BAB 9 Fisika Inti dan Radioaktivitas
Berkelas
BAB
9
Fisika Inti dan
Radioaktivitas
Standar Kompetensi:
Menunjukkan penerapan konsep fsika inti
dan radioaktivitas dalam teknologi dan
kehidupan sehari-hari.
Kompetensi Dasar:
• Mengidentifkasi karakteristik inti atom
•
dan radioaktivitas.
Mendeskripsikan pemanfaatan
radioaktif dalam teknologi dan
kehidupan sehari-hari.
A. Struktur Inti
1. Proton dan
Inti atom hidrogen terdiri dari muatan positif. Pada tahun
Neutron
1920, muatan listrik positif pada inti atom hidrogen,
oleh Goldstain disebut proton.
Pada tahun 1932, James Chadwick menemukan
neutron dari hasil
percobaannya,
menemukan
partikel
pada
Neutron tidakyaitu
bermuatan
(netral)
dan alfa
memiliki
keping
berilium.
massa hampir
sama
dengan massa proton
Jadi, inti atom terdiri dari protonproton
dan neutron-neutron yang disebut
dengan nukleon.
Jenis atom dapat ditulis sebagai berikut.
Keterangan:
X = nama unsur atom
Z = nomor atom
= jumlah proton dalam atom
= jumlah elektron pada atom netral
A = jumlah massa
= jumlah proton dan neutron dalam
inti
A – Z = jumlah neutron dalam inti
Gambar 9.1
Isotop
hidrogen
Ukuran dan Bentuk Inti Atom
Keterangan:
R = jari-jari inti
atom
A = nomor massa
atom
Dari hasil eksperimen,
diperoleh bahwa nilai Ro adalah ±
Ro = konstanta
1,2 × 10–15 m.
Panjang 10–15 m disebut satu femtometer (fm) atau satu
fermi, yang merupakan penghargaan pada jasa fisikawan
Amerika keturunan Italia, Enrico Fermi.
3. Gaya Inti
Massa total proton dengan neutron ternyata lebih
besar daripada massa inti atomnya. Hal itu
menunjukkan bahwa pada pembentukan inti ada
sejumlah massa proton dan neutron yang hilang.
Hilangnya massa tersebut berubah menjadi energi yang
mengikat proton dan neutron menjadi inti atom. Energi itu
mampu membentuk gaya ikat yang kuat, melebihi gaya
tolaknya. Energi itu disebut dengan energi ikat inti dan
Penyu sutan massa inti atom terjadi karena adanya
gaya
yang terjadi disebut gaya ikat inti (gaya inti).
perubahan massa inti menjadi energi ikat inti yang
disebut dengan konsep defek massa atau penyusutan
massa.
Inti atom terdiri atas Z proton dan (A – Z) neutron. Jika
massa proton
Mp , massa neutron mn , dan massa inti atom mi
maka penyusutan massa inti atom dapat ditentu kan
dengan persamaan:
Energi ikat inti sebesar:
Keterangan:
∆m = penyusutan massa
E = defek massa
c = cepat rambat cahaya
(3 × 108 m/s)
Massa inti atom dinyatakan dalam satuan
sma, kesetaraan antara massa dan energi
dinyatakan:
1 sma = 931 MeV
Sehingga energi ikat inti yang disebabkan oleh
penyusutan massa sebagai ∆m adalah
E = ∆m × 931 MeV
Keterangan:
E = energi ikat inti
mn = massa
neutron
Z = nomor atom = jumlah proton mi = massa inti
atom
B. Radioaktivitas
A = nomor massa
mp = massa
Intiproton
atom sudah lama dikenal oleh seorang ahli
fisika
dari=Prancis,
yaitu Henri Becquerel (1852–
(A–Z)
jumlah neutron
1908)
pada tahun
1896.
Pada mulanya,
Henri
Becquerel sedang mempelajari
gejala fluoresensi, yaitu berpendarnya benda pada
saat disinari dan gejala fosforesensi, yaitu
berpendarnya benda untuk sementara waktu
walaupun sudah tidak disinari lagi.
Ternyata tak terduga, senyawa-senyawa uranium
mengalami radiasi dengan daya tembus yang
sangat kuat, walaupun benda-benda itu tidak disinari
lebih
dahulu
Becquerel
mengambil kesimpulan bahwa radiasi
uranium bukan gejala fluoresensi ataupun fosforesensi,
melainkan dari bahan uranium itu
sendiri.
Unsur yang dapat memancarkan radiasi dari dirinya
sendiri disebut
dengan unsur radioaktif. Sifat zat yang dapat
memancarkan
secara– 1906)
spontan
disebut
Suami istri Piereradiasi
Curie (1859
dan
Marie Curie
dengan
radioaktivitas.
(1867–1934)
menemukan dua unsur radioaktif baru,
yaitu polonium dan radium.
Unsur radioaktif yang berasal dari alam disebut unsur
radioaktif alami dan unsur radioaktif yang dibuat
manusia disebut unsur radioaktif buatan.
1. Stabilitas Inti
Dari percobaan Rutherford
pada tahun 1897, berhasil
ditemukan bahwa
yang dipancarkan oleh zat
radioaktif terdiri dari tiga
jenis dan memiliki
daya tembus yang berbedaGambar 9.4
beda. sinar alfa ( α) ,
Sinar radioaktif di dalam
sinar beta ( β).
medan
magnetik
Pada tahun 1900, Vilard menemukan
jenis radiasi
yang ketiga dengan daya tembus sangat kuat melebihi
daya tembus sinar α dan sinar β, bahkan melebihi
daya tembus sinar-X. Radiasi yang ketiga ini disebut
dengan sinar gamma ( γ).
Ketiga sinar radioaktif, baik sinar alfa, beta, maupun
gamma dapat
membuat dam pak buruk bagi benda-benda yang
Dengan
meman carkan partikel-partikel atau sinar-sinar
dilaluinya
radioaktif, inti atom akan membentuk inti baru yang
lebih stabil. Peristiwa terbentuknya inti baru yang
lebih stabil dengan meman carkan sinar
radioaktif alfa, beta, dan gamma disebut dengan
meluruh (disintegrasi).
Kestabilan inti atom ditentukan oleh banyaknya neutron
dan proton di
dalam inti atom itu. Pada unsur-unsur ringan (unsur
dengan jumlah proton kurang dari 20), inti atomnya stabil
jika memiliki perbandingan jumlah neutron (N) dengan
Unsur-unsur
berat
yang dengan
memiliki1Z( dan
jumlah proton
(Z) sama
N/Z N
=>
1 )20, inti
atomnya
stabil jika
.
N/Z > 1
3) Unsur berat terakhir yang stabil adalah 83 Bi 209 ,
memiliki N = 126 dan Z = 83 atau N/ Z > 1,5. Semua
Gambar 9.6
Kestabilan inti
2. Waktu Paruh
Waktu yang diperlukan untuk meluruh
(berdisintegrasi) hingga inti atom radioaktif tinggal
setengah dari inti semula disebut dengan waktu
paruh.
