Sabtu, 20 Februari 2016

Tugas Fisika Lingkungan

Disini akan dijabarkan mengenai "RADIASI IONIZING" Simak yaaah!!!
kalo kurang jelas bisa komen dibawah. okeeh :)
Semangatss.. semoga bermanfaat bagi kalian XD



Radiasi ionisasi
Dalam fisika, radiasi mendeskripsikan setiap proses di mana energi bergerak melalui media atau melalui ruang, dan akhirnya diserap oleh benda lain. Radiasi dapat didefinisikan suatu proses dimana energi dilepaskan oleh atom-atom. Radiasi selalu menjadi faktor penting di dalam lingkungan makhluk hidup, seperti penggunaan reaktor inti dan kemajuan dalam bidang radiologi.
Sifat-sifat radiasi:
Ada dua macam sifat radiasi yang dapat digunakan untuk mengetahui keberadaan sumber radiasi pada suatu tempat atau bahan, yaitu sebagai berikut:
a)    Radiasi tidak dapat dideteksi oleh indera manusia, sehingga untuk mengenalinya diperlukan suatu alat bantu pendeteksi yang disebut dengan detektor radiasi. Ada beberapa jenis detektor yang secara spesifik mempunyai kemampuan untuk melacak keberadaan jenis radiasi tertentu yaitu detektor alpha, detektor gamma, detektor neutron, dll.
b)   Radiasi dapat berinteraksi dengan materi yang dilaluinya melalui proses ionisasi, eksitasi dan lain-lain.
Ionisasi ialah pembentukan sepasang ion-ion positif dan ion negatif. Pada proses ionisasi dalam jaringan tubuh terjadi kelainan atau kerusakan pada sel-sel dan jaringan yang dinamakan efek biologi. Ionisasi diudara dipakai sebagai dasar sistem pengukuran dosis radiasi. Suatu radiasi yang bisa menghasilkan pasangan ion di dalam suatu bahan medium dinaakan radiasi ionisasi. Sedangkan radiasi yang tidak bisa menghasilkan ion di dalam suatu medium dinamakan radiasi non ionisasi.
Radiasi ionizing atau radiasi pengion adalah radiasi yang apabila menumbuk atau menabrak sesuatu, akan muncul partikel bermuatan listrik yang disebut ion. Ion ini kemudian akan menimbulkan efek atau pengaruh pada bahan, termasuk benda hidup. Radiasi pengion disebut juga radiasi atom atau radiasi nuklir. Yang termasuk ke dalam radiasi pengion adalah sinar-X, sinar gamma, sinar kosmik, serta partikel beta, alfa dan neutron.

 Karakteristik dan Jenis dari Radiasi Ionisasi
Beberapa jenis radiasi memiliki energi yang cukup untuk mengionisasi partikel. Secara umum, hal ini melibatkan sebuah elektron yang 'terlempar' dari cangkang atom elektron, yang akan memberikan muatan (positif). Hal ini sering mengganggu dalam sistem biologi, dan dapat menyebabkan mutasi dan kanker.
a.    Karakteristik Sinar Alpha
·      Mempunyai inti atom helium yang bermuatan positif 2 dan mempunyai berat massa 4 sma. Sinar alpha mempunyai 2 neutron dan 2 proton yang membentuk 4 nukleon
·      Jika sinar alpha dibelokkan melewati medan magnetik akan bermuatan positif
·      Mempengaruhi plat dotografi dan menyebabkan fluorensi pada bahan fluorescent
·      Sinar alpha akan terjadi perpindahan energi jika mengenai suatu materi
·      Memiliki daya tembus kecil (daya jangkau 2,8 – 8,5 cm dalam udara)
·      Dapat mengionsasi molekul yang dilaluinya
·      Memiliki energi kinetik yang besar.
·      Sinar alfa ini dapat  menyebabkan satu atau lebih elektron suatu molekul lepas, sehingga molekul berubah menjadi ion (ion positif dan elektron) per cm bila melewati udara, dalam medan listrik dapat dibelokkan ke arah kutub negative
·      Partikel-partikel alfa bergerak dengan kecepatan antara 2.000 – 20.000 mil per detik, atau 1 – 10 persen kecepatan cahaya.
