...

Rx-NUKLIR [Compatibility Mode]

by user

on
Category: Documents
0

views

Report

Comments

Transcript

Rx-NUKLIR [Compatibility Mode]
REAKSI NUKLIR
NANIK DWI NURHAYATI,S.SI, M.SI
nanikdn.staff.uns.ac.id
nanikdn.staff.fkip.uns.ac.id
081556431053 / (0271) 821585
REAKSI INTI
Reaksi Inti adalah proses
perubahan yang terjadi dalam
inti atom akibat tumbukan
dengan partikel lain atau
berlangsungdengan sendirinya.
Misalkan pada percobaan reaksi inti
dalam sebuah laboratorium ditembakan
seberkas partikel a berenergi tinggi pada
inti sasaran X. Setelah reaksi inti terjadi,
terbentuk inti baru Y dan sebuah partikel b.
a + X →Y + b + Q
• Peristiwa perubahan inti atom suatu nuklida menjadi nuklida
lain disebut TRANSMUTASI.
• Terjadi secara spontan (disintegrasi /peluruhan), dengan
sengaja (benturan radiasi nuklir dengan inti).
• Partikel nuklir yang digunakan : alfa, proton, neutron,
elektron, detron, foton dll -> disebut proyektil dapat berasal
dari peluruhan radionuklida, akselerator nuklir, generator
neutron, reaktor nuklir dll
• Hasil reaksi yg terjadi: nuklida stabil, nuklida tidak stabil,
radiasi nuklir, baik yang sejenis dengan proyektilnya maupun
yang lain.
• Reaksi nuklir yang dibuat pertama kali, dilakukan dengan
partikel alfa berasal dari disintegrasi radionuklida alam →
krn energi alfa kecil, juga adanya pengaruh tolak menolak
inti shg rekasi partikel alfa TERBATAS.
• Reaksi nuklir dapat digunakan untuk : mengubah inti suatu
atom menjadi inti atom yang lain, memperoleh radionuklida
buatan,memperoleh unsur-unsur baru termasuk unsur
transuranium, dan untuk memperoleh energi yang besar (fisi
dan fusi)
Transmutasi Buatan …
• Reaksi nuklir dilakukan 1st oleh Rutherford (1919) yaitu
antara inti N-14 ditembak dengan partikel alfa, sehingga
berubah menjadi O-17 dan 1 proton. (α , p)
• Pada reaksi nuklir berlaku hukum: KEKEKALAN MASSA dan
ENERGI;
KEKEKALAN
MUATAN;
KEKEKALAN
MOMENTUM dan KEKEKALAN NUKLEON.
PERBEDAAN
REAKSI KIMIA DAN REAKSI INTI
Reaksi kimia
• Tidak terjadi perubahan pada
susunan inti, hanya terjadi
pengelompokan atom
• Tidak terjadi perubahan massa
atom
• Melibatkan sejumlah makroskopis
zat2 yang mengalami reaksi
• Energi dinyatakan per mol atau per
gram
• Energi yang dibebaskan kecil
Reaksi Inti
Terjadi perubahan pada susunan
inti atom/nuklida, berarti
terbentuk unsur baru
terjadi perubahan massa atom
yang diubah menjadi energi
Melibatkan sejumlah proses2
tunggal
Energi dinyatakan per inti
transformasi
Energi yang dibebaskan besar
• Menurut Blackett (1925) berdasarkan eksperimen dgn
kamar kabut, menyatakan bhw jalannya reaksi, mulamula partikel alfa ditangkap oleh nitrogen sehingga
terbentuk Fluor, baru kemudian melepaskan proton,
sehingga berubah menjadi oksigen.
• Fluor ini disebut INTI Senyawa, mrp inti dalam keadaan
teroksidasi yang kemudian terurai menjadi oksigen dan
melepaskan proton.
• Eksperimen lain dilakukan Cockeroft dan Walton (1931),
dengan menembakkan proton pada nuklida Li – 7
menghasilkan 2 partikel alfa, eksperimen ini energi
protonnya 0,3 MeV, energi partikel alfa yg dihasilkan 8,6
MeV, sehingga jika menghasilkan 2 partikel alfa
energinya adalah 2x 8,6 MeV. Sehingga energi 0,3 MeV
hanya berfungsi untuk memacu reaksi sedangkan
reaksinya bersifat Eksotermis.
• Akselerator yg pernah dibuat adalah generator elektrostatik
dari Van de Graff dan Siklotron oleh Lawrence
• Reaksi nuklir banyak menghasilkan radionuklida buatan,
seperti reaksi yang dilakukan oleh JOLIET dan IRINE
CURIE (1934).
• Sejak saat itu banyak radionuklida yg dibuat, tahun 1937
200 jenis, tahun 1944 sebanyak 450 jenis, 1963 > 1300
radionuklida
Energi Reaksi Nuklir
ª Reaksi nuklir seperti halnya reaksi kimia biasa selalu disertai
dengan pengeluaran dan penyerapan energi (Q).
ª Nilai Q positif ( memerlukan energi) merupakan reaksi
endeergik (endoterm) dan nilai Q negatif ( membebaskan
energi) merupakan reaksi ekseergik (eksoterm)
ª Energi yang menyertai reaksi nuklir diberikan per inti yg
mengalami transformasi
ª Energi nuklir dihitung menggunakan Einstein
E = mc2
Cara Menentukan Q reaksi nuklir
1. Melalui pengukuran energi partikel penembak dan energi partikel atau foton
yang dibebaskan.
Untuk reaksi : 7Li + 1H + Q1
2 4He + Q2
Q reaksi = Q 2 – Q 1
2. Melalui perhitungan massa dari produk dan reaktan (s.m.a). Di mana,
Q reaksi = (massa reaktan-massa produk) x 931 MeV
. Energi kinetik partikel merupakan energi yang harus disediakan partikel
supaya reaksi nuklir berlangsung, disebut juga energi ambang reaksi (Ekp)
. E kp = (1 + m/M)Q,
m =massa partkl dan M=massa target
Jadi nilai E kp > Q agar reaksi nuklir berlangsung
Q > 0 → reaksi eksoterm
Q < 0 → reaksi endoterm
Hubungan energi partikel penembak dengan Q
Reaksi umum:
A + a → B + b + Q
atau : A (a, b) B + Q
jika:
Q > 0 → reaksi akan berlangsung spontan
Q < 0 → reaksi baru akan berlangsung jika E
partikel lebih besar daripada Q
Tentukan Q nya! Analisis Ekp dan pembagiannya!
Massa = [(7p + 7n) + (2p + 2n)] - [(8p + 9n) + (1p)]
Q = 18,005678 - 18,006958
= - 0,001280 sma
= - 0,001280 x 931,5 Mev
= [- 1,19] MeV
Ekp alfa yang digunakan harus melampaui 1,19 MeV
Dari penilaian ternyata pembagian energi kinetik partikel alfa adalah:
4/18 → energi kinetik partikel alfa untuk energi kinetik hasil reaksi
14/18 → untuk reaksi
jadi agar reaksi dapat berlangsung, maka partikel alfa sekurang-kurangnya harus
mempunyai energi sebesar : 18/14 x 1,19 MeV = 1,53 MeV (partikel alfa dapat
masuk ke dalam inti).
Macam Reaksi Nuklir…
• Macam reaksi nuklir ditentukan oleh jenis
partikel penembak dan oleh partikel yang
dilepaskan dari inti sasaran.
• Ada 5 macam reaksi nuklir berdasarkan jenis
partikel penembaknya, yaitu: reaksi dengan
netron, reaksi dengan proton, reaksi dengan
deteron, reaksi dengan alfa dan reaksi dengan
gama.
Reaksi dengan Netron…
• Merupakan partikel penembak yang paling
efektif, karena tidak bermuatan listrik. Bahkan
netron dengan energi rendah, reaksi tetap
dapat berlangsung.
• Kemungkinan reaksi (n,p); (n,d) dan (n, α)
berkurang dengan naiknya nomor atom
nuklida sasaran.
• Untuk nuklida dengan Z besar, reaksi (n,n);
(n, γ), dan (n,β+) lebih mungkin terjadi.
• Besarnya energi netron yang digunakan
dibedakan atas:
netron termal : En = 0,025 eV
netron lambat : En = 1 keV
netron cepat : En > 500 keV
• Reaksi (n, α), sebagian besar nuklida mengalami
reaksi (n, γ), seperti Pt-198 (n, γ) Pt-199; Na-23
(n, γ) Na-24; dan Mo-98 (n, γ) Mo-99
• Reaksi (n,p), seperti S-32 (n,p) P-32;
N-14 (n,p) C-14
• Reaksi (n, α), seperti
Reaksi dengan Proton…
• Reaksi (p, α) →
• Reaksi (p, n) →
• Reaksi (p, γ) →
Reaksi dengan Deteron…
• Banyak reaksi nuklir dilakukan dengan deteron energi tinggi
sampe beberapa MeV, dipercepat dengan generator
elektrostatik.
• Reaksi (d, α) →
• Reaksi (d, p) →
Reaksi dengan alfa…
• Dapat menggunakan ion dengan energi tinggi
(N-14, O-16, C-11) atau partikel/ion dengan
kecepatan tinggi.
misal:
Fly UP