Banyaknya partikel zat radioaktif yang belum
mengalami peluruhan
(disintegrasi), yaitu N dinyatakan sebagai fungsi
eksponen sial dari waktu (t), seperti Gambar 9.7.
Gambar 9.7
Hubungan jumlah inti (N)
terhadap
waktu (t)
Keterangan:
y = year = tahun;
m = month = bulan;
d = day = hari;
h = hour = jam;
s = second = detik
Jadi, setelah n kali waktu paruh atau t = nT, jumlah
partikel yang tersisa
(tidak meluruh) adalah
Keterangan:
N = unsur/partikel yang
tersisa
N0 = unsur/partikel mulamula
n = t/T
t = selang waktu
T = waktu paruh
C. Reaksi Inti
1. Hukum Kekekalan Reaksi
Inti
ukum-Hukum
yang Berlaku pada Reaksi Inti
1) Hukum kekekalan nomor atom
Jumlah nomor atom sesudah reaksi sama dengan
jumlah nomor atom sebelum reaksi.
2) Hukum kekekalan nomor massa
Jumlah nomor massa sesudah reaksi sama dengan
jumlah nomor
massa
sebelum
reaksi.
3) Hukum
kekekalan
momentum
Jumlah momentum sesudah reaksi sama dengan
jumlah momentum sebelum reaksi.
4) Hukum kekekalan energi
Jumlah energi sesudah reaksi sama dengan jumlah
energi sebelum
reaksi.
Pembentukan Radioisotop
Radioisotop adalah isotop yang bersifat
radioaktif. Reaksi inti dapat
digunakan untuk membentuk isotop-isotop yang
bersifat radioaktif dari suatu isotop yang bersifat stabil.
Untuk mendapatkan energi dari reaksi inti ada
dua cara, yaitu reaksi fisi dan reaksi fusi.
2. Reaksi Fisi
Fisi adalah peristiwa pecahnya inti berat menjadi
dua
sedang.
Fisi inti
dapat
dilakukan pada beberapa inti berat dengan
cara menembakinya dengan partikel alfa, proton,
neutron, dan sinar gamma
Energi yang dilepas dari reaksi fisi dapat ditentukan
dengan cara menghitung selisih jumlah massa
antara inti atom sebelum reaksi dengan jumlah
massa inti atom setelah reaksi.
Q merupakan energi yang dilepaskan
dalam bentuk kalor sebesar 200 MeV.
Gambar
9.8
Reaksi
fisi
Tiap pecahan fisi meng
hasilkan 2 atau 4 neutron
baru
a. Reaksi Fisi Berantai
Jika paling sedikit
sebuah neutron
terbentuk dari tiap fisi
baru, suatu reaksi yang
terus-menerus dapat
dipertahankan. Reaksi
seperti
ini disebut reaksi fisi
berantai.
Gambar 9.9
Reaksi
Untuk menghasilkan reaksi berantai diperlukan
persyaratan , sebagai berikut:
1)uranium yang digunakan adalah 235U, yang
dalam uranium alam
hanya mengandung 0,718%;
2) neutron yang digunakan untuk menembak
harus memiliki energi
Untuk mendapatkan reaksi berantai ada dua cara,
yang cukup (energi termal).
yaitu sebagai berikut.
235
1) Memperbesar konsentrasi
U. Cara ini berlangsung
dalam reaktor cepat, untuk menghasilkan energi
sekaligus memproduksi plutonium yang juga merupakan
bahan bakar nuklir. Bom atom menggunakan cara ini dan
reaksi berantainya dalam keadaan tidak terkendali.
2) Memperlambat gerak neutron agar neutron berada dalam
energi termal. Hal itu
disebabkan neutron yang dihasilkan fisi memiliki energi
melebihi energi termal,
yaitu sekitar 106 eV, sedangkan energi termal ordenya
lebih kecil dari 1 eV.
b. Reaktor Termal
Reaktor termal menggunakan neutron pecahan fisi yang
dihasilkan dari
reaksi yang memiliki energi cukup besar. Untuk mengurangi
energinya,
digunakan moderator yang berfungsi memperlambat gerak
neutron cepat
ini, sehingga neutron ini memiliki energi termal. Moderator dibuat
dari
bahan yang memiliki nomor atom rendah dan tidak banyak
Apabila rata-rata terdapat lebih dari satu neutron yang
mengakibatkan fisi baru, reaksi berantai akan bertambah terus.
Keadaan ini dikatakan super kritis. Apa bila rata-rata kurang dari
satu neutron yang mengakibatkan fisi baru, reaksi berantai
akan mati. Keadaan ini disebut subkritis.
Untuk mempertahankan reaksi berantai berlangsung terusmenerus, satu
neutron fisi harus menghasilkan satu neutron fisi baru
berikutnya. Keadaan
Keadaan
dapatkritis.
dicapai dengan bantuan batang
ini
disebutkritis
keadaan
pengontrol yang dimasukkan ke dalam reaktor. Batang
pengontrol terbuat
dari bahan yang mampu menyerap neutron, misalnya boron
atau kadmium.
Pada
PLTN,
reaktor berfungsi
sebagai
tempat
Dengan
menggerakkan
keluar atau
masuk, laju
reaksi fisi dapat
pembakaran
yang menghasilkan kalor, kalor
diatur.
selanjutnya digunakan untuk menguapkan air. Uap air
itu digunakan untuk menggerakkan generator listrik.
c. Bom Atom
Gambar 9.11
Ledakan bom atom di
Hirosima
Bom atom merupakan bentuk penggunaan energi
nuklir
disebabkan reaksi fisi berantai yang terjadi
tidak terkontrol dan sistem dalam keadaan super
kritis. Bahan bakar yang digunakan dapat berupa
235
U atau 239Pu. 235U dapat dipisahkan dari uranium
Salahsedangkan
satu contoh
239 penggunaan bom atom
alam,
Pu dihasilkan dari reaktor
terdapat pada ledakan bom atom di Hirosima, 6
termal.
Agustus 1945. Bom atom ini menghasilkan energi
yang setara dengan energi ledakan 20.000 ton
. Reaksi Fusi
Fusi adalah peristiwa penggabungan dua buah inti
ringan, menghasilkan inti yang lebih berat dan
partikel-partikel elementer, disertai pelepasan sejumlah
energi.
Energi fusi yang cukup
besar dihasilkan dalam
matahari. Beberapa
proton
digabung dalam suatu
siklus reaksi yang
menghasilkan inti
helium.
