Dokumen tersebut membahas tentang fisika inti dan radioaktivitas, termasuk konsep dasar seperti inti atom, radioaktivitas, reaksi inti, dan pemanfaatannya dalam teknologi."

1. FISIKA INTI &
RADIOAKTIVITAS
Drs. Agus Purnomo
aguspurnomosite.blogspot.com

2. STANDAR KOMPETENSI
 Menunjukkan penerapan konsep fisika inti
dan radioaktivitas dalam teknologi dan
kehidupan sehari-hari
 Mengidentifikasi karakteristik inti atom dan
radioaktivitas
 Mendiskripsikan pemanfaatan radioaktif dalam
teknologi dan kehidupan sehari-hari
MEN
LANJUT
U

3. MATERI
1
3 INTI ATOM
2 RADIOAKTIVITAS
3 REAKSI INTI
MEN LANJUT
U

4. Partikel-Partikel Dasar Pembentuk Inti
 Inti atom tersusun dari proton dan neutron, kecuali inti hydrogen yang
hanya terdiri dari satu proton. Proton dan neutron disebut nukleon
pembentuk inti. Inti atom dilambangkan:
A
Z
X
 X : nama inti/ nama atom
 Z : nomor atom = jumlah proton
 A : nomor massa = jumlah6 proton + jumlah neutron
14
C
 Contoh inti atom , terdiri dari 6 proton dan 8 neutron
INTI ATOM LANJUT

5. Ukuran Inti
 Jari-jari inti atom dirumuskan:
1
3
R R0 A
 R = jari-jari inti atom
 A = nomor massa atom
 = 1fm = 1 fermi
15
R0 1, 2 10 m
INTI ATOM LANJUT

6. Gaya Inti
 Gaya inti merupakan gaya tarik menarik antar
nukleon sehingga mampu membentuk inti menjadi
satu kesatuan.
 Gaya inti memiliki sifat:
 sangat kuat (strong force),
 berjangkauan sangat pendek (dalam orde ),
15
 besarnya tidak tergantung pada jenis nukleon.
10
INTI ATOM LANJUT

7. Massa Inti
 Dengan menggunakan spectrometer massa dapat
ditentukan massa ion:
2 2
 m = massa ion (kg) qB R
 q = muatan ion (C) m
 B = kuat medan magnet (T) 2V
 R = jari-jari lintasan (m)
 V = beda potensial (V)
INTI ATOM LANJUT

8. DATA PARTIKEL INTI
Partikel (kg) (sma)
Proton 27 1,007876
1, 6726 10
Neutron 1, 6750 10
27 1,008665
Elektron 9 ,1095 10
31
5 , 486 10
4
4
Positron 9 ,1095 10
31 5 , 486 10
INTI LANJUT
ATOM

9. Defek Massa dan Energi Ikat Inti
 Massa inti selalu lebih kecil dibandingkan dengan
jumlah massa nukleon-nukleonnya. Selisih massa ini
disebut defek massa (Δm).
 Defek massa dapat ditentukan dengan persamaan:
 m= defek massa
 m p = massa proton
m Z .m p A Z .m n m int i
 m n = massa neutron
 m int i= massa inti atom
 Z = banyaknya proton
 (A-Z) = banyaknya neutron
INTI
ATOM LANJUT

10. Energi ikat inti
 Energi ikat inti (ΔE ) dapat ditentukan dengan
persamaan:
E m .c
2
atau E m . 931 MeV
ΔE = energi ikat inti (J) ΔE = energi ikat inti (MeV)
Δm = defek massa (kg) Δm = defek massa (sma)
c = laju cahaya (m/s)
Energi ikat per nucleon dapat ditentukan dengan
persamaan:
INTI ATOM LANJUT

