MAKALAH AWAL PENERAPAN KONSEP FISIKA INT
MAKALAH AWAL
PENERAPAN KONSEP FISIKA INTI DAN RADIOAKTIVITAS
Diajukan sebagai tugas Mata Kuliah Fisika Sekolah 3
Disusun oleh:
Hermansyah (0905542)
JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA
FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA
2011
FISIKA SEKOLAH 3 201
1
I.
Standar Kompetensi
Menunjukkan penerapan konsep fisika inti dan radioaktivitas dalam teknologi dan
kehidupan sehari-hari.
II.
Kompetensi Dasar
III.
Indikator
Menyebutkan contoh reaksi fusi dalam kehidupan nyata
Menyebutkan contoh reaksi fisi dalam kehidupan nyata
Menjelaskan manfaat reaktor nuklir bagi kehidupan
Menyebutkan alat-alat pendeteksi radioaktif
Menjelaskan pemanfaatan radioaktif dalam bidang kesehatan,industri, dan
pertanian
IV.
Konsep Pra Syarat
Radioaktivitas
V.
Konsep Essensial
Reaksi Inti ( Fisi dan Fusi )
Radioaktif
chapter: Penerapan Konsep Fisika Inti Dan Radioaktivitas
Mendeskripsikan pemanfaatan radioaktif dalam teknologi dan kehidupan sehari-hari.
2
FISIKA SEKOLAH 3 201
1
VI.
Peta Konsep
Inti dan Radioaktivitas
Radioaktif
Reaksi Inti
diantaranya
Reaksi Fisi
Tidak terkendali
diantaranya
Pendeteksian
Reaksi Fusi
Pemanfaatan
Elektroskop Pulsa
Tidak terkendali
Pengobatan
Pencacah Geiger-Muller
Bom Atom
Industri
Bom Hidrogen
Kamar Kabut Wilson
Terkendali
Menganalisa Materi
Emulsi Film
Reaktor Nuklir
Pengawetan Makanan
Pencacah Sintilasi
menghasilkan
chapter: Penerapan Konsep Fisika Inti Dan Radioaktivitas
Aplikasinya pada
Penentuan Umur dengan Radioaktif
Radiasi
menimbulkan
Bahaya & cara mengatasi radiasi bahan radioaktif
Detektor Asap
3
FISIKA SEKOLAH 3 201
1
Uraian Materi
Dibawah ini akan dijelaskan dua macam reaksi inti yaitu reaksi fisi dan reaksi fusi.
1. Reaksi Fisi
Reaksi fisi atau pembelahan inti merupakan peristiwa penembakkan suatu
inti yang berat yang kemudian inti tersebut pecah dan menjadi dua inti yang lebih
ringan disertai dengan pembebasan neutron baru dan energi yang besar. Contoh
reaksi fisi yang terkenal adalah pada reaktor nuklir
Reaksi pembelahan inti yang sangat cepat dan tak terkendali inilah yang
membinasakan, yakni bom atom.
Reaktor Nuklir
Reaktor nuklir adalah tempat terjadinya reaksi fisi berantai yang terkendali.
Reaktor adalah sumber energi yang sangat efisien. Energi yang dilepaskan dalam
sebuah reaktor nuklir timbul sebagai kalor dan dapat diambil dengan mengalirkan zat
cair atau gas sebagai pendingin melalui reactor itu.
Menurut kegunaannya, reaktor dapat digolongkan sebagai berikut.
1. Reaktor penelitian, digunakan untuk penelitian di bidang fisika, biologi, kimia,
chapter: Penerapan Konsep Fisika Inti Dan Radioaktivitas
VII.
industri, dan teknologi lainnya.
2. Reaktor produksi isotop, untuk memproduksi isotop-isotop dari unsur radioaktif.
3. Reaktor daya, dipakai sebagai sumber tenaga listrik. Dalam hal ini energi nuklir
digunakan sebagai pembangkit tenaga listrik (PLTN) yang lebih murah.
Komponen-komponen utama reaktor
1. Bahan bakar
2. Teras reactor
3. Batang control
4. Moderator
5. Perisai
4
FISIKA SEKOLAH 3 201
1
6. Pendingin
1. Reaksi Fusi
Reaksi fusi merupakan reaksi antara dua inti ringan yang menghasilkan
inti yang lebih berat dan partikel elementer serta energi disebut reaksi fusi. Dalam
kasus ini, temperatur tinggi disediakan menggunakan sebuah bom fisi sebagai
pemicu.
