluida pendingin agar teras reaktor selalu terendam di dalamnya. Bejana tersebut selain harus kuat menahan beban, maka harus pula tidak korosif bila berinteraksi dengan pendingin atau benda lain di dalam teras. Bahan yang bisa digunakan adalah: alumunium, dan stainless stell.Perisai reaktor berfungsi untuk menahan/menghambat/menyerap radiasi yang lolos dari teras reaktor agar tidak menerobos keluar sistem reaktor. Karena reaktor adalah sumber radiasi yang sangat potensial, maka diperlukan suatu sistem perisai yang mampu menahan semua jenis radiasi tersebut pada umumnya perisai yang digunakan adalah lapisan beton berat.

Perangkat Penukar Panas

Perangkat penukar panas (Heat Exchanger) merupakan komponen penunjang yang berfungsi sebagai sarana pengalihan panas dari pendingin primer, yang menerima panas dari elemen bakar, untuk diberikan pada fluida pendingin yang lain (sekunder). Dengan sistem pengambilan panas tersebut maka integritas komponen teras akan selalu terjamin.

Pada jenis reaktor tertentu, terutama jenis PLTN, Heat Exchanger juga berfungsi sebagai fasilitas pembangkit uap.

19

Penemuan Sinar Kosmis.

Muatan listrik yang diberikan kepada kamar ionisasi akan berkurang (discharge) seiring dengan berjalannya waktu. Pada mulanya, gejala ini diperkirakan karena tidak sempurnanya isolasi. Geitell (1900) dan C.T.R. Wilson menemukan bahwa penyebabnya bukan karena tidak sempurnanya isolasi melainkan karena ionisasi udara di dalam kamar ionisasi. Bagaimana ionisasi bisa terjadi? Pertama, diperkirakan penyebabnya adalah radiasi dari dinding dalam atau gas pengisi (dari nuklida radioaktif alam yang terkandung di dalamnya). Melalui pemilihan bahan untuk dinding dan gas isian, pelepasan muatan listrik sangat berkurang tetapi tidak hilang sama sekali. Berikutnya diperkirakan radiasi dari bahan (udara dan tanah) di sekitar kamar ionisasi yang menyebabkan ionisasi udara dalam kamar ionisasi. Namun ionisasi sama sekali tidak hilang walaupun kamar ionisasi sudah dilingkupi seluruhnya dengan air atau timbal. C.T.R. Wilson (1901) dan Richardson (1906) memperkirakan penyebab ionisasi adalah radiasi dari luar bumi yang memiliki daya tembus tinggi.

Mereka melakukan berbagai pengamatan. Sekitar tahun 1910 terdapat hasil penelitian yang mendukung perkiraan tersebut. Ionisasi tingkat tinggi tidak dapat dijelaskan hanya dengan nuklida radioaktif yang berada di dalam tanah. Jika kamar ionisasi semakin dijauhkan dari permukaan bumi, maka ionisasi dalam kamar ionisasi pasti berkurang karena radiasi dari nuklida dalam tanah terserap oleh udara. Bergwitz (1910), Mc Lenna dan Macallum (1911) melakukan penelitian semacam itu tetapi pengurangan jumlah ionisasi lebih kecil daripada yang diperkirakan. Wulf (1909) melakukan penelitian yang sama di menara Eiffel dan ia menemukan jumlah ionisasi 6 kali lebih banyak, dan ini bertentangan dengan perkiraan adanya serapan radiasi dari tanah oleh udara. Ia beranggapan bahwa sumber sinar gamma ada di lapisan atas atmosfir atau serapan radiasi oleh udara lebih kecil daripada yang diperkirakan. Gockel (1910) melangkah lebih jauh dengan melakukan pengukuran jumlah ionisasi dengan kamar ionisasi yang dinaikkan pada balon udara hingga ketinggian 4500 m. Dengan demikian menjadi jelas bahwa jumlah ionisasi meningkat dengan ketinggian. Radiasi dari tanah pasti tidak akan mencapai ketinggian seperti ini, dan dengan demikian diketahui adanya sumber radiasi lain di lapisan atas udara. Gockel beranggapan penyebab lepasan muatan listrik adalah gas radioaktif hasil peluruhan inti radioaktif

yang terakumulasi pada lapisan atas atmosfir. Dengan ini penjelasan terhadap hasil pengamatan sedikit mengalami kemajuan.

Pengamatan dengan balon udara.

Adalah Hess (Austria) yang memperjelas keberadaan radiasi kosmik. Dia melakukan pengamatan dengan meletakkan kamar ionisasi pada balon udara seperti yang dilakukan Gockel. Pertama, pengukuran dilakukan hingga ketinggian 1070 m (tahun 1911), intensitas radiasi tidak begitu berbeda dengan intensitas pada permukaan bumi. Berikutnya, pengukuran dilakukan hingga ketinggian 5350 m (1912), pada altitude rendah jumlah ionisasi berkurang tetapi di ketinggian sekitar 800 m jumlah ionisasi mulai meningkat, pada ketinggian 4000 m jumlahnya sekitar 6 kali lipat dari nilai di permukaan bumi), pada 5000 m sekitar 9 kali lipat. Hasil seperti ini tidak dapat dijelaskan dengan adanya akumulasi gas radioaktif, dan disimpulkan bagaimanapun juga terdapat sejenis radiasi yang datang dari luar bumi. Dan bila memang demikian, radiasi ini memiliki daya tembus sangat tinggi. Mengapa? Dari luar bumi hingga ketinggian 5000 m di atas permukaan bumi terdapat lapisan yang setara dengan 5 - 6 m air. Ekivelen dengan itu, sampai ke permukaan bumi terdapat lapisan yang setara dengan 10 m air. Radiasi dari luar bumi ini menembus lapisan setebal ini hingga sampai di bumi. Kalau sinar-X atau gamma hampir seluruhnya dapat diserap oleh air dengan ketebalan 1 m, maka dapat dibayangkan daya tembus radiasi dari luar bumi ini. Radiasi dari luar bumi ini di Jerman disebut "radiasi tempat tinggi", "radiasi Hess", di Inggris disebut "radiasi kosmik" dan sekarang ini digunakan nama "radiasi kosmik". Setelah itu, radiasi kosmik yang berenergi tinggi menarik perhatian ahli fisika di seluruh dunia untuk melakukan penelitian.

Pengamatan sifat radiasi kosmik.

Koehoerster (1913; 1914) secara teliti melakukan pengukuran hingga ketinggian 9300 m, intensitas ionisasi radiasi kosmik pada ketinggian ini 50 kali lipat daripada di permukaan bumi. Koefisien serapan radiasi kosmik oleh udara diperoleh sebesar 1x10-5 cm-1 (sekitar 1/5 dari sinar gamma dari Ra-C). Pada tahun 1925, Millikan dan Cameron menemukan koefisien serapan sinar kosmik oleh air 1,8~3,0 x 10-3 cm-1, nilai yang diperoleh Kolhoerster 2,5x10-3 cm-1 dan dengan demikian keberadaan sinar kosmik dapat dipastikan. Kolhoerster (1933) memastikan keberadaan sinar kosmik dengan tabung Geiger Mueller pada kedalaman 1000 m di bawah air. Clay (1927) dan Compton (1930) melakukan pengamatan secara meluas di atas permukaan bumi. Dipastikan bahwa intensitas radiasi di sekitar katulistiwa sangat kecil (efek posisi lintang). Radiasi kosmik primer yang memasuki atmosfir bumi bermuatan listrik, partikel kecil yang memiliki momentum kecil akan dihamburkan balik oleh medan magnet bumi, demikian penjelasan Stormer (1930), Lemaitree dan Vallarta (1933). Garis besar efek medan magnet bumi terhadap sinar kosmik ditampilkan pada Gambar 5.

Penemuan partikel baru.

Pada tahun 1927, Skobelzyn untuk pertama kali mengamati lintasan sinar kosmik dengan menggunakan kamar-kabut Wilson. Berikutnya Anderson (1932) meletakkan kamar-kabut Wilson pada medan magnet kuat. Ia mengamati adanya lingkungan radiasi kosmik dan ia mengukur besarnya energi berdasarkan foto yang diambil. Dengan cara seperti ini lintasan partikel kosmik yang hampir sama dengan lintasan elektron dalam medan magnet tetapi arahnya berbalikan. Inilah penemuan positron, dan hal ini memberi sokongan kepada perkembangan mekanika

20

kuantum relativistik berdasarkan teori kuantum yang disampaikan Dirac pada saat itu. Street dan Stevenson (1937) pada tahun 1947 menemukan lingkungan lintasan partikel yang terhenti di dalam kamar-kabut yang diberi medan magnet, dan massanya terukur sekitar 10 kali lipat massa elektron. Inilah penemuan partikel meson.

SINAR ALPHA, BETA, GAMMA

Penemuan radiasi yang sifatnya berbeda.

Thomson (Joseph John Thomson) melakukan penelitian sinar katoda di pusat penelitian Cavendish di Universitas Cambridge dan menemukan elektron yang merupakan salah satu pembentuk struktur dasar materi. Pada tahun 1895 datanglah Ernest Rutherford, seorang kelahiran Selandia Baru yang bermigrasi ke Inggris, untuk bekerja di bawah bimbingan J.J. Thomson. Pada mulanya Rutherford tertarik kepada efek radioaktivitas dan sinar-X terhadap konduktivitas listrik udara. Partikel (radiasi) berenergi tinggi yang dipancarkan oleh bahan radioaktif menumbuk dan melepaskan elektron dari atom yang ada di udara, dan inilah yang menghantarkan arus listrik. Setelah mengadakan penelitian bersama dengan J.J. Thomson, pada tahun 1898 Rutherford menunjukkan bahwa sinar-X dan radiasi yang dipancarkan oleh materi radioaktif pada dasarnya bertingkah laku sama. Selain itu berdasarkan pengukuran serapan materi terhadap radiasi yang dipancarkan oleh materi radioaktif seperti uranium atau thorium, ia menyatakan paling sedikit ada 2 jenis radiasi yang dipancarkan oleh bahan radioaktif alam uranium dan thorium. Satu memiliki daya ionisasi yang sangat besar, karena itu mudah diserap oleh materi, dapat dihentikan dengan kertas tipis, yang satu lagi memiliki daya ionisasi yang lebih kecil dan daya tembus yang besar. Menggunakan dua huruf pertama abjad Yunani, yang pertama disebut radiasi alpha, yang kedua radiasi Beta. Selain itu juga diketahui adanya radiasi yang memiliki daya tembus lebih besar dari pada Beta, dan radiasi ini disebut radiasi Gamma. Garis besar sifat radiasi Alpha, Beta dan Gamma ditunjukkan pada Gambar 6. Radiasi alpha dapat ditahan dengan selembar kertas, Beta dengan 1 mm aluminium, Gamma dengan 1,5 cm timbal (Gambar 7).

Secara garis besar radiasi digolongkan ke dalam radiasi pengion dan radiasi non-pengion.

Radiasi Pengion

Radiasi pengion adalah jenis radiasi yang dapat menyebabkan proses ionisasi (terbentuknya ion positif dan ion negatif) apabila berinteraksi dengan materi. Yang termasuk dalam jenis radiasi pengion adalah partikel alpha, partikel beta, sinar gamma, sinar-X dan neutron. Setiap jenis radiasi memiliki karakteristik khusus.

Mempunyai ukuran (volume) dan muatan listrik positif yang besar. Tersusun dari dua proton dan dua neutron, sehingga identik dengan inti atom Helium. Daya ionisasi partikel alpha sangat besar, kurang lebih 100 kali daya ionisasi partikel β dan 10.000 kali daya ionisasi sinar-gamma. Karena mempunyai muatan listrik yang besar, maka partikel alpha mudah dipengaruhi oleh medan listrik yang ada di sekitarnya dan setelah terlepas dari sumbernya hanya mampu menjangkau jarak sejauh 4-5 cm di dalam media udara. Sedangkan akibat ukurannya yang besar maka partikel alpha tidak mampu menembus pori-pori kulit kita pada lapisan yang paling luar sekalipun, sehingga radiasi yang diapancarkan oleh partikel alpha tersebut tidak berbahaya bagi manusia apabila berada di luar tubuh.

21

Mempunyai ukuran dan muatan listrik lebih kecil dari partikel alpha. Daya ionisasinya di udara 1/100 kali daya ionisasi partikel alpha. Dengan ukurannya yang lebih kecil, partikel β mempunyai daya tembus lebih besar dari partikel alpha. Karena muatannya yang kecil daya jangkau partikel β di udara bisa sejauh 9 cm, untuk selanjutnya dibelokkan oleh medan listrik yang ada di sekitarnya.