·      Efektif memproduksi pasangan ion (di udara memproduksi 30.000-100.000 pasangan ion) radiasi dari luar tubuh tidak bisa menembus kulit, tapi bila emisinya masuk dalam tubuh & memproduksi banyak pasangan ion dapat menyebabkan kerusakan lokal di kulit.
b.    Karakteristik Sinar Betha
·      Radiasi sinar beta mempunyai muatan negatif 1 yang kecepatan perambatannya menyamai kecepatan cahaya.
·      Jika sinar beta dibelokkan melewati medan magnetik akan bermuatan negatif.
·      Daya ionisasinya lebih lemah dari sinar alfa, memproduksi 200 ion radiasi yang dapat menembus beberapa cm dari jaringan otot.
·      Bermassa sangat kecil, yaitu 5,5 x 10-4 satuan massa atom atau amu, diberi simbol beta atau e.
·      Memiliki daya tembus yang jauh lebih besar daripada sinar alfa (dapat menembus lempeng timbel setebal 1 mm).
c.    Karakteristik Sinar Gamma
·      Mempunyai kekuatan penetrasi yang paling kuat dibandingkan sinar radiasi alpha dan beta (dapat menembus lempeng timbel setebal 20 cm)
·      Daya ionisasinya paling lemah
·      Sinar gamma tidak mempunyai massa dan muatan karena panjang gelombangnya sangat pendek
·      Terdifraksi oleh Kristal
·      Dapat dengan mudah melewati tubuh manusia dan menyebabkan kerusakan biologis yang besar
·      Kecepatan sinar gamma sama dengan kecepatan cahaya
·      Tidak terpengaruh oleh medan listrik maupun medan magnet.
d.   Karakteristik Partikel Neutron
Neutron merupakan salah satu bentuk dari partikel subatomik yang diklasifikasikan kedalam baryon dimana komposisinya terdiri dari satu (1) up quark dan dua (2) down quark. Statistik perilakunya ini termasuk kedalam fermion dan neutron menjadi agen yang sangat penting dalam pengembangan Nuklir.
Neutron hanya dapat berinteraksi dengan gaya gravitasi , gaya lemah dan gaya kuat. Ia juga mempunya massa 1,67492729 x 10-27 Kg = 939,565560 MeV = 1,0086649156 u dengan waktu paruh ± 10 menit. Neutron ini mempunyai anti partikel yang disebut antineutron.
Adapun yang membedakan neutron dengan partikel subatomik lainnya adalah neutron ini tidak bermuatan (netral). Neutron yang terikat dalam inti stabil adalah stabil, Namun ada juga yang dikatakan sebagai neutron bebas dimana neutron ini tidak stabil. Karakteristiknya dapat dijelaskan sebagai berikut:
·      Diemisi dari beberapa energi
·      Mempunyai daya penetrasi
·      Tidak dapat memproduksi pasangan ion di udara atau di jaringan karena tidak bermuatan
·      Efek ionisasinya disebut secondary emmisions
e.    Karakteristik Sinar-X
Sinar–X adalah gelombang elektromagnetik yang mempunyai panjang gelombang 10-8 -10-12 m dan frekuensi sekitar 1016 -1021 Hz. Mempunyai daya tembus yang tinggi Sinar X dapat menembus bahan dengan daya tembus yang sangat besar, dan digunakan dalam proses radiografi. Mempunyai panjang gelombang yang pendek Yaitu : 1/10.000 panjang gelombang yang kelihatan.
Mempunyai efek fotografi. Sinar X dapat menghitamkan emulsi film setelah diproses di kamar gelap. Mempunyai sifat berionisasi, efek primer sinar X apabila mengenai suatu bahan atau zat akan menimbulkan ionisasi partikel-partikel bahan zat tersebut. Mempunyai efek biologi, sinar X akan menimbulkan perubahan-perubahan biologi pada jaringan. Efek biologi ini digunakan dalam pengobatan radioterapi.
f.     Karakteristik Sinar Kosmik
Sinar kosmik adalah radiasi dari partikel bermuatan berenergi tinggi yang berasal dari luar atmosfer Bumi. Sinar kosmik dapat berupa elektron, proton dan bahkan inti atom seperti besi atau yang lebih berat lagi. Kebanyakan partikel-partikel tersebut berasal dari proses-proses energi tinggi di dalam galaksi, misalnya seperti supernova.