A. Pemanfaatan Radioaktif
1. Pengobatan
Terapi Radiasi
Sifat radiasi radioisotope dimanfaatkan dalam dunia pengobatan untuk membunuh sel
kanker. Penggunaan radioisotope untuk membunuh sel kanker disebut radioterapi
(radiotherapy). Saat ini yang paling banyak digunakan adalah terapi radiasi gamma
chapter: Penerapan Konsep Fisika Inti Dan Radioaktivitas
Contoh skema dasar reaktor nuklir
yang diradiasikan oleh isotop kobalt-60 ( Co-60 ). Untuk mengarahkan sinar radiasi γ
digunakan sebuah mesin tertentu. Mesin berotasi mengitari daerah kanker dan
mengarahkan sinar γ pada daerah tersebut. Sel-sel sehat disekitar kanker menerima
juga radiasi γ . namun, pada tahun 1946, Robert Rathbun Wilson mempublikasikan
sebuah karya ilmiah yang pertama kali mengusulkan penggunaan berkas proton untuk
pengobatan kanker dengan radiasi. Keunikan terapi proton adalah sifat alami proton,
yaitu memiliki massa dan muatan listrik positif. Karena itu, energi yang dibawa
proton bisa dipercepat sedemikian rupa sehingga medium disekeliling kanker tidak
bisa menyerap energi yang dibawa berkas proton. Akibatnya berkas proton dapat
diatur untuk bisa menanamkan energinya ke lokasi sel kanker yang dituju. Dengan
5
FISIKA SEKOLAH 3 201
1
demikian terapi radiasi proton menolong dokter mengobati hanya sel kanker dan
tidak menambah resiko rusaknya sel-sel sehat.
Perunut
Salah satu penggunaan radioaktif sebagai perunut/penjejak terdapat dalam
tubuh- bisa masuk lewat garam beriodium maupun makanan hasil laut. Untuk
mengevaluasi kerja kelenjar gondok,pasien diberi minuman yang mengandung sedikit
radioaktif sodium iodide, di mana di dalamnya berisi iodium-131 yang bersifat
radioaktif. Dua jam kemudian, jumlah iodium dalam kelenjar gondok diteliti dengan
mengukur intensitas radiasi di daerah leher. Zat iodium-135 yang masih tersisa di
gondok digunakan untuk mengukur berapa baiknya kelenjar bekerja.
Perunut juga digunakan untuk mendeteksi penyempitan pembuluh darah. Larutan
natrium klorida yang radioaktif disuntikkan ke dalam tubuh lalu diamati dengan
menggunakan pencacah Geiger-Muller. Tempat penyempitan ditandai dengan
sedikitnya hitungan pada alat pencacah.
2. Industri
Perunut radio isotop dapat digunakan untuk pekerjaan mengeruk lumpur pada
pelabuhan dan terowongan dengan lebih efisien. Caranya adalah dengan memasukan
radioisotop silikon kedalam lumpur dan kemudian mengukur cara lumpur tersebut
chapter: Penerapan Konsep Fisika Inti Dan Radioaktivitas
bidang kesehatan. Contohnya pada fenomena di atas, iodium -nutrisi yang dibutuhkan
terbentuk dan bergerak dengan detektor radioaktif. Kebocoran suatu pipa penyalur
minyak atau gas dapat dirunut dengan menyuntikan sejumlah radioisotop ke dalam
saluran pipa. Cara ini cukup efisien karena untuk menemukan kebocoran kita tidak perlu
menggali tanah. Kita harus memilih isotop yang tepat, yaitu yang memiliki waktu paro
hanya beberapa jam atau beberapa hari. Dengan demikian isotop ini aktif cukup lama
untuk dideteksi, tetapi waktu aktifnya tidak terlalu lama sehingga tidak menimbulkan
masalah radiasi. Untuk itu kita pilih partikel beta. Partikel alfa akan diserap oleh tanah,
sedangkan sinar gamma akan menembus logam dimana saja (tidak dapat digunakan
untuk mendeteksi kebocoran).
3. Menganalisa Materi
6
FISIKA SEKOLAH 3 201
1
Analisis material menggunakan metode radiasi disebut neutron activation
analysis. Caranya material yang akan dianalisa diradiasi dengan neutron. Inti-inti atom
material menyerap neutron dan bisa berubah menjadi isotop-isotop yang berbeda, banyak
yang radioaktif. Dengan menganalisa radiasi yang dipancarkan oleh material setelah
material sampai yang paling kecil sekalipun. Analisis aktivasi neutron ini secara rutin
digunakan di bandara oleh penerbangan komersial untuk mengecek barang-barang
bawaan penumpang dan juga bagasi.
Penggunaan lainnya adalah utuk mengetahui keaslian lukisan atau benda-benda
seni lainnya. Cat yang lama dan yang baru akan memberikan reaksi yang berbeda
terhadap neutron.
