CLICK HERE FOR BLOGGER TEMPLATES AND MYSPACE LAYOUTS »

Minggu, 06 Mei 2012

Sumber Radiasi

Sumber radiasi dapat dibedakan berdasarkan asalnya yaitu sumber radiasi alam yang sudah ada di alam ini sejak terbentuknya, dan sumber radiasi buatan yang sengaja dibuat oleh manusia. Radiasi yang dipancarkan olehsumber radiasi alam disebut radiasi latar belakang.

Pada bab ini akan dibahas beberapa macam sumber radiasi alam danprinsip kerja secara umum dari beberapa sumber radiasi buatan.

A.    Sumber Radiasi Alam
Setiap hari manusia terkena radiasi dari alam dan radiasi dari alam ini 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 berikut:
•    sumber radiasi kosmik yang berasal dari benda langit di dalam dan luar tata surya kita,
•    sumber radiasi terestrial yang berasal dari kerak bumi,
•    sumber radiasi internal yang berasal dari dalam tubuh manusia sendiri.

1.    Sumber Radiasi Kosmik
Radiasi kosmik berasal dari angkasa luar, sebagian berasal dari ruang antarbintang dan matahari. Radiasi kosmik ini terdiri dari partikel dan sinaryang berenergi tinggi (1017 eV) dan berinteraksi dengan inti atom stabil diatmosfir  membentuk  inti  radioaktif  seperti  C-14,  Be-7,  Na-22  dan  H-3
Radionuklida yang terjadi karena interaksi 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. Tingkat radiasi yang diterima seseorang juga bergantung pada garis lintangnya di bumi, karena radiasi kosmik ini dipengaruhi oleh medan magnet bumi. Karena medan magnet bumi didaerah kutub lebih kuat, maka radiasi yang diterima di kutub lebih kecil daripada di daerah katulistiwa.

2.    Sumber Radiasi Terestrial
Radiasi terestrial secara natural dipancarkan oleh radionuklida di dalam kerak bumi, dan radiasi ini dipancarkan oleh radionulida yang disebut primordial dengan waktu paro berorde milyar (109) tahun. Radionuklida iniada sejak terbentuknya bumi. Radionuklida yang ada dalam kerak bumi terutama adalah deret Uranium, yaitu peluruhan berantai mulai dari U-238 sampai stabil Pb-206; deret Actinium, yang mulai dari U-235 sampai Pb-207; dan deret Thorium, mulai dari Th-232 sampai Pb-208. Dalam setiap proses peluruhan berantai di atas dipancarkan berbagai jenis energi (α, β dan γ) dengan  berbagai  tingkatan energy.

.Radiasi terestrial terbesar yang diterima manusia berasal dari Radon (Ra-222) dan Thoron (Ra-220) karena dua radionuklida ini berbentuk gas sehingga bisa menyebar kemana-mana.
Tingkat radiasi yang diterima seseorang dari radiasi terestrial ini berbeda-beda dari satu tempat ke tempat lain bergantung kepada konsentrasi sumber radiasi di dalam kerak bumi. Ada beberapa tempat di bumi ini yang memiliki tingkat radiasi di atas rata-rata seperti Poços de Caldas dan Guarapari (Brazil), Kerala dan Tamil Nadu (India) dan Ramsar (Iran).

3.    Sumber Radiasi di Dalam Tubuh
Sumber radiasi alam lain adalah radionuklida yang ada di dalam tubuhmanusia. 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 radionuklida C-14, H-3, K-40, radon. Selain itu masih ada sumber lainseperti Pb-210 dan Po-210 yang banyak berasal dari ikan dan kerang-kerangan. Buah-buahan biasanya mengandung unsur K-40.

B.    Sumber Radiasi Buatan
Sumber radiasi buatan mulai diproduksi pada abad ke 20 diketemukannya sinar-X oleh W. Roentgent. Saat ini sudah banyak sekali jenis dari sumberradiasi buatan baik yang berupa zat radioaktif, pesawat sinar-X, reaktornuklir dan akselerator.

