Dasar Fisika Radiasi

1Dasar Fisika RadiasiPusat Pendidikan dan PelatihanBadan Tenaga Nuklir NasionalDiklat Petugas Proteksi Radiasi12Pokok Bahasan STRUKTUR ATOM DAN INTI ATOMA.Struktur AtomB.Inti Atom PELURUHAN RADIOAKTIFA.Jenis PeluruhanB.Aktivitas RadiasiC.Waktu ParoD.Aktivitas JenisE.Skema Peluruhan 23Pokok Bahasan (lanjutan) INTERAKSI RADIASI DENGAN MATERIA.Interaksi Partikel AlphaB.Interaksi Partikel BetaC.Interaksi Sinar Gamma dan Sinar-XD.Interaksi Radiasi Neutron SUMBER RADIASIA.Sumber Radiasi AlamB.Sumber Radiasi Buatan 34Tujuan InstruksionalUmum:setelah mengikuti pelajaran ini, setiap peserta diharapkan dapat menguraikan proses terjadinya radiasi, proses peluruhan inti atom, interaksi radiasi dengan materi serta prinsip dari beberapa sumber radiasi buatan 45Tujuan InstruksionalKhusus:1.menggambarkan struktur atom berdasarkan model atom Bohr;2.menguraikan proses transisi elektron;3.membedakan isotop, isobar, isoton, dan isomer;4.menentukan kestabilan inti atom berdasarkan tabel nuklida;5.menyebutkan tiga jenis peluruhan radioaktif dan sifat radiasi yang dipancarkannya;6.menghitung aktivitas suatu bahan radioaktif menggunakan konsep waktu paro;567.menguraikan proses interaksi radiasi alpha dan beta bila mengenai materi;8.menguraikan proses interaksi radiasi gamma dan sinar-X bila mengenai materi;9.menguraikan proses interaksi radiasi neutron bila mengenai materi;10.membedakan sumber radiasi alam dan buatan.Tujuan Instruksional (lanjutan)67Apakah Radiasi itu

78Radiasi adalah:

suatu emisi (pancaran) dan perambatan energi melalui materi atau ruang dalam bentuk gelombang elektromagnetik dan atau partikel89

disebut proses peluruhanMengapa terjadi radiasi910

Struktur Atom Bohr1011Partikel Penyusun AtomElektron9,1 1031 kg 0 sma 1,6 1019 C 1 muatan elementerProton1,6 1027 kg 1 sma1,6 1019 C +1 muatan elementerNeutron1,6 1027 kg 1 smanetral01112Atom Stabil

1213

Atom tidak Stabil1314

Transisi Elektron1415Inti AtomTerdiri atas sejumlah proton dan sejumlah neutronZXAX : Lambang atomZ : Nomor atom (jumlah proton)A : Nomor massa (jumlah proton + jumlah neutron)1516Contoh Simbol Nuklida

Jenis Unsur : HeliumJumlah proton ( Z ) = 2Jumlah neutron ( N ) = 2

Jenis Unsur : CobaltJumlah proton ( Z ) = 27Jumlah neutron ( N ) = 321617Beberapa istilahberkaitan dengan penamaan nuklidaIsotop : nuklida-nuklida yang mempunyai jumlah proton (Z) sama tetapi jumlah neutron berbedaIsobar : nuklida-nuklida yang mempunyai massa (A) sama tetapi jumlah proton (Z) berbedaIsoton : nuklida-nuklida yang mempunyai jumlah neutron (N) sama tetapi jumlah proton berbedaIsomer : nuklida-nuklida yang mempunyai jumlah proton dan jumlah neutron sama tetapi tingkat energinya berbeda1718Kestabilan Inti Atomditentukan oleh komposisi jumlah proton dan jumlah neutronSecara umum: Inti ringan N = Z Inti berat N = 1 . ZSecara tepat : Lihat tabel nuklida1819

Kurva Kestabilan1920Sebagian dari Tabel Nuklidadiarsir hitam berarti nuklida stabil

2021Peluruhan Radioaktif2122nuklida tidak stabil(radionuklida)memancarkan radiasi alpha (), beta () atau gamma ()Peluruhan Zat Radioaktif2223

Peluruhan Alpha2324Peluruhan AlphaPerubahan nuklida tidak stabil menjadi lebih stabil dengan memancarkan partikel alpha yang identik dengan inti atom Helium2He4muatan: + 2 muatan elementermassa:4 smaContoh:90Th23088Ra226 + 2425

Peluruhan Alpha2526Peluruhan Beta

2627Peluruhan BetaPerubahan nuklida tidak stabil menjadi lebih stabil dengan memancarkan partikel beta. ++1e0 -1e0muatan:+ atau 1 muatan elementermassa:0Contoh:4Be115B11 + 6C105B10 + +2728Peluruhan Beta

2829Peluruhan Gamma

2930Peluruhan GammaPerubahan nuklida tidak stabil menjadi lebih stabil dengan memancarkan radiasi gamma yang merupakan gelombang elektromagnetik.Muatan :0massa :0Contoh:56Ba137*56Ba137 + 3031Aktivitas RadiasiJumlah peluruhan per satuan waktumenunjukkan jumlah radionuklida yang tidak stabil berubah menjadi nuklida stabil dalam satu detikSatuan: Currie (Ci)satuan lama Bequerrel (Bq)satuan baru (SI)1 Ci = 3,7 1010 Bq atau1 Ci = 3,7 104 Bq = 37.000 Bq1 Bq = 1 peluruhan per detik3132Aktivitas RadiasiMerupakan fungsi waktu, semakin lama aktivitas radiasi akan semakin berkurang

3233

Waktu ParoWaktu yang dibutuhkan suatu radionuklida untuk meluruh separo dari aktivitas awalnya

3334

Penggunaan T

3435Contoh Persoalan Aktivitas RadiasiSuatu radionuklida mempunyai konstanta peluruhan ( ) 0,3465 per tahun. Bila aktivitasnya pada 1 Juni 1995 adalah 200 Bq, berapakah aktivitasnya pada 1 Juni 1999 ?