4. Menentukan Umur Dengan Radioaktif
Karena keluruhannya yang tetap atau konstan maka radioisotop dapat digunakan
sebagai jam nuklir. Seperti pada penentuan umur fosil dengan karbon. Karbon-14 (waktu
paruh 5730 tahun) dapat digunakan untuk menentukan umur fosil mahluk hidup atau sisasisa dari material yang terbuat dari kayu, kulit, tulang, dan kertas. Cara ini dipakai karena
diketahui pada mahluk hidup – mnusia, tumbuhan, hewan- terdapat sedikit kandungan
radioaktif
14
C. Proses terbentuknya
14
C pada mahluk hidup yaitu neutron-neutron dari
sinar kosmik menumbuk nitrogen 14N dengan reaksi:
1
0
n + 147 N 146C + 11 H
Jadi ada isotop
14
C yang radioaktif dan
12
C yang stabil. Jumlah
chapter: Penerapan Konsep Fisika Inti Dan Radioaktivitas
menyerap neutron, dapat diketahui jenis materialnya. Dengan analisis ini, dapat dideteksi
14
C sangat sedikit
dibandingkan dengan 12C. Perbandingan antara 14C dan 12C adalah 1,3x 10-2. Kemudian
unsur karbon bergabung dengan oksigen membentuk karbon dioksida ( CO 2). Jadi CO 2di
udara ada yang sedikit bersifat radioaktif –unsur karbonnya berasal dari karbon-14 yang
radioaktif. Selanjutnya CO 2diserap oleh tumbuhan, kemudian tumbuhan tersebut
dikonsumsi oleh manusia dan hewan. Pada saat mahluk hidup mati, maka penyerapan
CO 2 terhenti dan kandungan
14
C mulai berkurang karena meluruh dengan melepaskan
sinar beta seperti reaksi
14
6
C 147 N + −10 e
7
FISIKA SEKOLAH 3 201
1
Dengan membandingkan aktivitas karbon-14 pada mahluk sejenis yang masih hidup
dengan yang sudah mati (sampel) maka dapat diketahui umur sampel tersebut.
Begitulah cara sejarawan mengetahui umur fosil...
Strawberi yang diradiasi
Strawberi yang tidak diradiasi
Radiasi dapat digunakan untuk mengawetkan makanan karena diketahui radiasi ini dapat
membunuh bakteri dan jamur. Misalnya pada buah strawberi yang diradiasi akan lebih
awet daripada yang tidak diradiasi.
6. Detektor Asap
chapter: Penerapan Konsep Fisika Inti Dan Radioaktivitas
5. Pengawetan Makanan
Sinar radioaktif juga digunakan untuk mendeteksi asap. Detektor asap ini
menggunakan sinar alfa. Sinar radioaktif menghasilkan ionisasi udara didalam detektor
yang selanjutnya mengasilkan arus. Jika ada asap di dalam detektor, maka ion yang
terbentuk semakin sedikit. Pengurangan arus ini dideteksi oleh rangkaian luar yang
langsung membunyikan alarm secara otomatis.
Untuk bisa dimanfaatkan, radioaktif tersebut dibantu dengan alat pendeteksi,berikut
akan dibahas beberapa macam alat pendeteksi.
B. Pendeteksian Sinar Radioaktif
8
FISIKA SEKOLAH 3 201
1
Alat yang digunakan untuk mendeteksi adanya sinar-sinar radioaktif disebut
detektor. Berikut contoh-contoh detektor.
1. Pencacah Geiger-Muller
Alat ini digunakan untuk menentukan banyaknya pancaran/radiasi sinar radioaktif.
paling banyak digunakan.
Peralatan ini terdiri dari sebuah tabung silinder terbuat dari logam yang diisi
dengan gas bertekanan rendah ( 10 cm Hg ) dan seutas kawat yang terletak sepanjang
sumbu tabung. Kawat dipertahankan agar memiliki beda potensial tinggi ( kira-kira 1.000
V ) terhadap tabung. Saat sebuah partikel atau foton berenergi tinggi memasuki jendela
tipis pada salah satu ujung tabung, beberapa atom gas dalam tabung terionisasi. Elektronelektron yang keluar dari atom gas ditarik menuju kawat positif ( anoda ). Dalam proses
pergerakan elektron menuju kawat positif, electron-elektron juga akan mengionisasi
atom-atom gas lainnya. Proses ini menghasilkan timbunan muatan-muatan yang akan
chapter: Penerapan Konsep Fisika Inti Dan Radioaktivitas
Pencacah Geiger-Muller bekerja berdasarkan ionisasi gas. Alat ini merupakan alat yang
menghasilkan pulsa arus pada keluaran tabung. Pulsa ini diperkuat sehingga dapat
dipakai untuk menyalakan rangkaian pencacah elektronik.
2. Elektroskop Pulsa
Elektroskop pulsa digunakan untuk mendeteksi ionosasi molekul udara oleh
radiasi sumber radioaktif. Pada prinsipnya, cara kerja elektroskop pulsa mirip dengan
sebuah elestroskop daun emas. Pada saat partikel yang dipancarkan oleh unsur radioaktif
masuk ke dalam kamar ionisasi,gas yang ada di kamar tersebut akan terionisasi. Ion-ion
positif akan ditarik oleh elektrode negatif, sebaliknya ion negatif akan ditarik oleh
elektrode positif. Akibat adanya muatan yang sejenis pada elektroda positif, “daun” yang
9
FISIKA SEKOLAH 3 201
1
berada di logam bundar akan mengembang. Mengembangnya “daun” tersebut akan
+
+ +
+
+
+
+
Elektrode
Atas
Ion-ion (+) dan (-)
bergerak seperti
ditunjukan
+
Kamar
Ionisa
si
logam
Bungkus logam
yang dibumikan
dengan jendela
kaca
Daun
Mengembang
ketika dimuati
oleh arus ionisasi
Radiasi dari Ra266 mengionisasi
udara
Isolato
r
10
MΩ
2,5 kV
Sumber
DC
Elektrode
samping
Bumi
chapter: Penerapan Konsep Fisika Inti Dan Radioaktivitas
dideteksi oleh rangkaian elektronik.
3. Kamar Kabut Wilson
Alat ini berisi gas superdingin di bawah titik embun biasa. Partikel radiasi
berenergi tinggi yang melewati gas ini akan mengionkan gas sepanjang lintasannya.
Selanjutnya, ion-ion tersebut berlaku sebagai pusat pengembunan gas superdingin. Jejak
ini dapat diamati dengan mata telanjang dan juga dapat di foto.
Salah satu detektor yang digunakan dalam penelitian adalah kamar gelembung ( bubble
chamber ) . Kamar gelembung menghasilkan jejak-jejak berbentuk gelembunggelembung yang dibentuk oleh ion-ion hasil radiasi mirip dengan uap jenuh yang
mengembun dalam kamar kabut Wilson.
4. Emulsi Film
1
0
FISIKA SEKOLAH 3 201
1
Alat deteksi yang dapat dipakai untuk menangkap jejak lintasan partikel sinar
radioaktif sebab emulsi ini sangat peka terhadap sentuhan partikel. Alat ini berupa
lembaran film yang terbuat dari 30 % perak bromida, tetapi ada juga yang menggunakan
90 % perak bromida. Ketika suatu partikel bermuatan bergerak melalui emulsi film,maka
setelah film dicuci. Dengan mengamati jejaknya, kita dapat mengidentifikasi jenis
partikel dan menentukan energi mula-mula. Emulsi film biasanya digunakan pada
dosimeter. Alat ini berfungsi untuk mendeteksi radiasi yang diterima ( terutama di
daerah-daerah yang terdapat bahan radioaktifnya ). Di bawah ini adalah contoh
dosimeter.
5. Pencacah Sintilasi
Alat ini bekerja berdasarkan sintilasi atau kelipan yaitu pancaran foton-foton
cahaya akibat deeksitasi atom-atom yang tereksitasi oleh partikel radiasi yang
chapter: Penerapan Konsep Fisika Inti Dan Radioaktivitas
akan terbentuk bayangan dalam butir-butir kristal perak bromida yang dapat dilihat
menumbuknya. Sewaktu diode pertama yang disebut foto katoda dikenai foton cahaya,
misalnya dari kelipan detektor sintilasi akibat radiasi alfa, maka fotokatode yang dilapisi
bahan yang mudah mementalkan electron itu, lalu memancarkan fotoelektron yang lalu
dipercepat oleh beda potensial menuju diode di sebelahnya,yang mengakibatkan
terpentalnya beberapa elektron sekunder karena ditumbuknya. Elektron-elektron
sekunder ini dipercepat diode berikutnya, sehingga semakin lama semakin banyak
electron yang sampai pada diode terakhir yang disebut anode,serta menghasilkan pulsa
tegangan listrik yang teramati. Berikut adalah diagram suatu detektor sintilasi.
1
1
FISIKA SEKOLAH 3 201
1
Kanginan, Marthen.2000.Fisika 2000Jilid 3C untuk SMU Kelas 3.Jakarta:Erlangga.
Seran Daton, Goris.2007.FISIKA untuk SMA/MA Kelas XII.Jakarta:Grasindo.