Dalam perjalanannya, sinar kosmik berinteraksi dengan medium antarbintang dan kemudian atmosfer bumi sebelum mencapai detektor. Hampir 90% sinar kosmik yang tiba di permukaan Bumi adalah proton, sekitar 9% partikel alfa dan 1% elektron.
Sinar kosmik dapat memiliki energi lebih dari 1020 eV, jauh lebih tinggi dari 1012-1013 eV bahwa akselerator partikel Terestrial dapat menghasilkan. Sinar kosmik yang diperkaya dengan lithium, berilium, dan boron berkaitan dengan kelimpahan relatif dari unsur-unsur di alam semesta dibandingkan dengan hidrogen dan helium.
Karena intensitas sinar kosmik jauh lebih besar di luar atmosfer bumi dan medan magnet, diharapkan memiliki dampak besar pada desain pesawat ruang angkasa yang aman dapat mengangkut manusia dalam ruang antarplanet.

Sumber radiasi
Berdasarkan asalnya sumber radiasi pengion dapat dibedakan menjadi dua yaitu sumber radiasi alam yang sudah ada di alam ini sejak terbentuknya, dan sumber radiasi buatan yang sengaja dibuat oleh manusia untuk berbagai tujuan.
A.  Sumber Radiasi Alam
Radiasi yang dipancarkan oleh sumber radiasi alam disebut juga sebagai radiasi latar belakang. Radiasi ini setiap harinya memajan manusia dan merupakan radiasi 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 yaitu :
·           Sumber Radiasi Kosmis
Radiasi kosmis berasal dari angkasa luar, sebagian berasal dari ruang antar bintang dan matahari. Radiasi ini terdiri dari partikel dan sinar yang berenergi tinggi dan berinteraksi dengan inti atom stabil di atmosfir membentuk inti radioaktif seperti Carbon -14, Helium-3, Natrium -22, dan Be-7. 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 tergantung pada letak geografisnya.
·           Sumber Radiasi Terestrial
Radiasi terestrial secara natural dipancarkan oleh radionuklida di dalam kerak bumi. Radiasi ini dipancarkan oleh radionuklida yang disebut primordial yang ada sejak terbentuknya bumi. Radionuklida yang ada dalam kerak bumi terutama adalah deret Uranium, yaitu peluruhan berantai mulai dari Uranium-238, Plumbum-206, deret Actinium (U-235, Pb-207) dan deret Thorium (Th-232, Pb-208).
Radiasi teresterial terbesar yang diterima manusia berasal dari Radon (R-222) dan Thoron (Ra-220) karena dua radionuklida ini berbentuk gas sehingga bisa menyebar kemana-mana.
Tingkat radiasi yang diterima seseorang dari radiasi teresterial ini berbeda-beda dari satu tempat ke tempat lain bergantung pada konsentrasi sumber radiasi di dalam kerak bumi. Beberapa tempat di bumi yang memiliki tingkat radiasi diatas rata-rata misalnya Pocos de Caldas dan Guarapari di Brazil, Kerala dan Tamil Nadu di India, dan Ramsar di Iran.
·           Sumber Radiasi Internal Yang Berasal Dari Dalam Tubuh Sendiri
Sumber radiasi ini ada di dalam tubuh manusia sejak dilahirkan, dan bisa juga masuk ke dalam tubuh 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 lain seperti Pb-210, Po-210, yang banyak berasal dari ikan dan kerang-kerangan. Buah-buahan biasanya mengandung unsur K-40.
