10.Reaksi Inti A. Pengertian Reaksi Inti * Ada dua macam unsur ( inti ) radioaktif yang kita ketahui, yaitu unsur radioaktif alam dan unsur radioaktif buatan. Unsur radioaktif alam, intinya atomnya berubah dengan sendirinya, karena memancarkan sinar radioaktif. Sedangkan unsur radioaktif buatan terjadi juka suatu unsur ( inti ) stabil ditembaki dengan partikel yang dipercepat, misalnya proton, netron, deutron, partikel alpa dan partikel lainnya. Alat untuk mempercepat partikel bermuatan listrik disebut siklotron. Kerena penembakkan dengan partikel, suatu unsur berubah menjadi unsur lain ( bertransmutasi ) dan disertai dengan pancaran sinar alpa, dan sinar beta. Pada pancaran sinar alpa (α ) terjadi pengurangan 4 nukleon di dalam inti, dengan 2 propton dan 2 netron. Sedangkan pada peluruhan beta (β) terjadi penambahan 1 proton, 1 elektron dan pengurangan 1 netron. Proses perubahan yang terjadi pada inti atom karena ditembaki dengan partikel atau bertumbukan dengan inti atom lain disebut reaksi inti.

Energi hasil reakasi inti Beberapa contoh reaksi inti : 1). Reaksi inti Rutherford 2He4 7N14 8O17 1H1 E + + + 2). Reaksi inti Cadwick 1H1 3Li7 2He4 2He4 E + + + 3). Reaksi inti Chokroft dan Walton 2He4 4Be9 6C12 0n1 E + + + B. Hukum Kekekalan Reaksi Inti Pada reakasi inti berlaku : 1). Hukum kekekalan nomor massa A 2). Hukum kekekalan nomor atom Z 3). Hukum kekekalan momentum 4). Hukum kekekalan energi Energi hasil reakasi inti Besarnya energi reaksi inti sama dengan selisih massa sebelum dan sesudah bereksi kali kuadrat kecepatan cahaya

B. Radio Isotop Isotop-isotop yang bersifat radioaktif disebut radioisotop. Radioisotop dibuat melalui reaksi inti di dalam reaktor nulir. Reaktor yang memproduksi radioisotop disebut reaktor produksi radioisotop. Dalam reaksi inti,sebuah isotop stabil ditembaki dengan partikel tertentu, sehingga menghasilkan isotop baru yang radioaktif. Dalam hal ini partikel yang diasilkan tidak diperlukan, sehingga tidak diamati. Contoh : 1). Pembelahan Inti ( Fisi ) Inti berat yang ditembak dengan partikel dapat membelah menjadi dua inti baru yang lebih ringan, partikel elementer dan disertai dengan pelepasan energi. Reaksi inti seperti ini disebut pembelahan ini atau reaksi fisi. Contoh : 1H1 3Li7 2He4 2He4 E + + +

Energi yang dihasilkan pada reaksi fisi Energi yang dihasilkan pada reaksi fisi sama dengan jumlah massa awal ( massa sebelum bereaksi ) dikurangi massa akhir ( massa setelah bereaksi ) kali kuadrat kecepatan cahaya Reaksi fisi pada Uranium-235 Pembelahan inti pertama kali dilakukan pada tahun 1939 oleh empat ilmuwan Jerman, yaitu Otto Hahn, Lise Meitner, Fritz Strassman dan Otto Frisch. Mereka mendapatkan bahwa unsur Uranium-235 yang ditembaki dengan netron lambat akan diperoleh dua inti ringan, netron baru dan energi. U 235 92 * Xe 1 140 54 Sr 94 38 2 o n

E n Sr Xe U + ® . 2 * dan E n Kr Ba U + ® . 3 * Persamaan reaksi inti dari fisi yang dihasilkan pada penembakan Uranium-235 dengan netron adalah Keterangan : Y1 dan Y2 adalah inti hasil fisi dengan berbagai kemungkinan. Secara umum nomor massa inti hasil fisi adalah bervariasi, yaitu antara 75 sampai 160, dengan kemungkinan besar pada nomor massa antara 92 dan 144. Jumlah netron baru (N) yang dihasilkan dari fisi juga befariasi bergantung pada jenis intinya. Beberapa contoh hasil fisi dari Uranium-235 dengan netron adalah E n Sr Xe U + ® 1 94 38 140 54 235 92 . 2 * dan E n Kr Ba U + ® 1 89 36 144 56 235 92 . 3 * 2

Gambar 1.4. Reaksi inti berantai Reaksi fisi berantai Karena hasil pembelahan (fisi) inti Uranium-235 juga menghasilkan netron baru, maka akan dapat terjadi proses reaksi fisi berantai, yaitu netron baru hasil pembelahan inti akan mengenai inti Uranium-235 yang lain dan dapat menghasilkan reaksi yang sama secara berantai, seperrti ditunjukkan oleh gambar di bawah ini. Xe Xe n n U n Sr n U n Xe U n Sr n Sr Gambar 1.4. Reaksi inti berantai Apabila reaksi inti berantai ini tidak terkendali, maka dalam waktu yang singkat seluruh inti Uranium-235 akan habis terbelah. Pembelahan inti yang sangat banyak dalam waktu yang singkat dengan disertai pelepasan energi yang sangat besar akan menimbulkan ledakan yang maha dasyat. Reaksi fisi berantai yang terjadi di dalam reaktor nuklir adalah reaksi fisi berantai yang terkendali, sihingga tidak akan terjadi ledakan. Reaksi fisi berantai yang tak terkendali terjadi pada bom atom.

2). Penggabungan Inti ( Fusi ) Penggabungan dua inti ringan menjadi sebuah ini berat, partikel elementer dan disertai pelepasan energi disebut fusi. Reaksi fusi dapat terjadi di matahari ( bintang), bom hidrogen, dan pada reaktor fusi. Reaksi fusi pada matahari ( bintang ) Reaksi fusi yang terjadi pada matahari ( bintang), merupakan fusi ( gabungan) inti hidrogen menjadi inti helium secara bertahap. Persamaan reaksinya dalah sebagai berikut : 1). Reaksi awal proton bergabung dengan proton 2). Reaksi proton bergabung dengan deutron 3). Reaksi akhir pembentukan inti helium dan proton Pada setiap tahapan ada energi yang dilepaskan. Energi ini berupa energi cahaya, yaitu cahaya matahari atau bintang yang sampai di bumu. Reaksi fusi yang berlangsung sendiri hanya berlaku pada kondosi temperatur dan tekanan yang tinggi, supaya inti yang akan bergabung mempunyai energi yang cukup untuk melawan gaya tolak elektrostatisnya.

Reaksi fusi pada bom hidrogen Bom atom yang pertama kali dibuat adalah bom atom yang energi penghancurnya berasal dari reaksi fisi yang tak terkendali, seperti bom atom yang dijatuhkan di kota Hirosima dan Nagasaki ( Jepang) pada perang dunia ke-2 tahun 1945. Tahun 1950 adalah perkembangan bom atom hidrogen yang energi penghancurnya berasal dari reaksi fusi tak terkendali. Bahan baku bom hidrogen adalah inti deuterium (1H2 ) dan tritium (1H3) yang bergabung membentu inti helium(2He4) sambil membebaskan energi yang sangat besar. Reaksi fusinya adalah Untuk menggabungkan inti deuterium dan inti tritium diperlukan enegri yang sangat besar, agar kedua inti memiliki energi yang cukup untuk melawan gaya tolak elektrostatik antara kedua inti.Energi yang sangat besar itu diperoleh dari ledakan bom biasa yang berdasarkan reaksi fisi. Dengan kata lain, ledakan bom atom biasa ( hasil fisi) berfungsi sebagai pemicu berlangsungnya reaksi fusi pada bom atom hidrogen.

Energi yang dihasilkan pada reaksi fusi disebut energi thermonuklir Energi yang dihasilkan pada reaksi fusi disebut energi thermonuklir. Karena jumlah massa inti yang berfusi lebih besara dari jumlah massa hasil fusi, maka energi yang dilepasakan sama dengan energi massa yang hilang.