Kaninan,Marthen.2006.Fisika 3 untukSMA kelas XII.Jakarta:Erlangga.
chapter: Penerapan Konsep Fisika Inti Dan Radioaktivitas
DAFTAR PUSTAKA
1
2
PENERAPAN KONSEP FISIKA INTI DAN RADIOAKTIVITAS
Diajukan sebagai tugas Mata Kuliah Fisika Sekolah 3
Disusun oleh:
Hermansyah (0905542)
JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA
FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA
2011
FISIKA SEKOLAH 3 201
1
I.
Standar Kompetensi
Menunjukkan penerapan konsep fisika inti dan radioaktivitas dalam teknologi dan
kehidupan sehari-hari.
II.
Kompetensi Dasar
III.
Indikator
Menyebutkan contoh reaksi fusi dalam kehidupan nyata
Menyebutkan contoh reaksi fisi dalam kehidupan nyata
Menjelaskan manfaat reaktor nuklir bagi kehidupan
Menyebutkan alat-alat pendeteksi radioaktif
Menjelaskan pemanfaatan radioaktif dalam bidang kesehatan,industri, dan
pertanian
IV.
Konsep Pra Syarat
Radioaktivitas
V.
Konsep Essensial
Reaksi Inti ( Fisi dan Fusi )
Radioaktif
chapter: Penerapan Konsep Fisika Inti Dan Radioaktivitas
Mendeskripsikan pemanfaatan radioaktif dalam teknologi dan kehidupan sehari-hari.
2
FISIKA SEKOLAH 3 201
1
VI.
Peta Konsep
Inti dan Radioaktivitas
Radioaktif
Reaksi Inti
diantaranya
Reaksi Fisi
Tidak terkendali
diantaranya
Pendeteksian
Reaksi Fusi
Pemanfaatan
Elektroskop Pulsa
Tidak terkendali
Pengobatan
Pencacah Geiger-Muller
Bom Atom
Industri
Bom Hidrogen
Kamar Kabut Wilson
Terkendali
Menganalisa Materi
Emulsi Film
Reaktor Nuklir
Pengawetan Makanan
Pencacah Sintilasi
menghasilkan
chapter: Penerapan Konsep Fisika Inti Dan Radioaktivitas
Aplikasinya pada
Penentuan Umur dengan Radioaktif
Radiasi
menimbulkan
Bahaya & cara mengatasi radiasi bahan radioaktif
Detektor Asap
3
FISIKA SEKOLAH 3 201
1
Uraian Materi
Dibawah ini akan dijelaskan dua macam reaksi inti yaitu reaksi fisi dan reaksi fusi.
1. Reaksi Fisi
Reaksi fisi atau pembelahan inti merupakan peristiwa penembakkan suatu
inti yang berat yang kemudian inti tersebut pecah dan menjadi dua inti yang lebih
ringan disertai dengan pembebasan neutron baru dan energi yang besar. Contoh
reaksi fisi yang terkenal adalah pada reaktor nuklir
Reaksi pembelahan inti yang sangat cepat dan tak terkendali inilah yang
membinasakan, yakni bom atom.
Reaktor Nuklir
Reaktor nuklir adalah tempat terjadinya reaksi fisi berantai yang terkendali.
Reaktor adalah sumber energi yang sangat efisien. Energi yang dilepaskan dalam
sebuah reaktor nuklir timbul sebagai kalor dan dapat diambil dengan mengalirkan zat
cair atau gas sebagai pendingin melalui reactor itu.
Menurut kegunaannya, reaktor dapat digolongkan sebagai berikut.
1. Reaktor penelitian, digunakan untuk penelitian di bidang fisika, biologi, kimia,
chapter: Penerapan Konsep Fisika Inti Dan Radioaktivitas
VII.
industri, dan teknologi lainnya.
2. Reaktor produksi isotop, untuk memproduksi isotop-isotop dari unsur radioaktif.
3. Reaktor daya, dipakai sebagai sumber tenaga listrik. Dalam hal ini energi nuklir
digunakan sebagai pembangkit tenaga listrik (PLTN) yang lebih murah.
Komponen-komponen utama reaktor
1. Bahan bakar
2. Teras reactor
3. Batang control
4. Moderator
5. Perisai
4
FISIKA SEKOLAH 3 201
1
6. Pendingin
1. Reaksi Fusi
Reaksi fusi merupakan reaksi antara dua inti ringan yang menghasilkan
inti yang lebih berat dan partikel elementer serta energi disebut reaksi fusi. Dalam
kasus ini, temperatur tinggi disediakan menggunakan sebuah bom fisi sebagai
pemicu.