Gambar 9.12
Reaksi fusi
Untuk menggabungkan (melebur) inti ringan,
diperlukan temperatur
yang sangat tinggi, sekitar 108 °C, sehingga reaksi fusi
juga disebut
reaksi termonuklir. Beberapa reaksi termonuklir yang
mungkin dapat
dimanfaatkan ialah:
Diduga, energi di matahari berasal dari energi
termonuklir (hasil reaksi fusi). Hal itu didasarkan
pada hasil pengamatan bahwa di matahari banyak
kandungan hidrogen (1H1), dengan fusi berantai,
dihasilkan helium ( 2He4).
D. Deret Radioaktif
Apabila suatu bahan radioaktif meluruh, akan
terbentuk bahan unsur baru yang masih bersifat
radioaktif. Misalnya, uranium menghasilkan radium
selanjutnya meluruh menghasilkan radon yang juga
bersifat radioaktif.
Uranium disebut inti induk, sedangkan unsur baru,
yaitu radium dan radon disebut inti anak. Inti-inti
radioaktif yang merupakan mata rantai radioaktif
seperti di atas dinamakan deret radioaktif.
Gambar 9.13
(a)Deret peluruhan torium (A = 4n) peluruhan 83 Bi 212 dapat
berlangsung melalui pemancaran sinar alfa, kemudian
pemancaran beta atau dalam urutan terbalik,
(b) deret peluruhan neptunium (A = 4n + 1). Peluruhan 83 Bi
(c) deret peluruhan uranium (A = 4n + 2). Peluruhan 83 Bi 214
dapat berlangsung dengan
pemancaran alfa kemudian beta atau dengan urutan yang
terbalik, dan
(d) deret peluruhan aktinium (A = 4n + 3). Peluruhan 89 Ac227 dan
Bi 211 dapat
berlangsung dengan pemancaran alfa, kemudian beta atau
83
. Aktivitas Radioaktif
Jumlah partikel yang meluruh setiap detik disebut
aktivitas radioaktif.
Tetapan peluruhan atau tetapan disintegrasi adalah
bilangan yang
menunjukkan kemungkinan partikel yang meluruh tiap
detik.
R = λN
Keterangan:
R = aktivitas inti
(partikel/detik)
λ = tetapan peluruhan (s–1)
N = jumlah partikel
T = waktu paruh (s)
Aktivitas inti (R) dapat dinyatakan dalam satuan
partikel per sekon, Becquerel, Rutherford, atau
Curie.
Dengan konversi:
a) 1 Becquerel (Bq) = 1
partikel/sekon
b) 1 Curie (Ci) = 3,7 × 1010
partikel/sekon
c) 1 Rutherford (Rd) = 106
partikel/sekon
2. Isotop
Radioaktif
Satuan
yang umum digunakan
adalah
Ci.terjadi karena penembakan
Isotop
yang
disebut isotop radioaktif atau radioaktif
buatan atau radioisotop.
3. Dosis Serap
Jika suatu sinar radioaktif mengenai bahan atau materi
maka sebagian
energinya akan diserap. Besar energi yang diserap oleh
materi per satuan massa disebut dosis serap. Satuan
Keterangan:
dosis serap ialah joule/kg
(gray).
I = intensitas setelah melewati bahan (J/s m2)
I0 = intensitas mula-mula (J/s m2)
e = bilangan natural = 2,71828
µ = koefisien pelemahan oleh bahan
keping(1/cm atau 1/m)
x = tebal bahan (cm atau m)
Jika tebal bahan menyebabkan intensitas yang
keluar dari bahan (I) mempunyai nilai separuh
dari intensitas mula-mula (I0) maka:
I = 1/ 2 Isehingga
0
Alat-Alat Deteksi Radiasi
a. Pencacah Geiger Muller
Alat pencacah Geiger Muller pertama kali ditemukan oleh seorang
ilmuwan Jerman pada tahun 1928, berfungsi mencacah radiasi
sinar α, β,
dan γ. Apabila tabung terkena radiasi maka partikel radiasi masuk ke
dalam tabung
kemudian mengionkan gas yang ada.. Perhatikan Gambar 9.14(b)!
Perpindahan ion-ion itu menghasilkan denyut listrik pada GM. Denyut
listrik dapat diamati melalui meter skala, pengeras suara, atau tandatanda lainnya. Semakin banyak partikel-partikel radioaktif yang
masuk ke dalam tabung, semakin banyak pula ion-ion yang terlepas,
sehingga jumlah denyut per sekon yang ditunjukkan GM semakin
besar.
Gambar 9.14
(a) Pencacah Geiger Muller dan (b) cara kerja
Geiger Muller
b. Emulsi Film
Apabila suatu kertas film diberi lapisan emulsi perak
bromida dan dilalui
oleh unsur-unsur radioaktif maka akan meninggalkan
jejak sepanjang
lintasannya. Setelah kertas film ini dicuci dan dicetak
maka lintasan
zatzat radioaktif dapat terlihat. Dari jenis
Kamar
Kabut Willson
lintasannya dapat dikenali jenis
Kamar kabut
partikelnya
danWillson
dapat diukur tingkat energi awalnya.
pertama kali ditemukan
oleh C.T.R Willson pada
tahun 1907, merupakan alat
yang dapat digunakan
untuk melihat dan
memotret lintasan partikel
Gambar 9.15
alfa.
Kamar kabut
Willson
d. Detektor Sintilator
Sintilator berasal dari kata sintilasi yang artinya percikan
cahaya. Alat
deteksi yang menggunakan bahan-bahan yang dapat
memendarkan atau memercikkan cahaya apabila
terkena radiasi disebut sintilator
Gambar 9.16
Sintilator
E. Teknologi Nuklir
1. Reaktor Nuklir
Reaktor merupakan tempat terjadinya suatu proses reaksi
fisi nuklir berantai.
Dalam reaktor nuklir terjadi reaksi fisi berantai yang
terkendali. Jadi, reaktor nuklir merupakan alat yang
berfungsi
1) memicuuntuk:
terjadinya reaksi fisi sehingga meng hasilkan
reaksi berantai,
2) mengendalikan reaksi fisi, dan
3) memanfaatkan
energi
yang dihasilkan reaksi.
Komponen
Reaktor
Nuklir
1) Bahan bakar
Bahan bakar terdapat dalam teras reaktor. Pada
umumnya,
berupa UO2 dalam bentuk pelet. Uranium yang
digunakan
2)dapat
Teras
reaktor
berupa
uranium alam atau uranium yang
Teras reaktor
diperkaya
kadar merupakan tempat ber lang sungnya
reaksi
nuklir.
U-235nya.
Gambar 9.17
Bagan reaktor
nuklir
3) Moderator
Moderator berfungsi menurunkan energi neutron dari
energi tinggi
ke energi termal melalui proses tumbukan
Bahan-bahan yang lazim dipergunakan ialah
air ringan (H2O), air berat (D2O), dan grafit
4)
Batang pengendali
Batang pengendali berfungsi mengendalikan jumlah
populasi
neutron yang terdapat dalam teras reaktor, sehingga
reaksi berantai
dapat dipertahankan. Dengan demikian, terkendali
pula jumlah
reaksi fisi dan energi yang dihasilkan.