Tidak mempunyai besaran volume dan muatan listrik sehingga dikelompokkan ke dalam gelombang elektromagnetik. Daya ionisasinya di dalam medium sangat kecil. Karena tidak mempunyai muatan listrik maka sinar gamma tidak terbelokkan oleh medan listrik yang ada di sekitarnya, sehingga daya tembusnya sangat besar dibandingkan dengan daya tembus partikel alpha atau beta (β).

d. Sinar-X

Mempunyai kemiripan dengan sinar gamma, yaitu dalam hal daya jangkau pada suatu media dan pengaruhnya oleh medan listrik. Yang membedakan antara keduanya adalah proses terjadinya. Sinar gamma dihasilkan dari proses peluruhan zat radioaktif yang terjadi pada inti atom, sedangkan sinar-X dihasilkan pada waktu elektron berenergi tinggi yang menumbuk suatu target logam. Sinar gamma akan dipancarkan secara terus menerus oleh sumber radioaktif selama sumber tersebut bersifat tidak stabil, sedangkan sinar-X dapat setiap saat dihentikan pancarannya apabila pesawat sinar-X tidak diberikan suplai daya (tenaga listrik).

e. Partikel Neutron

Mempunyai ukuran kecil dan tidak mempunyai muatan listrik. Karena ukurannya yang kecil dan tidak terpengaruh oleh medan listrik di sekitarnya, maka partikel neutron memiliki daya tembus yang tinggi. Partikel neutron dapat dihasilkan dari reaksi nuklir antara satu unsur tertentu dengan unsur lainnya.

Radiasi Non – Pengion

Radiasi non-pengion adalah jenis radiasi yang tidak akan menyebabkan efek ionisasi apabila berinteraksi dengan materi. Radiasi non-pengion tersebut berada di sekeliling kehidupan kita. Yang termasuk dalam jenis radiasi non-pengion antara lain adalah gelombang radio (yang membawa informasi dan hiburan melalui radio dan televisi); gelombang mikro (yang digunakan dalam microwave oven dan transmisi seluler handphone); sinar inframerah (yang memberikan energi dalam bentuk panas); cahaya tampak (yang bisa kita lihat); sinar ultraviolet (yang dipancarkan matahari).

22

SIFAT RADIASI Ada dua macam sifat radiasi yang dapat digunakan untuk mengetahui keberadaan sumber radiasi pada suatu tempat atau bahan, yaitu sebagai berikut :

• Radiasi tidak dapat dideteksi oleh indra manusia, sehingga untuk mengenalinya diperlukan suatu alat bantu pendeteksi yang disebut dengan detektor radiasi. Ada beberapa jenis detektor yang secara spesifik mempunyai kemampuan untuk melacak keberadaan jenis radiasi tertentu yaitu detektor alpha, detektor gamma, detektor neutron, dll.

• Radiasi dapat berinteraksi dengan materi yang dilaluinya melalui proses ionisasi, eksitasi dan lain-lain. Dengan menggunakan sifat-sifat tersebut kemudian digunakan sebagai dasar untuk membuat detektor radiasi.

SUMBER RADIASI Radiasi berada di mana-mana, karena sumber radiasi tersebar di mana saja di alam semesta, baik yang terjadi secara alami (sumber radiasi alam) maupun yang terjadi karena aktivitas manusia (sumber radiasi buatan). Sumber radiasi alam sudah ada sejak alam semesta terbentuk, dan radiasi yang dipancarkan oleh sumber alam ini disebut radiasi latar belakang. Sedangkan sumber radiasi buatan baru diproduksi di abad 20, tetapi telah memberikan paparan secara signifikan kepada manusia.

Radiasi alam

Setiap manusia terkena radiasi dari alam (radiasi latar belakang) yang merupakan bagian terbesar yang diterima oleh manusia yang tidak bekerja di tempat yang menggunakan radioaktif atau yang tidak menerima radiasi berkaitan dengan kedokteran atau kesehatan.Radiasi latar belakang yang diterima oleh seseorang dapat berasal dari tiga sumber utama, yaitu sebagai berikut :

Sumber Radiasi KosmikRadiasi kosmik berasal dari angkasa luar, sebagian berasal dari ruang antarbintang dan matahari. Radiasi kosmik ini terdiri dari partikel dan sinar berenergi tinggi (1017 eV) dan berinteraksi dengan nuklida-nuklida stabil di atmosfir membentuk nuklida radioaktif seperti C-14, Be-7, Na-22, dan H-3. Radionuklida yang terjadi karena interaksi nuklida dengan radiasi kosmik ini disebut radionuklida Cosmogenic.

Atmosfir bumi dapat mengurangi radiasi kosmik yang diterima oleh manusia. Tingkat radiasi dari sumber kosmik ini bergantung kepada ketinggian, yaitu radiasi yang diterima akan semakin besar apabila posisinya semakin tinggi dari permukaan laut. Karena itu seseorang akan menerima lebih banyak radiasi kosmik apabila berada di puncak gunung atau ketika berpergian dengan pesawat terbang daripada di permukaan laut. Tingkat radiasi yang diterima seseorang bergantung juga kepada garis lintangnya di bumi, karena radiasi kosmik ini dipengaruhi oleh medan magnet bumi. Oleh karena medan magnet bumi kuat di daerah kutub, maka radiasi yang diterima di kutub lebih kecil daripada di daerah katulistiwa.

Sumber Radiasi Terestrial (Primordial)Radiasi terestrial secara natural dipancarkan oleh radionuklida di dalam kerak bumi, dan radiasi ini dipancarkan oleh radionuklida yang disebut primordial dengan waktu paro berorde milyar (10.000.000.000) tahun. Radionuklida ini ada sejak terbentuknya bumi. Radionuklida yang ada dalam kerak bumi terutama adalah

Peluruhan Uranium-238 menghasilkan deret nuklida turunan yang berakhir dengan nuklida stabil Pb-206 (disebut deret uranium), Uranium-235 menghasilkan deret turunan yang berakhir dengan unsur stabil Pb-207 (disebut deret actinium) dan Thorium-232 menghasilkan deret turunan yang berakhir dengan unsur stabil Pb-208 (disebut deret thorium).

Radiasi terestrial terbesar yang diterima manusia berasal dari Radon (Radon-222) dan Thoron (Radon-220). Kedua radionuklida ini berbentuk gas dan bisa merembes keluar dari bumi atau bahan bangunan tempat tinggal.

Tingkat radiasi yang diterima seseorang dari radiasi terestrial ini berbeda-beda dari satu tempat ke tempat lain tergantung kepada konsentrasi sumber radiasi di dalam kerak bumi. Ada beberapa tempat di bumi yang memiliki tingkat radiasi di atas rata-rata seperti Pocos de Caldas dan Guarapari (Brazil), Kerala dan Tamil Nadu (India) dan Ramsar (Iran).

Sumber Radiasi Dalam Tubuh ManusiaSumber radiasi alam yang lain adalah radionuklida yang ada di dalam tubuh manusia. Sumber radiasi ini berada di dalam tubuh manusia sejak dilahirkan atau masuk ke dalam tubuh manusia melalui makanan, minuman, pernafasan, atau luka. Radiasi internal ini terutama diterima dari

23

radionuklida C-14, H-3, K-40, radon. Selain itu masih ada sumber lain seperti Pb-210 dan Po-210 yang berasal dari ikan dan kerang-kerangan. Buah-buahan biasanya mengandung unsur K-40. Secara alami di dalam tulang kita terdapat polonium dan radium radioaktif, otot mengandung karbon radioaktif dan kalium radioaktif, di dalam paru terdapat gas mulia radioaktif dan tritium. Zat-zat ini dan banyak zat lainnya secara terus menerus memancarkan radiasi dan menyinari tubuh kita dari dalam.

Radiasi buatanSelain radiasi yang berasal dari alam, kita juga dapat menerima radiasi dari beberapa sumber radiasi yang sengaja dibuat oleh manusia, di antaranya radionuklida buatan, pesawat sinar-X, reaktor nuklir dan akselerator.

Radionuklida buatanDewasa ini telah banyak sekali unsur radioaktif berhasil dibuat oleh manusia berdasarkan reaksi inti antara nuklida yang tidak radioaktif dengan neutron (reaksi fisi di dalam reaktor atom), aktivasi neutron, atau berdasarkan penembakan nuklida yang tidak radioaktif dengan partikel atau ion cepat (di dalam alat-alat pemercepat partikel, misalnya akselerator atau siklotron). Radionuklida buatan ini bisa memancarkan jenis radiasi alpha, beta, gamma dan neutron. Pada saat ini radionuklida (radioisotop) buatan tersebut telah banyak digunakan dalam berbagai bidang kehidupan manusia, misalnya di bidang pertanian, peternakan, kesehatan, industri, dan sebagainya.

Pesawat Sinar-XSetelah ditemukannya sinar-X oleh Wilhelm Roentgen pada tahun 1895, dewasa ini pemakaian pembangkit atau pesawat sinar-X di bidang industri maupun di bidang kedokteran semakin meningkat. Secara sederhana dapat diterangkan bahwa sinar-X dihasilkan oleh tabung sinar-X yaitu tabung gelas hampa udara yang dilengkapi dengan dua buah elektroda, yaitu anoda (target) dan katoda. Sebagai akibat interaksi antara elektron cepat yang dipancarkan dari katoda ke target dihasilkan sinar-X dari permukaan target.

Reaktor NuklirMekanisme utama yang terjadi dalam reaktor nuklir adalah pembelahan inti. Prinsip pembelahan inti dapat digambarkan sebagai berikut :

Q adalah energi fisi (sekitar 200 MeV) yang dibebaskan, R adalah radiasi berbagai jenis partikel atau foton pada saat pembelahan maupun hasil peluruhannya.Dari mekanisme proses tersebut terlihat bahwa setiap reaksi pembelahan akan menghasilkan lebih dari satu neutron baru (terjadi multiplikasi neutron) yang akan menyebabkan pembelahan selanjutnya jika di sekitarnya terdapat inti dapat belah yang lain. Proses demikian ini berlangsung terus dan disebut proses Reaksi Berantai. Dalam reaktor nuklir, proses pembelahan ini tidak dibiarkan berlangsung secara bebas seperti pada bom atau senjata nuklir, tetapi dikendalikan.Radionuklida utama yang dihasilkan dari reaktor nuklir adalah Cs-134, Cs-137, I-131, I-133, Sr-90 dan H-3.

AkseleratorAkselerator adalah alat yang digunakan untuk mempercepat partikel bermuatan (ion) melalui penumbukan atau hamburan partikel dengan target. Partikel yang dipercepat biasanya proton dan elektron. Beberapa contoh akselerator dengan partikel yang dipercepat yang banyak dipakai adalah akselerator linear (linear accelerator = linac) dan siklotron. Akselerator digunakan untuk menghasilkan radionuklida buatan, untuk penelitian partikel dengan kecepatan tinggi, uji bahan, terapi, dsb.Radiasi : INTERAKSI RADIASI Diposting oleh yudhi on 2008/1/21 19:47:07 (5609 reads) Apa yang akan terjadi apabila radiasi berinteraksi dengan suatu materi ?

Radiasi apabila menumbuk suatu materi maka akan terjadi interaksi yang akan menimbulkan berbagai efek. Efek-efek radiasi ini bergantung pada jenis radiasi, energi dan juga bergantung pada jenis materi yang ditumbuk. Pada umumnya radiasi dapat menyebabkan proses ionisasi dan atau proses eksitasi ketika melewati materi yang ditumbuknya.

Ionisasi

Ionisasi bisa terjadi pada saat radiasi berinteraksi dengan atom materi yang dilewatinya. Radiasi yang dapat menyebabkan terjadinya ionisasi disebut radiasi pengion. Termasuk dalam katagori radiasi pengion ini adalah partikel alpha, partikel beta, sinar gamma, sinar-X dan neutron. Pada saat menembus materi, radiasi pengion dapat menumbuk elektron orbit sehingga elektron terlepas dari atom. Akibatnya timbul pasangan ion positif dan ion negatif.

Menurut sifat kejadiannya, ionisasi dikelompokkan ke dalam ionisasi-langsung dan ionisasi-tak-langsung. Ionisasi-langsung terjadi jika radiasi menyebabkan ionisasi pada saat itu juga ketika berinteraksi dengan atom materi, dan proses ini bisa disebabkan oleh partikel bermuatan listrik seperti alpha dan beta. Berbeda dengan yang terjadi pada interaksi partikel bermuatan, interaksi radiasi yang berupa gelombang elektromagnetik (sinar gamma atau sinar-X) ataupun partikel yang tidak bermuatan listrik (neutron) tidak secara langsung menimbulkan ionisasi. Partikel yang dihasilkan dalam interaksi yang pertama ini kemudian menyebabkan terjadinya ionisasi. Proses seperti ini dikenal sebagai ionisasi-tak-langsung.

