Peluruhan Zat Radiaktif

PELURUHAN ZAT RADIOAKTIF

A.      PENDAHULUAN

1.      Latar Belakang

Radioaktivitas pertama kali ditemukan pada tahun 1896 oleh ilmuwan Perancis Henri Becquerel ketika sedang bekerja dengan material fosforen. Material semacam ini akan berpendar di tempat gelap setelah sebelumnya mendapat paparan cahaya, dan dia berfikir pendaran yang dihasilkan tabung katoda oleh sinar-X mungkin berhubungan dengan fosforesensi. Zat radioaktif yang pertama ditemukan adalah uranium. Pada tahun 1898, Marie Curie bersama-sama dengan suaminya Pierre Curie menemukan dua unsur lain dari batuan uranium yang jauh lebih aktif dari uranium. Kedua unsur itu mereka namakan masing-masing polonium (berdasarkan nama Polonia, negara asal dari Marie Curie), dan radium (berasal dari kata Latin radiare yang berarti bersinar). Ternyata, banyak unsur yang secara alami bersifat radioaktif (Rini, 2011).

Suatu pencemaran lingkungan yang disebabkan oleh debu radioaktif akibat terjadinya ledakan reaktor-reaktor atom serta bom atom serta zat radioaktif dan bahan serta peralatan yang telah terkena zat radioaktif atau menjadi radioaktif karena pengoperasian instalasi nuklir yang tidak dapat digunakan lagi merupakan bahaya besar bagi makhluk hidup. Yang paling berbahaya dari pencemaran radioaktif seperti nuklir adalah radiasi sinar alpha, beta dan gamma.

Berdasarkan uraian di atas maka perlu dilakukan praktikum mengenai peluruhan zat radokatif agar praktikan dapat mengetahui lebih dalam mengenai peluruhan zat radioaktif diantarnya dampak buruknya bagi manusia serta sifat penyerapannya, dapat  memperagakan sistem yang bisa memperlihatkan adanya waktu paruh dan aktivitas dalam peluruhan zat radioaktif dengan melakukan asimilasi waktu paruh, Menentukan koefisien penyerapan logam (seng plat) dan/atau bahan polimer (lempengan plastik) terhadap sinar radioaktif secara grafik dan Menentukan survival length (panjang kehidupan). 

2.        Tujuan

Adapun tujuan dari percobaan peluruhan zat radioaktif adalah sebagai berikut :

1.    Menyelidiki sifat penyerapan zat radioaktif

2.    Menentukan koefisien penyerapan logam (seng plat) dan/atau bahan polimer (lempengan plastik) terhadap sinar radioaktif secara grafik.

3.    Menentukan survival length (panjang kehidupan).

B.       LANDASAN TEORI

Peluruhan Radioaktif atau bisa disebut juga Radioaktivitas adalah pemancaran sinar radioaktif secara spontan yang dilakukan oleh inti atom yang tidak stabil agar menjadi inti atom yang stabil. Suatu inti atom yang tidak stabil terjdi ketika jumlah proton jauh lebih besardari jumlah neutron. Pada keadaan inilah gaya elektrostatis jauh lebih besar dari gaya inti sehingga ikatan atom-atom menjadi lemah dan inti berada dalam keadaan tidak stabil. Peluruhan Radioaktif ada 3, yaitu: peluruhan alfa, peluruhan beta dan peluruhan gamma. Peluruhan alfa terjadi pada inti-inti atom yang punya nomor atom lebih besar dari 82 atau punya nomor masa lebih besardari 200. partikel alfa ini merupakan inti atom Helium yang terdiri dari 2 proton dan 2 neutron. Pada saat peluruhan terjadi partikel alfa ini akan kehilangan 2 proton. ada 3 fenomena yang termasuk dalam peluruhan partikel beta yaitu peluruhan negatron, peluruhan positron dan penangkapan elektron. Sinar gamma merupakan foton gelombang elektromagnetik (Anonim, 2010).

Aktifitas bahan radioaktif dengan mudah dapat dilihat yaitu dengan menggunakan pemancaran.  Percobaan yang pertama kali diperlihatkan adalah sepotong kecil bahan radioaktif diletakkan pada dasar sebuah celah panjang di dalam sebuah kotak hitam timah.  Tidak jauh di atas balok timah hitam diletakkan sebuah plat fotografi dan sebuah peralatan di hampa udara serta medan magnet yang kuat dipasang tegak lurus terhadap bidang gambar (Baiser, 1999).