5) Pendingin
primer
Bahan-bahan
yang lazim digunakan sebagai batang
Banyakantara
reaktor nuklir yang menggu nakan moderator
kendali,
sekaligus
sebagai
pendingin
primer, misalnya air
lain k admium,
boron,
dan hafnium.
ringan atau air berat yang disirkulasikan melalui
pompa. Pendingin lain yang lazim digunakan adalah
bentuk gas seperti He dan CO2, serta bentuk logam
cair seperti Na dan NaK.
Fungsi pendingin ialah mengeluarkan panas yang
terjadi karena reaksi fisi yang berlangsung dalam
teras reaktor
Sistem penukar panas
Berupa pompa berfungsi mengalirkan panas dari
pendingin
primer ke pendingin sekunder. Setelah dingin, bahan
dipindah lagi ke dalam reaktor. Sistem penukar panas
lazim disebut
heat exchanger.
Pendingin
sekunder
Pendingin sekunder berupa air yang dialirkan
keluar dari sistem reaktor dan didinginkan di luar
reaktor.
) Perisai
radiasi
Perisai radiasi berfungsi menahan radiasi, baik
yang dipancarkan pada proses pembelahan inti
maupun yang dipancarkan oleh nuklidanuklida hasil
pembelahan. Dengan perisai radiasi itu, para pekerja
dan lingkungan dekat reaktor aman dari radiasi.
Jenis-Jenis Reaktor Nuklir
Berdasarkan tujuan kegunaan
a) Reaktor penelitian
Reaktor penelitian adalah reaktor yang menghasilkan
neutron yang
digunakan untuk penelitian dalam bidang fisika, kimia,
b)
Reaktor penghasil radioisotop
biologi,
Reaktor
penghasil
radioisotop
adalah
reaktor yang
pertanian,
kedokteran,
industri,
dan teknologi.
memproduksi
isotop-isotop radioaktif (radioisotop). Radio isotop
dapat
digunakan pada bermacam-macam keperluan,
antara lain pada
bidang kedokteran, pertanian, industri, farmasi, dan
biologi.
c) Reaktor daya
Reaktor daya adalah reaktor yang menghasilkan
energi kalor. Energi kalor itu bisa digunakan untuk
Berdasarkan jenis moderator
Berdasarkan jenis moderatornya, reaktor nuklir
diklasifikasikan sebagai berikut:
a) moderator air ringan (H2O),
b) moderator air berat (D2O),
c) moderator grafit, dan
d) moderator berilium atau berilium oksida.
Berdasarkan jenis pendingin
Berdasarkan jenis bahan pendinginnya, reaktor nuklir
dapat diklasifikasikan sebagai berikut:
a) pendingin air;
b) pendingin gas (O2, He, CO2, dan sebagainya);
c) pendingin logam cair (Na, NaK, Pb, Pb-Bi, dan
sebagainya).
Aplikasi Radioisotop
Aplikasi pada Bidang Kedokteran
1) Uji tangkap kelenjar tiroid
Isotop yang digunakan pada pengujian fungsi
kelenjar gondok adalah I-131, I-123, I-125,
atauginjal
Tc-99.
2) Uji faal
Teknologi faal ginjal merupakan suatu cara
pengujian fungsi ginjal yang menggu nakan alat
renograf dan memakai isotop I-131 hipparan.
) Pemeriksaan berbagai penyakit
Salah satu instrumen nuklir yang digu nakan
dalam bidang kedokteran, yaitu untuk
pemeriksaan berbagai penyakit adalah kamera
gamma.
Gambar 9.23
Kardiologi
nuklir
Beberapa contoh pemanfaatan kamera gamma, antara
lain sebagai
berikut:
a) pencarian anak sebaran tumor ganas ke tulang, pada
penderita
kanker payudara atau kanker usus besar yang belum
dapat dideteksi
dengan metode lain;
b) pemeriksaan hati serta saluran-saluran empedu;
c) pemeriksaan kelenjar limpa, paratiroid, adrensi,
b.plasenta,
Aplikasiotak,
pada Bidang Pertanian dan
pankreas;
1)dan
Pemuliaan
tanaman untuk menghasilkan bibit unggul
Peternakan
d) pemeriksaan keadaan jantung. Pemanfaatan
teknologi nuklir dalam
Gambar 9.24
unggul
(a) padi dan
ilmu penyakit jantung dikenalBibit
dengan
istilah
(b) tanaman jarak
kardiologi nuklir.
2) Pengendalian hama tanaman
Aplikasi teknologi nuklir pada pengen dalian hama tanaman
terutama
bertujuan untuk menghasilkan hama jantan mandul.
Perkawinan hama
jantan mandul dengan be tina subur tidak akan meng
hasilkan keturunan.
Akibatnya jumlah hama akan berkurang.
3) Pengolahan tanah dan pemupukan
Aplikasi teknologi nuklir pada pengo lahan tanah dan
pemupukan
antara lain bertujuan untuk mengetahui jumlah dan cara
pemupukan
yang tepat untuk mendapatkan hasil yang maksimal. Cara
tersebut
telah banyak berhasil, terutama menghemat pemakaian
pupuk.
4) Pembuatan makanan ternak tambahan dan
vaksin penyakit ternak
plikasi pada Bidang Perindustrian
Uji tak merusak (Nondestructive Test = NDT)
Peng gunaan isotop radioaktif yang meng hasilkan sinar
gamma sebagai perunut untuk mengamati adanya
kebocoran
pada tangki penyimpan cairan, pipa bawah tanah, dan
kebocoran
bendungan. Industri di Indonesia juga memanfaatkan
teknologi NDT
untuk mengetahui adanya keretakan, misalnya pada
pesawatradiasi
terbang
Proses
dan gedung.
2)
menggunakan iradiasi sinar gamma atau
partikel elektron untuk membunuh serangga,
membunuh mi kro ba, mengubah sifat suatu
bahan, atau mem buat bahan baru dengan
mutu lebih baik. Radioisotop yang digunakan
ialah Co-60 yang menghasilkan sinar gamma.
Radioisotop tersebut digunakan untuk
mensteril kan alat-alat kesehatan.
d. Aplikasi pada Bidang Hidrologi dan
Sedimentasi
Aplikasi teknologi nuklir dalam bidang hidrologi dan
sedimentasi telah banyak di lakukan di Indonesia.
Misalnya peng gunaan teknologi nuklir pada penentuan
debit air, rembesan air laut ke darat, pendangkalan
pelabuhan, danau, dan sungai, serta berbagai
permasalahan dalam perminyakan.
Teknologi tersebut meng gunakan radioisotop sebagai
perunut. Salah satu aplikasinya di Indonesia, pencairan
sumber air bawah tanah di daerah Gunung Kidul
dibantu dengan teknologi ini.
