Reaksi NuklirSekar Tani, Siti Khoirunika

E-mail: sekartani@student.uns.ac.id, unikauununik@gmail.com

Pendidikan Fisika FKIP UNS

2015

ABSTRAK

Reaksi nuklir merupakan proses pengubahan inti atom melalui reaksi pertukaran dengan partikel-partikel dasar penyusun inti atom. Misalnya pada unsur radioaktif yang mana inti-intinya meluruh menjadi inti yang lain yang lebih stabil. Dalam pembetukan reaksi inilah diperlukan mekanisme reaksi ini atom atau lebih dikenal dengan mekanisme reaksi nuklir, yang terdiri dari dua mekanisme. Pertama, mekanisme reaksi inti majemuk yang terjadi dalam dua tahap yaitu; (1) pembentukan inti majemuk dan; (2) disintegrasi inti majemuk menjadi hasil reaksi. Kedua, reaksi langsung, partikel datang berinteraksi langsung dengan inti target tanpa menimbulkan keadaan antara. Kata Kunci: Reaksi inti, Reaksi Nuklir, Inti Majemuk, Reaksi LangsungPENDAHULUAN

Reaksi inti, seperti halnya reaksi kimia melibatkan perubahan energi. Energi yang dilepas oleh suatu reaksi inti tertentu dapat dilakukan dalam reaktor tenaga nuklir. Misalnya pada unsur radioaktif yang mana inti-intinya meluruh menjadi inti yang lain yang lebih stabil. Pada peristiwa peluruhan radioaktif, inti-inti berubah dengan sendirinya tanpa dipengaruhi atau berlangsung secara alami. Tetapi sebenarnya perubahan inti-inti radioaktif juga dapat dilakukan dengan cara menembakkan partikel-pertikel yang mempunyai energi cukup sehingga berlangsung reaksi pada unsur yang ditembaki. Reaksi yang terjadi dinamakan reaksi nuklir. Jadi, reaksi inti atau reaksi nuklir adalah proses yang terjadi apabila partikel-pertikel nuklir (nukleon atau inti atom) saling mengadakan kontak atau proses perubahan yang terjadi dalam inti atom akibat tumbukan dengan partikel lain atau berlangsung dengan sendirinya. Pada reaksi nuklir atau inti terdapat dua mekanisme. Mekanisme reaksi inti terbagi menjadi dua yaitu, Reaksi Inti Majemuk dan Reaksi Langsung. Pada reaksi inti majemuk, partikel datang ditangkap oleh inti sehingga inti berada dalam keadaan labil (tereksitasi) yang kemudian diikuti oleh terjadinya hasil reaksi. Pada reaksi langsung, partikel datang berinteraksi langsung dengan inti target tanpa menimbulkan keadaan antara. Perbedaan kualitatif paling sederhana antara kedua mekanisme tersebut adalah dalam hal waktu interaksi. Pada reaksi langsung, waktu interaksinya kira-kira sebanding dengan waktu transit partikel pada inti target, ordenya ~ 3 x 10-22 detik. Sedangkan pada mekanisme Inti Majemuk, waktu peluruhan yang tercepat beberapa orde lebih besar dari nilai tersebut.Pengertian Reaksi NuklirReaksi nuklir adalah proses yang terjadi ketika inti atom kehilangan partikel subatom ke tingkat yang sifat-sifatnya berubah. Atom asli dari unsur yang mengalami reaksi nuklir dapat menjadi isotop yang berbeda, atau variasi, dari unsur yang sama atau dapat menjadi unsur yang berbeda sama sekali. Reaksi nuklir yang erat kaitannya dengan radiasi secara umum, yang dapat terjadi secara spontan di luar reaksi.Pengertian lain mengatakan bahwa reaksi nuklir adalah sebuah proses dimana dua nukleus atau partikel nuklir yang bertubrukan, dan memproduksi hasil yang diinginkan. Prinsip dasarnya, sebuah reaksi dapat melibatkan lebih dari dua partikel yang bertubrukan, tetapi kejadian tersebut sangat jarang terjadi. Bila partikel tersebut bertabrakan lalu berpisah tanpa berubah proses ini disebut tabrakan dan bukan sebuah reaksi nuklir.Terdapat dua reaksi nuklir, yaitu reaksi fusi dan reaksi fisi. Reaksi fusi nuklir adalah reaksi peleburan lebih dari satu inti atom menjadi suatu atom baru dan menghasilkan energi, juga dikenal dengan energi yang bersih. Sedangkan reaksi fisi nuklir adalah reaksi pembelahan suatu inti atom akibat tabrakan dengan inti atom yang lain, dan menghasilkan energi serta atom baru yang memiliki massa lebih kecil, serta memiliki radiasi elektromagnetik. Dalam reaksi inti atau dikenal dengan reaksi nuklir ini, berlaku beberapa hukum kekekalan, antara lain:1. Hukum kekekalam muatan