1.    Zat Radioaktif
Dewasa 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 atauion cepat (di dalam alat-alat pemercepat partikel, misalnya akselerator, siklotron). Radionuklida buatan ini bisa memancarkan jenis radiasi alpha ,beta, gamma dan neutron.

a.    Pemancar Alpha
Salah satu contoh reaksi inti untuk menghasilkan radionuklida pemancaralpha adalah:
13Al27+0n1 → 11Na24+α
Salah satu aplikasinya adalah untuk menghasilkan radiasi neutron melaluireaksi (α,n), radionuklida yang sering dipakai adalah Ra-226, Po-210, Pu-239 dan Am-241.

b.    Pemancar Beta
Sebagian besar pemancar beta ini dihasilkan melalui penembakan partikel neutron pada nuklida stabil. Oleh karena itu di dalam reaktor nuklir didapatkan berbagai macam pemancar beta. Energi radiasi beta bersifat kontinu. Pemancar beta sering digunakan dalam kedokteran dan juga dalam industri untuk mengukur ketebalan materi. Pemancar beta yang sering digunakan dalam kedokteran misalnya Sr-90, Y-90, P-32, Re-188, sedangkan untuk industri sering digunakan Sr-90, P-32, Tl-208.
Contoh reaksi inti untuk menghasilkan pemancar beta adalah
14Si31+0n1 → 15P32+β–

c.    Pemancar Gamma
Sebenarnya jarang sekali sumber radioaktif yang hanya memancarkan radiasi gamma saja, karena radiasi gamma biasanya mengikuti proses peluruhan
α atau   β. Berikut ini sebuah reaksi inti untuk menghasilkan radionuklida pemancar β dan γ adalah:
27Co59+0n1→28Ni60+β–+γ
Dalam pemakaiannya, pemancar gamma beraktivitas tinggi sering digunakan sebagai sumber radiasi di rumah sakit dan industri. Irradiator banyak digunakan di rumah sakit (irradiator Co-60 dan Cs-137) dan dalam industri (irradiator Co-60).

d.    Pemancar Neutron
Radiasi neutron dapat dihasilkan dengan interaksi radiasi α dengan bahan yang dapat melangsungkan reaksi (α,n) seperti unsur Be. Sumber neutron ini merupakan campuran antara unsur Be dengan radioaktif pemancar α,misalnya Am-241 yang dibungkus dalam sebuah kapsul, sehingga terjadireaksi sebagai berikut.
95Am241→93Np237+α
4Be9+α →6C12+ n

2.    Pesawat Sinar-X
Secara sederhana proses terbentuknya radiasi sinar-X pada pesawat sinar-X adalah sebagai berikut perhatikan gambar di bawah ini.

Proses pembentukan sinar-X pada pesawat sinar-X adalah sebagai berikut:
1)    Arus listrik akan memanaskan filamen sehingga akan terjadi awan elektron disekitar filamen (proses emisi termionik).
2)    Tegangan (kV) di antara katoda (negatif) dan anoda (positif) akan menyebabkan elektron-elektron bergerak ke arah anoda.
3)    Fokus (focusing cup) berfungsi untuk mengarahkan pergerakanelektron-elektron (berkas elektron) menuju target.
4)    Ketika berkas elektron menubruk target akan terjadi proses eksitasipada atom-atom target, sehingga akan dipancarkan sinar-X karakteristik, dan proses pembelokan (pengereman) elektron sehinggaakan dipancarkan sinar-X bremstrahlung.
5)    Berkas sinar-X yang dihasilkan, yaitu sinar-X karakteristik dan bremstrahlung, dipancarkan keluar tabung melalui window.
6)    Pendingin diperlukan untuk mendinginkan target karena sebagian besarenergi pada saat elektron menumbuk target akan berubah menjadi panas.