BAB
9
Fisika Inti dan
Radioaktivitas
Standar Kompetensi:
Menunjukkan penerapan konsep fsika inti
dan radioaktivitas dalam teknologi dan
kehidupan sehari-hari.
Kompetensi Dasar:
• Mengidentifkasi karakteristik inti atom
•
dan radioaktivitas.
Mendeskripsikan pemanfaatan
radioaktif dalam teknologi dan
kehidupan sehari-hari.
A. Struktur Inti
1. Proton dan
Inti atom hidrogen terdiri dari muatan positif. Pada tahun
Neutron
1920, muatan listrik positif pada inti atom hidrogen,
oleh Goldstain disebut proton.
Pada tahun 1932, James Chadwick menemukan
neutron dari hasil
percobaannya,
menemukan
partikel
pada
Neutron tidakyaitu
bermuatan
(netral)
dan alfa
memiliki
keping
berilium.
massa hampir
sama
dengan massa proton
Jadi, inti atom terdiri dari protonproton
dan neutron-neutron yang disebut
dengan nukleon.
Jenis atom dapat ditulis sebagai berikut.
Keterangan:
X = nama unsur atom
Z = nomor atom
= jumlah proton dalam atom
= jumlah elektron pada atom netral
A = jumlah massa
= jumlah proton dan neutron dalam
inti
A – Z = jumlah neutron dalam inti
Gambar 9.1
Isotop
hidrogen
Ukuran dan Bentuk Inti Atom
Keterangan:
R = jari-jari inti
atom
A = nomor massa
atom
Dari hasil eksperimen,
diperoleh bahwa nilai Ro adalah ±
Ro = konstanta
1,2 × 10–15 m.
Panjang 10–15 m disebut satu femtometer (fm) atau satu
fermi, yang merupakan penghargaan pada jasa fisikawan
Amerika keturunan Italia, Enrico Fermi.
3. Gaya Inti
Massa total proton dengan neutron ternyata lebih
besar daripada massa inti atomnya. Hal itu
menunjukkan bahwa pada pembentukan inti ada
sejumlah massa proton dan neutron yang hilang.
Hilangnya massa tersebut berubah menjadi energi yang
mengikat proton dan neutron menjadi inti atom. Energi itu
mampu membentuk gaya ikat yang kuat, melebihi gaya
tolaknya. Energi itu disebut dengan energi ikat inti dan
Penyu sutan massa inti atom terjadi karena adanya
gaya
yang terjadi disebut gaya ikat inti (gaya inti).
perubahan massa inti menjadi energi ikat inti yang
disebut dengan konsep defek massa atau penyusutan
massa.
Inti atom terdiri atas Z proton dan (A – Z) neutron. Jika
massa proton
Mp , massa neutron mn , dan massa inti atom mi
maka penyusutan massa inti atom dapat ditentu kan
dengan persamaan:
Energi ikat inti sebesar:
Keterangan:
∆m = penyusutan massa
E = defek massa
c = cepat rambat cahaya
(3 × 108 m/s)
Massa inti atom dinyatakan dalam satuan
sma, kesetaraan antara massa dan energi
dinyatakan:
1 sma = 931 MeV
Sehingga energi ikat inti yang disebabkan oleh
penyusutan massa sebagai ∆m adalah
E = ∆m × 931 MeV
Keterangan:
E = energi ikat inti
mn = massa
neutron
Z = nomor atom = jumlah proton mi = massa inti
atom
B. Radioaktivitas
A = nomor massa
mp = massa
Intiproton
atom sudah lama dikenal oleh seorang ahli
fisika
dari=Prancis,
yaitu Henri Becquerel (1852–
(A–Z)
jumlah neutron
1908)
pada tahun
1896.
Pada mulanya,
Henri
Becquerel sedang mempelajari
gejala fluoresensi, yaitu berpendarnya benda pada
saat disinari dan gejala fosforesensi, yaitu
berpendarnya benda untuk sementara waktu
walaupun sudah tidak disinari lagi.
Ternyata tak terduga, senyawa-senyawa uranium
mengalami radiasi dengan daya tembus yang
sangat kuat, walaupun benda-benda itu tidak disinari
lebih
dahulu
Becquerel
mengambil kesimpulan bahwa radiasi
uranium bukan gejala fluoresensi ataupun fosforesensi,
melainkan dari bahan uranium itu
sendiri.
Unsur yang dapat memancarkan radiasi dari dirinya
sendiri disebut
dengan unsur radioaktif. Sifat zat yang dapat
memancarkan
secara– 1906)
spontan
disebut
Suami istri Piereradiasi
Curie (1859
dan
Marie Curie
dengan
radioaktivitas.
(1867–1934)
menemukan dua unsur radioaktif baru,
yaitu polonium dan radium.
Unsur radioaktif yang berasal dari alam disebut unsur
radioaktif alami dan unsur radioaktif yang dibuat
manusia disebut unsur radioaktif buatan.
1. Stabilitas Inti
Dari percobaan Rutherford
pada tahun 1897, berhasil
ditemukan bahwa
yang dipancarkan oleh zat
radioaktif terdiri dari tiga
jenis dan memiliki
daya tembus yang berbedaGambar 9.4
beda. sinar alfa ( α) ,
Sinar radioaktif di dalam
sinar beta ( β).
medan
magnetik
Pada tahun 1900, Vilard menemukan
jenis radiasi
yang ketiga dengan daya tembus sangat kuat melebihi
daya tembus sinar α dan sinar β, bahkan melebihi
daya tembus sinar-X. Radiasi yang ketiga ini disebut
dengan sinar gamma ( γ).
Ketiga sinar radioaktif, baik sinar alfa, beta, maupun
gamma dapat
membuat dam pak buruk bagi benda-benda yang
Dengan
meman carkan partikel-partikel atau sinar-sinar
dilaluinya
radioaktif, inti atom akan membentuk inti baru yang
lebih stabil. Peristiwa terbentuknya inti baru yang
lebih stabil dengan meman carkan sinar
radioaktif alfa, beta, dan gamma disebut dengan
meluruh (disintegrasi).
Kestabilan inti atom ditentukan oleh banyaknya neutron
dan proton di
dalam inti atom itu. Pada unsur-unsur ringan (unsur
dengan jumlah proton kurang dari 20), inti atomnya stabil
jika memiliki perbandingan jumlah neutron (N) dengan
Unsur-unsur
berat
yang dengan
memiliki1Z( dan
jumlah proton
(Z) sama
N/Z N
=>
1 )20, inti
atomnya
stabil jika
.
N/Z > 1
3) Unsur berat terakhir yang stabil adalah 83 Bi 209 ,
memiliki N = 126 dan Z = 83 atau N/ Z > 1,5. Semua
Gambar 9.6
Kestabilan inti
2. Waktu Paruh
Waktu yang diperlukan untuk meluruh
(berdisintegrasi) hingga inti atom radioaktif tinggal
setengah dari inti semula disebut dengan waktu
paruh.