Eksitasi

24

Apabila radiasi yang berinteraksi dengan atom tidak cukup energinya untuk menghasilkan ionisasi langsung, maka dapat mengakibatkan suatu elektron orbit tertentu berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi, atau ke keadaan tereksitasi. Energi eksitasi tersebut akan dilepaskan kembali dalam bentuk radiasi elektromagnetis, pada saat elektron tersebut kembali ke orbit dengan tingkat energi yang lebih rendah.

INTERAKSI RADIASI ALPHA

Apa yang terjadi apabila partikel alpha berinteraksi dengan materi ?

Dibandingkan dengan partikel-partikel yang lain, partikel alpha secara fisik maupun elektris relatif besar, terdiri dari 4 nukleon (2 proton dan 2 neutron). Selama melintas di dalam materi, partikel alpha ini sangat mempengaruhi elektron-elektron orbit dari atom-atom materi tersebut karena adanya gaya Coulomb. Elektron-elektron tersebut berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi (eksitasi) atau terlepas sama sekali dari atom dan terbentuklah pasangan-pasangan ion (ionisasi). Partikel alpha dengan energi sebesar 3,5 MeV mempunyai jangkauan di udara sejauh 20 mm dan mampu menghasilkan 100.000 pasangan ion. Partikel alpha yang m).sama mampu melintas di jaringan tubuh sejauh 0,03 mm (30

INTERAKSI RADIASI BETA

Apa yang terjadi apabila partikel beta berinteraksi dengan materi ?

Dibandingkan dengan partikel alpha, partikel beda adalah sangat kecil. Partikel beta (negatif) ini memiliki satu satuan muatan elementer negatif dan massanya dapat diabaikan terhadap massa partikel alpha. Partikel beta ini pada dasarnya identik dengan elektron yang mengorbit di atom penyerap (dengan muatan listrik yang sama), dapat menyebabkan terjadinya ionisasi langsung dengan gaya tolak coulomb terhadap elektron yang mengorbit tersebut. Partikel beta ini dapat pula menyebabkan terjadinya eksitasi bila energinya tidak cukup besar untuk dapat membuat elektron orbit lepas dari sistem atom.

Partikel beta dapat menimbulkan ionisasi langsung lebih sedikit dari pada partikel alpha dan dapat bergerak lebih jauh di dalam bahan penyerap. Partikel beta dengan energi sebesar 3,5 MeV dapat melintas di udara sejauh sekitar 11 meter dan apabila di dalam jaringan dapat mencapai jarak sekitar 15 mm. Partikel beta berenergi rendah 0,157 MeV yang dipancarkan oleh Carbon-14 hanya mampu melintas di udara sejauh 30 cm dan apabila di jaringan sekitar 0,8 mm.

Partikel beta yang berenergi lebih tinggi dapat melintas sampai dekat ke inti atom dari bahan penyerap. Partikel ini kehilangan sebagian energinya karena mengalami pelambatan (pengereman) di dalam medan listrik inti. Energi pengereman yang terambil dari energi kinetik partikel beta tersebut, akan muncul sebagai sinar-X. Radiasi tipe ini yang disebut sebagai bremsstrahlung, yang dalam bahasa Jerman berarti radiasi pengereman.

Radiasi Bremsstrahlung merupakan hal yang penting di dalam proteksi radiasi. Hal ini perlu mendapat perhatian khusus bagi organisasi/perorangan pemilik pesawat sinar-X untuk berusaha meminimalkan munculnya radiasi bremsstrahlung di ruang pesawat sinar-X dalam rangka keselamatan radiasi terhadap operator dan konsumen yang dilayani.

INTERAKSI RADIASI GAMMA

Apa yang terjadi apabila sinar gamma atau sinar-X berinteraksi dengan materi?

Berkurangnya energi dari sinar gamma dan sinar- X pada saat melewati suatu materi terjadi karena tiga proses utama, yaitu :- efek fotolistrik- efek Compton- efek produksi pasangan

Efek fotolistrik dan efek Compton timbul karena interaksi antara sinar gamma atau sinar-X dengan elektron-elektron dalam atom materi, sedangkan efek produksi pasangan timbul karena interaksi dengan medan listrik inti atom.

a. Efek Fotolistrik

Pada efek fotolistrik, energi foton diserap oleh elektron orbit, sehingga elektron tersebut terlepas dari atom. Elektron yang dilepaskan akibat efek fotolistrik disebut fotoelektron. Efek fotolistrik terutama terjadi pada foton berenergi rendah yaitu antara energi + 0,01 MeV hingga + 0,5 MeV. Disamping itu efek fotolistrik banyak terjadi pada material dengan Z yang besar. Sebagai contoh efek fotolistrik lebih banyak terjadi pada

25

timah hitam (Z=82) daripada tembaga (Z=29).

b. Hamburan Compton

Pada efek Compton, foton dengan energi hv berinteraksi dengan elektron terluar dari atom, selanjutnya foton dengan energi hv dihamburkan dan elektron tersebut dilepaskan dari ikatannya dengan atom dan bergerak dengan energi kinetik tertentu.

c. Efek Produksi Pasangan

Proses produksi pasangan hanya terjadi bila foton datang / 1,02 MeV. Apabila foton semacam ini mengenai inti atom berat, foton tersebut akan lenyap dan sebagai gantinya timbul sepasang elektron-positron. Positron adalah partikel yang massanya sama dengan elektron dan bermuatan listrik positif yang besarnya juga sama dengan muatan elektron. Proses ini memenuhi hukum kekekalan energi:

Oleh karena itu proses ini hanya bisa berlangsung bilamana energi foton yang datang minimal

adalah massa diam elektron dan c adalah kecepatan cahaya.Berkaitan dengan uraian ini maka nilai atau besaran absorpsi linier akan bergantung pada energi foton yang datang disamping bergantung pada jenis media/materi/zat yang dilaluinya atau bergantung pada nomor atom (Z) media/materi yang dilaluinya.

d. Emisi Sekunder

Emisi sekunder dapat juga terjadi pada efek fotolistrik karena disebabkan oleh dua hal sebagai berikut :

Pertama :Karena energinya besar elektron yang dilepaskan adalah elektron dari orbit yang lebih dalam pada unsur bernomor atom besar, maka lowongan elektron ini akan diisi oleh elektron dari orbit yang lebih luar. Apabila pelepasan elektron terjadi pada orbit K, maka transisi ini akan disertai dengan emisi foton dengan berbagai karakteristik berupa radiasi sinar-X karakteristik yang dikenal dengan ”radiasi fluoresensi”.

Kedua:Kadang-kadang foton ini menumbuk elektron dari orbit yang lebih luar dari atom dan melepaskan elektron ini. Elektron tersebut memiliki energi kinetik yang sama dengan energi sinar-X karakteristik dikurangi dengan energi ikat elektron tersebut dalam orbitnya dalam orbitnya dan sisebut elektron Auger.Rangkuman interaksi foton dengan materi (yang utama, dari antara serangkaian interaksi yang rumit)

INTERAKSI RADIASI NETRON

26

Apa yang terjadi apabila partikel neutron berinteraksi dengan materi?

Neutron merupakan salah satu partikel pembentuk inti atom yang tidak bermuatan listrik. Neutron dapat dihasilkan dalam reaksi fisi dan reaksi-reaksi nuklir lainnya. Pada umumnya neutron bebas yang berasal dari reaksi nuklir tersebut berenergi tinggi, dengan energi lebih besar dari 0,10 MeV. Energi ini akan makin menurun selama gerakannya di dalam bahan penyerap, karena tumbukan dengan atom-atom bahan tersebut. Neutron-neutron tersebut akan menjadi neutron thermal (dengan energi sekitar 0,025 eV).Interaksi neutron dengan materi dapat terjadi dengan tiga cara :- tumbukan elastis- tumbukan tak elastis- penangkapan

Tumbukan elastis dan tak elastis antara neutron dengan atom-atom bahan penyerap menyebabkan energi neutron-cepat maupun neutron-sedang makin berkurang dan akan mencapai daerah energi neutron thermal (lambat). Neutron-lambat inilah yang berpeluang dapat ditangkap oleh inti atom bahan penyerap.

Tumbukan ElastisDalam tumbukan elastis antara neutron dengan atom bahan penyerap, sebagian energi kinetik neutron diberikan ke inti atom terkait dalam bentuk energi kinetik, dan berarti inti atom yang ditumbuk tersebut bergerak. Sementara itu neutron penumbuk dibelokkan/dihamburkan.Energi neutron yang dialihkan ke partikel yang ditumbuk antara lain ditentukan oleh massa dari partikel yang ditumbuk. Neutron akan kehilangan paling banyak energi kinetiknya bila bertumbukan dengan partikel yang sama atau hampir sama massanya (misalnya neutron atau proton) atau setidak-tidaknya yang massanya tidak jauh berbeda. Di dalam aplikasinya, air, beton dan parafin merupakan bahan yang baik untuk perisai terhadap radiasi neutron.

Tumbukan Tak ElastisInteraksi yang lebih rumit adalah interaksi antara neutron-cepat atau yang berenergi sedang dengan target yang massanya jauh lebih besar dari pada neutron sendiri. Dalam hal ini neutron dapat terserap oleh inti atom target. Inti atom penyerap neutron tersebut menjadi tereksitasi. Pada saat inti atom tereksitasi tersebut kembali ke keadaan semula, terpancarlah sinar gamma. Tumbukan semacam inilah yang disebut tumbukan tak elastis. Kebolehjadian terjadinya tumbukan tak elastis ini bergantung kepada energi kinetik neutron penumbuk. Makin besar energi neutron, maka makin besar kemungkinan terjadinya tumbukan tak elastis tersebut.

Penangkapan NeutronNeutron-cepat dan neutron-sedang yang diperlambat melalui tumbukan elastis dan tak elastis akanmenjadi neutron thermal dengan orde sekitar 0,025 eV. Neutron ini berpeluang besar untuk ditangkap oleh inti atom bahan penyerap.Inti atom baru yang dalam keadaan tereksitasi dari hasil penyerapan neutron, dengan nomor massa (A+1), dapat memancarkan sinar gamma untuk menuju ke keadaan yang lebih stabil (A = nomor massa inti atom sebelum menyerap satu neutron).Penangkapan neutron dapat juga menghasilkan reaksi-reaksi sebagai berikut : Penangkapan neutron oleh inti atom ringan dapat menghasilkan emisi proton Penangkapan neutron oleh inti atom boron dan lithium dapat menghasilkan emisi alpha. Penangkapan neutron oleh inti atom berat dapat menghasilkan fisi / pembelahan inti (seperti pada uranium-235, plutonium-239, dan uranium-233). Penangkapan neutron oleh inti atom stabil dapat menghasilkan isotop radioaktif seperti pada proses aktivasi neutron. Contoh: aktivasi neutron terhadap iridium stabil Ir-191 menghasilkan radioisotop Ir-192 (pemancar radiasi beta dan gamma), yang biasa digunakan dalam kegiatan radiografi.Kemampuan bahan penyerap untuk menangkap neutron bergantung kepada penampang lintang penangkapan (capture cross section) dari masing-masing bahan, dengan satuan barn

Cadmium, lithium dan boron merupakan penyerap neutron thermal yang baik, akan tetapi penyerapan neutron oleh inti atom cadmium dan boron diikuti oleh radiasi gamma yang harus diperhitungkan pada desain pembuatan perisai radiasi.Kombinasi antara polyethylene dengan boron atau lithium merupakan perisai radiasi neutron yang baik. Atom-atom hidrogen di dalam polyethlene memperlambat neutron, yang selanjutnya mudah ditangkap oleh inti atom boron atau lithium. Partikel alpha yang terbentuk akibat reaksi neutron dengan inti atom boron atau lithium ini cepat teratenuasi (menurun intensitasnya), sehingga bahaya yang ada tinggal dari sinar gamma dengan energi 0,48 MeV yang berasal dari interaksi boron serta kemungkinan sinar gamma dengan energi 2,26 MeV yang merupakan hasil apabila terjadi interaksi antara hidrogen dengan neutron yang terserap. Penyerapan neutron thermal oleh hidrogen tidak lazim, karena penampang lintangnya (cross section) relatif kecil.

27

Rangkuman interaksi neutron dengan materi dapat dilihat pada tabel sebagai berikut :

Radiasi : SATUAN RADIASI Diposting oleh yudhi on 2008/1/17 21:05:52 (3330 reads) Apakah radiasi mempunyai besaran satuan?