11. Kestabilan Inti
 Untuk inti ringan (Z ≤ 20), merupakan
inti stabil bila N = Z ( N/Z = 1 )
 Untuk inti berat dengan 20 < Z ≤ 83,
merupakan inti stabil bila N > Z ( N/Z≈1,5
)
 Untuk inti sangat berat dengan Z > 83,
tidak ada inti yang stabil.
INTI ATOM
LANJUT

12. PENGERTIAN RADIOAKTIVITAS
 Radioaktivitas adalah peristiwa
pemancaran sinar radioaktif secara
spontan oleh inti-inti yang tidak stabil
sehingga terbentuk inti-inti baru yang
lebih stabil.
 Macam-macam sinar radioaktif: sinar α,
sinar β dan sinar γ.
RADIOAKTIVITAS LANJUT

13. Hakekat dan Sifat-Sifat Sinar
Radioaktif
sinar α sinar β sinar γ
Hakekat Inti Helium 4 Elektron 0
e Gelombang 0
2
He 1 0
Elektromagnetik
Massa 4,00260 sma 5 , 486 10
4
sma 0
Muatan +2 -1 0
Daya Tembus Paling kecil sinar α < sinar β < Paling besar
sinar γ
Daya Ionisasi Paling besar sinar α > sinar β > Paling kecil
sinar γ
RADIOAKTIVITAS LANJUT

14. Pemancaran Sinar Radioaktif
 Inti yang memancarkan sinar radioaktif
disebut inti induk dan inti baru yang
terbentuk disebut inti anak.
 Pemancaran sinar α
 Inti induk yang memancarkan sinar α akan
menghasilkan inti anak yang nomor massanya
berkurang 4 dan nomor atomnya berkurang 2.
 Reaksinya dapat ditulis:
A A 4 4
Z
X Z 2
Y 2
He
RADIOAKTIVITAS LANJUT

15. Pemancaran sinar β
 Pemancaran sinar β
 Inti induk yang memancarkan sinar β akan
menghasilkan inti anak yang nomor massanya
tetap dan nomor atomnya bertambah 1.
 Reaksinya dapat ditulis:
A A 0
Z
X Z 1
Y 1
RADIOAKTIVITAS LANJUT

16. Pemancaran sinar γ
 Pemancaran sinar γ
 Pemancaran sinar γ tidak menghasilkan inti
baru. Pemancaran sinar γ diawali dengan
pemancaran sinar β dan membentuk inti baru
dalam keadaan eksitasi (metastabil), selanjutnya
inti baru ini memancarkan sinar γ menjadi inti
stabil.
 Reaksinya dapat ditulis:
A A 0
Z
X Z
X 0
RADIOAKTIVITAS LANJUT

17. Aktivitas Radiasi
 Ativitas radiasi A didefinisikan sebagai
banyaknya inti yang meluruh persatuan waktu
atau laju peluruhan inti atom.
 Tetapan peluruhan λ didefinisikan sebagai
perbandingan antara banyaknya inti yang
meluruh per satuan waktu dengan total
banyak inti yang ada dalam zat (N).
 Jadi A= λN, satuan aktivitas radiasi dalam SI
adalah becquerel disingkat Bq, satuan yang
lain yaitu curie disingkat Ci.
 1 Bq = 1 peluruhan/sekon
 1 Ci = 10 RADIOAKTIVITAS
3 , 7 10 Bq
LANJUT

18. Intensitas Sinar Radioaktif
 Bila sinar radioaktif melewati suatu media maka sebagian
energinya akan diserap oleh media tersebut sehinggga
intensitasnya menjadi berkurang.
x
I I 0e
I = intensitas sinar setelah melewati media (W/m²)
= intensitas sinar sebelum melewati media (W/m²)
μ = tetapan absorbsi media (W/m)
I0
x = tebal media yang dilewati sinar (m)
ln 2 0 , 693
HVL
HVL = lapisan separo harga (half value layer)
RADIOAKTIVITAS
LANJUT