Banyaknya partikel zat radioaktif yang belum
mengalami peluruhan
(disintegrasi), yaitu N dinyatakan sebagai fungsi
eksponen sial dari waktu (t), seperti Gambar 9.7.
Gambar 9.7
Hubungan jumlah inti (N)
terhadap
waktu (t)
Keterangan:
y = year = tahun;
m = month = bulan;
d = day = hari;
h = hour = jam;
s = second = detik
Jadi, setelah n kali waktu paruh atau t = nT, jumlah
partikel yang tersisa
(tidak meluruh) adalah
Keterangan:
N = unsur/partikel yang
tersisa
N0 = unsur/partikel mulamula
n = t/T
t = selang waktu
T = waktu paruh
C. Reaksi Inti
1. Hukum Kekekalan Reaksi
Inti
ukum-Hukum
yang Berlaku pada Reaksi Inti
1) Hukum kekekalan nomor atom
Jumlah nomor atom sesudah reaksi sama dengan
jumlah nomor atom sebelum reaksi.
2) Hukum kekekalan nomor massa
Jumlah nomor massa sesudah reaksi sama dengan
jumlah nomor
massa
sebelum
reaksi.
3) Hukum
kekekalan
momentum
Jumlah momentum sesudah reaksi sama dengan
jumlah momentum sebelum reaksi.
4) Hukum kekekalan energi
Jumlah energi sesudah reaksi sama dengan jumlah
energi sebelum
reaksi.
Pembentukan Radioisotop
Radioisotop adalah isotop yang bersifat
radioaktif. Reaksi inti dapat
digunakan untuk membentuk isotop-isotop yang
bersifat radioaktif dari suatu isotop yang bersifat stabil.
Untuk mendapatkan energi dari reaksi inti ada
dua cara, yaitu reaksi fisi dan reaksi fusi.
2. Reaksi Fisi
Fisi adalah peristiwa pecahnya inti berat menjadi
dua
sedang.
Fisi inti
dapat
dilakukan pada beberapa inti berat dengan
cara menembakinya dengan partikel alfa, proton,
neutron, dan sinar gamma
Energi yang dilepas dari reaksi fisi dapat ditentukan
dengan cara menghitung selisih jumlah massa
antara inti atom sebelum reaksi dengan jumlah
massa inti atom setelah reaksi.
Q merupakan energi yang dilepaskan
dalam bentuk kalor sebesar 200 MeV.
Gambar
9.8
Reaksi
fisi
Tiap pecahan fisi meng
hasilkan 2 atau 4 neutron
baru
a. Reaksi Fisi Berantai
Jika paling sedikit
sebuah neutron
terbentuk dari tiap fisi
baru, suatu reaksi yang
terus-menerus dapat
dipertahankan. Reaksi
seperti
ini disebut reaksi fisi
berantai.
Gambar 9.9
Reaksi
Untuk menghasilkan reaksi berantai diperlukan
persyaratan , sebagai berikut:
1)uranium yang digunakan adalah 235U, yang
dalam uranium alam
hanya mengandung 0,718%;
2) neutron yang digunakan untuk menembak
harus memiliki energi
Untuk mendapatkan reaksi berantai ada dua cara,
yang cukup (energi termal).
yaitu sebagai berikut.
235
1) Memperbesar konsentrasi
U. Cara ini berlangsung
dalam reaktor cepat, untuk menghasilkan energi
sekaligus memproduksi plutonium yang juga merupakan
bahan bakar nuklir. Bom atom menggunakan cara ini dan
reaksi berantainya dalam keadaan tidak terkendali.
2) Memperlambat gerak neutron agar neutron berada dalam
energi termal. Hal itu
disebabkan neutron yang dihasilkan fisi memiliki energi
melebihi energi termal,
yaitu sekitar 106 eV, sedangkan energi termal ordenya
lebih kecil dari 1 eV.
b. Reaktor Termal
Reaktor termal menggunakan neutron pecahan fisi yang
dihasilkan dari
reaksi yang memiliki energi cukup besar. Untuk mengurangi
energinya,
digunakan moderator yang berfungsi memperlambat gerak
neutron cepat
ini, sehingga neutron ini memiliki energi termal. Moderator dibuat
dari
bahan yang memiliki nomor atom rendah dan tidak banyak
Apabila rata-rata terdapat lebih dari satu neutron yang
mengakibatkan fisi baru, reaksi berantai akan bertambah terus.
Keadaan ini dikatakan super kritis. Apa bila rata-rata kurang dari
satu neutron yang mengakibatkan fisi baru, reaksi berantai
akan mati. Keadaan ini disebut subkritis.
Untuk mempertahankan reaksi berantai berlangsung terusmenerus, satu
neutron fisi harus menghasilkan satu neutron fisi baru
berikutnya. Keadaan
Keadaan
dapatkritis.
dicapai dengan bantuan batang
ini
disebutkritis
keadaan
pengontrol yang dimasukkan ke dalam reaktor. Batang
pengontrol terbuat
dari bahan yang mampu menyerap neutron, misalnya boron
atau kadmium.
Pada
PLTN,
reaktor berfungsi
sebagai
tempat
Dengan
menggerakkan
keluar atau
masuk, laju
reaksi fisi dapat
pembakaran
yang menghasilkan kalor, kalor
diatur.
selanjutnya digunakan untuk menguapkan air. Uap air
itu digunakan untuk menggerakkan generator listrik.
c. Bom Atom
Gambar 9.11
Ledakan bom atom di
Hirosima
Bom atom merupakan bentuk penggunaan energi
nuklir
disebabkan reaksi fisi berantai yang terjadi
tidak terkontrol dan sistem dalam keadaan super
kritis. Bahan bakar yang digunakan dapat berupa
235
U atau 239Pu. 235U dapat dipisahkan dari uranium
Salahsedangkan
satu contoh
239 penggunaan bom atom
alam,
Pu dihasilkan dari reaktor
terdapat pada ledakan bom atom di Hirosima, 6
termal.
Agustus 1945. Bom atom ini menghasilkan energi
yang setara dengan energi ledakan 20.000 ton
. Reaksi Fusi
Fusi adalah peristiwa penggabungan dua buah inti
ringan, menghasilkan inti yang lebih berat dan
partikel-partikel elementer, disertai pelepasan sejumlah
energi.
Energi fusi yang cukup
besar dihasilkan dalam
matahari. Beberapa
proton
digabung dalam suatu
siklus reaksi yang
menghasilkan inti
helium.