Sama halnya dengan besaran fisis lainnya, seperti panjang yang mempunyai satuan (ukuran) meter, inchi, feet; satuan berat (kilogram, ton, pound); satuan volume (liter, meter kubik); maka radiasi pun mempunyai satuan atau ukuran untuk menunjukkan besarnya paparan atau pancaran radiasi dari suatu sumber radiasi maupun banyaknya dosis radiasi yang diberikan atau diterima oleh suatu medium yang terkena radiasi.Mengapa radiasi nuklir mempunyai satuan tidak lain karena radiasi nuklir, seperti halnya panas dan cahaya yang dipancarkan dari matahari, membawa (mentransfer) energi yang diteruskan ke bumi dan atmosfir. Jadi radiasi nuklir juga membawa atau mentransfer energi dari sumber radiasi yang diteruskan ke medium yang menerima radiasi. Sumber radiasi dapat berasal dari zat radioaktif, pesawat sinar-X, dan lainnya.

Satuan radiasi ada beberapa macam. Satuan radiasi ini tergantung pada kriteria penggunaannya, yaitu :a. Satuan untuk paparan radiasib. Satuan untuk dosis absorbsi mediumc. Satuan untuk dosis ekuivalend. Satuan untuk aktivitas sumber radiasi

Paparan Radiasi.

Apa yang dimaksud dengan satuan untuk paparan radiasi?

Paparan radiasi dengan satuan Rontgen, atau sering disingkat dengan R saja, adalah suatu satuan yang menunjukkan besarnya intensitas sinar-X atau sinar gamma yang dapat menghasilkan ionisasi di udara dalam jumlah tertentu. Dalam hal ini 1 Rontgen adalah intensitas sinar-X atau sinar gamma yang dapat menghasilkan ionisasi di udara sebanyak

pasangan ion per kilogram udara.Energi yang diperlukan untuk membuat membuat satu pasangan ion di udara adalah

Oleh karena itu 1 Rontgen dapat dikonversikan ke Joule sebagai berikut :

Satuan Rontgen penggunaannya terbatas untuk mengetahui besarnya paparan radiasi sinar-X atau sinar Gamma di udara. Satuan Rontgen belum bisa digunakan untuk mengetahui besarnya paparan yang diterima oleh suatu medium, khususnya oleh jaringan kulit manusia.

Dosis Serap

Apa yang dimaksud dengan satuan dosis absorbsi medium?

Radiasi pengion yang mengenai medium akan menyerahkan energinya kepada medium. Dalam hal ini medium menyerap radiasi. Untuk mengetahui banyaknya radiasi yang terserap oleh suatu medium digunakan satuan dosis radiasi terserap atau Radiation Absorbed Dose yang disingkat Rad. Jadi dosis absorbsi merupakan ukuran banyaknya energi yang diberikan oleh radiasi pengion kepada medium.Dosis absorbsi sebesar 1 Rad sama dengan energi yang diberikan kepada medium sebesar 0,01 Joule/kg. Bila dikaitkan dengan radiasi paparan maka akan diperoleh hubungan antara Rontgen (R) dan Rad sebagai berikut :

Kalau 1 R = 0,00869 Joule/kg. udara, maka 1 R akan memberikan dosis absorbsi sebesar 0,00869/0,01 Rad atau sama dengan 0,869 Rad. Jadi 1

28

R = 0,869 Rad.

Bila medium yang dikenai radiasi adalah jaringan kulit manusia, harga 1 R = 0,0096 Joule/kg. jaringan, sehingga 1 R akan memberikan dosis absorbsi pada jaringan kulit sebesar 0,0096/0,01 Rad = 0,96. Jadi dosis serap untuk jaringan kulit dengan paparan radiasi sebesar 1 R = 0,96 Rad.

Kedua harga konversi dari Rontgen ke Rad tersebut diatas tidak begitu besar perbedaannya, sehingga dalam beberapa hal dianggap sama. Untuk keperluan praktis dan agar lebih mudah mengingatnya seringkali dianggap bahwa 1 R = 1 Rad.

Dalam satuan SI, satuan dosis radiasi serap disebut dengan Gray yang disingkat Gy. Dalam hal ini 1 Gy sama dengan energi yang diberikan kepada medium sebesar 1 Joule/kg. Dengan demikian maka :1 Gy = 100 RadSedangkan hubungan antara Rontgen dengan Gray adalah :1R = 0,00869 Gy

Dosis Ekuivalen

Apa yang dimaksud dengan satuan dosis ekuivalen?

Satuan untuk dosis ekuivalen lebih banyak digunakan berkaitan dengan pengaruh radiasi terhadap tubuh manusia atau sistem biologis lainnya. Dalam hal ini tingkat kerusakan sistem biologis yang mungkin ditimbulkan oleh suatu radiasi tidak hanya tergantung pada dosis serapnya saja (Rad) akan tetapi tergantung juga pada jenis radiasinya.Sebagai contoh, kerusakan sistem biologis yang disebabkan oleh radiasi neutron cepat sebesar 0,01 Gy (1Rad) akan sama dengan yang diakibatkan oleh radiasi sinar Gamma sebesar 0,1 Gy (10 Rad).Dua harga dosis serap yang berlainan yang berasal dari dua jenis radiasi, namun mengakibatkan kerusakan yang sama perlu diperhatikan dalam menghitung besarnya dosis ekuivalen. Dalam hal ini ada suatu faktor yang ikut menentukan perhitungan dosis ekuivalen, yaitu yang dinamakan dengan Quality Factor ata disingkat Q, yaitu suatu bilangan (faktor) yang tergantung pada jenis radiasinya. Dosis ekuivalen ini semula berasal dari pengertian Rontgen equivalen of man atau disingkat dengan Rem yang kemudian menjadi nama satuan untuk dosis ekuivalen. Hubungan antara dosis ekuivalen dengan dosis absobrsi dan quality factor adalah sebagai berikut :Dosis ekuivalen (Rem) = Dosis serap (Rad) X QSedangkan dalam satuan SI, dosis ekuivalen mempunyai satuan Sievert yang disingkat dengan Sv. Hubungan antara Sievert dengan Gray dan Quality adalah sebagai berikut :Dosis ekuivalen (Sv) = Dosis serap (Gy) X Q X NDalam persamaan tersebut di atas harga N adalah faktor modifikasi yang juga merupakan faktor koreksi terhadap adanya laju dosis serap dan lain sebagainya. Pada saat ini harga N menurut International Commision on Radiation Protection (ICRP) mendekati 1, sehingga persamaannya menjadi :Dosis ekuivalen (Sv) = Dosis serap (Gy) X QBerdasarkan perhitungan 1 Gy = 100 Rad, maka 1 Sv = 100 Rem.

Harga quality factor (Q) ditentukan oleh kemampuan jenis radiasi dalam mengionisasikan zarah yang ada pada jaringan kulit. Sebagai contoh, radiasi alpha mampu menghasilkan 1 juta pasangan ion untuk setiap milimeter panjang lintasan pada jaringan kulit. Harga Q untuk radiasi Gamma, dan juga untuk sinar-X adalah 1, sedangkan harga Q untuk jenis radiasi lainnya adalah sebagai berikut :

Aktivitas Radiasi

Apakah yang dimaksud dengan satuan untuk aktivitas sumber radiasi ?

Pancaran radiasi sifatnya sama dengan pancaran cahaya yaitu menyebar ke segala arah. Oleh karena itu banyaknya partikel yang dipancarkan per satuan waktu dari suatu sumber radiasi merupakan ukuran intensitas atau aktivitas suatu sumber radiasi. Banyaknya partikel yang dipancarkan per satuan waktu sering juga dinamakan dengan peluruhan per satuan waktu. Apabila suatu sumber radiasi memancarkan 1 partikel per detik maka aktivitas sumber radiasi tersebut adalah 1 Bacquerel. Nama Bacquerel dipakai sebagai satuan untuk iaktivitas sumber radiasi, disingkat menjadi Bq. Dengan demikian maka :1 Becquerel (Bq) = 1 peluruhan per detikSatuan Becquerel (Bq) ini dipakai dalam satuan SI sejak tahun 1976. Sebelum itu satuan untuk intensitas suatu sumber radiasi menggunakan satuan Curie atau disingkat Ci. Satu Curie didenifinisikan sebagai :

Hubungan antara satuan Bacquerel dan satuan Curie adalah sebagai berikut :

atau :

1 Bequerel (Bq) = 27,027 X 10-12 Curie (Ci)Kedua satuan aktivitas radiasi tersebut, Curie dan Bequerel, sampai saat ini masih tetap dipakai. Pada umumnya untuk intensitas radiasi yang tinggi digunakan satuan Curie, sedangkan untuk intensitas rendah digunakan satuan Bequerel. Radiasi intensitas rendah sering juga memakai

29

satuan mili dan mikro, dimana

INTERAKSI DENGAN MATERI BIOLOGIK

Bagaimana terjadinya interaksi radiasi dengan materi biologik?

Tubuh terdiri dari berbagai macam organ seperti hati, ginjal, paru dan lainnya. Setiap organ tubuh tersusun atas jaringan yang merupakan kumpulan sel yang mempunyai fungsi dan struktur yang sama. Sel sebagai unit fungsional terkecil dari tubuh dapat menjalankan fungsi hidup secara lengkap dan sempurna seperti pembelahan, pernafasan, pertumbuhan dan lainnya. Sel terdiri dari dua komponen utama, yaitu sitoplasma dan inti sel (nucleus). Sitoplasma mengandung sejumlah organel sel yang berfungsi mengatur berbagai fungsi metabolisme penting sel. Inti sel mengandung struktur biologic yang sangat kompleks yang disebut kromosom yang mempunyai peranan penting sebagai tempat penyimpanan semua informasi genetika yang berhubungan dengan keturunan atau karakteristik dasar manusia. Kromosom manusia yang berjumlah 23 pasang mengandung ribuan gen yang merupakan suatu rantai pendek dari DNA (Deooxyribonucleic acid) yang membawa suatu kode informasi tertentu dan spesifik.

Interaksi radiasi pengion dengan meteri biologic diawali dengan interaksdi fisika yaitu, proses ionisasi. Elektron yang dihasilkan dari proses ionisasi akan berinteraksi secara langsung maupun tidak langsung. Secara langsung bila penyerapan energi langsung terjadi pada molekul organik dalam sel yang mempunyai arti penting, seperti DNA. Sedangkan interaksi secara tidak langsung bila terlebih dahulu terjadi interaksi radiasi dengan molekul air dalam sel yang efeknya kemudian akan mengenai molekul organik penting. Mengingat sekitar 80% dari tubuh manusia terdiri dari air, maka sebagian besar interaksi radiasi dalam tubuh terjadi secara tidak langsung.

A. Radiasi dengan Molekul Air (Radiolisis Air)Penyerapan energi radiasi oleh molekul air dalam proses radiolisis air akan menghasilkan radikal bebas (H* dan OH*) yang tidak stabil serta sangat reaktif dan toksik terhadap molekul organik vital tubuh. Radikal bebas adalah suatu atom atau molekul dengan sebuah electron yang tidak berpasangan pada orbital terluarnya. Keadaan ini menyebabkan radikal bebas menjadi tidak stabil, sangat reaktif dan toksik terhadap molekul organik vital. Radikal bebas yang terbentuk dapat sering bereaksi menghasilkan suatu molekul biologic peroksida yang lebih stabil sehingga berumur lebih lama. Molekul ini dapat berdifusi lebih jauh dari tempat pembentukannya sehingga lebih besar peluangnya dibandingkan radikal bebas untuk menimbulkan kerusakan biokimiawi pada molekul biologi. Secara alamiah kerusakan yang timbul akan mengalami proses perbaikan secara enzimatis dalam kapasitas tertentu. Perubahan biokimia yang terjadi yang berupa kerusakan pada molekul-molekul biologi penting tersebut selanjutnya akan menimbulkan gangguan fungsi sel bila tidak mengalami proses perbaikan secara tepat atau menyebabkan kematian sel. Perubahan fungsi atau kematian dari sejumlah sel menghasilkan suatu efek biologik dari radiasi yang bergantung pada jenis radiasi, dosis, jenis sel lainnya.

B. Radiasi dengan DNA..Interaksi radiasi dengan DNA dapat menyebabkan terjadinya perubahan struktur molekul gula atau basa, putusnya ikatan hydrogen antar basa, hilangnya basa dan lainnya. Kerusakan yang lebih parah adalah putusnya salah satu untai DNA yang disebut single strand break, atau putusnya

kedua untai DNA yang disebut double strand breaks. Secara alamiah sel mempunyai kemampuan untuk melakukan proses perbaikan terhadap kerusakan yang timbul dengan menggunakan beberapa jenis enzim yang spesifik. Proses perbaikan dapat berlangsung terhadap kerusakan yang terjadi tanpa kesalahan sehingga struktur DNA kembali seperti semual dan tidak menimbulkan perubahan struktur pada sel. Tetapi dalam kondisi tertentu, proses perbaikan tidak berjalan sebagai mana mestinya sehingga walaupun kerusakan dapat diperbaiki, tetapi tidak sempurna sehingga menghasilkan DNA yang berbeda, yang dikenal dengan mutasi.