B.  Sumber Radiasi Buatan
Sumber radiasi buatan telah diproduksi sejak abad ke 20, dengan ditemuk-annya sinar-X oleh WC Rontgen. Saat ini sudah banyak sekali jenis dari sumber radiasi buatan baik yang berupa zat radioaktif dan sumber pembangkit radiasi (pesawat sinar-X dan akselerator).
a.    Zat Radioaktif
Materi yang mengandung inti tak-stabil yang memancarkan radiasi, disebut zat radioaktif. Radioaktif dapat dibuat oleh manusia berdasarkan reaksi inti antara nuklida yang tidak radioaktif dengan neutron atau biasa disebut sebagai reaksi fisi di dalam reactor atom. Radionuklida buatan ini bisa memancarkan radiasi alpha, beta, gamma dan neutron.
b.    Pesawat Sinar-X
Pesawat sinar-x adalah pesawat yang menghasilkan gelombang elektromagnetik frekuensi tinggi (sinar-x) untuk digunakan dalam diagnostik atau terapi.
Sumber tegangan tinggi pada gambar dihasilkan oleh sebuah trafo tengangan tinggi ke tingkat 20 – 200 kV.   Tegangan tinggi kemudian disearahkan dan dihubungkan ke tabung sinar-x yang akan melewatkan arus konvensional hanya dalam satu arah dari anoda ke katoda.
Produksi sinar-x oleh anoda merupakan radiasi bremsstrahlung yang terdiri dari sebaran frekuensi.  Sinar-x dengan frekuensi rendah tidak memiliki kontribusi yang berarti dalam data diagnostik tetapi akan meningkatkan dosis yang diterima pasien.  Untuk mereduksi sinar-x frekuensi rendah digunakan filter aluminium sedangkan kolimator digunakan untuk membatasi luas paparan radiasi sinar-x 
c.    Akselerator
Akselerator adalah alat yang dipakai untuk mempercepat gerak partikel bermuatan seperti elektron, proton, inti-inti ringan, dan inti atom lainnya. Mempercepat gerak pertikel bertujuan agar pertikel tersebut bergerak dengan cepat sehingga memiliki energi kinetik yang sangat tinggi. Untuk mempercepat gerak partikel ini diperlukan medan listrik ataupun medan magnet.

Dampak Kesehatan dan Lingkungan oleh Radiasi Ionizing
Sel dalam tubuh manusia terdiri dari sel genetic dan sel somatic. Sel genetic adalah sel telur pada perempuan dan sel sperma pada laki-laki, sedangkan sel somatic adalah sel-sel lainnya yang ada dalam tubuh. Berdasarkan jenis sel, maka efek radiasi dapat dibedakan atas efek genetik dan efek somatik.
Bila ditinjau dari dosis radiasi (untuk kepentingan proteksi radiasi), efek radiasi dibedakan atas efek deterministik dan efek stokastik. Efek deterministik adalah efek yang disebabkan karena kematian sel akibat paparan radiasi, sedangkan efek stokastik adalah efek yang terjadi sebagai akibat paparan radiasi dengan dosis yang menyebabkan terjadinya perubahan pada sel.
Paparan radiasi dosis rendah dapat menigkatkan resiko kanker dan efek pewarisan yang secara statistik dapat dideteksi pada suatu populasi, namun tidak secara serta merta terkait dengan paparan individu.
1.    Sistem Pembentukan darah
Sumsum tulang adalah organ sasaran dari sistem pembentukan darah karena pajanan radiasi dosis tinggi akan mengakibatkan kematian dalam waktu beberapa minggu. Hal ini disebabkan karena terjadinya penurunan jumlah sel basal pada sumsum tulang secara tajam.
2.    Kulit
Efek deterministik pada kulit bervariasi dengan besarnya dosis. Pajanan radiasi sekitar2-3 Gy dapat menimbulkan efek kemerahan (eritema) sementara yang timbul dalam waktubeberapa jam. Dosis sekitar 3 – 8 Gy menyebabkan terjadinya kerontokan rambut (epilasi) dan pengelupasan kering (deskuamasi kering) dalam waktu 3 – 6 minggu setelah pajananradiasi. Pada dosis yang lebih tinggi, 12 – 20 Gy, akan mengakibatkan terjadinyapengelupasan kulit disertai dengan pelepuhan dan bernanah (blister) serta peradangan akibat infeksi pada lapisan dalam kulit (dermis) sekitar 4 – 6 minggu kemudian.