A. Pemanfaatan Radioaktif
1. Pengobatan
Terapi Radiasi
Sifat radiasi radioisotope dimanfaatkan dalam dunia pengobatan untuk membunuh sel
kanker. Penggunaan radioisotope untuk membunuh sel kanker disebut radioterapi
(radiotherapy). Saat ini yang paling banyak digunakan adalah terapi radiasi gamma
chapter: Penerapan Konsep Fisika Inti Dan Radioaktivitas
Contoh skema dasar reaktor nuklir
yang diradiasikan oleh isotop kobalt-60 ( Co-60 ). Untuk mengarahkan sinar radiasi γ
digunakan sebuah mesin tertentu. Mesin berotasi mengitari daerah kanker dan
mengarahkan sinar γ pada daerah tersebut. Sel-sel sehat disekitar kanker menerima
juga radiasi γ . namun, pada tahun 1946, Robert Rathbun Wilson mempublikasikan
sebuah karya ilmiah yang pertama kali mengusulkan penggunaan berkas proton untuk
pengobatan kanker dengan radiasi. Keunikan terapi proton adalah sifat alami proton,
yaitu memiliki massa dan muatan listrik positif. Karena itu, energi yang dibawa
proton bisa dipercepat sedemikian rupa sehingga medium disekeliling kanker tidak
bisa menyerap energi yang dibawa berkas proton. Akibatnya berkas proton dapat
diatur untuk bisa menanamkan energinya ke lokasi sel kanker yang dituju. Dengan
5
FISIKA SEKOLAH 3 201
1
demikian terapi radiasi proton menolong dokter mengobati hanya sel kanker dan
tidak menambah resiko rusaknya sel-sel sehat.
Perunut
Salah satu penggunaan radioaktif sebagai perunut/penjejak terdapat dalam
tubuh- bisa masuk lewat garam beriodium maupun makanan hasil laut. Untuk
mengevaluasi kerja kelenjar gondok,pasien diberi minuman yang mengandung sedikit
radioaktif sodium iodide, di mana di dalamnya berisi iodium-131 yang bersifat
radioaktif. Dua jam kemudian, jumlah iodium dalam kelenjar gondok diteliti dengan
mengukur intensitas radiasi di daerah leher. Zat iodium-135 yang masih tersisa di
gondok digunakan untuk mengukur berapa baiknya kelenjar bekerja.
Perunut juga digunakan untuk mendeteksi penyempitan pembuluh darah. Larutan
natrium klorida yang radioaktif disuntikkan ke dalam tubuh lalu diamati dengan
menggunakan pencacah Geiger-Muller. Tempat penyempitan ditandai dengan
sedikitnya hitungan pada alat pencacah.
2. Industri
Perunut radio isotop dapat digunakan untuk pekerjaan mengeruk lumpur pada
pelabuhan dan terowongan dengan lebih efisien. Caranya adalah dengan memasukan
radioisotop silikon kedalam lumpur dan kemudian mengukur cara lumpur tersebut
chapter: Penerapan Konsep Fisika Inti Dan Radioaktivitas
bidang kesehatan. Contohnya pada fenomena di atas, iodium -nutrisi yang dibutuhkan
terbentuk dan bergerak dengan detektor radioaktif. Kebocoran suatu pipa penyalur
minyak atau gas dapat dirunut dengan menyuntikan sejumlah radioisotop ke dalam
saluran pipa. Cara ini cukup efisien karena untuk menemukan kebocoran kita tidak perlu
menggali tanah. Kita harus memilih isotop yang tepat, yaitu yang memiliki waktu paro
hanya beberapa jam atau beberapa hari. Dengan demikian isotop ini aktif cukup lama
untuk dideteksi, tetapi waktu aktifnya tidak terlalu lama sehingga tidak menimbulkan
masalah radiasi. Untuk itu kita pilih partikel beta. Partikel alfa akan diserap oleh tanah,
sedangkan sinar gamma akan menembus logam dimana saja (tidak dapat digunakan
untuk mendeteksi kebocoran).
3. Menganalisa Materi
6
FISIKA SEKOLAH 3 201
1
Analisis material menggunakan metode radiasi disebut neutron activation
analysis. Caranya material yang akan dianalisa diradiasi dengan neutron. Inti-inti atom
material menyerap neutron dan bisa berubah menjadi isotop-isotop yang berbeda, banyak
yang radioaktif. Dengan menganalisa radiasi yang dipancarkan oleh material setelah
material sampai yang paling kecil sekalipun. Analisis aktivasi neutron ini secara rutin
digunakan di bandara oleh penerbangan komersial untuk mengecek barang-barang
bawaan penumpang dan juga bagasi.
Penggunaan lainnya adalah utuk mengetahui keaslian lukisan atau benda-benda
seni lainnya. Cat yang lama dan yang baru akan memberikan reaksi yang berbeda
terhadap neutron.