C. Radiasi dengan Kromosom.Sebuah kromosom terdiri dari dua lengan yang dihubungkan satu sama lain dengan suatu penyempitan yang disebut sentromer. Radiasi dapat menyebabkan perubahan baik pada jumlah maupun struktur kromosom yang disebut aberasi kromosom. Perubahan jumlah kromosom, misalnya menjadi 47 buah pada sel somatic yang memungkinkan timbulnya kelainan genetic. Kerusakan struktur kromosom berupa patahnya lengan kromosom terjadi secara acak dengan peluang yang semakin besar dengan meningkatnya dosis radiasi. Aberasi kromosom yang mungkin timbul adalah (1) fragmen asentrik, yaitu patahnya lengan kromososm yang tidak mengandung sentromer, (2) kromosom cincin, (3) kromosom disentrik, yaitu kromosom yang memiliki dua sentromer dan (4) translokasi, yaitu terjadinya perpindahan atau pertukaran fragmen dari dua atau lebih kromosom. Kromosom disentri yang spesifik terjadi akibat paparan radiasi sehingga jenis aberasi ini biasa digunakan sebagai dosimeter biologic yang dapat diamati pada sel darah limfosit, yang merupakan salah satu jenis sel darah putih. Frekuensi terjadinya kelainan pada kromosom bergantung pada dosis, energi dan jenis radiasi, laju dosis, dan lainnya.

D. Radiasi dengan Sel.Kerusakan yang terjadi pada DNA dan kromosom sel sangat bergantung pada proses perbaikan yang berlangsung. Bila proses perbaikan berlangsung dengan baik/sempurna, dan juga tingkat kerusakan sel tidak terlalu parah, maka sel bias kembali normal. Bila perbaikan sel tidak sempurna, sel tetap hidup tetapi mengalami perubahan. Bila tingkat kerusakan sel sangat parah atau perbaikan tidak berlangsung dengan baik, maka sel akan mati. Sel yang paling sensitive terhadap pengaruh radiasi adalah sel yang paling aktif melakukan pembelahan dan tingkat differensiasi (perkembangan/ kematangan sel) rendah. Sedangkan sel yang tidak mudah rusak akibat pengaruh radiasi adalah sel dengan tingkat differensiasi yang tinggi.

EFEK TERHADAP MANUSIA

30

Bagaimana pengaruh radiasi terhadap manusia?

Sel dalam tubuh manusia terdiri dari sel genetic dan sel somatic. Sel genetic adalah sel telur pada perempuan dan sel sperma pada laki-laki, sedangkan sel somatic adalah sel-sel lainnya yang ada dalam tubuh. Berdasarkan jenis sel, maka efek radiasi dapat dibedakan atas efek genetik dan efek somatik. Efek genetik atau efek pewarisan adalah efek yang dirasakan oleh keturunan dari individu yang terkena paparan radiasi. Sebaliknya efek somatik adalah efek radiasi yang dirasakan oleh individu yang terpapar radiasi.

Waktu yang dibutuhkan sampai terlihatnya gejala efek somatik sangat bervariasi sehingga dapat dibedakan atas efek segera dan efek tertunda. Efek segera adalah kerusakan yang secara klinik sudah dapat teramati pada individu dalam waktu singkat setelah individu tersebut terpapar radiasi, seperti epilasi (rontoknya rambut), eritema (memerahnya kulit), luka bakar dan penurunan jumlah sel darah. Kerusakan tersebut terlihat dalam waktu hari sampai mingguan pasca iradiasi. Sedangkan efek tertunda merupakan efek radiasi yang baru timbul setelah waktu yang lama (bulanan/tahunan) setelah terpapar radiasi, seperti katarak dan kanker.

Bila ditinjau dari dosis radiasi (untuk kepentingan proteksi radiasi), efek radiasi dibedakan atas efek deterministik dan efek stokastik. Efek deterministik adalah efek yang disebabkan karena kematian sel akibat paparan radiasi, sedangkan efek stokastik adalah efek yang terjadi sebagai akibat paparan radiasi dengan dosis yang menyebabkan terjadinya perubahan pada sel.

n Efek Deterministi (efek non stokastik) Efek ini terjadi karena adanya proses kematian sel akibat paparan radiasi yang mengubah fungsi jaringan yang terkena radiasi. Efek ini dapat terjadi sebagai akibat dari paparan radiasi pada seluruh tubuh maupun lokal. Efek deterministik timbul bila dosis yang diterima di atas dosis ambang (threshold dose) dan umumnya timbul beberapa saat setelah terpapar radiasi. Tingkat keparahan efek deterministik akan meningkat bila dosis yang diterima lebih besar dari dosis ambang yang bervariasi bergantung pada jenis efek. Pada dosis lebih rendah dan mendekati dosis ambang, kemungkinan terjadinya efek deterministik dengan demikian adalah nol. Sedangkan di atas dosis ambang, peluang terjadinya efek ini menjadi 100%.

n Efek Stokastik Dosis radiasi serendah apapun selalu terdapat kemungkinan untuk menimbulkan perubahan pada sistem biologik, baik pada tingkat molekul maupun sel. Dengan demikian radiasi dapat pula tidak membunuh sel tetapi mengubah sel Sel yang mengalami modifikasi atau sel yang berubah ini mempunyai peluang untuk lolos dari sistem pertahanan tubuh yang berusaha untuk menghilangkan sel seperti ini. Semua akibat proses modifikasi atau transformasi sel ini disebut efek stokastik yang terjadi secara acak. Efek stokastik terjadi tanpa ada dosis ambang dan baru akan muncul setelah masa laten yang lama. Semakin besar dosis paparan, semakin besar peluang terjadinya efek stokastik, sedangkan tingkat keparahannya tidak ditentukan oleh jumlah dosis yang diterima. Bila sel yang mengalami perubahan adalah sel genetik, maka sifat-sifat sel yang baru tersebut akan diwariskan kepada turunannya sehingga timbul efek genetik atau pewarisan. Apabila sel ini adalah sel somatik maka sel-sel tersebut dalam jangka waktu yang relatif lama, ditambah dengan pengaruh dari bahan-bahan yang bersifat toksik lainnya, akan tumbuh dan berkembang menjadi jaringan ganas atau kanker. Paparan radiasi dosis rendah dapat menigkatkan resiko kanker dan efek pewarisan yang secara statistik dapat dideteksi pada suatu populasi, namun tidak secara serta merta terkait dengan paparan individu.

Apa yang dimaksud dengan radiasi interna dan eksterna?

Apabila kita terkena radiasi dari luar tubuh maka kita menyebutnya sebagai radiasi eksterna. Partikel a, b, sinar g, sinar-X dan neutron adalah jenis radiasi pengion, tetapi tidak semua memiliki potensi bahaya radiasi eksterna. Partikel a memiliki daya ionisasi yang besar, sehingga jangkauannya di udara sangat pendek (beberapa cm) dan dianggap tidak memiliki potensi bahaya eksterna karena tidak dapat menembus lapisan kulit luar manusia. Partikel b memiliki daya tembus yang jauh lebih tinggi dari partikel a. Daya tembus partikel b dipengaruhi besar energi. Partikel b berenergi tinggi mampu menjangkau beberapa meter di udara dan dapat menembus lapisan kulit luar beberapa mm. Oleh karena itu, partikel b memiliki potensi bahaya radiasi eksterna kecil,

kecuali untuk mata. Sinar-X dan sinar g adalah gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang pendek dan meiliki kemampuan menembus semua organ tubuh, sehingga mempunyai potensi bahaya radiasi eksterna yang signifikan. Neutron juga memiliki daya tembus yang sangat besar. Neutron melepaskan energi didalam tubuh karena neutron dihamburkan oleh jaringan tubuh, Neutron memiliki potensi bahaya radiasi eksterna yang tinggi sehingga memerlukan penanganan yang sangat hati-hati. Jika zat yang memancarkan radiasi berada di dalam tubuh, kita sebut dengan radiasi interna. Partikel a mempunyai potensi bahaya radiasi interna yang besar karena radiasi a mempunyai daya ionisasi yang besar sehingga dapat memindahkan sejumlah besar energi dalam volume yang sangat kecil dari jaringan tubuh dan

mengakibatkan kerusakan jaringan disekitar sumber radioaktif. Partikel b mempunyai potensi bahaya radiasi interna yang tingkatannya lebih rendah dari a. Karena jangkauan partikel b didalam tubuh jauh lebih besar dari partikel a di dalam tubuh, maka energi b akan dipindahkan dalam volume jaringan yang lebih besar. Kondisi ini mengurangi keseluruhan efek radiasi pada organ dan jaringan sekitarnya. Sinar g memiliki daya ionisasi yang jauh lebih rendah dibandingkan a dan b, sehingga potensi radiasi internanya sangat rendah.

PROTEKSI RADIASI

31

Apakah ada prinsip dasar yang harus dipatuhi dalam penggunaan radiasi untuk berbagai keperluan?

Dalam penggunaan radiasi untuk berbagai keperluan ada ketentuan yang harus dipatuhi untuk mencegah penerimaan dosis yang tidak seharusnya terhadap seseorang. Ada 3 prinsip yang telah direkomendasikan oleh International Commission Radiological Protection (ICRP) untuk dipatuhi, yaitu :

Justifikasi Setiap pemakaian zat radioaktif atau sumber lainnya harus didasarkan pada azaz manfaat. Suatu kegiatan yang mencakup paparan atau potensi paparan hanya disetujui jika kegiatan itu akan menghasilkan keuntungan yang lebih besar bagi individu atau masyarakat dibandingkan dengan kerugian atau bahaya yang timbul terhadap kesehatan.

Limitasi Dosisi ekivalen yang diterima pekerja radiasi atau masyarakat tidak boleh melalmpaui Nilai Batas Dosis (NBD) yang telah ditetapkan. Batas dosis bagi pekerja radiasi dimaksudkan untuk mencegah munculnya efek deterministik (non stokastik) dan mengurangi peluang terjadinya efek stokastik.

Optimasi Semua penyinaran ahrus diusahakan serendah-rendahnya (as low as reasonably achieveable - ALARA), dengan mempertimbangkan faktor ekonomi dan sosial. Kegiatan pemanfaatan tenaga nuklir harus direncanakan dan sumber radiasi harus dirancang dan dioperasikan untuk menjamin agar paparan radiasi yang terjadi dapat ditekan serendah-rendahnya. Dengan demikian, sistem pembatasan dosis ini dapat digambarkan sebagai berikut :

Pada suatu kasus tertentu, ada kalanya ketiga prinsip di atas tidak dapat dipenuhi seluruhnya. Misalnya dalam penggunaan radiasi untuk kesehatan, tidak mungkin menerapkan batas dosis radiasi terhadap pasien. Pada pemeriksaan sinar-X, seseorang menerima dosis beberapa kali melebihi batas yang ditentukan bagi masyarakat, dan dalam radioterapi (penyembuhan penyakit dengan radiasi) batas dosisnya seratus kali melebihi batas yang ditentukan untuk para pekerja radiasi. Pemikirannya adalah bahwa manfaat yang diperoleh dari pengobatan ini lebih besar daripada bahaya yang diakibatkan oleh dosis yang diberikan, walaupun dosis yang diberikan tinggi. Tanpa radioterapi dan tanpa menerima dosis radiasi, pengaruh penyakitnya (misalnya kanker) akan tetap fatal bagi penderitanya. Untuk mengurangi dampak dari penggunaan radiasi dosis tinggi maka faktor keselamatan dan keamanan harus tetap diperhatikan, antara lain: peralatan yang digunakan harus beroperasi dengan baik memenuhi standarisasi dan kalibarasi, operator yang terlatih, mematuhi prosedur dan ketentuan yang berlaku.

Batas Dosis

Bagaimana pembatasan dosis radiasi pada manusia baik untuk pekerja radiasi maupun masyarakat umum ?