Gambar 9.12
Reaksi fusi
Untuk menggabungkan (melebur) inti ringan,
diperlukan temperatur
yang sangat tinggi, sekitar 108 °C, sehingga reaksi fusi
juga disebut
reaksi termonuklir. Beberapa reaksi termonuklir yang
mungkin dapat
dimanfaatkan ialah:
Diduga, energi di matahari berasal dari energi
termonuklir (hasil reaksi fusi). Hal itu didasarkan
pada hasil pengamatan bahwa di matahari banyak
kandungan hidrogen (1H1), dengan fusi berantai,
dihasilkan helium ( 2He4).
D. Deret Radioaktif
Apabila suatu bahan radioaktif meluruh, akan
terbentuk bahan unsur baru yang masih bersifat
radioaktif. Misalnya, uranium menghasilkan radium
selanjutnya meluruh menghasilkan radon yang juga
bersifat radioaktif.
Uranium disebut inti induk, sedangkan unsur baru,
yaitu radium dan radon disebut inti anak. Inti-inti
radioaktif yang merupakan mata rantai radioaktif
seperti di atas dinamakan deret radioaktif.
Gambar 9.13
(a)Deret peluruhan torium (A = 4n) peluruhan 83 Bi 212 dapat
berlangsung melalui pemancaran sinar alfa, kemudian
pemancaran beta atau dalam urutan terbalik,
(b) deret peluruhan neptunium (A = 4n + 1). Peluruhan 83 Bi
(c) deret peluruhan uranium (A = 4n + 2). Peluruhan 83 Bi 214
dapat berlangsung dengan
pemancaran alfa kemudian beta atau dengan urutan yang
terbalik, dan
(d) deret peluruhan aktinium (A = 4n + 3). Peluruhan 89 Ac227 dan
Bi 211 dapat
berlangsung dengan pemancaran alfa, kemudian beta atau
83
. Aktivitas Radioaktif
Jumlah partikel yang meluruh setiap detik disebut
aktivitas radioaktif.
Tetapan peluruhan atau tetapan disintegrasi adalah
bilangan yang
menunjukkan kemungkinan partikel yang meluruh tiap
detik.
R = λN
Keterangan:
R = aktivitas inti
(partikel/detik)
λ = tetapan peluruhan (s–1)
N = jumlah partikel
T = waktu paruh (s)
Aktivitas inti (R) dapat dinyatakan dalam satuan
partikel per sekon, Becquerel, Rutherford, atau
Curie.
Dengan konversi:
a) 1 Becquerel (Bq) = 1
partikel/sekon
b) 1 Curie (Ci) = 3,7 × 1010
partikel/sekon
c) 1 Rutherford (Rd) = 106
partikel/sekon
2. Isotop
Radioaktif
Satuan
yang umum digunakan
adalah
Ci.terjadi karena penembakan
Isotop
yang
disebut isotop radioaktif atau radioaktif
buatan atau radioisotop.
3. Dosis Serap
Jika suatu sinar radioaktif mengenai bahan atau materi
maka sebagian
energinya akan diserap. Besar energi yang diserap oleh
materi per satuan massa disebut dosis serap. Satuan
Keterangan:
dosis serap ialah joule/kg
(gray).
I = intensitas setelah melewati bahan (J/s m2)
I0 = intensitas mula-mula (J/s m2)
e = bilangan natural = 2,71828
µ = koefisien pelemahan oleh bahan
keping(1/cm atau 1/m)
x = tebal bahan (cm atau m)
Jika tebal bahan menyebabkan intensitas yang
keluar dari bahan (I) mempunyai nilai separuh
dari intensitas mula-mula (I0) maka:
I = 1/ 2 Isehingga
0
Alat-Alat Deteksi Radiasi
a. Pencacah Geiger Muller
Alat pencacah Geiger Muller pertama kali ditemukan oleh seorang
ilmuwan Jerman pada tahun 1928, berfungsi mencacah radiasi
sinar α, β,
dan γ. Apabila tabung terkena radiasi maka partikel radiasi masuk ke
dalam tabung
kemudian mengionkan gas yang ada.. Perhatikan Gambar 9.14(b)!
Perpindahan ion-ion itu menghasilkan denyut listrik pada GM. Denyut
listrik dapat diamati melalui meter skala, pengeras suara, atau tandatanda lainnya. Semakin banyak partikel-partikel radioaktif yang
masuk ke dalam tabung, semakin banyak pula ion-ion yang terlepas,
sehingga jumlah denyut per sekon yang ditunjukkan GM semakin
besar.
Gambar 9.14
(a) Pencacah Geiger Muller dan (b) cara kerja
Geiger Muller
b. Emulsi Film
Apabila suatu kertas film diberi lapisan emulsi perak
bromida dan dilalui
oleh unsur-unsur radioaktif maka akan meninggalkan
jejak sepanjang
lintasannya. Setelah kertas film ini dicuci dan dicetak
maka lintasan
zatzat radioaktif dapat terlihat. Dari jenis
Kamar
Kabut Willson
lintasannya dapat dikenali jenis
Kamar kabut
partikelnya
danWillson
dapat diukur tingkat energi awalnya.
pertama kali ditemukan
oleh C.T.R Willson pada
tahun 1907, merupakan alat
yang dapat digunakan
untuk melihat dan
memotret lintasan partikel
Gambar 9.15
alfa.
Kamar kabut
Willson
d. Detektor Sintilator
Sintilator berasal dari kata sintilasi yang artinya percikan
cahaya. Alat
deteksi yang menggunakan bahan-bahan yang dapat
memendarkan atau memercikkan cahaya apabila
terkena radiasi disebut sintilator
Gambar 9.16
Sintilator
E. Teknologi Nuklir
1. Reaktor Nuklir
Reaktor merupakan tempat terjadinya suatu proses reaksi
fisi nuklir berantai.
Dalam reaktor nuklir terjadi reaksi fisi berantai yang
terkendali. Jadi, reaktor nuklir merupakan alat yang
berfungsi
1) memicuuntuk:
terjadinya reaksi fisi sehingga meng hasilkan
reaksi berantai,
2) mengendalikan reaksi fisi, dan
3) memanfaatkan
energi
yang dihasilkan reaksi.
Komponen
Reaktor
Nuklir
1) Bahan bakar
Bahan bakar terdapat dalam teras reaktor. Pada
umumnya,
berupa UO2 dalam bentuk pelet. Uranium yang
digunakan
2)dapat
Teras
reaktor
berupa
uranium alam atau uranium yang
Teras reaktor
diperkaya
kadar merupakan tempat ber lang sungnya
reaksi
nuklir.
U-235nya.
Gambar 9.17
Bagan reaktor
nuklir
3) Moderator
Moderator berfungsi menurunkan energi neutron dari
energi tinggi
ke energi termal melalui proses tumbukan
Bahan-bahan yang lazim dipergunakan ialah
air ringan (H2O), air berat (D2O), dan grafit
4)
Batang pengendali
Batang pengendali berfungsi mengendalikan jumlah
populasi
neutron yang terdapat dalam teras reaktor, sehingga
reaksi berantai
dapat dipertahankan. Dengan demikian, terkendali
pula jumlah
reaksi fisi dan energi yang dihasilkan.