3.    Mata
Lensa mata merupakan bagian dari struktur mata yang paling sensitif terhadap radiasi. Terjadinya kekeruhan atau hilangnya sifat transparansi lensa mata sudah mulai dapatdideteksi setelah pajanan radiasi yang relatif rendah yaitu sekitar 0,5 Gy dan bersifatakumulatif.
4.    Organ reproduksi
Efek deterministik pada organ reproduksi atau gonad adalah sterilitas atau kemandulan.Pajanan radiasi pada testis akan mengganggu proses pembentukan sel sperma yang akhirnyaakan mempengaruhi jumlah sel sperma yang akan dihasilkan. Pengaruh radiasi pada sel telursangat bergantung pada usia. Semakin tua usia, semakin sensitif terhadap radiasi karenasemakin sedikit sel telur yang masih tersisa dalam ovarium. Selain sterilitas, radiasi dapat menyebabkan menopuse dini sebagai akibat dari gangguan hormonal sistem reproduksi.
5.    Paru-paru
Efek deterministik berupa pneumonitis biasanya mulai timbul setelah beberapa minggu atau bulan. Efek stokastik berupa kanker paru-paru.
6.    Sistem Pencernaan
Bagian dari sistim ini yang paling sensitif terhadap radiasi adalah usus halus. Kerusakan pada saluran pencernaan menimbulkan gejala mual, muntah, diare, dan gangguan sistempencernaan dan penyerapan makanan. Dosis radiasi yang tinggi dapat mengakibatkankematian karena dehidrasi akibat muntah dan diare yang parah. Efek stokastik yang timbul berupa kanker pada epitel saluran pencernaan.
7.    Efek pada DNA
Kerusakan pada DNA sebagai akibat radiasi  dapat terjadi secara langsung maupun tak langsung.  Kerusakan yang parah adalah putusnya  kedua atau salah satu untai pasangan DNA yang masing-masing dikenal sebagai  double strand  breaks  atau  single strand break,  serta clustered  damage sebagai gabungan dari semua kerusakan  yang berada pada suatu tempat yang sama. Selain  itu radiasi juga dapat menyebabkan terjadinya  perubahan struktur molekul gula atau basa,  hilangnya gula atau basa dan lainnya.
8.    Efek pada Kromosom
Radiasi dapat menyebabkan terjadinya  perubahan baik pada jumlah maupun pada struktur kromosom yang disebut dengan aberasi  kromosom. Perubahan jumlah kromosom,  misalnya menjadi 47 buah pada sel somatik yang  memungkinkan timbulnya kelainan genetik. Sedangkan kerusakan struktur kromosom berupa patahnya lengan kromosom yang terjadi secara  acak dengan peluang yang semakin besar dengan meningkatnya dosis radiasi.
9.    Efek pada sel
Kerusakan sel akan mempengaruhi fungsi jaringan atau organ bila jumlah sel yang mati/rusak dalam jaringan/organ tersebut cukup banyak. Semakin banyak sel yang rusak/mati, semakin parah perubahan fungsi yang terjadi sampai akhirnya organ tersebut akan kehilangan kemampuannya untuk menjalankan fungsinya dengan baik sehingga menimbulkan kerusakan yang dapat diamati secara klinik. Gangguan pada fungsi jaringan atau organ tubuh ini menimbulkan efek deterministik. Banyaknya sel yang mengalami kematian akan meningkat dengan meningkatnya dosis radiasi.


Pemanfaatan Radiasi Ionizing dalam Perkembangan Teknologi
a)      Sinar-X
·      Dalam Ilmu Kesehatan
a.    Sinar x dapat digunakan untuk melihat kondisi tulang, gigi serta organ tubuh yang lain tanpa melakukun pembedahan langsung pada tubuh pasien disebut ‘’FOTO RONTGEN’’.
b.    Sinar-X digunakan untuk mengambil gambar foto yang dikenal sebagai radiograf. Sinar-X boleh menembusi badan manusia tetapi diserap oleh bahagian yang lebih tumpat seperti tulang. Gambar foto sinar-X digunakan untuk mengesan kecacatan tulang, mengesan tulang yang patah dan menyiasat keadaan organ-organ dalam badan.
c.    Sinar-X digunakan untuk memusnahkan sel-sel kanker. Hal ini dikenal sebagai radioterapi.