Pembatasan dosis radiasi terhadap manusia tujuannya adalah untuk melindungi manusia dan lingkungan dari resiko radiasi yang dapt mengganggu kesehatan. Pembatasan dosis radiasi baru dikenal pada tahun 1928 yaitu sejak dibentuknya organisasi internasional untuk proteksi radiasi (International Commission on Radiological Protection/ICRP). Pelopor proteksi radiasi yang terkenal adalah seorang ilmuwan dari Swedia bernama Rolf Sievert. Ia lahir pada tahun 1896 ketika Henri Becquerel menemukan zat radioaktif alam. Sievert kemudian diabadikan sebagai satuan dosis paparan radiasi dalam sistem Satuan Internasional (SI). 1 Sievert (Sv) menunjukkan berapa besar dosis paparan radiasi dari sumber radioaktif yang diserap oleh tubuh per satuan massa (berat), yang mengakibatkan kerusakan secara biologis pada sel/jaringan.Menurut rekomendasi ICRP, pekerja radiasi yang di tempat kerjanya terkena radiasi tidak boleh menerima dosis radiasi lebih dari 50 mSv per tahun dan rata-rata pertahun selama 5 tahun tidak boleh lebih dari 20 mSv. Nilai maksimum ini disebut Nilai Batas Dosis (NBD). Jika wanita hamil yang di tempat kerjanya terkena radiasi, diterapkan batas radiasi yang lebih ketat. Dosis radiasi paling tinggi yang diizinkan selama kehamilan adalah 2 mSv.

Masyarakat umum dilindungi terhadap radiasi dengan menetapkan tidak ada satu kegiatanpun yang boleh mengenai masyarakat dengan dosis melebihi rata-rata 1 mSv per tahun dan tidak boleh ada satupun kejadian yang boleh mengakibatkan masyarakat menerima lebih dari 5 mSv.

Khusus untuk daerah di sekitar Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN), ditetapkan batas-batas yang bahkan lebih ketat. Dosis tertinggi yang diizinkan diterima oleh masyarakat yang tinggal di sekitar PLTN adalah 0,1 mSv pertahun. Pada kenyataannya kebanyakan PLTN hanya melepaskan sangat sedikit zat radioaktif ke lingkungan, yaitu antara 0,001 sampai 0,01 pertahun.

Prinsip Dasar

Bagaimana caranya melakukan pencegahan terhadap paparan radiasi dari suatu sumber radiasi?

Pengamanan tehadap pekerja radiasi, masyarakat dan lingkungan sekitar terhadap radiasi harus diupayakan seceermat mungkin untuk mencegah terjadinya paparan yang berlebihan. Cara-cara yang dapat dilakukan adalah sebagai berikut :

32

Menggunakan pelindung Laju dosis dapat dikurangi dengan memasang penahan radiasi diantara sumber radiasi dan orang yang bekerja. Dengan teknik ini maka seseorang dimungkinkan bekerja pada jarak yang tidak terlalu jauh dari sumber radiasi, sehingga pekerjaan dapat dikerjakan dengan baik dan pekerja tidak menerima paparand osis yang berlebihan. Jenis penahan radiasi yang digunakan bergantung pada jenis dan energi radiasi.

Radiasi Alfa Partikel alfa memiliki jangkauan yang pendek di udara dan dapat dihentikan dengan selembar kertas.Radiasi Beta.Dalam interaksi partikel beta berenergi tinggi dengan bahan dapat menimbulkan pancaran sinar-x yang dikenal sebagai radiasi brehmstrahlung. Oleh karena itu, untuk partikel beta dibutuhkan penahan radiasi bernomor atom rendah (untuk memindahkan produksi

bremstrahlung) dan dilapisi bahan bernomor atom tinggi (untuk mengatenuasi intensitas bremstrahlunbg yang terjadi). Bahan yang direkomendasikan untuk menahan radiasi beta energi tinggi adalah perspeks yang dikelilingi timbal.Radiasi Gamma.Apabila sinar gamma berinteraksi dengan bahan, radiasi tersebut tidak diserap seluruhnya oleh bahan. Sebaliknya radiasi tersebut akan mengalami atenuasi atau pengurangan intensitas. Bahan yang paling baik untuk digunakan sebagai penahan radiasi gamma adalah bahan yang bernomor atom tinggi, seperti timbal, beton dan uranium susut kadar.Neutron.Terserapnya neutron oleh penahan adalah karena perlambatan energi neutron melalui tumbukan dan kemudian terjadi tangkapan neutron. Untuk dua kejadian ini, bahan penahan yang sesuai adalah kombinasi bahan yang kandungan hidrogennya tinggi (air, lilin paraffin, polietilen dan beton) untuk memperlambat neutron. Boron digunakan untuk menangkap neutron lambat. Lilin paraffin yang mengandung boron digunakan sebagai penahan ukuran kecil. Reaksi tangkapan dengan boron-10 : 10B (n, ?)7Li menyatakan bahwa inti ataom boron-10 menyerap neutron, mengemisikan partikel alfa dan terbentuk

inti lithium-7. Partikel alfa mudah diserap oleh bahan sekelilingnya.

Menjaga jarak.

Radiasi dipancarkan dari sumber radiasi ke segala arah. Semakin dekat tubuh kita dengan sumer radiasi maka paparan radiasi yang kita terima akan semakin besar. Untuk mencegah paparan radiasi tersebut kita dapat menjaga jarak pada tingkat yang aman dari sumber radiasi.

Membatasi waktu.

Sedapat mungkin diupayakan untuk tidak terlalu lama berada di dekat sumber radiasi untuk mencegah terjadinya paparan radiasi yang besar. Untuk itu kepada pekerja radiasi diberlakukan pengaturan waktu bekerja di daerah radiasi.

Untuk masyarakat umum pencegahan terhadap paparan radiasi yang berasal dari instalasi nuklir dilakukan dengan mengatur jarak antara instalasi nuklir dengan lokasi tempat tinggal masyarakat di sekitarnya pada jarak tertentu. Selain itu juga dibuat pagar pembatas area untuk mencegah masyarakat tidak melakukan aktivitas di dekat instalasi tersebut, kecuali dengan izin khusus dari penguasa instalasi. Untuk penanganan terhadap jenis-jenis radiasi yang berasal dari sumber alam tidak diatur secara khusus karena paparan radiasinya sangat rendah dan tidak menyebabkan gangguan kesehatan.

TIPE PLTN Pressurized Water Reactor (PWR)

PWR adalah jenis reaktor daya nuklir yang menggunakan air ringan biasa sebagai pendingin maupun moderator neutron. Reaktor ini pertama sekali dirancang oleh Westinghouse Bettis Atomic Power Laboratory untuk kepentingan kapal perang, tetapi kemudian rancangan ini dijadikan komersial oleh Westinghouse Nuclear Power Division. Reaktor PWR komersial pertama dibangun di Shippingport, Amerika Serikat yang beroperasi sampai tahun 1982.

Selain Westinghouse, banyak perusahaan lain seperti Asea Brown Boveri-Combustion Engineering (ABB-CE), Framatome, Kraftwerk Union, Siemens, and Mitsubishi yang mengembangkan dan membangun reaktor PWR ini. Reaktor jenis ini merupakan jenis reaktor yang paling umum. Lebih dari 230 buah reaktor digunakan untuk menghasilkan listrik, dan beberapa ratus lainnya digunakan sebagai tenaga penggerak kapal.

33

Pada reaktor jenis PWR, aliran pendingin utama yang berada di teras reaktor bersuhu mencapai 325°C sehingga perlu diberi tekanan tertentu (sekitar 155 atm) oleh perangkat pressurizer sehingga air tidak dapat mendidih. Pemindah panas, generator uap, digunakan untuk memindahkan panas ke aliran pendingin sekunder yang kemudian mendidih menjadi uap air dan menggerakkan turbin untuk menghasilkan listrik. Uap kemudian diembunkan di dalam kondenser menjadi aliran pendingin sekunder. Aliran ini kembali memasuki generator uap dan menjadi uap kembali, memasuki turbin, dan demikian seterusnya.

Boiling water reactor (BWR)

Reaktor jenis BWR merupakan rancangan reaktor jenis air ringan sebagai pendingin dan moderator, yang juga digunakan di beberapa Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir. Reaktor BWR pertama sekali dirancang oleh Allis-Chambers dan General Electric (GE). Sampai saat ini, hanya rancangan General Electric yang masih bertahan. Reaktor BWR rancangan General Electric dibangun di Humboldt Bay di California. Perusahaan lain yang mengembangkan dan membangun reaktor BWR ini adalah ASEA-Atom, Kraftwerk Union, Hitachi. Reaktor ini mempunyai banyak persamaan dengan reaktor PWR; perbedaan yang paling kentara ialah pada reaktor BWR, uap yang digunakan untuk memutar turbin dihasilkan langsung oleh teras reaktor.

Pada reaktor BWR hanya terdapat satu sirkuit aliran pendingin yang bertekanan rendah (sekitar 75 atm) sehingga aliran pendingin tersebut dapat mendidih di dalam teras mencapai suhu 285°C. Uap yang dihasilkan tersebut mengalir menuju perangkat pemisah dan pengering uap yang terletak di atas teras kemudian menuju turbin. Karena air yang berada di sekitar teras selalu mengalami kontaminasi oleh peluruhan radionuklida, maka turbin harus diberi perisai dan perlindungan radiasi sewaktu masa pemeliharaan. Kebanyakan zat radioaktif yang terdapat pada air tersebut beumur paro sangat singkat, misalnya N-16 dengan umur paro 7 detik sehingga ruang turbin dapat dimasuki sesaat setelah reaktor dipadamkan. Uap tersebut kemudian memasuki turbin-generator. Setelah turbin digerakkan, uap diembunkan di kondenser menjadi aliran pendingin, kemudian dipompa ke reaktor dan memulai siklus kembali seperti di atas.

Reaktor Air Didih Lanjut (Advanced Boiling Water Reactor, ABWR)

ABWR adalah reaktor air didih lanjut, yaitu tipe modifikasi dari reaktor air didih yang ada pada saat ini. Perbaikan ditekankan pada keandalan, keselamatan, limbah yang rendah, kemudahan operasi dan faktor ekonomi. Perlengkapan khas ABWR yang mengalami perbaikan desain adalah (1) pompa internal, (2) penggerak batang kendali, (3) alat pengatur aliran uap, (4) sistem pendinginan teras darurat, (5) sungkup reaktor dari beton pra-tekan, (6) turbin, (7) alat pemanas untuk pemisah uap (penurun kelembaban), (8) sistem kendali dijital dan lain-lain.

Reaktor CANDU

Reaktor CANDU atau CANada Deuterium Uranium adalah jenis reaktor air berat bertekanan yang menggunakan Uranium alam oksida sebagai bahan bakar. Reaktor ini dirancang oleh Atomic Energy Canada Limited (AECL) semenjak tahun 1950 di Kanada. Karena menggunakan bahan bakar Uranium alam, maka reaktor ini membuthkan moderator yang lebih efisien seperti air berat.Moderator reaktor CANDU terletak pada tangki besar yang disebut calandria, yang disusun oleh tabung-tabung bertekanan horisontal yang digunakan sebagai tempat bahan bakar, didinginkan oleh aliran air berat bertekanan tinggi yang mengalir melewati tangki calandria ini sampai mencapai suhu 290°C. Sama seperti Reaktor PWR, uap dihasilkan oleh aliran pendingin sekunder yang mendapat panas dari aliran pendingin utama. Dengan digunakannya tabung-tabung bertekanan sebagai tempat bahan bakar, memungkinkan untuk mengisi bahan bakar tanpa memadamkan reaktor dengan memisahkan tabung bahan bakar yang akan diisi dari aliran pendingin.

Reaktor Tabung Tekan

Reaktor tabung tekan merupakan reaktor yang terasnya tersusun atas pendingin air ringan (ada juga air berat) dan moderator air berat atau pendingin air ringan dan moderator grafit dalam pipa kalandria. Bahan pendingin dan bahan moderator dipisahkan oleh pipa tekan, sehingga bahan pendingin dan bahan moderator dapat dipilih secara terpisah. Pada kenyataannya terdapat variasi gabungan misalnya pendingin air ringan moderator air berat (Steam-Generating Heavy Water Reactor, SGHWR), pendingin air berat moderator air berat (Canadian Deuterium Uranium, CANDU), pendingin air ringan moderator grafit (Channel Type Graphite-moderated Water-cooled Reactor, RBMK). Teras reaktor terdiri dari banyak kanal bahan bakar dan dideretkan berbentuk kisi kubus di dalam tangki kalandria, bahan pendingin mengalir masing-masing di dalam pipa tekan, energi panas yang timbul pada kanal bahan bakar diubah menjadi energi penggerak turbin dan digunakan pada pembangkit listrik. Disebut juga rektor nuklir tipe kanal.

Pebble Bed Modular Reactor (PBMR)

Reaktor PBMR menawarkan tingkat keamanan yang baik. Proyek PBMR masa kini merupakan lanjutan dari usaha masa lalu dan dipiloti oleh konglomerat internasional USA berbasis Exelon Corporation (Commonwealth Edison PECO Energy), British Nuclear Fuels Limited dan South African based ESKOM sebagai perusahaan reaktor. PBMR menggunakan helium sebagai pendingin reaktor, berbahan bakar partikel uranium dioksida yang diperkaya, yang dilapisi dengan Silikon Karbida berdiameter kurang dari 1mm, dirangkai dalam matriks grafit. Bahan bakar ini terbukti tahan hingga suhu 1600°C dan tidak akan meleleh di bawah 3500°C.Bahan bakar dalam bola grafit akan bersirkulasi melalui inti reaktor karena itu disebut sistem pebble-bed.

