Catatan Fisika Inti [PDF]

Citation preview

Kelompok 2 Nama : 1. Zara Paradita 1513022007 2. Nurul Kartika 1513022031



Klasifikasi Reaksi Inti:



1. Klasifikasi reaksi inti menurut partikel penembak Menurut klasifikasi ini dapat digolongkan dalam beberapa golongan, yakni: a. Reaksi partikel bermuatan Termasuk reaksi ini adalah reaksi p (proton), d (deutron), α (partikel alpha), dan16O. b. Reaksi neutron Partikel yang ditembakkan adalah neutron c. Reaksi foto nuklir Partikel yang ditembakkan adalah foton (sinar gamma) d. Reaksi elektron Partikel yang ditembakkan adalah elektron



12



C,



2. Klasifikasi reaksi inti menurut energi partikel penembak a. Untuk reaksi neutron, energi neutron penembak dapat digolongkan dalam empat golongan, yaitu: Neutron termik dengan energi datang ~ 1/40 eV Neutron epitermik dengan energi datang ~ 1 eV Neutron lambat dengan energi datang ~ 1 keV Neutron cepat dengan energi datang 0,1 – 10 MeV b. Untuk reaksi partikel bermuatan, partikel penembak digolongkan sebagai berikut: Partikel berenergi rendah ~ 0,1 – 10 MeV Partikel berenergi tinggi ~ 10 – 100 MeV



Dikenal ada tiga macam reaksi inti, yaitu reaksi penembakan dengan partikel (peluruhan), reaksi tranmutasi inti, dan reaksi penghasil energi (reaksi fisi, dan reaksi fusi). 1. Reaksi Peluruhan Reaksi Peluruhan berjalan dengan spontan dan exoergic (rekasi nuklir yang disertai pelepasan energi). Pada reaksi peluruhan terjadi perubahan inti tidak stabil menjadi inti stabil. Secara umum terdapat 3 rekasi peluruhan yaitu peluruhan alpha, beta, dan gamma, tetapi ada rekasi peluruhan lain yang juga penting untuk dipahami. Berikut gambar berbagai rekasi peluruhan:



Gambar 1. Reaksi Peluruhan Contoh: 226 88𝑅𝑎 →



222 86𝑅𝑛



+ 42𝛼 dan



14 6𝐶



→



14 7𝑁



+ −10𝛽



2. Reaksi Transmutasi Inti Pada reaksi transmutasi inti, suatu inti menyerap suatu partikel dan berubah menjadi inti lain dengan memancarkan suatu radiasi. Suatu cara untuk menyerdahanakan penamaan reaksi inti hanyalah dengan menyebutkan (a,b) pada inti sasaran. Contoh untuk reaksi 35Cl (n,p) 35S, disebut reaksi (n,p) pada 35Cl. 𝑎+𝑋 →𝑏+𝑌 a adalah partikel penembak, X adalah inti sasaran, b adalah radiasi atau partikel yang dipancarkan, dan Y adalah inti produk. Berdasarkan sifat-sifat dari a (partikel penembak) dan b (partikel yang dipancarkan) maka reaksi-reaksi inti dibedakan ke dalam beberapa jenis seperti diuraikan berikut ini. a. Hamburan Elastis Pada penembakan inti, dimana hasilnya a = b dan X = Y, disebut peristiwa hamburan elastis. Partikel penembak menumbuk inti sasaran, ia kehilangan sebagian energi kinetiknya yang dialihkan pada inti sasaran. Tidak terjadi perubahan energi potensial total, dan energi kinetiknya kekal. Hamburan elastik digunakan dalam perlambatan neutron cepat oleh moderator di dalam reaktor nuklir.



Ada dua kerangka acuan dalam mengidentifikasi rekasi nuklir pada hamburan elastik yaitu kerangka acuan laboratorium dan pusat massa. Berdasarkan kerangka acuan laboratorium yaitu inti yang mula-mula dalam keadaan diam ditumbuk oleh partikel dengan energi Eo dan momentum mvo , sesudah terjadi hamburan energi partikel adalah E1 dengan kecepatan v1 pada sudut φ, ketika inti produk memiliki momentum MV pada sudut Ψ. Sedangkan tumbukan yang dianalisis dengan acuan pusat massa dimana tumbukan hanya mengubah arah bukan besarnya. Kecepatan pusat massa ditulis sebagai berikut:



Gambar 2. Perbedaan Kerangka Acuan Lab dan Pusat Massa



Gambar ilustrasi dari hamburan elastik disajikan pada gambar 3 berikut:



Gambar 3. Hamburan Elastik b. Hamburan Inelastik Suatu proses penghamburan dianggap inelastik jika sebagian energi kinetik partikel penembak digunakan untuk menaikkan energi potensial inti sasaran, antara lain berupa eksitasi ketingkat energi yang lebih tinggi. Dalam kasus ini energi kinetik sistem tidak kekal. Berikut gambar ilsutrasi hamburan inelastik:



Gambar 4. Hamburan Inelastik c. Reaksi Photonuklir Reaksi-reaksi inti yang diinduksi oleh sinar-X atau photon g berenergi tinggi (>1 MeV) dipandang sebagai reaksi-reaksi photonuklir. Dalam reaksi ini a = g dan b lebih sering adalah n atau p dan bila menggunakan photon dengan energi sangat tinggi maka b kemungkinan besar adalah d, t atau a atau bahkan campuran partikel-partikel.



Gambar 5. Rekasi Photonuklir d. Tangkapan Radioaktif Bila partikel misil (partikel penembak) diserap oleh inti sasaran, inti sasaran tereksitasi yang kemudian memancarkan radiasi satu atau lebih photon gamma (g). Salah satu contoh pancaran radiasi gamma yang menyertai penangkapan elektron yaitu Isotop Iridium-192 meluruh menjadi Osmium-192 192 77𝐼𝑟



+ −10𝑒 →



192 ∗ 76𝑂𝑠



→



192 ∗ 76𝑂𝑠



192 76𝑂𝑠



+𝛾



3. Reaksi Penghasil Energi a. Reaksi Fisi (pembelahan) Reaksi fisi adalah reaksi yang terjadi pada inti berat yang ditumbuk oleh sebuah partikel (umumnya neutron) kemudian membelah menjadi dua inti baru yang lebih ringan. Neutron lebih mudah diserap oleh inti karena neutron tidak bermuatan, sehingga neutron tersebut tidak mengalami gaya Coulomb yang



bersifat menolak ketika neutron mendekati permukaan inti. Karena inti berat tidak stabil dibandingkan produknya, proses ini melepaskan banyak energi. Gambari ilustrasi reaksi fisi dapat dilihat pada gambar 6 berikut:



Gambar 6. Reaksi Fisi



Reaksi fisi inti yang dikaji pertama kali ialah pembombardiran Uranium-235 dengan neutron lambat, yang kecepatannya sebanding dengan kecepatan molekul udara pada suhu kamar. Pada kondisi ini, Uranium-235 mengalami fisi. Gambar ilustrasi rekasi fisi pada Uranium-235 dapat dilihat pada gambar 7 berikut:



Gambar 7. Rekasi Fisi pada Uranium-235 b. Reaksi Fusi Reaksi fusi (fusion) adalah suatu reaksi inti ketika dua inti atau inti-inti yang relatif ringan (A < 20) bergabung membentuk suatu inti yang lebih berat, dengan hasil pembebasan energi. Gambar ilustrasi reaksi fusi dapat dilihat pada gambar 8 berikut:



Gambar 8. Rekasi Fusi



Salah satu contoh reaksi fusi adalah pembentukan sebuah deutron dari sebuah proton dan sebuah neutron : 1 1



H  01 H  21 H



Q = 2,23 MeV



Reaksi fusi yang lainnya adalah pembentukan sebuah partikel  oleh fusi dua buah deutron. 2 1



H  21 H23 He  01n



Q = 2,23 MeV



Berikut gambar ilsutrasi pembentukan partikel  dari dua deutron:



Gambar 9. Rekasi Fusi Pembentukan Partikel  dari Dua Deutron



Meskipun energi-energi ini lebih kecil dari yang dibebaskan dalam suatu reaksi fisi khas ( 200 MeV), tetapi energi per satuan massanya lebih besar sebab massa partikel-partikel yang terlibat lebih kecil. Pembebasan energi dalam fusi menunjukkan bahwa untuk inti-inti ringan, energi ikat per nukleon (partikel inti) pada umumnya meningkat dengan bertambahnya nomor massa A. Sebagai akibatnya, inti yang lebih berat yang dibentuk dari dua inti yang lebih ringan memiliki energi ikat per nukleon yang lebih besar dari yang dimiliki masingmasing inti semula. Tetapi energi ikat per nukleon yang lebih besar dari yang dimiliki masing-masing inti semula. Tetapi energi ikat yang lebih tinggi berarti massa diam yang bersangkutan lebih rendah.



Sumber: Ali Abdulwahab Ridha. 2016. Chapter Six Nuclear Reaction. Tersedia https://www.researchgate.net/publication/307594033_Chapter_Six_Nuclear_Reactions



di



https://chem.libretexts.org/Textbook_Maps/General_Chemistry/Map%3A_Chemistry_(Averi ll_and_Eldredge)/20%3A_Nuclear_Chemistry/20.2%3A_Nuclear_Reactions https://www.nuclear-power.net/nuclear-power/reactor-physics/nuclear-engineeringfundamentals/neutron-nuclear-reactions/neutron-elastic-scattering/elastic-and-inelasticscattering/ https://fas.org/nuke/guide/usa/doctrine/dod/fm8-9/1ch2.htm https://slideplayer.com/slide/9266743/ https://www.google.co.id/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwi TgMLLyMveAhUH6Y8KHTNkDacQMwgpKAEwAQ&url=http%3A%2F%2Fcaferadiologi.blogspot.com%2F2011%2F02%2Fsinar-x-bremstrahlung-dan-sinarx.html&psig=AOvVaw2ddh77lOcKPI2XGj2uFpd&ust=1541999145367665&ictx=3&uact=3 https://www.slideshare.net/novasn16/reaksi-inti-makalah-fisika-17258306 https://koplakcom.files.wordpress.com/2013/05/9-reaksi-inti.doc