·      Dalam bidang Perindustrian berfungsi untuk memeriksa retakan dalam struktur plastik dan getah.
·      Dalam Penyelidikan, sinar-X digunakan untuk menyelidik struktur hablur dan jarak pemisahan antara atom-atom dalam suatu bahan hablur.
·      Dalam penerbangan, sinar X digunakan untuk mengetahui instrument pesawat yang mengalami kerusakan. Hasil dari penggunaan sinar X ini memudahkan tehnisi pesawat untuk melakukan perawatan terhadap instrument pesawat yang mengalami kerusakan
b)      Sinar Gamma
Sinar gamma merupakan radiasi yang memiliki energi tinggi sama seperti sinar-X, yang mana dengan energi tinggi tersebut dapat merusak sel-sel makhluk hidup oleh karena itu tak heran jika sinar gamma dapat membunuh bakteri. Karena itulah sinar gamma dapat digunakan untuk :
a.    Mensterilisasi makanan dan minuman
b.    Mensterilisasi peralatan dokter sebelum melakukan operasi.
c.    Menyembuhkan tumor, kanker, dan kelainan lain
Sinar gamma ternyata dapat digunakan untuk membunuh sel kanker dan tumor serta kelainan lainnya karena sinar gamma dapat menghancurkan sel-sel tersebut. Terapi ini disebut gamma knife yaitu suatu metode terapi sinar gamma (radiosurgery) yang digunakan untuk pengobatan tumor dan kelainan-kelainan lainnya di otak tanpa membuka tulang tengkorak. Radiasi sinar gamma ini digunakan untuk menghancurkan sel-sel yang sakit sementara menjaga sel-sel lainnya yang masih sehat.
Manfaat lain sinar gamma, yaitu.
a.    Dalam bidang industri, berfungsi untuk mengetahui struktur logam.
b.    Dalam bidang pertanian, bantuan dari sinar gamma mampu menjadikan sebuah tanaman tumbuh dan memproduksi bibit-bibit yang terbilang unggul dan juga mampu membuat waktu panen berlangsung lebih cepat dibanding tanpa bantuan dari radio isotop. Sebab sinar gamma digunakan untuk penyinaran dan mengarah pada perubahan bagian kromosom tanaman atau lebih tepatnya adalah sifat dari kromosom tanaman. Sehingga akan mengalami perkembangan dan pertumbuhan yang berbeda dari biasanya.
c.    Dalam bidang Teknik nuklir, sinar gamma berfungsi untuk membuat radio isotop.
d.   Dalam bidang farmasi, sinar gamma dapat digunakan untuk mensterilkan alat-alat kedokteran, sebelum dikemas dan ditutup rapat, misalnya pada proses sterilisasialat suntik. Sebenarnya sebelum dikemas, alat suntik sudah disterilkan. Tetapi,pada proses pengemasan masih mungkin terjadi kontaminasi, sehingga setelah alatsuntik tersebut dikemas dan ditutup rapat perlu dilakukan sterilisasi ulangdengan menggunakan sinar gamma.
c)      Sinar Alfa
Sinar alfa sebagai sinar utama untuk memunculkan keberadaan dari radio isotop itu sendiri. Tanpa keberadaan sinar alfa maka tidak akan ada radioisotop di dunia. Sinar alfa ditembakkan pada inti suatu atom untuk menghasilkan radioisotop (yang lebih sering digunakan untuk menembak adalah neutron).
d)     Sinar Beta
Sinar beta menjadi sinar yang bermanfaat untuk mendukung penelitian-penelitian ekstrim. Para peneliti seperti arkeologi kerap memanfaatkan pancaran sinar beta untuk menemukan fosil dan juga untuk menentukan sudah berapa lama usia dari fosil yang ditemukan. Selain itu juga sinar beta dapat digunakan di pabrik-pabrik yang mengunakan pipa tertimbun di dalam tanah, untuk melihat apakah ada kebocoran pipa tanpa harus membongkar setiap timbunan pipa yang ada. Sinar beta juga dapat digunakan untuk mengukur ketebalan kertas.

Tidak ada komentar: