Dasar Fisika Radiasi

1. Pusat Pendidikan dan Pelatihan Badan Tenaga Nuklir Nasional Dasar Fisika Radiasi Diklat Petugas Proteksi Radiasi

2. Pokok Bahasan • STRUKTUR ATOM DAN INTI ATOM • A. Struktur Atom • B. Inti Atom • PELURUHAN RADIOAKTIF • A. Jenis Peluruhan • B. Aktivitas Radiasi • C. Waktu Paro • D. Aktivitas Jenis • E. Skema Peluruhan

3. Pokok Bahasan (lanjutan) • INTERAKSI RADIASI DENGAN MATERI • A. Interaksi Partikel Alpha • B. Interaksi Partikel Beta • C. Interaksi Sinar Gamma dan Sinar-X • D. Interaksi Radiasi Neutron • SUMBER RADIASI • A. Sumber Radiasi Alam • B. Sumber Radiasi Buatan

4. Tujuan Instruksional Umum: 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

5. Tujuan Instruksional Khusus: 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;

6. TujuanInstruksional (lanjutan) 7. 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.

7. Apakah Radiasi itu

8. Radiasi adalah: suatu emisi (pancaran) dan perambatan energi melalui materi atau ruang dalam bentuk gelombang elektromagnetik dan atau partikel

9. Mengapa terjadi radiasi disebut proses peluruhan

10. Struktur Atom Bohr

11. Partikel Penyusun Atom Elektron 9,1 10–31 kg  0 sma – 1,6 10–19 C  – 1 muatan elementer Proton 1,6 10–27 kg  1 sma 1,6 10–19 C  + 1 muatan elementer Neutron 1,6 10–27 kg  1 sma netral  0

12. Atom Stabil

13. Atom tidak Stabil

14. Transisi Elektron

15. Inti Atom A Terdiri atas sejumlah proton dan sejumlah neutron X X : Lambang atom Z : Nomor atom (jumlah proton) A : Nomor massa (jumlah proton + jumlah neutron) Z

16. Contoh Simbol Nuklida Jenis Unsur : Helium Jumlah proton ( Z ) = 2 Jumlah neutron ( N ) = 2 Jenis Unsur : Cobalt Jumlah proton ( Z ) = 27 Jumlah neutron ( N ) = 32

17. Beberapa istilah berkaitan dengan penamaan nuklida Isotop : nuklida-nuklida yang mempunyai jumlah proton (Z) sama tetapi jumlah neutron berbeda Isobar : nuklida-nuklida yang mempunyai massa (A) sama tetapi jumlah proton (Z) berbeda Isoton : nuklida-nuklida yang mempunyai jumlah neutron (N) sama tetapi jumlah proton berbeda Isomer : nuklida-nuklida yang mempunyai jumlah proton dan jumlah neutron sama tetapi tingkat energinya berbeda

18. Kestabilan Inti Atom ditentukan oleh komposisi jumlah proton dan jumlah neutron • Secara umum: • Inti ringan  N = Z • Inti berat  N = 1½ . Z • Secara tepat : Lihat tabel nuklida

19. Kurva Kestabilan

20. Sebagian dari Tabel Nuklida diarsir hitam berarti nuklida stabil

21. Peluruhan Radioaktif

22. Peluruhan Zat Radioaktif nuklida tidak stabil (radionuklida) memancarkan radiasi alpha (), beta () atau gamma ()

23. Peluruhan Alpha

24. Peluruhan Alpha Perubahan nuklida tidak stabil menjadi lebih stabil dengan memancarkan partikel alpha yang identik dengan inti atom Helium   2He4 muatan : + 2 muatan elementer massa : 4 sma Contoh: 90Th230 88Ra226 + 

25. Peluruhan Alpha

26. Peluruhan Beta

27. Peluruhan Beta Perubahan nuklida tidak stabil menjadi lebih stabil dengan memancarkan partikel beta. +  +1e0 –  -1e0 muatan : + atau – 1 muatan elementer massa : 0 Contoh: 4Be11 5B11 + – 6C10 5B10 + +

28. Peluruhan Beta

29. Peluruhan Gamma

30. Peluruhan Gamma Perubahan nuklida tidak stabil menjadi lebih stabil dengan memancarkan radiasi gamma yang merupakan gelombang elektromagnetik. Muatan  : 0 massa  : 0 Contoh: 56Ba137* 56Ba137 + 

31. Aktivitas Radiasi Jumlah peluruhan per satuan waktu menunjukkan jumlah radionuklida yang tidak stabil berubah menjadi nuklida stabil dalam satu detik • Satuan: • Currie (Ci) satuan lama • Bequerrel (Bq) satuan baru (SI) • 1 Ci = 3,7 1010 Bq atau • 1 Ci = 3,7 104 Bq = 37.000 Bq • 1 Bq = 1 peluruhan per detik

32. Aktivitas Radiasi Merupakan fungsi waktu, semakin lama aktivitas radiasi akan semakin berkurang

33. Waktu Paro Waktu yang dibutuhkan suatu radionuklida untuk meluruh separo dari aktivitas awalnya

34. Penggunaan T½

35. Contoh Persoalan Aktivitas Radiasi Suatu radionuklida mempunyai konstanta peluruhan (  ) 0,3465 per tahun. Bila aktivitasnya pada 1 Juni 1995 adalah 200 Bq, berapakah aktivitasnya pada 1 Juni 1999 ? Waktu paruh radionuklida ( T½) = 0,693/0,3465 = 2 tahun Selang waktu peluruhan = 4 tahun atau dua kali waktu paruh (n = 2). Dengan menggunakan tabel ataupun rumus maka aktivitasnya adalah = ¼ x 200 Bq = 50 Bq.

36. Skema Peluruhan

37. Interaksi Radiasi dengan Materi Materi Radiasi

38. Tiga Jenis Radiasi  Radiasi Partikel Bermuatan: alpha; beta; proton; elektron.  Radiasi Partikel tidak Bermuatan: neutron.  Radiasi Gelombang Elektromagnetik: sinar-X dan sinar Gamma.

39. Partikel Bermuatan Alpha Elektron 1. Ionisasi 1. Ionisasi 2. Eksitasi 2. Eksitasi 3. Reaksi Inti 3. Brehmsstrahlung

40. Ionisasi

41. Eksitasi

42. 4Be9 + α6C12 + n Reaksi Inti

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

44. Partikel tidak Bermuatan • Tumbukan Elastik • Tumbukan tidak Elastik • Reaksi Inti • Reaksi Fisi

45. Tumbukan Elastis

46. Tumbukan Tak Elastis

47. Reaksi Inti

48. Reaksi Fisi U235 + nt  Y1 + Y2 + (2-3)n + Q 92U235 + nt 54Xe140 + 38Sr94+ 20n1 + Q

49. Gelombang Elektromagnetik • Efek Foto Listrik • Efek Compton • Produksi Pasangan

50. Efek Foto Listrik