19. Peluruhan
 Peristiwa berubahnya inti menjadi inti baru dengan disertai
pemancaran sinar radioaktif disebut juga dengan
peluruhan.
 Pada peluruhan berlaku:
t
atau 1 T
N = jumlah partikel yang belum meluruh N N0
2
= jumlah partikel mula-mula t
t = lama peluruhan
N N 0e
λ = konstanta peluruhan
ln 2 0 , 693
T = waktu paro =
LANJUT
RADIOAKTIVITAS

20. Deret Radioaktif
 Peluruhan radioaktif terjadi berantai dimana setiap hasil
peluruhan pertama, kedua, dan seterusnya, yang masih
radioaktif terus meluruh hingga akhirnya tercapai isotop stabil.
Proses ini mengikuti suatu deret radioaktif.
 Ada 4 deret radioaktif yaitu:
Nama Deret Inti Induk Rumus Deret Inti Waktu Paruh
Stabil/Akhir (tahun)
Thorium 232
Th 4n 208
Pb 1, 39 10
10
90 82
209
Neptunium 237
Np 4n + 1 83
Bi 2 , 25 10
6
93
9
238 206 4 , 47 10
U Pb
Uranium 92
4n + 2 82
227 207
89
Ac 82
Pb 7 , 07 10
8
Actinium 4n + 3
PELURUHAN LANJUT

21. Bahaya Radiasi
 Radiasi baik alam maupun buatan dapat
berbahaya bagi manusia jika radiasi tersebut
mengionisasi sel tubuh dan dosisnya cukup
untuk merusak sel-sel sehingga dapat terjadi
kelainan pada manusia.
 Dosis serap (D) adalah besarnya energi radiasi
pengion yang diserap oleh suatu meteri tiap
satuan massa.
 Dosis serap ekivalen adalah dosis radiasi yang
diubah untuk menyatakan kerusakan radiasi
terhadap jaringan hidup. LANJUT

22. Energi pada Reaksi Inti
 Dalam reaksi inti berlaku hukum:
 Kekekalan nomor massa
 Kekekalan nomor atom
 Kekekalan energi
 Kekekalan momentum a A B b Q
 Reaksi inti biasanya ditulis sebagai:
A( a , b ) B
kadang-kadang ditulis:
 Menentukan energi yang berkaitan dengan reaksi inti
Q mA ma mB mb 931 MeV
Q = energi yang dibebaskan (MeV)
m = massa (sma)
REAKSI INTI LANJUT

23. Fisi dan Fusi
Reaksi Inti
Fisi Fusi
Reaksi Reaksi
terbelahnya penggabungan
sebuah inti inti-inti ringan
berat menjadi menjadi
dua buah inti sebuah inti
yang lebih yang lebih
ringan berat
REAKSI INTI LANJUT

24. Contoh Reaksi Fisi
138 95
235 1 56
Ba 36
Kr
236
92
U 0
n 92
U 30 n
1
Q
U-235 ditembak Meluruh menjadi
Terbentuk isotop
dengan neutron Ba-138 dan Kr-95
U-236
Sambil melepas 3 n
REAKSI INTI LANJUT

25. Contoh Reaksi Fisi
142 88
235 1 236 54
Xe 38
St
92
U 0
n 92
U 1
60 n Q
U-235 ditembak Meluruh menjadi
Terbentuk isotop
dengan neutron Xe-142 dan St-88
U-236
Sambil melepas 6 n
REAKSI INTI LANJUT

26. Contoh Reaksi Fusi
2 2 4
1
H 1
H 2
He Q
LANJUT
REAKSI INTI

27. Reaksi Inti pada Matahari dan
Bintang
1 1 2 0
2 H 1
H
1 1
H 1
e Q1
2 1 3
2 H 1 1
H 2
He Q2
3 3 4 1
2
He 2
He 2
He 2 H 1
Q3
1 4 0
4 H 1 2
He 2 e
1
Q
LANJUT

