Reaksi Nuklir

Dalam fisika nuklir, sebuah reaksi nuklir adalah sebuah proses di mana dua nuklei atau partikel nuklir bertubrukan, untuk memproduksi hasil yang berbeda dari produk awal. Pada prinsipnya sebuah reaksi dapat melibatkan lebih dari dua partikel yang bertubrukan, tetapi kejadian tersebut sangat jarang. Bila partikel-partikel tersebut bertabrakan dan berpisah tanpa berubah (kecuali mungkin dalam level energi), proses ini disebut tabrakan dan bukan sebuah reaksi.

Persamaan reaksi nuklir ditulis serupa seperti persamaan dalam reaksi kimia. Setiap isotop ditulis dalam bentuk: simbol kimianya dan nomor massa. Partikel neutron dan elektron, masing-masing ditulis dalam simbol n dan e. Partikel proton atau protium (sebagai inti atom hidrogen) ditulis dalam simbol p. Partikel deuterium dan tritium, masing-masing ditulis dalam simbol D dan T.

Contohnya:

   Lithium-6 + Deuterium -> Helium-4 + Helium-4
   
       6Li   +   D       ->    4He   +   4He
   
       6Li   +   D       ->  2 4He

isotop helium-4, disebut juga partikel alfa, bisa ditulis dalam simbol α

Jadi, bisa juga ditulis:

       6Li   +   D       ->     α    +    α
   

atau:

       6Li(D,α)α     (bentuk yang dipadatkan)

Energi

Untuk menghitung energi yang dihasilkan, perubahan massa isotop sebelum dan sesudah reaksi nuklir diperhitungkan. Jumlah massa yang hilang, dikalikan dengan kuadrat kecepatan cahaya; hasilnya sama dengan energi yang dilepaskan dalam reaksi itu.

   (lihat Tabel isotop)
   
   
   massa isotop Lithium-6 : 6,015122795
   massa isotop Deuterium : 2,0141017778
   massa isotop Helium-4  : 4,00260325415
   
    Lithium-6  +   Deuterium  ->   Helium-4     +    Helium-4
   6,015122795 + 2,0141017778 -> 4,00260325415  +  4,00260325415
                   
          8,0292245728        ->          8,0052065083
           
 Massa yang hilang: 8,0292245728 - 8,0052065083 = 0,0240180645 u   (0,3%)
         
                                                                   (dibulatkan)
                
               
         E = mc2
             
               
         E = mc2  =       1u             x      c2
                  = 1,660538782×10−27 kg x (299.792.458 m/s)2
                  = 149241782981582746,248171448×10−27 Kg m2/s2
                  = 149241782981582746,248171448×10−27 J
                  = 931494003,23310656815183435498209 ev
                  = 931,49 Mev       (dibulatkan)
   Jadi, massa 1u = 931,49 Mev
         
         
         
         E = mc2  =       1 Kg           x      c2
                  =       1 kg           x (299.792.458 m/s)2
                  = 89875517873681764 Kg m2/s2
                  = 89875517873681764 J
                  = 89,875 PJ       (dibulatkan)
 Jadi, massa 1 Kg = 89,875 PJ
         
         
         
 Jadi energi yang dapat dihasilkan = 89,875 PJ/kg  =  21,48 Mt TNT/kg
                                   =149,3   pJ/u   = 931,49 MeV/u
                    
                      
         E = 0,0240180645 u    x   931,49 MeV
               
         E = 22,372586901105 MeV  (dengan keakuratan 1%)
         E = 22,4 Mev            (dibulatkan)
   
    
 Jadi, persamaan reaksinya: 
            
     6Li + D ->   4He (11.2 MeV)   +   4He (11.2 MeV)
     
     6Li + D -> 2 4He  +  22,4 MeV
     
     
 massanya hilang sebanyak 0,3 % (dibulatkan dari 0,2991330517938 %)
   
                           0,3 %  x  21,48 Mt TNT/kg  =  64 Kt/kg  (dibulatkan)
 
 
 jadi, Jumlah energi yang bisa dihasilkan (dengan 100 % efisien )
 melalui reaksi fusi nuklir berbahan materi:
      
     Lithium-6 + Deuterium  =  64 Kt/kg  (dibulatkan)

Rata-rata kandungan energi nuklir

Berikut adalah jumlah energi nuklir yang bisa dihasilkan per kg materi:

Fisi nuklir:

   Uranium-233: 17,8 Kt/kg  =  17800 Ton TNT/kg
   Uranium-235: 17,6 Kt/kg  =  17600 Ton TNT/kg
 Plutonium-239: 17,3 Kt/kg  =  17300 Ton TNT/kg

Fusi nuklir:

 Deuterium + Deuterium: 82,2 Kt/kg  =  82200 Ton TNT/kg
 Tritium   + Deuterium: 80,4 Kt/kg  =  80400 Ton TNT/kg
 Lithium-6 + Deuterium: 64,0 Kt/kg  =  64000 Ton TNT/kg

Fusi nuklir

Fusi nuklir (reaksi termonuklir) adalah sebuah reaksi dimana dua inti atom bergabung membentuk satu atau lebih inti atom yang lebih besar dan partikel subatom (neutron atau proton).