Reaktor Magnox

Reaktor Magnox merupakan reaktor tipe lama dengan siklus bahan bakar yang sangat singkat (tidak ekonomis), dan dapat menghasilkan

34

plutonium untuk senjata nuklir. Reaktor ini dikembangkan pertama sekali di Inggris dan di Inggris terdapat 11 PLTN dengan menggunakan 26 buah reaktor Magnox ini. Sampai tahun 2005 ini, hanya tinggal 4 buah reaktor Magnox yang beroperasi di Inggris dan akan didekomisioning pada tahun 2010.Reaktor Magnox menggunakan CO2 bertekanan sebagai pendingin, grafit sebagai moderator dan berbahan bakar Uranium alam dengan logam Magnox sebagai pengungkung bahan bakarnya. Magnox merupakan nama dari logam campuran yaitu dengan logam utama Magnesium dengan sedikit Aluminium dan logam lainnya, yang digunakan sebagai pengungkung bahan bakar logam Uranium alam dengan penutup yang tidak mudah teroksidasi untuk menampung hasil fisi.

Advanced Gas-cooled Reactor (AGR)

Advanced Gas-Cooled Reactor (AGR) merupakan reaktor generasi kedua dari reaktor berpendingin gas yang dikembangkan Inggris. AGR merupakan pengembangan dari reaktor Magnox. Reaktor ini menggunakan grafit sebagai moderator netron, CO2 sebagai pendingin dan bahan bakarnya adalah pelet Uranium oksida yang diperkaya 2,5%-3,5% yang dikungkung di dalam tabung stainless steel. Gas CO2 yang mengalir di teras mencapai suhu 650°C dan kemudian memasuki tabung generator uap. Kemudian uap yang memasuki turbin akan diambil panasnya untuk menggerakkan turbin. Gas telah kehilangan panas masuk kembali ke teras.

Russian Reaktor Bolshoi Moshchnosty

RBMK merupakan singkatan dari Russian Reaktor Bolshoi Moshchnosty Kanalny yang berari reaktor Rusia dengan saluran daya yang besar. Pada tahun 2004 masih terdapat beberapa reaktor RMBK yang masih beroperasi, namun tidak ada rencana untuk membangun reaktor jenis ini lagi. Keunikan reaktor RBMK terdapat pada moderator grafitnya yang dilengkapi dengan tabung untuk bahan bakar dan tabung untuk aliran pendingin.Pada rancangan reaktor RBMK, terjadi pendidihan aliran pendingin di teras samapi mencapai suhu 290°C. Uap yang dihasilkan kemudian masuk ke perangkat pemisah uap yang memisahkan air dari uap. Uap yang telah dipisahkan kemudian mengalir menuju turbin, seperti pada rancangan reaktor BWR. Masalah yang dihadapi pada BWR yaitu uap yang dihasilkan bersifat radioaktif juga terjadi pada reaktor ini. Namun, dengan adanya pemisahan uap, maka terdapat waktu jeda yang menurunkan radiasi di sekitar turbin. Dengan menggunakan moderasi netron yang sangat bergantung pada grafit, apabila terjadi pendidihan yang berlebihan, maka aliran pendingin akan berkurang sehingga penyerapan netron juga berkurang, tetapi reaksi fisi akan semakin cepat sehingga dapat menimbulkan kecelakaan.KESELAMATAN

Adalah mencegah terlepasnya zat-zat radioaktif ke lingkungan baik dalam keadaan operasi normal, gangguan maupun kecelakaan. Tugas ini dilakukan oleh sistem keselamatan raktor. Filosofi keselamatan reaktor adalah “gagal selamat” artinya bila reaktor beroperasi tidak normal

sistem keselamatan segera mematikan reaktor dan mengambil tindakan pengamanan secara otomatis.

Tujuannya adalah elemen bakar selalu memperoleh pendinginan yang cukup sehingga integritasnya selalu terjaga dan pelepasan zat radioaktif terhindarkan. Oleh karena itu sistem keselamatan reaktor harus mempunyai keandalan yang tinggi. Dia harus berfungsi dalam setiap saat dan setiap keadaan termasuk keadaan bila terjadi bencana alam seperti gempa bumi. Keandalan yang tinggi ini dicapai dengan jalan:a. Kontrol kualitas yang ketat setiap komponen reaktor dari pembuatan sampai pemasangan dengan pengesetan berulang-ulang dengan berbagai cara.b. Inspeksi kontinyu selama beroperasi

c. Didesain dengan prinsip ganda yaitu diversiter dan redudan. Diversiter artinya beberapa sistem yang berbeda tetapi mempunyai tugas yang sama. Redudan artiya perangkap sistem dan komponend. Analisis keselamatan yang berisi tanggapan reaktor terhadap gangguan dan kecelakaan yang mungkin terjadi termasuk resikonya. Analisis ini harus menunjukkan bahwa reaktor hanya akan memberikan resiko dibawah batas yang diijinkan meskipun dalam keadaan kecelakaan.

Sekali lagi ditekankan bahwa tugas sistem keselamatan adalah mampu menyediakan pendinginan yang cukup dan mencegah pelepasan zat radioaktif. Berbagai desain sistem keselamatan telah diciptakan yang pada dasarnya terbagi atas dua ragam yaitu ragam keselamatan instrinsik dan ragam keselamatan teknis.

Sistem keselamatan instrinsik yaitu sistem keselamatan yang befungsi dengan sendirinya akibat sifat fisis alami yang dimilikinya (inheren). Contohnya moderator air, bila karena suatu gangguan suhunya naik, massa jenisnya menjadi turun, akibat selanjutnya daya moderasi turun dan reaksi fisi berkurang atau daya reaktor turun. Air dikatakan mempunyai koefisien reaktifitas negatif. Elemen bakar juga didesain tersusun atas bahan-bahan yang menghasilkan koefisien reaktivitas negatif.

Sistem keselamatan teknis yaitu sistem-sistem yang ditambahkan pada desain reaktor sebagai “back-up”. Beberapa contoh sistem keselamatan teknis reaktor adalah:• Sistem proteksi reaktor : mematikan reaktor dan menghidupkan sistem keselamatan yang lain• Sistem isolasi pendingin• Sistem pendigin teras darurat• Sistem penghalang radiasi• Penyedia daya darurat• Dan sistem lain bergantung jenis reaktornya

Dalam teknologi reaktor dikenal istilah sistem keselamatan berlapis yaitu lapisan penghalang terlepasnya zat radioaktif ke lingkungan. Sebagai gambaran disajikan sistem penghalang pada suatu reaktor daya separti terlukis pada gambar di bawah ini, yaitu:• Kristal bahan bakar

35

• Kelongsong elemen bakar• Bejana tekan• Bejana keselamatan• Sistem penahan gas dan cairan aktif• Perisai biologis• Gedung reaktor• Sistem tekanan negatif

Bila prinsip-prinsip keselamatan ini digunakan dalam pembangunan reaktor, nsicaya keselamatan operasi reaktor akan terjamin. Untuk reaktor kecil seperti reaktor riset sistem keselamatannya tidak selengkap reaktor daya.

Selain itu, teknologi nuklir juga menerapkan azas keselamatan yang mendasarkan pada prinsip “As Low As Reasonably Achievable” (ALARA), yaitu upaya keselamatan yang mengoptimalkan manfaat dan meminimalkan resiko. Azas tersebut meliputi : manfaat, mengupayakan manfaat sebesar-besarnya dan resiko sekecil-kecilnya; optimasi, mengupayakan keselamatan semaksimal mungkin dan dalam batas kewajaran, dan limitasi, mencegah resiko bahaya radiasi terhadap kesehatan dengan pembatasan dosis yang aman.

Dalam sistem proteksi reaktor, desain keselamatan reaktor memanfaatkan sifat-sifat alam yang menjamin adanya keselamatan inheren sehingga reaktor nuklir memiliki sistem yang dapat mentolerir terhadap kekeliruan operator. Disamping itu, reaktor dilengkapi dengan peralatan keselamatan lainnya yang dirancang menggunakan prinsip-prinsip :• pemisahan, komponen keselamatan yang berbeda dipisahkan sehingga apabila terjadi kegagalan mekanis pada satu lokasi tidak akan mempengaruhi unjuk kerja komponen yang ada di dekatnya.• diversiti, selalu terdapat lebih dari satu cara untuk melakukan suatu pekerjaan.• redundansi, selalu terdapat lebih dari satu komponen dari yang diperlukan.• saling tak gayut, yaitu sistem keselamatan yang tidak saling tergantung satu sama lainnya.• kegagalan yang aman, apabila terjadi kegagalan pada satu komponen, maka secara otomatis akan mempunyai kecenderungan pada kondisi aman.

PRINSIP KERJA

Prinsip pembangkitan listrik pada PLTN dimulai dari proses reaksi nuklir antara Uranium dengan partikel neutron di dalam reaktor nuklir. Reaksi nuklir yang terjadi akan menghasilkan tenaga panas yang kemudian digunakan dalam proses pendidihan air untuk memperoleh uap. Uap yang dihasilkan selanjutnya dialirkan melalui pipa-pipa dan digunakan untuk menggerakkan turbin. Perputaran turbin akan menggerakkan generator/dinamo yang kemudian menghasilkan listrik.

36

Uap panas yang ada di ruang turbin kemudian dikondensasikan untuk dikembalikan menjadi bentuk air dan air hasil kondensasi dipompakan kembali ke tangki reaktor. Demikian seterusnya sehingga tenaga panas akan terus menerus dihasilkan selama masih ada reaksi nuklir antara uranium dengan neutron. Sistem pendinginan untuk proses kondensasi uap panas dilakukan dengan mengalirkan air pendingin yang dapat diambil dari air sungai atau air laut. Air pendingin ini bersirkulasi dalam sistem pendingin sekunder yang sama sekali tidak berinteraksi dengan zat radioaktif, sehingga tetap aman bagi lingkungan ketika dilepas keluar.

Perbedaan PLTN dengan pembangkit lain terletak pada bahan bakar yang digunakan untuk menghasilkan uap, yaitu Uranium. Reaksi pembelahan (fisi) inti Uranium menghasilkan tenaga panas (termal) dalam jumlah yang sangat besar serta membebaskan 2 sampai 3 buah neutron.

DEFINISI

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir adalah sebuah pembangkit daya thermal yang menggunakan satu atau beberapa reaktor nuklir sebagai sumber panasnya. Prinsip kerja sebuah PLTN hampir sama dengan sebuah Pembangkilt Listrik Tenaga Uap, menggunakan uap bertekanan tinggi untuk memutar turbin. Putaran turbin inlah yang diubah menjadi energi listrik. Perbedaannya ialah sumber panas yang digunakan untuk menghasilkan panas. Sebuah PLTN menggunakan Uranium sebagai sumber panasnya. Reaksi pembelahan (fisi) inti Uranium menghasilkan energi panas yang sangat besar.

Daya sebuah PLTN berkisar antara 40 Mwe sampai mencapai 2000 MWe, dan untuk PLTN yang dibangun pada tahun 2005 mempunyai sebaran daya dari 600 MWe sampai 1200 MWe. Sampai tahun 2005 terdapat 441 PLTN yang beroperasi di dunia, yang secara keseluruhan menghasilkan daya sekitar 1/6 dari energi listrik dunia.

PLTN dikategorikan berdasarkan jenis reaktor yang digunakan. Namun pada beberapa pembangkit yang memiliki beberapa unit reaktor yang terpisah memungkinkan untuk menggunakan jenis reaktor yang berbahan bakar seperti Uranium dan Plutonium.

PLTN yang menggunakan reaktor fisi

PLTN yang menggunakan reaktor fisi menghasilkan panas dari reaksi fisi nuklir isotop fisil seperti Uranium dan Plutonium.Reaktor fisi ini dibagi menjadi 3 kelas yaitu:• Reaktor thermal yang menggunakan sebuah moderator neutron untuk memperlambat atau memoderasi laju produksi neutron cepat dari reaksi fisi, dan untuk meningkatkan kemungkinan terjadinya reaksi fisi berikutnya sehingga memungkinkan terjadi reaksi fisi berantai. Jenis Reaktor Thermal:o Reaktor Air Ringan (Light Water Reactor/LWR): reaktor Air Mendidih (Boiling Water Reactor/BWR), Reaktor Air Bertekanan (Pressurized Water Reactor/PWR)o Bermoderator Grafit:: Reaktor Magnox, Reaktor Maju Berpendingin Gas(AGR), Reaktor RBMK, reaktor Pebble Bed (PBMR) o Bermoderator Air Berat: Reaktor CANDU

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir di dunia didominasi oleh penggunaan reaktor PWR untuk menghasilkan sumber panasnya. Hal ini disebabkan teknologi PWR yang memiliki efisiensi yang cukup baik dan fitur keselamatan yang telah teruji.