Setiap inti tidak stabil akan meluruh menjadi bagian-bagian lain (inti baru dan partifal) dengan memenuhi hukum-hukum kekekalan massa, energi, momentum, muatan listrik dan momentum sudut total, artinya bahwa besaran-besaran lain sebelum dan sesudah proses peluruhan inti terjadi.  Inti tidak stabil mula-mula disebut inti induk. Inti hasil peluruhannya disebut inti turunan.  Proses peluruhan inti merupakan proses tak distrik keboleh jadian suatu inti.  Untuk sejumlah sejenis keboleh jadian meluruh adalah masing-masing inti dan boleh dikatakan tak bergantung dari waktu atau sebanding dari waktu (Serway, 1999).

Laju peluruhan peluruhan inti radioaktif disebut radioaktivitas. Semakin besar aktivitasnya, semakin banyak inti atom yang meluruh per detik. Aktivitas hanya ditentukan oleh jumlah peluruhan per detik. Hukum kekekalan yang diterapkan pada proses peluruhan yaitu:

a.    Kekekalan energi. Hukum ini memberitahu kita mengenai peluruhan mana  terjadi dan kita dapat menghitung energi diam dan energi kinetik  dari hasil peluruhan.

b.    Kekekalan momentum linear. Jika inti yang meluruh pada awalnya diam, maka momentum totalnya dari hasil peluruhan adalah nol.

c.    Kekekalan Momentum sudut. Ada dua jenis momentum sudut yaitu momentum sudut  spin s dan momentum sudut orbital.

d.   Kekekalan muatan elektrik. Hukum ini mensyaratkan bahwa muatan elektrik total sebelum dan sesudah peluruhan haruslah sama besar.

e.    Kekekalan nomor masa. Jumlah nomor massa A tidak berubah dalam proses peluruhan atau reaksi (Kenneth, 1992).

C.  METODE PRAKTIKUM

1.    Alat dan Bahan

Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan peluruhan zat radioaktif adalah dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel 1.1 Alat dan Bahan Percobaan Peluruhan Zat Radioaktif      

No.	Alat dan Bahan	Fungsi
1.	Detektor Geiger Muller Counter DT 116	Sebagai alat yang dapat mendeteksi radiasi radioaktif
2.	Nova 5000  (support Aplikasi Multilab)	Sebagai alat yang dapat menampilkan cacahan radiasi radioaktif
3.	Sumber Radiasi (Co-60)	Sebagai bahan radiasi radioaktif (bahan amatan)
4.	Kamar Sumber Radiasi	Sebagai Alat yang dapat menyimpan sumber radiasi
5.	Dasar Statif	Sebagai penopang batang statif
6.	Batang Statif Panjang	Sebagai penyangga klem Bosshead
7.	Lempeng plastik dan seng plat	Sebagai objek pengamatan
8.	Klem Bosshead	Sebagai alat yang dapat menahan tabung Geiger  Muller Counter DT116 dan sebagai objek amatan.
9.	LCD	Untuk memproyeksikan gambar cacahan dari Nova 5000

2.        Prosedur Kerja

Adapun prosedur kerja yang dilakukan dalam percobaan peluruhan zat radioaktif  adalah sebagai berikut :

1.      Merakit  alat praktikum seperti di bawah ini:

Gambar 1.1 Rangkaian Alat Percobaan Peluruhan Zat Radioaktif

2. Meletakan sumber radioaktif didalam kamar sumber radioaktif dibawah detektor Geiger Muller

3.      Membuka aplikasi MultiLab yang berada dalam sistem Nova5000, membuka menu Logger kemudian pilih Setup dan mententukan sensor apa yang akan  digunakan serta menentukan jumlah cacahan setiap menit.

4. Mengukur tebal lempeng plastic (X₁) dan memasukannya diantara detektor dan sumber radioaktif. Mencatat sebagai N₁.

5.      Menekan Run untuk melakukan pencacahan.

6. Menambahkan lempeng plastic berturut-turut dari 1 s.d 30 lembar. Mengulangi langkah 4 dan 5 untuk setiap penambahan lempeng.
7. Memplot grafik hubungan antara N dan X, untuk setiap sumber radioaktif.  Mensertakan standar deviasi sebagai error bars. Menentukan m (koefisien penyerapan bahan) dari grafik.
8. Dengan meng-Ln-kan persamaan (1), memplot grafik hubungan antara Ln N Vs X, menentukan m (koefisien penyerapan bahan) dan 1/m (survival length).
9. Mencatat hasil pengamatan pada tabel pengamatan.