Tenaga fusi adalah pengambilan energi, biasanya listrik, dari sebuah reaksi fusi nuklir, yaitu, dengan menggabungkan dua inti atom menjadi yang lebih berat dengan melepaskan tenaga.

Reaksi-reaksi yang dapat terjadi di Bumi

Beberapa contoh reaksi fusi nuklir yang dapat dilangsungkan di permukaan Bumi adalah sebagai berikut:

p (protium), D (deuterium), dan T (tritium) adalah sebutan untuk isotop-isotop hidrogen.

Sebagai tambahan/ pendukung kepada reaksi fusi utama (yang diinginkan), beberapa reaksi fusi berikut yang mana diikutsertakan/ disebabkan oleh neutron dan deuterium adalah penting. Dimana reaksi ini menghasilkan tritium dan lebih banyak neutron, dalam bomb nuklir dan reaktor nuklir:

(energi yang diserap jauh terlalu kecil, neutron-neutron tetap bergerak pada level energi yang tinggi)

Reaksi-reaksi fusi yang lain

Ada banyak reaksi fusi yang lain. Pada umumnya, reaksi fusi antara dua inti atom yang lebih ringan daripada besi dan nikel, melepaskan energi. Sedangkan, reaksi fusi antara dua inti atom yang lebih berat daripada besi dan nikel, menyerap energi.

Fisi nuklir

Fisi nuklir adalah reaksi nuklir saat nukleus atom terbagi menjadi bagian-bagian yang lebih kecil (nuklei yang lebih ringan), yang seringkali menghasilkan foton dan neutron bebas (dalam bentuk sinar gamma), dan melepaskan energi yang sangat besar. Dua nuklei yang dihasilkan biasanya ukurannya sebanding, dengan rasio massa sekitar 3:2 untuk isotop fisil. Fisi yang biasanya terjadi adalah fisi biner, namun kadang-kadang (2 hingga 4 kali per 1000 peristiwa), tiga pecahan bermuatan positif dihasilkan dalam fisi ternari. Bagian terkecil dari ketiga nuklei ini ukurannya bervariasi antara sebesar proton hingga nukleus argon.

Produk dari reaksi fisi uranium, bervariasi, menghasilkan atom-atom yang bermassa lebih kecil, seperti: Ba , Kr , Zr , Te , Sr , Cs , I , La dan Xe ,dengan massa atom sekitar 95 dan 135. Sedangkan, produk dari reaksi fisi plutonium, mempunyai massa atom sekitar 100 dan 135. Rata-rata reaksi fisi pada Uranium-235 (U-235) dan Plutonium-239 (Pu-239) yang disebabkan oleh neutron.

 neutron  +  U-235  -> (atom-atom yang lebih kecil) + 2.52 neutron + 180   MeV
 neutron  + Pu-239  -> (atom-atom yang lebih kecil) + 2.95 neutron + 200   MeV
 
 Beberapa contoh:
 
       n  +  U-235  ->    Ba-144   +    Kr-90       + 2n           + 179.6 MeV
       n  +  U-235  ->    Ba-141   +    Kr-92       + 3n           + 173.3 MeV
       n  +  U-235  ->     Zr-94   +   Te-139       + 3n           + 172.9 MeV
       n  +  U-235  ->     Zr-94   +   La-139       + 3n           + 199.3 MeV

  Isotop| massa (u)
 _______|_____________
   U-235: 235.0439299
     n  :   1.008665 
  Ba-144: 143.922953 
  Ba-141: 140.914411 
   Kr-90:  89.919517 
   Kr-92:  91.926156 
   Zr-94:  93.9063152
  Te-139: 138.93473  
  La-139: 138.9063533  
 _______|_____________

Rumus Kimia Konsep Mol Dan Empiris Beserta Contoh Soal Dan Jawaban

Jika Anda telah mempelajari atom, molekul dan ion sebagai partikel-partikel materi. Bagaimana caranya menghitung jumlah yang sangat banyak dari partikel-partikel materi yang berukuran sangat kecil tersebut?

Klik disini untuk belajar lebih lanjut tentang rumus-rumus MOL.

Rumus Fisika Lainnya

Fisika banyak diisi dengan persamaan dan rumus fisika yang berhubungan dengan gerakan sudut, mesin Carnot, cairan, gaya, momen inersia, gerak linier, gerak harmonik sederhana, termodinamika dan kerja dan energi. Klik disini untuk melihat rumus fisika lainnya (akan membuka layar baru, tanpa meninggalkan layar ini).

10 Senjata Yang Paling Mematikan di Dunia – Senjata Pemusnah Massal Paling Berbahaya

Pinter Pandai “Bersama-Sama Berbagi Ilmu”
Quiz | Matematika | IPA | Geografi & Sejarah | Info Unik | Lainnya | Business & Marketing