Waktu paruh radionuklida ( T) = 0,693/0,3465 = 2 tahunSelang waktu peluruhan = 4 tahun atau dua kali waktu paruh (n = 2).Dengan menggunakan tabel ataupun rumus maka aktivitasnya adalah = x 200 Bq = 50 Bq.3536

Skema Peluruhan3637

RadiasiMateriInteraksi Radiasi dengan Materi3738Tiga Jenis RadiasiRadiasi Partikel Bermuatan:alpha; beta; proton; elektron.Radiasi Partikel tidak Bermuatan:neutron.Radiasi Gelombang Elektromagnetik:sinar-X dan sinar Gamma.3839Partikel BermuatanAlpha Elektron1. Ionisasi 1. Ionisasi2. Eksitasi 2.Eksitasi3. Reaksi Inti 3.Brehmsstrahlung

3940Ionisasi

4041Eksitasi

41424Be9 + 6C12 + nReaksi Inti4243

BrehmsstrahlungF = 3,5 x 10-4 . Z . Emax4344Partikel tidak BermuatanTumbukan ElastikTumbukan tidak ElastikReaksi IntiReaksi Fisi4445Tumbukan Elastis

4546Tumbukan Tak Elastis

4647Reaksi Inti

4748Reaksi FisiU235 + nt Y1 + Y2 + (2-3)n + Q

92U235 + nt 54Xe140 + 38Sr94 + 20n1 + Q

4849Gelombang ElektromagnetikEfek Foto ListrikEfek ComptonProduksi Pasangan4950Efek Foto Listrik

5051Efek Compton

5152Produksi Pasangan

5253

Karakteristik Beberapa Jenis Radiasi5354Penyerapan Radiasi Gamma / Sinar X

5455Alam: Radiasi Kosmik Radiasi Terestrial Radiasi InternalBuatan: Zat Radioaktif Pswt Pembangkit Radiasi ReaktorSumberRadiasi5556Sumber RadiasiAlam:1. Rad Kosmik: - , 2. Rad Terestrial:- , , 3.Rad Internal:- , ,

Buatan:1. Zat Radiaktif:- , , , n2. Pesawat Pembangkit Rad:- , sinar-X, n, p3. Reaktor Nuklir:- n, , ,

5657RANGKUMANTransisi elektron dari lintasan lebih luar ke lintasan lebih dalam memancarkan radiasi sinar-X karakteristik. Transisi elektron dari lintasan yang lebih dalam ke lintasan yang lebih luar, membutuhkan energi eksternal.Isotop adalah inti-inti atom bernomor atom sama tetapi nomor massa berbeda.5758Peluruhan radioaktif: perubahan inti atom tidak stabil menjadi stabil. Inti atom yang tidak stabil disebut radionuklida atau radioisotop. Tiga jenis peluruhan spontan: peluruhan alpha, peluruhan beta, peluruhan gamma. 5859Radionuklida meluruh mengikuti persamaan:A = A0 e-tWaktu paro: waktu yang diperlukan sehingga jumlah inti atom yang tidak stabil (atau aktivitas) berkurang menjadi separuhnya.Jenis radiasi; : radiasi pengion kuat, : radiasi pengion sedang, Gamma dan sinar-X : radiasi pengion lemah.

5960Ionisasi: proses terlepasnya elektron dari atom sehingga terbentuk pasangan ion.Radiasi pengion: radiasi yang dapat menyebabkan proses ionisasi, baik secara langsung (radiasi dan ) maupun secara tidak langsung (radiasi gamma dan neutron).Efek fotolistrik: peristiwa terlepasnya elektron dari orbitnya ketika atom menyerap seluruh energi foton yang mengenainya.6061Efek Compton: peristiwa terlepasnya elektron dari orbitnya ketika atom menyerap sebagian energi foton yang mengenainya dan menghamburkan sebagian energi lainnya.Produksi pasangan: terbentuknya pasangan elektron dan positron ketika energi foton diserap seluruhnya oleh pengaruh medan inti atom.6162Atenuasi foton:I = I0 e-xI = B.I0 e-x

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

6263

Semoga Sukses63Sheet1Selang WaktuAktivitas0Ao1 x T0,5 x Ao2 x T0,25 x Ao3 x T0,125 x Ao4 x T0,0625 x Ao5 x T0,03125 x Ao6 x T0,0156 x Aodst

Sheet2

Sheet3

Sheet1Jenis RadiasiDaya IonisasiDaya TembusAlphaBesarRendahBetaSedangSedangGammaKecilSangat BesarSinar - XKecilBesar

Sheet2

Sheet3