4. Menentukan Umur Dengan Radioaktif
Karena keluruhannya yang tetap atau konstan maka radioisotop dapat digunakan
sebagai jam nuklir. Seperti pada penentuan umur fosil dengan karbon. Karbon-14 (waktu
paruh 5730 tahun) dapat digunakan untuk menentukan umur fosil mahluk hidup atau sisasisa dari material yang terbuat dari kayu, kulit, tulang, dan kertas. Cara ini dipakai karena
diketahui pada mahluk hidup – mnusia, tumbuhan, hewan- terdapat sedikit kandungan
radioaktif
14
C. Proses terbentuknya
14
C pada mahluk hidup yaitu neutron-neutron dari
sinar kosmik menumbuk nitrogen 14N dengan reaksi:
1
0
n + 147 N 146C + 11 H
Jadi ada isotop
14
C yang radioaktif dan
12
C yang stabil. Jumlah
chapter: Penerapan Konsep Fisika Inti Dan Radioaktivitas
menyerap neutron, dapat diketahui jenis materialnya. Dengan analisis ini, dapat dideteksi
14
C sangat sedikit
dibandingkan dengan 12C. Perbandingan antara 14C dan 12C adalah 1,3x 10-2. Kemudian
unsur karbon bergabung dengan oksigen membentuk karbon dioksida ( CO 2). Jadi CO 2di
udara ada yang sedikit bersifat radioaktif –unsur karbonnya berasal dari karbon-14 yang
radioaktif. Selanjutnya CO 2diserap oleh tumbuhan, kemudian tumbuhan tersebut
dikonsumsi oleh manusia dan hewan. Pada saat mahluk hidup mati, maka penyerapan
CO 2 terhenti dan kandungan
14
C mulai berkurang karena meluruh dengan melepaskan
sinar beta seperti reaksi
14
6
C 147 N + −10 e
7
FISIKA SEKOLAH 3 201
1
Dengan membandingkan aktivitas karbon-14 pada mahluk sejenis yang masih hidup
dengan yang sudah mati (sampel) maka dapat diketahui umur sampel tersebut.
Begitulah cara sejarawan mengetahui umur fosil...
Strawberi yang diradiasi
Strawberi yang tidak diradiasi
Radiasi dapat digunakan untuk mengawetkan makanan karena diketahui radiasi ini dapat
membunuh bakteri dan jamur. Misalnya pada buah strawberi yang diradiasi akan lebih
awet daripada yang tidak diradiasi.
6. Detektor Asap
chapter: Penerapan Konsep Fisika Inti Dan Radioaktivitas
5. Pengawetan Makanan
Sinar radioaktif juga digunakan untuk mendeteksi asap. Detektor asap ini
menggunakan sinar alfa. Sinar radioaktif menghasilkan ionisasi udara didalam detektor
yang selanjutnya mengasilkan arus. Jika ada asap di dalam detektor, maka ion yang
terbentuk semakin sedikit. Pengurangan arus ini dideteksi oleh rangkaian luar yang
langsung membunyikan alarm secara otomatis.
Untuk bisa dimanfaatkan, radioaktif tersebut dibantu dengan alat pendeteksi,berikut
akan dibahas beberapa macam alat pendeteksi.
B. Pendeteksian Sinar Radioaktif
8
FISIKA SEKOLAH 3 201
1
Alat yang digunakan untuk mendeteksi adanya sinar-sinar radioaktif disebut
detektor. Berikut contoh-contoh detektor.
1. Pencacah Geiger-Muller
Alat ini digunakan untuk menentukan banyaknya pancaran/radiasi sinar radioaktif.
paling banyak digunakan.
Peralatan ini terdiri dari sebuah tabung silinder terbuat dari logam yang diisi
dengan gas bertekanan rendah ( 10 cm Hg ) dan seutas kawat yang terletak sepanjang
sumbu tabung. Kawat dipertahankan agar memiliki beda potensial tinggi ( kira-kira 1.000
V ) terhadap tabung. Saat sebuah partikel atau foton berenergi tinggi memasuki jendela
tipis pada salah satu ujung tabung, beberapa atom gas dalam tabung terionisasi. Elektronelektron yang keluar dari atom gas ditarik menuju kawat positif ( anoda ). Dalam proses
pergerakan elektron menuju kawat positif, electron-elektron juga akan mengionisasi
atom-atom gas lainnya. Proses ini menghasilkan timbunan muatan-muatan yang akan
chapter: Penerapan Konsep Fisika Inti Dan Radioaktivitas
Pencacah Geiger-Muller bekerja berdasarkan ionisasi gas. Alat ini merupakan alat yang
menghasilkan pulsa arus pada keluaran tabung. Pulsa ini diperkuat sehingga dapat
dipakai untuk menyalakan rangkaian pencacah elektronik.
