Penjelasan Lengkap Perihal Radioaktivitas Dan Ancaman Radiasi

Radioaktivitas disebut juga peluruhan radioaktif, yaitu insiden terurainya beberapa inti atom tertentu secara impulsif yang diikuti dengan pancaran partikel alfa (inti helium), partikel beta (elektron), atau radiasi gamma (gelombang elektromagnetik gelombang pendek).

Sinar-sinar yang dipancarkan tersebut disebut sinar radioaktif, sedangkan zat yang memancarkan sinar radioaktif disebut dengan zat radioaktif. Istilah keradioaktifan (radioactivity) pertama kali diciptakan oleh Marie Curie (1867 - 1934), spesialis kimia asal Prancis. Marie dan suaminya, Pierre Curie (1859 - 1906), berhasil menemukan unsur radioaktif baru, yaitu polonium dan radium. Ernest Rutherford (1871 - 1937) menyatakan bahwa sinar radioaktif sanggup dibedakan atas sinar alfa yang bermuatan positif dan sinar beta yang bermuatan negatif. Paul Ulrich Villard (1869 – 1915), seorang ilmuwan Prancis, menemukan sinar radioaktif yang tidak bermuatan, yaitu sinar gamma.

1. Jenis Sinar Radioaktif

Berdasarkan partikel penyusunnya, sinar radioaktif dibagi menjadi tiga, yaitu sinar alfa, sinar beta, dan sinar gamma.

a. Sinar Alfa (Sinar α )

Sinar alfa yaitu sinar yang dipancarkan oleh unsur radioaktif. Sinar ini ditemukan secara bersamaan dengan inovasi fenomena radioaktivitas, yaitu peluruhan inti atom yang berlangsung secara spontan, tidak terkontrol, dan menghasilkan radiasi. Sinar alfa terdiri atas dua proton dan dua neutron. Berikut ini yaitu sifat alamiah sinar alfa.

1. Sinar alfa merupakan inti He.
2. Dapat menghitamkan pelat film (yang berarti mempunyai daya ionisasi). Daya ionisasi sinar alfa paling berpengaruh daripada sinar beta dan gamma.
3. Mempunyai daya tembus paling lemah di antara ketiga sinar radioaktif.
4. Dapat dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnet.
5. Mempunyai jangkauan beberapa sentimeter di udara dan 10² mm di dalam logam.

b. Sinar Beta (Sinar β )

Sinar beta merupakan elektron berenergi tinggi yang berasal dari inti atom. Berikut ini beberapa sifat alamiah sinar beta.

1. Mempunyai daya ionisasi yang lebih kecil dari sinar alfa.
2. Mempunyai daya tembus yang lebih besar daripada sinar alfa.
3. Dapat dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnet.

c. Sinar Gamma (Sinar γ )

Sinar gamma yaitu radiasi gelombang elektromagnetik yang terpancar dari inti atom dengan energi yang sangat tinggi yang tidak mempunyai massa maupun muatan. Sinar gamma ikut terpancar dikala sebuah inti memancarkan sinar alfa dan sinar beta. Peluruhan sinar gamma tidak mengakibatkan perubahan nomor atom maupun massa atom. Sinar gamma mempunyai beberapa sifat alamiah berikut ini.

1. Sinar gamma tidak mempunyai jangkauan maksimal di udara, semakin jauh dari sumber intensitasnya makin kecil.
2. Mempunyai daya ionisasi paling lemah.
3. Mempunyai daya tembus yang terbesar.
4. Tidak membelok dalam medan listrik maupun medan magnet.
5. Peluruhan Radioaktif

2. Peluruhan Radioaktif

a. Peluruhan Sinar Alfa

Suatu inti yang tidak stabil sanggup meluruh menjadi inti yang lebih ringan dengan memancarkan partikel alfa (inti atom helium). Pada peluruhan alfa terjadi pembebasan energi. Energi yang dibebaskan akan menjadi energi kinetik partikel alfa dan inti anak. Inti anak mempunyai energi ikat per nukleon yang lebih tinggi dibandingkan induknya.

Jika inti memancarkan sinar α (inti ⁴₂He ), maka inti tersebut kehilangan 2 proton dan 2 neutron, sehingga Z berkurang 2, n berkurang 2, dan A berkurang 4. Persamaan peluruhannya:

^A _ZX (inti induk) → ^{A – 4}_Z-2Y + ⁴₂He (inti Anak)

Contoh:

²³⁸ ₉₂U → ²³⁴ ₉₀Th + ⁴₂He

²²⁶ ₈₈Ra → ²²² ₈₆Ra + ⁴₂He

b. Peluruhan Sinar Beta

Salah satu bentuk peluruhan sinar beta yaitu peluruhan neutron. Neutron akan meluruh menjadi proton, elektron, dan antineutrino. Antineutrino merupakan partikel netral yang mempunyai energi, tetapi tidak mempunyai massa. Bentuk peluruhan sinar beta yang lain yaitu peluruhan proton. Proton akan meluruh menjadi neutron, positron, dan neutrino. Neutrino mempunyai sifat yang sama dengan antineutrino. Peluruhan sinar beta bertujuan supaya perbandingan antara proton dan neutron di dalam inti atom menjadi seimbang sehingga inti atom tetap stabil.

Jika inti radioaktif memancarkan sinar beta ( β ) maka nomor massa inti tetap (jumlah nukleon tetap), tetapi nomor atom berubah. Terjadi dua proses peluruhan, yaitu:

^A_ZX → ^A _{Z + 1}Y + ⁰ _-1β X = inti induk

^A_ZX → ^A _{Z − 1}Y + ⁰ _{+ 1}β Y = inti anak

pola :

¹⁴₆C → ¹⁴₇C + ⁰ _-1β

¹²₇N → ¹²₆C + ⁰ ₊₁β

c. Peluruhan Gamma

Suatu inti atom yang berada dalam keadaan tereksitasi sanggup kembali ke keadaan dasar (ground state) yang lebih stabil dengan memancarkan sinar gamma. Peristiwa ini dinamakan peluruhan sinar gamma. Atom yang tereksitasi biasanya terjadi pada atom yang memancarkan sinar alfa maupun sinar beta, lantaran pemancaran sinar gamma biasanya menyertai pemancaran sinar alfa dan sinar beta.

Peluruhan gamma hanya mengurangi energi saja, tetapi tidak mengubah susunan inti. Seperti dalam atom, inti atom sanggup berada pada keadaan eksitasi, yaitu keadaan inti yang tingkat energinya lebih tinggi dari keadaan dasarnya. Inti yang berada pada keadaan eksitasi diberi tanda star (*). Keadaan eksitasi inti ini dihasilkan dari tumbukan dengan partikel lain.

Persamaan peluruhan sinar gamma:

^A_ZX*→ ^A _Z X + γ

Inti yang berada dalam keadaan eksitasi pada umumnya terjadi sesudah peluruhan. Misalnya:

¹²₅B → ¹²₆C* + ⁰ _-1β

¹²₅C* → ¹²₆C + ⁰ ₀γ

3. Deret Radioaktif

Deret radioaktif merupakan deret nuklida radioaktif. Pada deret ini setiap anggotanya terbentuk dari hasil peluruhan nuklida sebelumnya. Deret akan berakhir dengan nuklida stabil. Ada empat deret radioaktif alamiah, yaitu deret torium, neptunium, uranium, dan aktinium.

a. Deret Torium

Deret torium dimulai dari inti induk ²³²₉₀Th dan berakhir pada inti ²⁰⁸₈₃Pb, derret ini juga disebut dengan deret 4n, lantaran nomor massanya selalu kelipatan 4.

b. Deret Neptunium

Deret neptunium dimulai dari induk ²³⁷₉₃Np dan berakhir pada inti ²⁰⁹₈₃Bi. Deret ini juga disebut deret (4n +1), lantaran nomor massanya selalu sanggup dinyatakan dalam bentuk 4n +1.

c. Deret Uranium

Deret uranium dimulai dari inti induk ²³⁵₉₂U dan berakhir pada inti ²⁰⁷₈₂Pb. Deret ini disebut juga deret (4n +2), kerena nomor massanya selalu sanggup dinyatakan dalam bentuk 4n + 2

d. Deret Aktinium

Deret aktinium dimulai dari inti induk U dan berakhir pada Pb. Deret ini juga disebut deret (4n + 3) lantaran nomor massanya selalu sanggup dinyatakan salam bentuk 4n + 3.

4. Aktivitas Radioaktif

Aktivitas radioaktif didefinisikan sebagai jumlah atom suatu materi radioaktif yang meluruh per satuan waktu. Dapat dirumuskan:

(1)

Dengan N yaitu jumlah inti radioaktif dan t yaitu waktu peluruhan.

Berdasarkan eksperimen, mengatakan bahwa jumlah inti atom radioisotop yang meluruh sebanding dengan selang waktu dt selama peluruhan, dengan tetapan kesebandingan λ , yang dinamakan tetapan radioaktif sebagai ukuran laju peluruhan, yang ternyata hanya tergantung pada jenis radioisotop, dan tidak tergantung keadaan sekitarnya, serta tidak sanggup dipengaruhi oleh apapun.