D.  HASIL DAN PEMBAHASAN

1.      Hasil Pengamatan

a.      Data Pengamatan

Adapun data hasil pengamatan pada percobaan ini yaitu sebagai berikut.

1.    Untuk polimer (lempeng plastik)

Tabel 1.2 Nilai Cacahan pada Polimer (Lempeng Plastik)

No.	Tebal Bahan (m)	Cacahan latar (No)	Cacahan (N)
1.	4,5  10-3	102	104
2.	9  10-3	102	93
3.	13,5  10-2	102	106

2.      Untuk logam (seng plat)

Tabel 1.3 Nilai Cacahan pada Logam (Seng Plat)

No.	Tebal Bahan (m)	Cacahan latar (No)	Cacahan (N)
1.	2,5  10-3	102	124
2.	5  10-3	102	107
3.	7,5  10-3	102	104

b.   Analisis data

1.    Menentukan Ln N/N_O

a)      Pada Lempeng plastik

Diketahui : N = 104

N_O = 102

Ditanya : Ln N/N_O = ……. ?

   Penyelesaian : Ln N/N_O = 104/102

= 1.019

= 0.019

Untuk data yang lain dengan cara yang sama dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel 1.4 Nilai Ln N/N_O Pada Lempengan Plastik                     

No.	Tebal Bahan (m)	Cacahan Latar (NO)	Cacahan (N)	Ln N/NO
1.	4,5  10-3	102	104	0.019
2.	9  10-3	102	93	-0.09
3.	13,5  10-2	102	106	0.038

b)        Pada Seng Plat

Diketahui : N = 124

N_O = 102

Ditanya : Ln N/N_O = ……. ?

Penyelesaian : Ln N/N_O = 124/102

= 1.215

= 0.19

Untuk data yang lain dengan cara yang sama dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel 1.5 Nilai Ln N/N_O Pada Seng Plat     

No.	Tebal Bahan (m)	Cacahan Latar (NO)	Cacahan (N)	Ln N/NO
1.	2,5  10-3	102	124	0.19
2.	5  10-3	102	107	0.04
3.	7,5  10-2	102	104	0.019

2.        Membuat Grafik Hubungan antara Ketebalan Bahan (x) dengan Jumlah Cacahan (N)

a)        Lempengan plastik (polimer)

 

          

       

Gambar 1.2 Grafik Hubungan Ketebalan Bahan (x) dan Jumlah

Cacahan (N) pada Lempengan Plastik

b)        Seng Plat

 

Gambar 1.3 Grafik Hubungan Ketebalan Bahan (x) dan Jumlah

Cacahan (N) pada Seng Plat

3.        Membuat Grafik Hubungan antara Tebal Bahan dengan Nilai Ln N/N_O

a.         Lempeng Pastik

Gambar 1.4 Grafik Hubungan antara Tebal Bahan(x) dengan Nilai

   Ln N/N_O pada Lempengan Plastik

b.        Seng Plat

Gambar 1.5 Grafik Hubungan antara Tebal Bahan (x) dengan

Nilai Ln N/No pada Seng Plat

4.        Menentukan Koefisien  Penyerapan (µ)

a.         Lempengan Plastik

Berdasarkan grafik hubungan antara tebal bahan dengan cacahan (N) diperoleh hubungan garisnya yaitu :

       y = 56.17x + 98.22

       a = µ = 56.17

 Jadi, koefisien penyerapannya adalah 56.17

Berdasarkan grafik hubungan antara tebal bahan (x) dengan Ln N/No diperoleh persamaan grafiknya yaitu :

 y = 0.259x - 0.000

a = µ = 0.259

Jadi koefisien penyerapannya adalah 0.259

b.        Seng Plat

Berdasarkan grafik hubungan antara tebal bahan dengan cacahan (N) diperoleh hubungan garisnya yaitu :

y = -167.5x + 116.2

 a = µ = -167.5

Jadi, koefisien penyerapannya adalah -167.5

Berdasarkan grafik hubungan antara tebal bahan (x) dengan Ln N/No diperoleh persamaan grafiknya yaitu :

y = -1.401x + 0.121

 a = µ = -1.401

Jadi koefisien penyerapannya adalah -1.401

5.        Menentukan Panjang Kehidupan

a.    Pada Lempengan Plastik

Berdasarkan persamaan garis pada grafik hubungan antara ketebalan bahan (x) dan nilai dari Ln N/No :

y = 0.259 x

panjang kehidupan (x) = 1/µ = 1/0.259 = 3.86

b.      Pada Seng Plat

Berdasarkan persamaan garis pada grafik hubungan antara ketebalan bahan (x) dan nilai dari Ln N/No :

y = -1.401

panjang kehidupan (x) = 1/-1.401 = -0.713

2.        Pembahasan

Peluruhan Radioaktif atau bisa disebut juga Radioaktivitas adalah pemancaran sinar radioaktif secara spontan yang dilakukan oleh inti atom yang tidak stabil agar menjadi inti atom yang stabil. Suatu inti atom yang tidak stabil terjdi ketika jumlah proton jauh lebih besardari jumlah neutron. Materi yang mengandung inti tak-stabil yang memancarkan radiasi,  disebut zat radioaktif. Besarnya radioaktivitas suatu unsur radioaktif (radionuklida) ditentukan oleh konstanta peluruhan (l), yang menyatakan laju peluruhan tiap detik, dan waktu paro  (t½).

Berdasarkan hasil pengamatan, hasil cacahan yang dihasilkan oleh pencacah detektor Geiger Muller setiap 10 detik terdiri atas nilai cacahan yang berbeda-beda tergantung dari ketebalan bahannya. Untuk polimer (lempeng plastik) nilai cacahan yang diperoleh dengan tebal bahan 4,5  10^-3 m, 9  10^-3 m dan 13,5  10^-2 m secara berturut-turut yaitu 104 N, 93 N dan 106 N. Hasil ini menunjukkan bahwa nilai yang diperoleh sudah sesuai dengan teori, di mana peluruhan radioaktif bersifat acak, jumlah inti atom

meluruh setiap waktu tertentu dengan jumlah inti yang meluruh berbeda-beda dan inti atom memiliki peluang untuk meluruh. Begitupun untuk untuk plat seng. Grafik hubungan  ketebalan (m) dan Ln (N/No) pada lempeng plastik diperoleh koefisien penyerapannya 0.259 sedangkan berdasarkan grafik hubungan antara tebal bahan  dengan cacahan diperoleh koefisien penyerapannya sebesar 56.17. Untuk seng plat, dari grafik hubungan antara tebal bahan dengan Ln (N/No) diperoleh koefisien penyerapannya -1.401 sedangkan berdasarkan gafik hubungan antara ketebalan bahan dengan cacahan diperoleh koefisien penyerapannya sebesar -167.5. Berdasarkan persamaan garis pada grafik hubungan antara ketebalan bahan dan nilai dari Ln N/No diperoleh survival length (panjang kehidupan) lempeng plastik sebesar 38.6 serta seng plat sebesar -0.713. Hasil ini menunjukkan bahwa   sifat penyerapan zat radioaktif Co-60 lebih dapat menyerap dengan baik pada lempeng plastik dibandingkan dengan pada seng plat. Seng plat lebih efektif dalam menyerap/menghalang sinar radioaktif dibandingkan dengan lempeng plastik.

E.       PENUTUP

1.      Kesimpulan

Adapun  kesimpulan yang didapatkan pada Percobaan Peluruhan zat Radioaktif ini adalah :

a.    Untuk menyelidiki penyerapan zat radioaktif  dapat menggunakan bahan penghalang yang berupa logam (cobalt) dan/atau bahan polimer (lempeng plastik).

b.    Berdasarkan grafik hubungan  ketebalan (m) dan Ln (N/No) pada lempeng plastik diperoleh koefisien penyerapannya 0.259 sedangkan berdasarkan grafik hubungan antara tebal bahan  dengan cacahan diperoleh koefisien penyerapannya sebesar 56.17. Untuk seng plat, dari grafik hubungan antara tebal bahan dengan Ln (N/No) diperoleh koefisien penyerapannya -1.401 sedangkan berdasarkan gafik hubungan antara ketebalan bahan dengan cacahan diperoleh koefisien penyerapannya sebesar -167.5.

c.    Berdasarkan persamaan garis pada grafik hubungan antara ketebalan bahan (x) dan nilai dari Ln N/No, didapatkan survival length (panjang kehidupan) pada lempeng plastik yaitu sebesar  38.6 dan pada seng plat sebesar -0.713

2.    Saran

Adapun saran yang dapat saya ajukan pada percobaan ini yaitu sebagai berikut.

a.    Untuk laboratorium, agar kedepannya alat-alat yang digunakan pada tiap percobaan dapat diperhatikan lagi agar praktikum dapat berjalan sebagaimana mestinya.

b.    Untuk asisten, kami harapkan kepada semua asisten pembimbing memberikan penjelasan  kepada praktikan yang lebih terperinci dan jelas.

c.    Untuk praktikan, sebaiknya lebih tertib lagi.