2. Elektroskop Pulsa
Elektroskop pulsa digunakan untuk mendeteksi ionosasi molekul udara oleh
radiasi sumber radioaktif. Pada prinsipnya, cara kerja elektroskop pulsa mirip dengan
sebuah elestroskop daun emas. Pada saat partikel yang dipancarkan oleh unsur radioaktif
masuk ke dalam kamar ionisasi,gas yang ada di kamar tersebut akan terionisasi. Ion-ion
positif akan ditarik oleh elektrode negatif, sebaliknya ion negatif akan ditarik oleh
elektrode positif. Akibat adanya muatan yang sejenis pada elektroda positif, “daun” yang
9
FISIKA SEKOLAH 3 201
1
berada di logam bundar akan mengembang. Mengembangnya “daun” tersebut akan
+
+ +
+
+
+
+
Elektrode
Atas
Ion-ion (+) dan (-)
bergerak seperti
ditunjukan
+
Kamar
Ionisa
si
logam
Bungkus logam
yang dibumikan
dengan jendela
kaca
Daun
Mengembang
ketika dimuati
oleh arus ionisasi
Radiasi dari Ra266 mengionisasi
udara
Isolato
r
10
MΩ
2,5 kV
Sumber
DC
Elektrode
samping
Bumi
chapter: Penerapan Konsep Fisika Inti Dan Radioaktivitas
dideteksi oleh rangkaian elektronik.
3. Kamar Kabut Wilson
Alat ini berisi gas superdingin di bawah titik embun biasa. Partikel radiasi
berenergi tinggi yang melewati gas ini akan mengionkan gas sepanjang lintasannya.
Selanjutnya, ion-ion tersebut berlaku sebagai pusat pengembunan gas superdingin. Jejak
ini dapat diamati dengan mata telanjang dan juga dapat di foto.
Salah satu detektor yang digunakan dalam penelitian adalah kamar gelembung ( bubble
chamber ) . Kamar gelembung menghasilkan jejak-jejak berbentuk gelembunggelembung yang dibentuk oleh ion-ion hasil radiasi mirip dengan uap jenuh yang
mengembun dalam kamar kabut Wilson.
4. Emulsi Film
1
0
FISIKA SEKOLAH 3 201
1
Alat deteksi yang dapat dipakai untuk menangkap jejak lintasan partikel sinar
radioaktif sebab emulsi ini sangat peka terhadap sentuhan partikel. Alat ini berupa
lembaran film yang terbuat dari 30 % perak bromida, tetapi ada juga yang menggunakan
90 % perak bromida. Ketika suatu partikel bermuatan bergerak melalui emulsi film,maka
setelah film dicuci. Dengan mengamati jejaknya, kita dapat mengidentifikasi jenis
partikel dan menentukan energi mula-mula. Emulsi film biasanya digunakan pada
dosimeter. Alat ini berfungsi untuk mendeteksi radiasi yang diterima ( terutama di
daerah-daerah yang terdapat bahan radioaktifnya ). Di bawah ini adalah contoh
dosimeter.
5. Pencacah Sintilasi
Alat ini bekerja berdasarkan sintilasi atau kelipan yaitu pancaran foton-foton
cahaya akibat deeksitasi atom-atom yang tereksitasi oleh partikel radiasi yang
chapter: Penerapan Konsep Fisika Inti Dan Radioaktivitas
akan terbentuk bayangan dalam butir-butir kristal perak bromida yang dapat dilihat
menumbuknya. Sewaktu diode pertama yang disebut foto katoda dikenai foton cahaya,
misalnya dari kelipan detektor sintilasi akibat radiasi alfa, maka fotokatode yang dilapisi
bahan yang mudah mementalkan electron itu, lalu memancarkan fotoelektron yang lalu
dipercepat oleh beda potensial menuju diode di sebelahnya,yang mengakibatkan
terpentalnya beberapa elektron sekunder karena ditumbuknya. Elektron-elektron
sekunder ini dipercepat diode berikutnya, sehingga semakin lama semakin banyak
electron yang sampai pada diode terakhir yang disebut anode,serta menghasilkan pulsa
tegangan listrik yang teramati. Berikut adalah diagram suatu detektor sintilasi.
1
1
FISIKA SEKOLAH 3 201
1
Kanginan, Marthen.2000.Fisika 2000Jilid 3C untuk SMU Kelas 3.Jakarta:Erlangga.
Seran Daton, Goris.2007.FISIKA untuk SMA/MA Kelas XII.Jakarta:Grasindo.
Kaninan,Marthen.2006.Fisika 3 untukSMA kelas XII.Jakarta:Erlangga.
chapter: Penerapan Konsep Fisika Inti Dan Radioaktivitas
DAFTAR PUSTAKA
1
2