Sehingga, peluruhan radioaktif sanggup dituliskan dalam persamaan:

(2)

Persamaan (2) sanggup diselesaikan dengan persamaan integral, sehingga diperoleh:

(3a)

(3b)

Yang mengatakan penurunan eksponensial terhadap waktu

Satuan Radioaktivitas

Satuan radiasi ini merupakan satuan pengukuran yang dipakai untuk menyatakan acara suatu radionuklida dan takaran radiasi ionisasi. Satuan SI untuk radioaktivitas yaitu becquerel (Bq), merupakan acara sebuah radionuklida yang meluruh dengan laju rata-rata satu transisi nuklir impulsif per sekon. Jadi,

1 Bq = 1 peluruhan/sekon

Satuan yang usang yaitu curie (Ci), di mana 1 curie setara dengan 3,70 × 10¹⁰ Bq, atau 1 Ci = 3,7 × 10¹⁰ Bq.

5. Waktu Paruh

Waktu paruh yaitu waktu yag dibutuhkan oleh zat radioaktif untuk berkurang menjadi separuh (setengah) dari jumlah semula. Dengan mengetahui waktu paruh suatu unsur radioaktif, sanggup ditentukan jumlah unsur yang masih tersisa sesudah selang waktu tertentu. Setiap unsur radioaktif mempunyai waktu paruh tertentu, contohnya karbon -14 (C-14) mempunyai waktu paruh 5.730 tahun. Dari persamaan (3a) maka:

untuk t = T dan N = 1/2 N₀

sehingga,

λ . T = ln 2

(4)

Dari persamaan (4), maka sanggup ditentukan jumlah inti radioaktif sesudah peluruhan maupun acara radioaktif sesudah peluruhan melalui persamaan:

(5)

(6)

6. Bahaya Radiasi

Radiasi sanggup menimbulkan kerusakan, yaitu perubahan yang membahayakan yang berlangsung pada benda mati dan makhluk hidup akhir pemaparan terhadap elektron berenergi, nukleon, fragmen fisi, atau radiasi elektromagnetik energi tinggi. Pada benda mati, kerusakan sanggup disebabkan oleh eksitasi, ionisasi, perubahan elektronik, atau perpindahan atom. Pada makhluk hidup, mekanisme-mekanisme tersebut sanggup menjadikan perubahan-perubahan pada sel yang mengganggu struktur genetiknya, keikutsertaan pada pembelahan sel, atau bahkan membunuh sel tersebut.

Pada manusia, perubahan-perubahan ini sanggup mengakibatkan penyakit radiasi, luka bakar akhir radiasi (akibat takaran tinggi radiasi), atau banyak sekali macam kerusakan jangka panjang. Akibat paling berbahaya yaitu sanggup mengakibatkan banyak sekali jenis kanker. Kerusakan-kerusakan tersebut sanggup terjadi lantaran radiasi sanggup melewati atau menembus suatu benda. Jenis dan tingkat kerusakan tergantung pada beberapa faktor, antara lain jenis dari energi radiasi serta sifat dari medium. Sebagai contoh, logam yang dipergunakan di dalam reaktor. Strukturnya sanggup menjadi lemah lantaran menerima fluks neutron berenergi tinggi.

Dosis Serap Suatu ukuran untuk menyatakan sejauh mana materi telah dikenai radiasi ionisasi disebut dosis. Dosis Serap menyatakan energi per satuan massa yang diserap oleh materi akhir radiasi tersebut. Besarnya takaran serap sanggup dirumuskan:

Dengan D yaitu takaran serap, E menyatakan besarnya energi yang diberikan oleh radiasi pengion, dan m yaitu massa yang menyerap energi tersebut.

Dalam satuan SI, takaran serap dinyatakan dalam Gray (Gy), yaitu takaran terserap jika energi per satuan massa yang diberikan pada materi oleh radiasi ionisasi mempunyai nilai 1 joule per kilogram. Satuan terdahulu yaitu rad (rd), yang nilainya setara dengan 10^-2 Gy.

Dosis maksimum yang diizinkan (maximum permissible dose) yaitu batas atas takaran terserap yang boleh diterima insan atau anggota badan dalam selang waktu tertentu, yang dianjurkan oleh Dewan Internasional untuk Perlindungan Radiologi (International Comission on Radiological Protection).

Share this post