• Reaktor cepat yang menghasilkan reaksi fisi berantai tanpa memerlukan moderator neutron.

Meskipun reaktor generasi awal adalah reaktor cepat, namun perkembangan yang dicapai reaktor cepat tidak sebanding dengan perkembangan yang dicapai oleh reaktor thermal. Reaktor cepat memiliki beberapa keuntungan seperti dalam siklus bahan bakarnya dapat menggunakan Uranium alam, dan reaktor cepat juga dapat mengubah radioisotop yang berumur panjang dalam limbahnya menjadi bahan yang cepat meluruh. Dengan alasan ini, reaktor cepat lebih dapat terus-menerus sebagai sumber energi daripada reaktor thermal. Karena kebanyakan reaktor cepat digunakan untuk menghasilkan plutonium, maka reaktor ini dihubungkan dengan pertimbangan proliferasi nuklir. Lebih dari dua puluh reaktor cepat telah dibangun di Amerika Serikat, Inggris, Uni Soviet, Perancis, Jerman, Jepang dan India dan pada tahun 2004 dibangun satu buah di Cina. Jenis reaktor cepat ini seperti:o EBR-I, 0.2 MWe, USA, 1951-1964.

37

o Dounreay Fast Reactor, 14 MWe, UK, 1958-1977. o Enrico Fermi Nuclear Generating Station Unit 1, 94 MWe, USA, 1963-1972.o EBR-II, 20 MWe, USA, 1963-1994.o Phénix, 250 MWe, France, 1973-saat ini.o BN-350, 150M We plus desalination, USSR/Kazakhstan, 1973-2000.o Prototype Fast Reactor, 250 MWe, UK, 1974-1994.o BN-600, 600 MWe, USSR/Russia, 1980-saat ini.o Superphénix, 1200 MWe, France, 1985-1996.o FBTR, 13.2 MWe, India, 1985-saat ini.o Monju, 300 MWe, Japan, 1994-saat ini.o PFBR, 500 MWe, India, 1998-saat ini.

• Reaktor subkritis yang menggunakan sumber neutron luar untuk menghasilkan reaksi fisinya untuk memulai reaksi berantai.

PLTN yang menggunakan reaktor fusi

Reaksi fusi nuklir memberikan kemungkinan dapat menghasilkan energi yang sangat besar dengan limbah yang sedikit dan tingkat keselamatan yang lebih baik. Namun masih terdapat tantangan ilmiah, teknis dan ekonomi untuk menjadikan reaktor fusi sebagai pembangkit listrik komersial. PLTN yang menggunakan reaktor fusi masih belum dalam tahap pengembangan.

Tahukah anda? : Radiasi Ada Dimana-mana

Radiasi adalah suatu kenyataan, usianya sudah setua jagad raya itu sendiri. Sejak saat itu ribuan sinar radiasi menembus ke tubuh kita setiap detik. Radiasi merupakan bagian yang normal dari alam dan kehidupan. Kita pun terkena radiasi dari benda-benda di sekitar kita seperti makanan, minuman, bebatuan, arloji, televisi, handphone, dll. karena resikonya, maka sangat penting bagi kita orang awam, mengetahui lebih banyak tentang radiasi.

Secara umum setiap benda atau situasi yang tidak dikenal adalah menakutkan. Setelah mengenal maka ketakutan yang tidak pada tempatnya akan hilang dan ada adalah sikap wajar. Radiasi adalah sejenis sinar tidak tampak yang dikeluarkan dari bahan/benda yang bersifat radioaktif. Anda tidak dapat mendengar, mencium, merasakan, atau merabanya. Radiasi dapat diukur dengan menggunakan alat detektor.

Radiasi sebagian besar berasal dari alam dan benar-benar tidak bergantung kepada apa yang diakukan manusia. Kini, lingkungan kita juga terdiri atas sejumlah sangat kecil radiasi "non alami" atau radiasi buatan yang dihasilkan dari aktivitas manusia.

PENGELOLAAN LIMBAH RADIOAKTIF

Pengelolaan limbah radioaktif bertujuan untuk meminimalkan dosis radiasi yang diterima penduduk < 0,1 dosis radiasi maksimum yang diperkenankan bagi karyawan di medan radiasi. Batasan dosis radiasi dari ICRP (International Commission for Radiation Protection) adalah semua penduduk tidak akan menerima dosis rata-rata 1 rem perorang dalam 30 tahun dari sampah nuklir. Pengelolaan limbah radioaktif sangat memerlukan perhatian khusus, hal ini dikarenakan dapat menyebabkan pencemaran lingkungan, efek somatik dan genetik pada manusia serta efek psikologis pada masyarakat.

Tiga unsur dasar dalam pengelolaan limbah radioaktif :• Pengelolaan bertujuan untuk memudahkan dalam penanganan selanjutnya.• Penyimpanan sementara dan pembuangan atau penyimpanan akhir/lestari.• Pengawasan pembuangan dan monitoring lingkungan. Salah satu sifat yang dimiliki oleh sumber radioaktif adalah memiliki umur paruh. Sifat ini sangat menguntungkan karena limbah radioaktif akan berkurang radioakvitasnya seiring dengan waktu dalam bentuk peluruhan dan pengeluaran panas.

Tahapan-tahapan yang dilakukan dalam pengelolaan limbah radioaktif adalah: Pengangkutan Limbah, Pra-olah, Pengolahan, Penyimpanan sementara, Penyimpanan akhir

Pengangkutan Limbah Radioaktif .

Pengangkutan meliputi kegiatan pemindahan limbah radioaktif dari lokasi pihak penghasil limbah menuju ke lokasi pengelolaan limbah. Kegiatan pengangkutan harus memenuhi syarat-syarat keamanan dan keselamatan sesuai peraturan perundangan yang berlaku. Terutama bila

lokasi penghasil limbah diluar kawasan BATAN diperlukan Ijin Pengangkutan Limbah dari Badan Pengawas Tenaga Nuklir (Bapeten). Sarana dan prasarana yang dipakai pada kegiatan pengangkutan limbah radioaktif antara lain : • Alat angkut: (truck, fork lift, crane, hand crane, dll)• Transfer Cask/Kanister • Pallet.• Alat monitoring • Tanda bahaya radiasi dan tanda bahaya lainnya

• Sarana keselamatan kerja• Dan sarana lain yang diperlukan.

38

Pra Olah.

Pra olah adalah kegiatan yang dilakukan sebelum pengolahan agar limbah memenuhi syarat untuk dikelola pada kegiatan pengelolaan berikutnya. Kegiatan ini antara lain meliputi:• Pengelompokan sesuai dengan jenis dan sifatnya.• Preparasi dan analisis terhadap sifat kimia, fisika, dan serta kandungan radiokimia • Menyiapkan wadah drum, plastik, lembar identifikasi dan sarana lain yang diperlukan• Pewadahan dalam drum 60, 100, 200 liter atau tempat yang sesuai • Pengepakan untuk memudahkan pengangkutan dan pengolahan • Pengukuran dosis paparan radiasi • Pemberian label identifikasi dan pengisian lembar formulir isian • Pengeluaran dari hotcell • Penempatan dalam kanister sehingga memenuhi kriteria keselamatan pengangkutan.

Sarana dan prasarana yang dipakai dalam kegiatan Praolah antara lain :• Drum 60 liter/100 liter• Plastik pelapis bagian dalam drum• Lembar identifikasi dan lembar isian• Alat monitor radiasi• Alat pengepakan• Kanister• Sarana keselamatan kerja

Pengolahan

1. Limbah Cair Aktivitas Rendah dan Sedang Pemancar Beta dan Gamma.

Pra olah limbah radioaktif cair aktivitas rendah dan sedang pemancar Beta dan Gamma dilakukan untuk mempersiapkan pengolahan untuk mereduksi volumenya dengan cara evaporasi. Dengan evaporasi, volume limbah dapat direduksi hingga 1/50 dari volume limbah semula. Limbah olahan dari evaporasi tersebut kemudian disementasi di dalam shell beton 950 liter dan selanjutnya disimpan di Interim Storage (IS).

2. Limbah Semi Cair (Resin) Aktivitas Rendah dan Sedang Pemancar Beta dan Gamma.

Limbah semi cair (Resin) langsung disementasi di dalam shell beton 950 liter dan selanjutnya disimpan di Interim Storage .

3. Limbah Padat Aktivitas Rendah dan Sedang Pemancar Beta dan Gamma.3.1. Limbah Padat Terbakar.

Limbah radioaktif padat terbakar setelah pra olah direduksi volumenya dengan cara dibakar dalam insinerator. Dengan insinerasi volume limbah dapat direduksi hingga 1/100 dari volume limbah semula. Limbah olahan dari insinerasi tersebut kemudian disementasi di dalam drum 100 liter dan selanjutnya disimpan di Interim Storage (IS).

3.2. Limbah Padat Terkompaksi.

Limbah radioaktif padat yang dapat dimampatkan setelah pra olah dimasukkan kedalam drum 100 liter untuk kemudian direduksi volumenya dengan cara dikompaksi (ditekan). Dengan kompaksi volume limbah dapat direduksi hingga 1/5 dari volume limbah semula. Pada pengelolaan selanjutnya, 4-5 buah drum limbah yang sudah dikompaksi disementasi di dalam drum 200 liter dan disimpan di Interim Storage.

3.3. Limbah Padat Tak Terbakar dan Tak Terkompaksi

39

Limbah radioaktif padat yang tidak dapat direduksi volumenya dengan cara insenerasi atau kompaksi langsung disementasi di dalam shell beton 950 liter dan selanjutnya disimpan di Interim Storage.

4. Limbah Aktivitas Rendah Pemancar Alpha

Limbah aktivitas rendah pemancar alpha dimasukkan ke dalam Drum 100 liter dan selanjutnya Drum 100 liter tersebut disementasi di dalam Drum 200 liter. Drum 200 liter tersebut selanjutnya disimpan di Interim Storage.

5. Limbah Padat Aktivitas > 6 Ci

Limbah radioaktif padat dengan aktivitas di atas 6 Ci yang berbentuk tabung dimasukkan ke dalam drum Stainless Steel (SS) 60 liter. Satu buah drum SS dapat menampung 7 buah tabung limbah. Drum SS 60 liter tersebut selanjutnya disimpan di Penyimpanan Sementara Limbah Aktvtas Tinggi (PSLAT).

6. Sumber Bekas 6.1. Penangkal Petir

Limbah sumber bekas yang berasal dari penangkal petir (Am-241, Ra-226) setelah pra olah dimasukkan ke dalam kapsul SS. Beberapa buah kapsul SS ini dimasukkan ke dalam wadah khusus yang disebut Long Term Shielded Storage (LTSS). Selanjutnya LTSS dimasukkan ke dalam Shell drum 200L dan disimpan di Interim Storage.

6.2. Sumber Bekas Ra-226

Sumber bekas Ra-226 dimasukkan kedalam Kapsul Stainless Steel (SS) dan ditutup dengan cara dilas. Kemudian beberapa buah kapsul SS dimasukkan Long Term Shielded Storage (LTSS). Selanjutnya LTSS dimasukkan ke dalam Shell drum 200L dan disimpan di Interim Storage.

6.3. Sumber Bekas Selain Ra-226 (Co-60, Am-241, Cs-137, Kr-85, Pm-147, Sr-90, Mo-99, dll.) dengan aktivitas 1Ci A 6Ci.

Sumber bekas kategori ini langsung disementasi ke dalam Shell beton 350 liter. Shell beton 350 liter tersebut selanjutnya disimpan di Interim Storage.

6.4. Sumber Bekas Selain Ra-226 (Co-60, Am-241, Cs-137, Kr-85, Pm-147, Sr-90, Mo-99, dll.) dengan aktivitas 0,1Ci A < 1Ci

Sumber bekas ini juga langsung disementasi ke dalam Shell beton 950 liter. Shell beton 950 liter tersebut selanjutnya disimpan di Interim Storage.

6.5. Sumber Bekas Selain Ra-226 (Co-60, Am-241, Cs-137, Kr-85, Pm-147, Sr-90, Mo-99, dll.) dengan aktivitas A < 0,1Ci.

Sumber bekas ini langsung disementasi ke dalam Shell beton 200 liter. Shell beton 200 liter tersebut selanjutnya disimpan di Interim Storage

40

41