5) Pendingin
primer
Bahan-bahan
yang lazim digunakan sebagai batang
Banyakantara
reaktor nuklir yang menggu nakan moderator
kendali,
sekaligus
sebagai
pendingin
primer, misalnya air
lain k admium,
boron,
dan hafnium.
ringan atau air berat yang disirkulasikan melalui
pompa. Pendingin lain yang lazim digunakan adalah
bentuk gas seperti He dan CO2, serta bentuk logam
cair seperti Na dan NaK.
Fungsi pendingin ialah mengeluarkan panas yang
terjadi karena reaksi fisi yang berlangsung dalam
teras reaktor
Sistem penukar panas
Berupa pompa berfungsi mengalirkan panas dari
pendingin
primer ke pendingin sekunder. Setelah dingin, bahan
dipindah lagi ke dalam reaktor. Sistem penukar panas
lazim disebut
heat exchanger.
Pendingin
sekunder
Pendingin sekunder berupa air yang dialirkan
keluar dari sistem reaktor dan didinginkan di luar
reaktor.
) Perisai
radiasi
Perisai radiasi berfungsi menahan radiasi, baik
yang dipancarkan pada proses pembelahan inti
maupun yang dipancarkan oleh nuklidanuklida hasil
pembelahan. Dengan perisai radiasi itu, para pekerja
dan lingkungan dekat reaktor aman dari radiasi.
Jenis-Jenis Reaktor Nuklir
Berdasarkan tujuan kegunaan
a) Reaktor penelitian
Reaktor penelitian adalah reaktor yang menghasilkan
neutron yang
digunakan untuk penelitian dalam bidang fisika, kimia,
b)
Reaktor penghasil radioisotop
biologi,
Reaktor
penghasil
radioisotop
adalah
reaktor yang
pertanian,
kedokteran,
industri,
dan teknologi.
memproduksi
isotop-isotop radioaktif (radioisotop). Radio isotop
dapat
digunakan pada bermacam-macam keperluan,
antara lain pada
bidang kedokteran, pertanian, industri, farmasi, dan
biologi.
c) Reaktor daya
Reaktor daya adalah reaktor yang menghasilkan
energi kalor. Energi kalor itu bisa digunakan untuk
Berdasarkan jenis moderator
Berdasarkan jenis moderatornya, reaktor nuklir
diklasifikasikan sebagai berikut:
a) moderator air ringan (H2O),
b) moderator air berat (D2O),
c) moderator grafit, dan
d) moderator berilium atau berilium oksida.
Berdasarkan jenis pendingin
Berdasarkan jenis bahan pendinginnya, reaktor nuklir
dapat diklasifikasikan sebagai berikut:
a) pendingin air;
b) pendingin gas (O2, He, CO2, dan sebagainya);
c) pendingin logam cair (Na, NaK, Pb, Pb-Bi, dan
sebagainya).
Aplikasi Radioisotop
Aplikasi pada Bidang Kedokteran
1) Uji tangkap kelenjar tiroid
Isotop yang digunakan pada pengujian fungsi
kelenjar gondok adalah I-131, I-123, I-125,
atauginjal
Tc-99.
2) Uji faal
Teknologi faal ginjal merupakan suatu cara
pengujian fungsi ginjal yang menggu nakan alat
renograf dan memakai isotop I-131 hipparan.
) Pemeriksaan berbagai penyakit
Salah satu instrumen nuklir yang digu nakan
dalam bidang kedokteran, yaitu untuk
pemeriksaan berbagai penyakit adalah kamera
gamma.
Gambar 9.23
Kardiologi
nuklir
Beberapa contoh pemanfaatan kamera gamma, antara
lain sebagai
berikut:
a) pencarian anak sebaran tumor ganas ke tulang, pada
penderita
kanker payudara atau kanker usus besar yang belum
dapat dideteksi
dengan metode lain;
b) pemeriksaan hati serta saluran-saluran empedu;
c) pemeriksaan kelenjar limpa, paratiroid, adrensi,
b.plasenta,
Aplikasiotak,
pada Bidang Pertanian dan
pankreas;
1)dan
Pemuliaan
tanaman untuk menghasilkan bibit unggul
Peternakan
d) pemeriksaan keadaan jantung. Pemanfaatan
teknologi nuklir dalam
Gambar 9.24
unggul
(a) padi dan
ilmu penyakit jantung dikenalBibit
dengan
istilah
(b) tanaman jarak
kardiologi nuklir.
2) Pengendalian hama tanaman
Aplikasi teknologi nuklir pada pengen dalian hama tanaman
terutama
bertujuan untuk menghasilkan hama jantan mandul.
Perkawinan hama
jantan mandul dengan be tina subur tidak akan meng
hasilkan keturunan.
Akibatnya jumlah hama akan berkurang.
3) Pengolahan tanah dan pemupukan
Aplikasi teknologi nuklir pada pengo lahan tanah dan
pemupukan
antara lain bertujuan untuk mengetahui jumlah dan cara
pemupukan
yang tepat untuk mendapatkan hasil yang maksimal. Cara
tersebut
telah banyak berhasil, terutama menghemat pemakaian
pupuk.
4) Pembuatan makanan ternak tambahan dan
vaksin penyakit ternak
plikasi pada Bidang Perindustrian
Uji tak merusak (Nondestructive Test = NDT)
Peng gunaan isotop radioaktif yang meng hasilkan sinar
gamma sebagai perunut untuk mengamati adanya
kebocoran
pada tangki penyimpan cairan, pipa bawah tanah, dan
kebocoran
bendungan. Industri di Indonesia juga memanfaatkan
teknologi NDT
untuk mengetahui adanya keretakan, misalnya pada
pesawatradiasi
terbang
Proses
dan gedung.
2)
menggunakan iradiasi sinar gamma atau
partikel elektron untuk membunuh serangga,
membunuh mi kro ba, mengubah sifat suatu
bahan, atau mem buat bahan baru dengan
mutu lebih baik. Radioisotop yang digunakan
ialah Co-60 yang menghasilkan sinar gamma.
Radioisotop tersebut digunakan untuk
mensteril kan alat-alat kesehatan.
d. Aplikasi pada Bidang Hidrologi dan
Sedimentasi
Aplikasi teknologi nuklir dalam bidang hidrologi dan
sedimentasi telah banyak di lakukan di Indonesia.
Misalnya peng gunaan teknologi nuklir pada penentuan
debit air, rembesan air laut ke darat, pendangkalan
pelabuhan, danau, dan sungai, serta berbagai
permasalahan dalam perminyakan.
Teknologi tersebut meng gunakan radioisotop sebagai
perunut. Salah satu aplikasinya di Indonesia, pencairan
sumber air bawah tanah di daerah Gunung Kidul
dibantu dengan teknologi ini.