29. REAKTOR ATOM
 Reaktor Atom ( Reaktor Nuklir ) adalah suatu alat/tempat
dimana ditimbulkannya reaksi berantai yang terkendali.
 Fungsi dan bagian-bagian penting reaktor
atom :
* Fuel ( Bahan Bakar ) : batang Uranium
atau Plutonium degan reaksi fisi
* Control Rod ( Batang Kendali ) :
mengendalikan populasi neutron yang
dihasilkan dari reaksi fisi , bahannya dari
kadmium atau boron.
* Moderator : memperlambat gerak neutron
agar
reaksi bekerja lebih efisien. Moderator
terbuat
dari air berat (D2O ) , berilium dan grafit.
• Sheilding ( Perisai Beton ) : perisai dari
radiasi
inti.

30. Reaktor atom ada 3 jenis :
a. Reaktor Daya : menghasilkan tenaga
listrik
b. Reaktor Penelitian : penelitian dibidang
kedokteran, pertanian,
fisika, biologi dll
c. Reaktor Produksi Isotop : menghasilkan
unsur-unsur radioaktif

31. Reaktor Atom di Indonesia
 1. Reaktor Kartini : berfungsi sebagai
reaktor penelitian dan
produksi isotop ( Yogyakarta )
 2. Reaktor Triga Mark II: berfungsi sebagai
reaktor penelitian dan
produksi isotop ( Bandung )
 3. Reaktor serba guna :berfungsi sebagai
reaktor penelitian dan
produksi isotop ( Serpong )

32. 2. RADIOISOTOP
 Radioisotop adalah unsur radioaktif yang diproduksi reaktor atom
untuk keperluan tertentu.
Contoh radioisotop yang diproduksi BATAN adalah 24Na , 32Cr , 131I dll
Pemanfaatan radioisotop :
a. Bidang industri
Pemeriksaan materi tanpa merusak dengan Co-60
Menentukan ketebalan logam dengan Ir-192
b. Bidang Hidrologi
Mengukur debit air dengan perunut radioaktif
Menentukan kandungan air tanah
Mendeteksi kebocoran pipa didalam tanah
Mengukur tinggi ( volume ) cairan dalam wadah tertentu
c. Bidang Kedokteran
Membinasakan tumor, kanker
Menentukan kondisi peredaran darah manusia
Mengkaji fungsi kelincahan
Dll

33. REAKTOR DAYA
 Efisiensi Reaktor :
P.t = η x m x N x E A fisi
Ar
 Keterangan :
 η = efisiensi reaktor
 m = massa U-235 ( bahan bakar )
 Ar = massa rumus (nomor massa )
 NA = Bilangan avogadro
 Efisi = energi fisi U-235 perinti
 t = waktu
 P = daya

34. LATIHAN SOAL
1. Sebuah reaktor atom dapat menghasilkan
daya listrik 1 MW. Reaktor tersebut
enggunakan bahan bakar U-235. Jika tiap fisi
menghasilkan energi 200 MeV dan efisiensi
reaktor adalah 80%, hitung berapa gram U-
235 tiap hari yang dibutuhkan!

35. LATIHAN SOAL
 2.
Sebuah reaktor nuklir dengan bahan
bakar U-235 dan memiliki efisiensi
60 %. Energi fisi yang dihasilkan tiap
inti adalah 208 MeV. Bila tiap hari
reaktor tersebut membutuhkan 94 gram
U-235, berapakah daya yang dihasilkan
reaktor tersebut ?( NA = 6 X 1023
inti/mol )

36. LATIHAN SOAL
 3. Sebuah reaktor nuklir dengan bahan
bakar U-235 . Energi fisi yang
dihasilkan tiap inti adalah 200 MeV.
Bila tiap hari reaktor tersebut
membutuhkan 47 gram U-235, dan
daya yang dihasilkan reaktor adalah
27,47 MW , tentukan efisiensi reaktor
nuklir tersebut !
( NA = 6 X 1023 inti/mol )

37. aguspurnomosite.blogspot.com