Z = tetap

2. Hukum kekekalan massa dan energi

MA.C2 + ma.C2 + Ka = MB.C2 + Mb.C2 + Kb + Kb MA.C2 + ma.C2 = MB.C2 + Mb.C2 + QDimana Q= energi reaksi = KB + Kb Ka (Energi kinetik)Bila Q > 0 reaksi ekso energi Q < 0 reaksi endo energi

3. Hukum kekekalan nomor massa

A = tetap

4. Hukum kekekalan momentum sudut inti

I = tetap

5. Hukum kekekalan paritas

= tetap

6. Hukum kekekalan momentum linier

p = tetap

Partikel yang digunakan untuk menembaki inti-inti radioaktif agar terjadi reaksi nuklir adalah partikel , partikel , sinar , netron, proton dan deuteron. Pada peristiwa reaksi nuklir, inti yang ditembaki akan berubah menjadi inti yang lain disertai pelepasan partikel lain dan energi. Besarnya energi yang terbentuk pada peristiwa reaksi sama dengan selisih massa mula-mula dengan massa akhir.Persamaan Reaksi NuklirReaksi nuklir dituliskan sebagai berikut :

(1)Dengan notasi secara umum:

a + X ( Y + b

X(a,b)Ya dan b dapat berupa partikel elementer (nukleon, elektron) atau juga berupa inti atom (deuteron, alpha)Misalnya reaksi nuklir tersebut :

Persamaan reaksi diatas belum dapat menginformasikan berapa probabilitas terjadinya reaksi tersebut ataupun apakah reaksi tersebut bersifat eksotermik atau endotermik. Namun persamaan reaksi nuklir diatas mengilustrasikan dua kekekalan yang harus dipenuhi yaitu kekekalan muatan (Z) dan kekekalan jumlah nukleon (N+Z). Kekekalan muatan dipenuhi dengan jumlah Z (jumlah proton) antara kedua sisi persamaan harus sama, pada kasus diatas 2+3 = 4+1. Kekekalan jumlah nukleon dipenuhi dengan jumlah indeks atas (N+Z) yang sama, pada kasus diatas 4+6 = 9+1.

Koordinat Laboratorium dan Koordinat Pusat MassaJika partikel yang bermassa mA dan berkelajuan v datang pada sebuah partikel diam bermassa mB, jika dilihat dari pengamat dalam laboratorium, maka kelajuan V dari pusat massa didefinisikan melalui persamaan

Untuk sebagia besar reaksi nuklir, v 10) asalkan energi kinetik partikel datang < 50 MeV

8 MeV, pada rentang ini keadaan partikel tunggal merupakan gabungan dari banyak keadaan nuklir sehingga sulit untuk memisahkan keadaan yang satu dengan yang lainnya. Sedangkan dengan reaksi langsung (stripping reaction) dapat dipelajari keadaan dengan energi yang lebih rendah di mana struktur inti lebih sederhana dan rentang energinya juga lebih lebar.

Aspek EnergiPersamaan Einstein yang menyatakan kesamaan antara massa dan energi menentukan aspek energi dari reaksi nuklir :

(i)

Dimana , m, dan c adalah energi total inti atom, massa inti atom dan kecepatan cahaya, secara berturutan. Massa pada persamaan diatas bergantung pada kecepatan relative inti atom tersebut terhadap kecepatan cahaya sebagai berikut :

(ii)

Dimana adalah massa diam inti atom yaitu massa inti atom ketikakecepatannya v=0. Untuk keadaan dimana kecepatan inti atom jauh lebih kecil dari kecepatan cahaya, v