Dari pembahasan di atas terlihat bahwa sinar-X yang dihasilkan oleh pesawat sinar-X terdiri atas sinar-X karakteristik yang bersifat “diskrit” dan sinar-X bremstrahlung yang bersifat kontinu. Perhatikan gambar spektrumenergi sinar-X berikut ini
Gambar V-2: Spektrum energi sinar-X
Terdapat dua pengaturan (adjustment) pada pesawat sinar-X yaitupengaturan arus berkas elektron (mA) yaitu dengan mengatur arus filamendan pengaturan tegangan di antara anoda dan katoda (kV). Pengaturan arusfilamen akan menyebabkan perubahan jumlah elektron yang dihasilkanfilamen dan intensitas berkas elektron (mA) sehingga mempengaruhi intensitas sinar-X. Semakin besar mA akan menghasilkan intensitas sinar-Xyang semakin besar.
Pengaturan tegangan kV akan menyebabkan perubahan “gaya tarik” anodaterhadap elektron sehingga kecepatan elektron menuju (menumbuk) targetakan berubah. Hal ini menyebabkan energi sinar-X dan intensitas sinar-Xyang dihasilkan akan mengalami perubahan. Semakin besar kV akanmenghasilkan energi dan intensitas sinar-X yang semakin besar.
.

3.    Akselerator
Akselerator adalah alat yang digunakan untuk mempercepat partikelbermuatan (ion). Partikel bermuatan, misalnya proton atau elektron,dipercepat menggunakan medan listrik dan medan magnit sehinggamencapai kecepatan yang sangat tinggi.
Partikel yang telah mempunyai kecepatan sangat tinggi yang dipancarkanoleh akselerator dapat digunakan untuk berbagai keperluan misalnya untukmemproduksi zat radioaktif dengan proton berenergi tinggi, memproduksisinar-X berenergi tinggi dengan elektron yang dipercepat, dan juga dapatmenghasilkan radiasi neutron dengan mempercepat ion deuterium (1H2).

Dua contoh akselerator yang banyak digunakan adalah akselerator linier(LINAC = linear accelerator) yang mempunyai lintasan garis lurus dancyclotron yang mempunyai lintasan berbentuk lingkaran.
Untuk membedakannya dengan zat radioaktif, akselerator dan pesawatsinar-X sering disebut sebagai pembangkit radiasi.

4.    Reaktor Nuklir
Mekanisme utama yang terjadi dalam reaktor nuklir adalah pembelahan intidengan persamaan reaksi sebagai berikut.
X + nt→Y1+ Y2+ nc+ Q


Suatu inti atom X yang dapat belah (fisil) seperti U-235 ketika ditembakdengan neutron termal (nt) akan belah menjadi dua inti radioaktif  Y1 danY2. Dalam reaksi pembelahan tersebut juga dilepaskan 2 atau 3 buahneutron cepat (nc) dan sejumlah energi panas (Q). Oleh karena Y1 dan Y2 merupakan inti-inti yang aktif maka dalam proses tersebut jugadipancarkan berbagai macam radiasi (α,β dan γ ).

Dari mekanisme pembelahan (reaksi fisi) di atas terlihat bahwa setiapreaksi akan menghasilkan lebih dari satu neutron cepat baru, yang bilaenerginya dapat diturunkan menjadi neutron termal, akan menyebabkanreaksi pembelahan inti dapat belah yang lainnya. Proses ini berlangsungterus menerus dan disebut sebagai proses reaksi berantai (chain reaction).Dalam reaktor nuklir, proses reaksi berantai ini dikendalikan secara cermatsedangkan pada bom atau senjata nuklir reaksi ini dibiarkan tanpa kendali.

Energi panas yang dihasilkan dari reaksi berantai di atas ( Q ) dapatdimanfaatkan untuk menggerakan turbin sehingga dapat menghasilkanlistrik. Fasilitas yang memanfaatkan mekanisme ini adalah PLTN.Neutron yang dihasilkan dalam reaksi ini juga dapat digunakan untukberbagai macam aplikasi dan penelitian, seperti untuk keperluan produksizat radioaktif dan analis bahan yang dilakukan di reaktor penelitian(research reactor).

0 komentar: