Isi

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG
Salah satu gejala yang sangat penting dalam fisika nuklir adalah terkait
dengan radioaktivitas. Meskipun nuklida-nuklida diikat oleh gaya nuklir yang
cukup kuat, banyak nuklida yang tidak mantap secara spontan meluruh menjadi
nuklida lain melalui pemancaran zarah alfa, beta dan gamma. Sebuah nuklida
radioaktif dapat mengalami sederetan rangkaian peluruhan menuju konfigurasi
inti yang stabil. Terdapat 3 aspek radioaktivitas yang luar biasa jika dipandang
dari segi fisika klasik, yaitu :

1. Bila inti atom mengalami peluruhan alfa dan beta, bilangan atom Z berubah
dan inti menjadi unsur yang berbeda. Hal ini berarti bahwa unsur tidak tetap,
meskipun mekanisme transformasinya tidak dikenal oleh ahli kimia.

2. Energi yang dikeluarkan selama peluruhan radioaktif timbul dari inti individual
tanpa eksitasi eksternal, tidak seperti radiasi atomik. Hal ini dapat dipahami
satelah Einstein mengemukakan kesetaraan massa-energi.

3. Peluruhan radioaktif adalah proses statistik yang memenuhi teori
kemungkinan. Tidak ada hubungan sebab akibat yang terkait dalam peluruhan
inti, yang terdapat hanyalah kemungkinan per satuan waktu.

Fisika klasik tidak dapat menjelaskan perilaku seperti itu, namun demikan
fisika kuantum dapat menjelaskannya dengan baik.

1.2 RUMUSAN MASALAH
Makalah ini difokuskan pada pembahasan mengenai radioaktivitas dimana
bagian yang akan dibahas penulis yaitu:
1. Apa yang dimaksud dengan peluruhan radioaktif, umur paro, peluruhan alfa,
peluruhan beta, dan peluruhan gamma?

1

2. Bagaimana tinjauan proses peluruhan radioaktif, umur paro, peluruhan alfa,
peluruhan beta, dan peluruhan gamma beserta bentuk formulasinya?
3. Apa saja bentuk deret radioaktif yang sekarang dikenal?

4. Apa saja dan jelaskan bagaimana aplikasi reaksi inti!

1.3 TUJUAN PENULISAN
1. Mengetahui apa yang dimaksud dengan peluruhan radioaktif, umur paro,
peluruhan alfa, peluruhan beta, dan peluruhan gamma?
2. Memahami bagaimana tinjauan proses peluruhan radioaktif, umur paro,
peluruhan alfa, peluruhan beta, dan peluruhan gamma beserta bentuk
formulasinya?
3. Mengenal apa saja bentuk deret radioaktif yang sekarang dikenal?

4. Mengenal dan dapat menjelaskan bagaimana aplikasi reaksi inti

I.4 METODE PENULISAN
Penulisan makalah ini penulis menggunakan metode collaborative
learning, yaitu metode kerjasama dalam bentuk grup yang tersentralkan. Selain
itu, penulis juga menggunakan metode literatur/ kepustakaan. Penulis
menggunakan study kepustakaan dari berbagai sumber berupa buku, media cetak,
maupun media elektronik yang memuat informasi berkaitan dengan pebahasan
mengenai potensial termodinamika.

2

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 PENEMUAN RADIOAKTIVITAS
Peristiwa radioaktivitas ditemukan dengan tidak sengaja oleh Henri
Becquerel saat mengamati gejala fluoresensi dan fosforesensi, yang
menghantarkannya pada pemahaman yang lebih mendalam tentang sifat-sifat inti
sebuah atom.

Setelah menyinari beberapa potong sulfat uranium-kalium dengan cahaya
tampak, Becquerel membungkus potongan-potongan itu dengan kertas hitam dan
memisahkan bungkusan itu dari sebuah pelat fotografi dengan sepotong perak.
Setelah beberapa jam penyinaran, pelat fotografi tersebut dicuci dan
memperlihatkan penghitaman yang disebabkan oleh sesuatu yang telah pasti
dipancarkan dari persenyawaan dan telah sanggup menembus kertas hitam dan
perak itu. Peristiwa tadi menunjukan aktivitas radiasi dari persenyawaan tersebut.
Peristiwanya disebut radioaktivitas, yang berarti unsur ini dapat mengeluarkan
radiasi secara spontan, Radiasi dari peristiwa ini dikenal dengan sinar radioaktif.

Setelah itu dua orang ilmuwan Perancis yang juga suami istri yaitu Marie
Curie dan Pierre Curie melakukan pengkajian sistematik dan menemukan bukti
bahwa ada unsur lain juga mengeluarkan sinar radioaktif, yaitu radium. Selain itu
juga menemukan sifat bahwa sinar radioaktif mengionkan partikel udara yang
dilewatinya. Hasil temuannya ini menjadi dasar untuk mendeteksi ada tidaknya
unsur radioaktif di sekitar kita. Selain menemukan unsur radium, ditemukan juga
oleh suami istri ini unsur polonium. Saat ini sudah banyak unsur-unsur radioaktif
yang ditemukan.

3

2.2 PELURUHAN RADIOAKTIF
Peluruhan radioaktif adalah kumpulan beragam proses di mana sebuah inti
atom yang tidak stabil untuk menjadi atom stabil maka ia memancarkan partikel
subatomik (partikel radiasi). Peluruhan terjadi pada sebuah nukleus induk dan
menghasilkan sebuah nukleus anak. Ini adalah sebuah proses acak sehingga sulit
untuk memprediksi peluruhan sebuah atom. Laju peluruhan inti radioaktif ini
disebut aktivitas (activity) inti, yang hanya ditentukan oleh jumlah peluruhan per
detik, tidak tergantung pada sinar yang dipancarkan.

R = − dN
dt ,

tanda negatif menunjukkan bahwa semakin lama N semakin kecil.

Satuan internasional (SI) untuk pengukuran peluruhan radioaktif adalah
becquerel (Bq). Jika sebuah material radioaktif menghasilkan 1 buah kejadian
peluruhan tiap 1 detik, maka dikatakan material tersebut mempunyai aktivitas 1
Bq. Karena biasanya sebuah sampel material radioaktif mengandung banyak
atom,1 becquerel akan tampak sebagai tingkat aktivitas yang rendah; satuan yang
biasa digunakan adalah dalam orde gigabecquerels.

Pada tahun 1899, Ernest Rutherford melakukan percobaan mengenai sifat
sinar-sinar yang dipancarkan oleh unsur radioaktif dengan membungkus unsur
dalam suatu timbal. Bagaiamana sifat sinar-sinar yang dipancarkan oleh unsur
radioaktif tersebut? Untuk itulah di sini akan ditinjau sifat sinar-sinar yang
dipancarkan oleh unsur radioaktif.

4

Gambar 1. Daya Serap sinar-sinar yang dipancarkan oleh unsur radioaktif.

Partikel alfa dari bahan radioaktif dihentikan oleh selembar kertas .
Partikel beta menembus kertas tetapi dihentikan oleh sebuah aluminium. Keping
timbal yang tebal ternyata tidak dapat menghentikan sinar gamma.

Untuk dapat mengerti mengapa inti atom tak stabil meluruh dengan
sendirinya, perhatikan gambar kurva kestabilan berikut dimana inti-inti stabil
terletak pada kurva kestabilan ini.

Peluruhan alfa

N berkurang 2

Z bertambah 2
Kurva kestabilan

Peluruhan beta positif
atau penangkapan elektron
neutron

Peluruhan beta negatif
N)
umlah
(

Z berkurang 1
N berkurang 1
J

N bertambah 1
Z bertambah 1

Jumlah proton (Z)

Gambar 2. Peluruhan alfa dan beta
Hingga kini telah dikenal kira-kira 1500 nuklida, namun hanya kira-kira
400 nuklida yang stabil. Inti ringan (sampai dengan jumlah proton Z = 20) sangat
stabil jika jumlah proton (Z) dan jumlah neutron (N) dalam intinya adalah sama
4
(N = Z atau N/Z = 1). Misalnya nuklida helium 2 He yang mengandung 2
neutron dan 2proton adalah sangat stabil. Inti ringan tak stabil yang terletak diatas
kurva kestabilan memiliki kelebihan neutron (N > Z atau N/Z = 1). Jika satu dari
kelebihan neutronnya berubah menjadi proton, ini akan mengurangi jumlah
neutron dan meningkatkan jumlah proton. Untuk mempertahankan kekalan
muatan (muatan total sebelum dan sesudah peluruhan adalah sama), perubahan

5

muatan seperti ini berarti bahwa sebuah elektron negatif harus dipancarkan.
Dengan demikian,

0 n → 1p + − e
1 1 0
Pemancaran elektron 1

Elektron meninggalkan inti dan dikenal sebagai “partikel beta”. Inti akhir
mungkin ditinggalkan dengan tambahan energi berkaitan dengan pergeseran
energi ikatan, dan energi tambahan ini dilepaskan dalam bentuk sinar gamma.
Kadang-kadang diperlukan lebih dari satu peluruhan beta untuk sebuah inti tak
stabil tertentu menjadi inti stabil.

Bagaimana dengan inti ringan dibawah kurva kestabilan ? Inti tak stabil
memiliki kelebihan proton dari jumlah neutron stabilnya (N < Z atau N/Z < 1).
Proses dari persamaan diatas terjadi
Pemancaran positron 1
0 n → 0n +
1 0
+1 e

Disini sebuah proton diubah menjadi sebuah neutron dengan memancarkan
sebuah positron (elektron bermuatan positif). Perisiwa disini juga disebut sebagai
peluruhan beta, karena ia mirip dengan pemancaran elektron negatif.

Suatu proses yang berlawanan dengan pemancaran positron adalah
penangkapan satu dari elektron dalam kulit atom terdalam oleh sebuah inti dengan
rasio neutron/proton (N/Z) yang terlalu kecil. Elektron diserap sebuah oleh sebuah
proton inti, yang kemudian menjadi sebuah neutron. Proses penangkapan elektron
oleh proton untuk menjadi neutron ini dapat dinyatakan sebagai

1 p + −1 e → 0 n
1 0 1
Penangkapan elektron
Penangkapan elektron tidak mengarah ke pemancaran sebuah partikel.
Tetapi ini dapat dideteksi dengan produksi foton sinar-X ketika satu dari elektron-
elektron atom pada kulit lebih luar melompat ke posisi lowong pada ulit terdalam
yang ditinggalkan oleh elektron yang ditangkap oleh proton inti.

Bagaimana dengan inti berat (Z > 83) titik R Pada gambar ? Seperti telah
dikatakan sebelumnya bahwa semua inti berat dengan Z > 83 tidak stabil karena
intinya kelebihan proton maupun neutron. Untuk mencapai inti stabil, inti ini

6

4
memancarkan partikel alfa 2 He , sehingga jumlah proton dan jumlah neutron
dalam intinya masing-masing berkurang 2.

Dengan demikian, peluruhan beta negatif meningkatkan jumlah proton
dengan satu dan mengurangi jumlah neutron dengan satu; peluruhan beta positif
dan penangkapan elektron mengurangi jumlah proton dengan satu dan
meningkatkan jumlah neutron dengan dua. Proses-proses ini dapat disarikan pada
tabel berikut
Tabel 1. Jenis Peluruhan Radioaktif
Peluruhan Transformasi Contoh

Peluruhan alfa

Peluruhan beta

Pemancaran positron

Penangkapan elektron

Peluruhan gamma

Inti tak stabil (misal inti uranium) secara spontan akan memancarkan sinar
radioaktif untuk menjadi inti stabil. Inti yang memancarkan sinar radioaktif
disebut inti induk, sedangkan inti baru yang terjadi disebut inti anak. Ada tiga
jenis sinar radioaktif yang dapat dipancarkan oleh inti tak stabil yaitu : sinar alfa
(α), sinar beta (β), dan sinar gamma ( γ ).

Ketika inti tak stabil memancarkan sinar α, inti anak yang terbentuk
memiliki nomor massa lebih kecil 4 dan nomor atom lebih kecil 2 daripada inti
induknya. Sebagai contoh,

238
92 U → Th + 2 α
234
90
4

Perhatikan bahwa banyak nukleon adalah kekal (238  234 + 4). Demikian juga,
banyak proton adalah kekal (92  90 +2).

7

Ketika suatu inti meluruh dengan memancarkan sinar β, inti nanak
memiliki nomor massa sama dengan inti induknya, tetapi nomor atomnya
bertambah satu. Sebagai contoh,

14
6 C → 14N +
7
14
−1 e + v neutrino
Ketika suatu inti meluruh dengan memancarkan sinar ϒ, baik nomor massa
maupun nomor atom adalah tetap. Sebagai contoh,
87
38 Sr * → 87
38 Sr * → γ
(tanda * pada Sr* menyatakan keadaan eksistensi).
Gambar 3. Lima macam peluruhan radioaktif.

8

2.3 UMUR-PARO
Waktu paruh adalah interval waktu yang dibutuhkan oleh suatu zat
radioaktif agar aktivitasnya berkurang setengahnya.

Untuk sebuah sampel radioisotop tertentu, jumlah kejadian peluruhan (–
dN) yang akan terjadi pada selang (interval) waktu dt adalah sebanding dengan
jumlah atom yang ada sekarang. Jika N adalah jumlah atom, maka peluang
(probabilitas) peluruhan (– dN/N) sebanding dengan dt:

................................ ( 1)

Masing-masing inti radioaktif meluruh dengan laju yang berbeda, masing-
masing mempunyai konstanta peluruhan sendiri (λ). Tanda negatif pada
persamaan menunjukkan bahwa jumlah N berkurang seiring dengan peluruhan.
Penyelesaian dari persamaan diferensial orde 1 ini adalah fungsi berikut:

Masing-masing ruas dapat diintegrasi :

................................... (2)

9

Fungsi di atas menggambarkan hukum peluruhan radioaktif
eksponensial, yang merupakan penyelesaian pendekatan atas dasar dua alasan.
Pertama, fungsi eksponensial merupakan fungsi berlanjut, tetapi kuantitas fisik N
hanya dapat bernilai bilangan bulat positif. Alasan kedua, karena persamaan ini
penggambaran dari sebuah proses acak, hanya benar secara statistik. Akan tetapi
juga, dalam banyak kasus, nilai N sangat besar sehingga fungsi ini merupakan
pendekatan yang baik.

Selain konstanta peluruhan, peluruhan radioaktif sebuah material
biasanya juga dicirikan oleh rerata waktu hidup. Masing-masing atom "hidup"
untuk batas waktu tertentu sebelum ia meluruh, dan rerata waktu hidup adalah
rerata aritmatika dari keseluruhan waktu hidup atom-atom material tersebut.
Rerata waktu hidup disimbolkan dengan τ, dan mempunyai hubungan dengan
konstanta peluruhan sebagai berikut:

.................................... ( 3)
AKTIVITAS R

0 5 10 15 20 25 26 30 35 10
WAKTU t, h

Gambar 4. Aktivitas radio-isotop menurun secara eksponensial terhadap waktu

Kelakuan yang tergambar pada Gambar 3 menunjukkan bahwa kita
dapat menyatakan informasi empiris mengenai perubahan aktivitas terhadap
waktu dalam bentuk

R = Roe- λ t .................................... ( 4)

Parameter yang lebih biasa digunakan adalah waktu paruh. Waktu
paruh adalah waktu yang diperlukan sebuah inti radioatif untuk meluruh menjadi
separuh bagian dari sebelumnya. Hubungan waktu paruh dengan konstanta
peluruhan adalah sebagai berikut, yaitu apabila t = t1/2, aktivitas R telah menurun
menjadi ½Ro. Jadi

R = Roe- λ t

1/2Ro = Roe- λ t

e- λ t =2

dengan mengambil logaritma alamiah kedua belah persamaan itu,

λ T1/2 = ln 2

..................................... (5)

Hubungan waktu paruh dengan konstanta peluruhan menunjukkan
bahwa material dengan tingkat radioaktif yang tinggi akan cepat habis, sedang
materi dengan dengan tingkat radiasi rendah akan lama habisnya. Waktu paruh
inti radioaktif sangat bervariasi, dari mulai 1024 tahun untuk inti hampir stabil,
sampai 10-6 detik untuk yang sangat tidak stabil.

11

2.4 HUKUM-HUKUM KEKEKALAN DALAM PELURUHAN
RADIOAKTIF
Kajian tentang berbagai peluruhan radioaktif dan reaksi inti
memperlihatkan bahwa alam tidak memilih secara sembarang hasil peluruhan atau
reaksi yang terjadi, melainkan terdapat beberapa hukum tertentu yang membatasi
hasil yang mungkin terjadi. Hukum-hukum ini disebut hukum kekekalan yang
memberikan wawasan penting terhadap perilaku dasar alam. Berikut beberapa
hukum kekekalan yang diterapkan pada proses peluruhan.

1. Kekekalan energi

Hukum kekekalan energi mungkin yang paling penting dari semua
hukum kekekalan. Hukum ini memberitahukan mengenai peluruhan mana yang
mana paling mungkin terjadi dan pula memungkinkan untuk menghitung
energi diam atau kinetik dari hasil peluruhan.

Sebagai contoh: Sebuah inti X hanya dapat meluruh menjadi sebuah
inti X ' yang lebih ringan. Selain itu, ia memancarkan pula satu atau lebih
partikel yang secara bersama disebut x , jika massa diam X lebih besar
daripada massa diam total X' +x . Kelebihan energi massa ini disebut nilai
Q peluruhan:

m N ( X ) c 2 = m N ( X ') c 2 + m N ( X ) c 2 + Q

Q =[ m N ( X ) − m N ( X ' ) − m N ( X ) ] c 2

m N adalah massa diam inti (nucleus). Jelas, peluruhan ini hanya dapat

terjadi jika Q bernilai positif. Kelebihan energi Q ini muncul sebagai energi
kinetik partikel-partikel hasil peluruhan (dengan anggapan X mula-mula
diam):

Q =K X ' +K x …*

2. Kekekalan momentum linear

12

Jika inti yang meluruh pada awalnya diam, maka momentum total
semua partikel hasil peluruhannya haruslah nol,

PX ' +Px =0 …**

Biasanya, massa partikel atau partikel-partikel x yang dipancarkan
lebih kecil daripada massa inti sisa X ' , sehingga momentum pental PX '
menghasilkan energi kinetik K X ' yang kecil.

Jika hanya satu partikel x yang dipancarkan, persamaan * dan ** dapat
dipecahkan secara serempak bagi K X ' dan K x . Jika x menyatakan dua atau
lebih partikel, maka memiliki jumlah besaran tak diketahui yang lebih banyak
daripada jumlah persamaannya, sehingga tidak mempunyai pemecahan
tunggal. Dalam kasus ini, energi kinetik hasil peluruhan dapat mengambil nilai
sebarang dari suatu nilai minimum hingga suatu nilai maksimum.

3. Kekekalan momentum sudut

Ada dua jenis momentum sudut yaitu momentum sudut spin s dan
momentum sudut gerak atau orbital I . dalam kerangka diam dari inti X ,

momentum sudut total sebelum peluruhan adalah s X . Setelah peluruhan,

mempunyai sejumlah spin dari inti X ' dan partikel-partikel x ,dan juga

sejumlah momentum sudut I = ×p dari
r x dan X ' , yang bergerak

relative terhadap titik dalam ruang yang semula ditempati oleh inti X .

Dengan demikian, hukum ini mensyaratkan bahwa:

s X =s X ' +s x +I X ' +I x

13

Spin intrinsik s adalah sifat partikel atau inti. Electron memiliki

s = 1 , dan inti-inti atom juga memiliki spin, yang berasal dari proton dan
2
netron penyusunya. Spin intrinsic sebuah inti memiliki nilai yang dapat berupa
kelipatan bulat atau setengah pecahan dari  , bergantung pada apakah A
genap atau ganjil. Momentum sudut I selalu terkuantisasikan dalam kelipatan
bulat dari  .

4. Kekekalan muatan elektrik

Hukum ini merupakan bagian mendasar dalam seluruh proses
peluruhan dan reaksi. Hukum ini mensyaratkan bahwa muatan elektrik total
sebelum dan setelah peluruhan haruslah tidak berubah atau sama besar.

5. Kekekalan nomor massa

Dalam beberapa proses peluruhan, dapat diciptakan beberapa partikel
(foton atau electron) yang tidak hadir sebelum peluruhan. (ini tentu saja dapat
terjadi bila energy inti awal lebih besar daripada energy partikel yang
diciptakan untuk menciptakan electron, misalnya nilainya adalah 0,511 MeV).
Tetapi, alam tidak memperkenankan untuk menciptakan atau memusnahkan
proton dan neutron, meskipun dalam beberapa proses peluruhan dapat
mengubah neutron menjadi proton atau proton menjadi neutron. Dengan
demikian berlakulah jumlah nonmor massa A tidak berubah dalam proses
peluruhan atau reaksi. Dalam beberapa proses peluruhan, A tetap tidak berubah
karena baik Z maupun N kedua-duanya berubah sedemikian rupa sehingga
mempertahankan jumlah keduanya tetap.

2.5 PELURUHAN ALFA

14

Pada peluruhan alfa adalah suatu inti radioaktif berubah menjadi inti
baru dengan melepaskan partikel alfa atau inti helium. Dengan demikian nomor
massa inti asli berkurang dengan 4 dan nomor atomnya berkurang dengan 2.
Misalnya X adalah inti asli dan Y adalah inti baru, maka proses ini dapat
digambarkan dalam bentuk bagan peluruhan

Contoh,

Dari bagan peluruhan maupun dari contoh, nampak bahwa inti terurai menjadi inti
lain dan partikel alfa . Maka jelaslah pada peluruhan ini ada energi yang
dilepaskan, yaitu sama dengan energi ikat antara inti baru dengan partikel alfa

Di dalam suatu sistem yang induknya berada dalam keadaan diam, kita
dapat dari kekekalan energi bahwa

+ ................................( 7 )

Di mana dan masing – masing adalah energi kinetik anak dan partikel ,

sedangkan , , dan masing – masing adalah massa diam induk , anak,

dan partikel alfa. Oleh karena energi kinetik tidak pernah bernilai negatif
peluruhan alfa tidak dapat berlangsung, kecuali

+ ................................(6)

Selain energi, momentum pun mengalami kekekalan. Ketika hanya dua
partikel yang dihasilkan dari peluruhan alfa, kedua kondisi kekekalan energi dan
momentum tersebut menetapkan secara unik energi – energi kinetik ( dan

15

momentum – momentum ) partikel dan nukleus anak. Jika nukleus induk

dengan nomor massa A meluruh pada keadaan diam, energi kinetik partikel -

nya dinyatakan sebagai

....................................( 8 )

Dengan energi disintegrasi Q adalah total energi yang dilepaskan di dalam reaksi:

Q= ...................................( 9 )

Besaran Q adalah suatu konstanta untuk setiap peluruhan alfa dan memiliki nilai
yang sama untuk seluruh pengamat. Dalam kerangka nukleus induk yang diam,

Q= ...................................( 10 )

2.6 TEORI PELURUHAN ALFA
Dalam pembahasan efek terobosan,seberkas partikel yang berenergi
kinetik K jatuh pada rintangan potensial persegi yang tingginya V lebih besar dari
K. Harga aproksimal peluang transmisi yaitu rasio antara banyaknya partikel yang
melewati rintangan dan banyaknya partikel yang datang.

Peluang Transmisi,dirumuskan :

Dengan

L = Tebal rintangan

16

Untuk kasus partikel alfa Nuklir,langkah pertama ialah

Dan diintegralkan,

Keterangan : = Jari-jari inti

R = Jarak dari pusat ( V = K )

Energi kinetik K lebih besar dari energi potensial V untuk R, sehingga jika

partikel itu dapat melampaui R partikel alfa secara permanen melepaskan diri dari
inti.

Bentuk potensial perintang sebenarnya. Energi potensial listrik sebuah
partikel alfa pada jarak x dari pusat inti yang bermuatan Ze adalah

keterangan : Ze = Muatan nuklir minus buatan alfa partikel alfa 2e

Z = Nomor atomik inti anak

Peluang transmisi untuk perintang sebenarnya, didapatkan

Karena V = K ketika x = R

17

Sehingga menjadi :

jadi

Sehingga

Dari persamaan

Sehingga

18

Dengan memasukkan berbagai konstanta dalam persamaan didapatkan

Keterangan : K = menyatakan energi kinetik partikel-alfa (MeV)

= jari-jari nuklir (1fm = m)

Z = nomor atomik intinya dikurangi partikel alfa

Konstanta peluruhan λ adalah

Dengan mengambil logaritma alamiah dari kedua ruas dan mensubtitusikan
peluang transmisi T, didapatkan

Logaritma biasa

Dalam mekanika kuantum dari pemancaran alfa,ada dua hal yang sangat
penting, yaitu :

Pertama, memungkinkan dimengertinya variasi yang sangat besar dari umur paro

terhadap energi disintegrasi. Peluruhan terlambat yang umur paronya 1,3 x

19

tahun, peluruhan tercepat dari yang umur paronya 3,0 x s.

Walaupun umur paronya kali disintegrasi lebih besar,energi (4,05

MeV) hanya sekitar setangah kali dari (8, 95 MeV) .

Kedua, penjelasan gejala melalui penerobosan,melalui rintangan potensial oleh
partikel yang energinya cukup untuk melompati rintangan.

2.7 PELURUHAN BETA
Peluruhan beta adalah peluruhan radioaktif yang memancarkan partikel
beta (elektron atau positron). Pada kasus pemancaran sebuah elektron, peluruhan
ini disebut sebagai peluruhan beta minus (β−), sementara pada pemancaran
positron disebut sebagai peluruhan beta plus (β+).

Pada tingkatan partikel dasar, peluruhan beta terjadi karena konversi
sebuah quark bawah menjadi sebuah quark atas oleh pemancaran sebuah boson
W.

Pada peluruhan β−, interaksi lemah mengubah sebuah netron menjadi
sebuah proton ketika sebuah elektron dan sebuah anti-neutrino dipancarkan:

.

Elektron yang dipancarkan bukanlah elektron orbital. Juga bukan
elektron yang semula berada di dalam inti atom, karena asas ketidakpastian
melarang elektron hadir di dalam inti atom. Elektron tersebut “diciptakan” oleh
inti atom dari energi yang ada. Jika beda energi diam antara kedua inti atom
sekurang-kurangnya E = mc², maka hal tersebut memang mungkin terjadi.

Dalam peluruhan β+, sebuah proton dikonversi menjadi sebuah netron,
sebuah positron dan sebuah neutrino:

20

.

Jadi, tidak seperti peluruhan beta minus, peluruhan beta plus tidak dapat
terjadi dalam isolasi, sebab harus ada suplai energi dalam proses “penciptaan”
massa, karena massa netron (sebagai inti anak) ditambah massa positron dan
neutrino lebih besar daripada massa proton (sebagai inti induk).

Jika proton dan netron merupakan bagian dari inti atom, proses
peluruhan men-transmutasikan satu elemen kimia ke dalam bentuk lainnya.
Sebagai contoh:

(beta minus),

(beta plus)

Energi elektron yang teramati selama peluruhan beta dari nuklide
tertentu didapatkan bervariasi secara malar (continue) dari 0 hingga harga
maksimum Kmax yang merupakan karakteristik nuklidenya. Gambar di bawah
menunjukkan spektrum energi elektron yang dipancarkan dalam peluruhan beta

dari ; di sini Kmax =1.17 MeV. Dalam setiap kasus energi maksimumnya

adalah

Jumlah
Relatif
Elrktron

21

Gambar 5. Spektrum energi elektron dari peluruhan beta
0 Energi Elektron, MeV 1.2

yang dibawa oleh elektron peluruhan sama dengan energi setara dari beda massa
antara inti-induk dan inti-anak. Hanya saja, sangat jarang ele ktron didapatkan

terpancar dengan energi .

2.8 PELURUHAN GAMMA
Seperti atom yang tereksitasi begitu pula dengan inti yang tereksitasi
akan memancarkan foton. Sebuah inti dalam keadaan ikat yang energinya lebih
tinggi daripada keadaan dasar, begitu pula dengan atom bisa dalam keadaan
seperti itu. Inti tereksitasi diberi tanda bintang setelah lambang yang biasa dipakai.
Inti yang tereksitasi kembali ke keadaan dasar dengan memancarkan foton yang
energinya bersesuaian dengan perbedaan energi antara berbagai keadaan awal dan
keadaan akhir dalam transisi yang bersangkutan. Foton yang dipancarkan oleh inti
daerah energinya berbeda-beda hingga mencapai beberapa MeV dan secara
tradisional, maka itu disebut sinar gamma.

Sinar γ adalah radiasi gelombang elektromagnetik dengan energi yang
sangat tinggi yang tidak memiliki massa maupun muatan sehingga sering

disimbolkan dengan 0 γ . Sebuah inti induk yang meluruh dengan memancarkan
0

sinar γ akan menghasilkan inti anak tanpa mengalami perubahan nomor atom
maupun nomor massa. Pemancaran sinar γ biasanya dapat terjadi bersama-sama
dengan pemancaran partikel α dan atau partikel β. Untuk lebih jelasnya perhatikan
reaksi berikut :

22

A
Z X → ZY + 0 γ
A 0

Ketika sebuah inti memancarkan sinar- α atau β, inti juga memancarkan
sinar- γ. Sinar γ adalah gelombang elektromagnetik yang terpencar dari inti atom
dengan membawa sejumlah energi. Sinar- γ tidak menyebabkan perubahan massa
dan muatan inti atom. Contoh peluruhan γ adalah

61
28 Ni * → 28 Ni +α
61

Ni* adalah inti atom Ni yang berada pada tingkat eksitasi.

Sebagai alternatif lain dari peluruhan gamma, dalam beberapa kasus inti
tereksitasi dapat kembali ke keadaan dasar dengan memberikan energi eksitasinya
ke salah satu elektron orbital di sekelilingnya. Dapat dibayangkan proses yang
dikenal sebagai konversi internal, sebagai jenis efek fotolistrik di mana sebuah
foton nuklir diserap oleh elektron atomik: lebih cocok dengan eksperimen jika
kita menganggap konversi internal menyatakan transfer langsung energi eksitasi
dari sebuah inti ke sebuah elektron. Elektro yang terpancar memiliki energi
kinetik sama dengan energi eksitasi nuklir yang hilang dikurangi energi ikat
elektron dalam sebuah atom.

Kebanyakan inti tereksitasi memiliki umur paro yang pendek terhadap
peluruhan gamma, tetati beberapa tetap tereksitasi selama beberapa jam. Inti
tereksitasi yang berumur panjang disebut isomer dan inti yang sama dalam
keadaan dasar.

Menyusul peluruhan alfa atau beta, inti akhir dapat berada pada suatu
keadaan eksitasi. Seperti halnya atom, inti akhir itu akan mencapai keadaan dasar
setelah memancarkan satu atau lebih foton, yang dikenal sebagai sinar gamma
inti. Energi tiap foton adalah beda energi anta keadaan awal dan akhir inti,
dikurangi pula dengan sejumlah koreksi k kecil dibagi energi pental inti. Energi–
energi ini khasnya berada dalam rentang 100 keV hingga berada meV. Inti dapat
pula dieksitasikan dari keadaan dasar ke suatu keadaan eksitasi dengan menyerap

23

foton dengan energi yang tepat, dalam proses serupa dengan menyerap resonans
oleh keadaan atom.

Usia-paruh khas bagi tingkat eksitas inti adalah 10-9 hingga 10-12 s;
nilai pasti usia-paruh ini (dan aturan seleksi yang memperkenankan dan melarang
terjadinya suatu transisi) bergantung pada tinjauan terinci lanjut yang berada di
luar tingkatan buku ini. Adakalanya perhitungan terinci ini menghasilkan nilai
usia-paruh yang sangat lama-beberapa jam atau bahkan hari. Keadaan inti yang
bersifat separti ini di kenal sebagai keadaan isomerik atau isomer.

Kajian pemancaran sinar gamma inti merupakan alat penting bagi para
fisikawan inti. Energi sinar gamma dapat diukur dengan ketelitian tinggi, yang
memberikan suatu cara ampuh bagi kita untuk menyimpulkan energi berbaagai
keadaan eksitas inti.

Dalam menghitung energi partikel alfa dan beta yang dipancarkan
dalam peluruhan radioaktif, kita telah menganggap bahwa tidak ada sinar gamma
yang dipancarkan. Jika ada sinar gamma yang dipancarkan, maka energi yang
tersedia (nilai Q) harus dibagi bersama antara partikel dan sinar gamma.

2.9 DERET RADIOAKTIF

Ada empat deret radioaktif yang masing-masing berakhir pada nuklide-
anak mantap.

Penyebab terdapatnya hanya empat deret semacam itu dapat diturunkan
dari fakta bahwa peluruhan alfa mereduksi nomor massa sebuah inti dengan 4.
Jadi nuklide yang nomor massanya memenuhi :

24

Dengan n bilangan bulat, dapat meluruh menjadi yang lainnya dalam urutan yang
menurun dari nomor massa. Anggota deret 4n+1 memiliki nomor massa yang
memenuhi :

Dan anggota deret 4n+2 dan 4n+3 memiliki nomor massa yang memenuhi

berturut-turut :

Tabel 2. Deret Radioaktif
Inti induk Waktu paro Rumus
Deret Inti stabil
(tahun) deret Akhir
4,47
Uranium
4n + 2
Aktinium 7,04
4n + 3
Thorium
4n
Neptunium 1,41
4n + 1
2,14

Anggota masing-masing deret ini juga dapat meluruh menjadi yang lain
dalam orde yang menurun dari nomor massa. Umur paro neptunium begitu
pendek dibandingkan dengan perkiraan umur dari semesta ini sehingga anggota-
anggota deret ini tidak didapatkan dalam alam pada saat ini.

Deretan peluruhan alfa dan beta yang berlangsung dari inti-induk menjadi

inti yang mantap sebagai hasil akhir untuk setiap deret. Jadi suatu anggota

dari deret thorium mempunyai peluang 66,3% untuk meluruh beta menjadi

25

dan 33,7% untuk meluruh alfa menjadi . Sehingga kedua cabang itu

menuju ke .

Anggota antara dari masing-masing deret peluruhan mempunyai umur-
paro yang jauh lebih pendek daripada nuklide-induk. Marilah kita tinjau
radionuklide A yang meluruh menjadi radionuklide B. Dalam keadaan awal
terdapat No atom A, nol atom B. Setelah waktu t terdapat N A atom A dan NB atom

L. Konstan peluruhan masing-masing dan .

Laju pembentukan B pada setiap saat sama dengan laju peluruhan A. Sehingga

................................. (11)

Laju peluruhan B adalah

.................................. (12)

Perubahan netto populasi B ialah penjumlahan Persamaan (11) dan (12) :

Dari persamaan (12.5)

Sehingga Laju Peluruhan B :

26

Jika nuklide induk A panjang umur dibandingkan dengan nuklide anak B, maka

<< dan

Setelah waktu t besar relatif terhadap umur paro B tetapi kecil relatif terhadap

umur paro A, << 1 dan NA≈N0, sehingga

Analisis seperti di atas diperluas untuk semua anggota dalam deretan radioaktif
yang nuklide-induknya panjang umur dibandingkan dengan nuklide anak,
sehingga kesetimbangan radioaktif:

Masing-masing bilangan atom NA, NB, NC... berkurang secara eksponensial

dengan konstan peluruhan dari nuklide induk tetap berlaku setiap saat.

2.10 REAKSI INTI
Pembentukan Radioisotop dalam Reaksi Inti
Seringkali kita menggunakan reaksi inti untuk menghasilkan berbagai
isotop radioaktif. Dalam prosedur ini, sebuah isotop X stabil (tidak radioaktif)
diradiasi dengan partikel x untuk isotop membentuk radio aktif Y ; partikel
keluar y tidak menarik perhatian di sini, karena karena itu tidak diamati.

27

Kita ingin menghitung aktivitas isotop Y yang dihasilkan dari penyinaran
hingga suatu jumlah partikel x tertentu untuk suatu selang waktu tertentu t.
misalkan R menyatakan laju tetap yang menghasilkan Y . besaran ini
mengaitkan penampang dengan intensitas berkas x , sebagaiman diberikan oleh
persamaan I/Io = σ N/A (anda harus meyakinkan diri bahwa laju r yang
membentuk Y identik dengan laju I yang memancarkan y ). dalam selang waktu
dt , jumlah inti Y yang akan di hasilkan adalah Rdt . Karena isotop Y besifat
radioaktif, jumlah inti Y yang meluruh dalam selang waktu dt adalah λNdt ,

dimana λ adalah tetapan luruh (λ = 0,693 / t 1 ) dan N jumlah inti Y yang ada.
2

Perubahan neto dan dalam jumlah
inti Y adalah

dN = Rdt − λNdt

dN
= R − λN
dt

Pemecahan bagi persamaan ini
Gambar 6. Reaksi-reaksidengan partikel datang
adalah
berbeda (yang membentuk inti gabung yang sama)
R memiliki penampang yang serupa. Ini menunjukkan
N (t ) = (1 − e −λt ) bahwa peluruhan sebuah inti gabung tidak bergantung
λ
pada cara pembetukannya. Reaksi-reaksi yang
dituliskan sebagai X(x,y)Y dimaksudkan x+X→y+Y
a (t ) = λN = R (1 − e −λt )
(10.5)

Perhatikan bahwa, pada
t = 0, a = 0 (tidak ada inti jenis Y pada saat awal). Untuk waktu penyinaran yang

lama t << t 1 , pernyataan ini menghampiri nilai tetap R . jika t kecil
2

dibandingkan tehadap usia paruh t 1
2
, maka aktivitas naik secara linier terhadap

waktu.

28

a (t ) = R[1 − (1 − λt + ....) ]
(10.6)

a (t ) = Rλt (t<< t 1
2
)

Gambar 7. memperlihatkan hubungan antara a (t ) dan t . sebagaimana
dapat anda lihat, tidak banyak aktivitas yang diperoleh untuk lama penyinaran
melebehi sekitar dua usia-paruh.

Dalam reaktor, intensiatas neutron dinyatakan dengan laju neutron
persatuan luas, atau fluks neutron φ(neutron/ cm 2 /s). penampang neutron adalah
σ (sentimeter persegi per inti per neutron datang). Laju R juga bergantung pada
jumlah inti sasaran. Andaikan massa sasaran adalah m, maka jumlah inti sasaran
adalah (m / M ) N A , Dimana M adalah berat molekul, yamg dapat sama dengan

nomor massa A jika sasaran adalah atom murni, dan N A adalalah bilangan
Avogadro (6,02 x10 23 atom per mol). Jadi,
untuk reaksi imbas-neutron, dengan
menggunakan Persamaan (10.1), diperoleh

m
R = φσ NA
Gambar 7. Pembentukan aktivitas M
dalam suatu reaksi inti

Kinematika Reaksi Energi-Rendah

Untuk bahasan ini, kita anggap bahwa kecepatan partikel-partikel inti
cukup rendah sehingga kita dapat menggunakan kinematika tidak relativistic. Kita
tinjau sebuah partikel x bergerak dengan momentum p x ,dan energy kineti K x

. Inti sasaran dalam keadaan diam, dan hasil reaksi masing-masing memiliki
momentum py dan pγ , dan energi kinetic ky dan k γ . Partikel y danY berturut-
turut dipancarkan pada sudut θy dan θ terhadap arah berkas datang. Ganbar
γ

10.7 melukiskan reaksi ini. Kita menganggap bahwa inti hasil reaksi Y tidak

29

diamati dalam laboratorium (jika ia berupa inti berat, geraknya relatif lambat,
sehingga umumnya berhenti dalam bahan sasaran).

Seperti yang kita lakukan pada kasus peluruhan radioaktif, kita gunakan
kekekalan energy untuk menghitung nilai Q dari reaksi ini (dengan anggapan X
mula-mula diam);

Energy awal=energy akhir

Mxc2+Kx+mxc2=myc2+Ky+ mγ c2+ K γ

Massa m dalam persamaan di atas menyatakan massa inti sebenarnya dari
semua partikel yang bereaksi. Tetapi, sebagaimana telah kita bahas, jumlah proton
dan neutron sebelum dan sesudah reaksi harus sama, yakni:

Zx+ZX=Zy+ZY

Karena itu, kita dapat menambahkan jumlah massa elektro yang sama pada
kedua ruas Persamaan (10.8) dan seperti biasanya , mengabaikan energy ikat
electron. Denga demikian, massa inti menjadi massa atom tanpa memerlukan lagi
koreksi tambahan. Dengan menuliskan kembali Persamaan (10.8) kita peroleh:

m x c 2 + m x c 2 − m y c 2 − mγ c 2 = K y + K γ − K x
…*

Beda massa antara partikel awal dan
akhir didefinisikan sebagai nilai Qreaksi,

Q = (m x + m X − m y − mγ )c 2 …**

Jadi, dengan menggabungkan
Persamaan (10.10)dan (10.11), kita lihat
bahwa nilai Q sama pula dengan beda
energy kinetic antara partikel akhir dan
awal:
Gambar 8. Momentum partikel-partikel Q = K y + Kγ − K x
sebelum reaksi (x,X) dan sesudah reaksi
(y,Y)
30

Reaksi yang menghasilkan Q > 0, mengubah energy inti menjadi energy
kinetic dari y dan Y, dan disebut reaksi eksotermik (exotermic) atau eksoergik
(exoergic). Reaksi yang menghasilkan Q > 0, memerlukan masukan energy,
dalam bentuk energy kinetic x , untuk diubah menjadi energy ikat inti. Ini
dikenal sebagai reaksi endotermik (endothermic) atau endoergic (endoergic).

Pada reaksi endoergic, kita sekurang-kurangnya harus memasok sejumlah
energy kinetic tertentu untuk memberikan tambahan massa diam partekel-partikel
hasil reaksi. Dengan demikian, terdapat nilai minimum atau ambang bagi energy
kinetic x. bila energy kinetic ini lebih kecil dari pada energy ambang, maka reaksi
tidak dapat berlangsung. Energy kinetic ambang ini tidak hanya harus memasok
energy kinetic hasil reaksi. Pada energy minimum pun, partikel hasil reaksi tidak
boleh dalam keadan diam, karena keadaan tersebut melanggar kekekalan
momentum linier – momentum p x sebelum tumbukan tidak akan sama dengan
momentum partikel-partikel akhir setelah tumbukan.

Persoalan ini lebih mudah dianalisis dalam kerangka acuan pusat massa.
Dalam kerangka lab, sebelum reaksi, pusat massa bergerak dengan laju
v = m x v x /( m x + m X ) . Jika kita bergerak dengan laju tersebut, kita akan melihat x

bergerak dengan laju v x − v dan X dengan laju − v , seperti yang diperhatikan
pada Gambar 9. jika x bergerak dengan energy kinetic ambang, maka dalam
kerangka acuan ini, hasi reaksi y dan Y akan tampak diam.

Gambar 9. Reaksi pada energi ambang dalam
kerangka acuan pusat massa

31

Hukum kekalan enegi relativistic total K + m0 c harus dipenuhi dalam
2

reaksi, dan bahasan kita dibatasi hanya pada kecepatan –kecepatan rendah v>> c.
jadi, kita dapat menggunakan pernyataan klasik energy kinetic. Kekekalan energy
dalam kerangka pusat massa memberikan:

1 1
m x (v x −v ) 2 + m x ( −v) 2 + m x c 2 + m X c 2 = m y c 2 + mγ c 2 vx
2 2
menyatakan laju ambang dalam kerangka laboratorium. Dengan menyisipkan nilai
v dan melakukan sedikit aljabar, kita peroleh energy kinetic ambang (dalam
kerangka acuan laboratorium):

mx
K th = −Q(1 + )
mX

2.11 REAKTOR FISI (PEMBELAHAN)

Inti-inti berat cenderung untuk pecah menjdi dua inti yang hampir sama.
Ini disebabkan karena energi ikat pernukleon untuk inti berat lebih kecil dari
energi ikat pernukleon untuk inti ringan hasil belahannya. Sebagai contoh inti
dengan A= 230 mempunyai energi ikat pernukleon sekitar 7,6 MeV sedang inti
dengan A= 115 energi ikat pernukleonnya adalah 8,5 MeV.

Pembelahan ini melalui proses bahwa sebelum memisahkan diri, int i-inti
hasil belahan ini harus menembus tanggul potensial Coulomb, hal ini terjadi
dalam waktu yang cukup lama sebelum pembelahan tersebut betul-betul terjadi
rata-rata (sekitar 1016 tahun untuk 238U).

Pembelahan inti dapat diimbas dengan menembakkan neutron pada inti
235
tersebut. Sebagai contoh adalah reaksi tangkapan neutron lambt oleh inti U
236
untuk membentuk inti gabungan U yang tereksitasi dan segera meluruh melalui
pembelahan, biasanya menghasilkan inti-inti dengan nomor massa sekitar 95 dan
140. Karena inti-inti berat memiliki kelebihan neutron maka proses pembelahan
ini disertai juga pelepasan beberapa neutron yang disebut neutron spontan (promt
neutron). Kadang-kadang iinti hasil belah juga bisa menghasilkan neutron dalam

32

proses peluruhannya. Neutron dalam hal ini dinamakan neutron kasep (delayed
neutron).

Contoh reaksi pembelahan tersebut adalah sebagai berikut

235 236 137
U + n(lambat) U* I + 97Y + 2n (spontan)

237 137 136
I Xe Xe + n (kasep)

97 97
I Nb Mo

Suatu hal yang sangat penting dalam reaksi pembelahan terimbas
neutron adalah bahwa pembelalahan itu sendiri dan terjadilah reaksi berantai yang
dapat tumbuh semakin banyak. Inilah dasar kerja reaktor nuklir fisi.

Proses terpenting dalam reaktor adalah pembelahan inti yang diikuti
dengan pelepasan beberapa neutron dan sejumlah tenaga. Inti yang dapat mau
belah tersebut merupakan bahan bakar yang tersedia di alam ataupun di produksi
235
khusus untuk itu. U merupakan bahan bakar alam yang hanya 0,7 % dari
235
uranium yang ada. U merupakan inti yang dapat membelah melalui tangkapan
neutron lambat dengan menghasilkan inti hasil belah dan rata-rata 2,5 neutron tiap
belahan. Neutron yang dihasilkan dalam pembelahan ini merupakan neutron cepat
sehingga perlu diperlambat, untuk keperluan itu dipasang bahan pemerlambat
neutron dalam reaktor yang disebut moderator. Agar proses perlambatan efektif
dipilih bahan moderator yang mengandung inti bermassa seimbang dengan massa
neutron. Bahan-bahan moderator yang sering digunakan adalah air (H 2O), air
berat (D2O), grafit (C), dan berilium (Be). Cacah neutron hasil pembelahan yang
tersedia untuk menjaga kelangsungan reaksi berantai, harus lebih besar atau sama
dengan cacah neutron yang meneyebabkan pembelahan sebelumnya. Cacah
neutron ini dapat dikendalikan dengan menyisipkan penyerap neutron seperti
Cadmium yang memiliki tampang serapan neutron lambat sangat besar. Bahan
penyerap neutron ini biasanya berbentuk batang , oleh sebab itu dinamakan batang
pengendali. Penyisipan batang pengendali ini menurunkan reaktivitas reaktor.
Tiga keadaan reaktor dapat dicapai dengan pengaturan batang pengendali ini yaitu

33

pertama, keadaan sub-kritis jika rata-rata suatu reaksi pembelahan menghasilkan
cacah reaksi berantai akhirnya akan berhenti; kedua, keadaan super-kritis jika
reaksi pembelahan berikutnya lebih banyak dari sebelumnya dan ketiga adalah
keadaan kritis jika cacah reaksi pembelahan berikutnya tepat sama dengan cacah
reaksi pembelahan sebelumnya.

Pada setiap reaksi pembelahan di muka juga dilepaskan sejumlah energi
berupa energi kinetik inti dan neutron hasil reaksi yang karena interaksinya
dengan bahan moderator dan lainnya diubah menjadi energi termal sehingga
reaktor menjadi panas. Oleh karena itu reaktor harus dilengkapi dengan sistem
pendingin untuk kaor daya, energi panas ini dimanfatkan untuk menguapkan air
yang selanjutnya akan menggerakkan turbin yang digandeng dengan dinamo
pembangkit listrik.

2.12 REAKTOR FUSI (PELEBURAN)

Penggabungan atau peleburan antara inti-inti ringan disertai dengan
pelepasan energi. Misalnya peleburan inti deuterium menghasilkan energi 4,0
MeV. Aagar reaksi peleburan ini dapat terjadi inti-inti ringan tersebut harus
menembus suatu tanggul potensial Coulomb. Inti-inti tersebut harus memiliki
energi kira-kira sebesar

E≈(Z1Z2e2)/(4πeo cn+r1+r2)

Untuk z1 = z2 = 1 dan r1 + r2 = berorde fm, besar energi tersebut adalah 0,7
MeV, sehingga masing-masing inti berenergi 0,35 MeV. Inti dapat memiliki
energi sebesar ini jika memiliki suhu diatas 2x10 9 K. Namun demikian reaksi
peleburan dapat juga terjadi pada suhu yang lebih rendah yaitu sekitar 10 7K
karena energi terminal inti terdistribusi menurut agihan Maxweel-Boltzmann

34

sehingga ada sebagian inti memiliki energi yang cukup untuk melakukan
peleburan, disamping itu inti juga dapat menembus dinding tanggul potensial.

Agar reaksi peleburan dapat dikendalikan, diperlukan suatu ruangan yang
bersuhu antara 107 – 108K. pada suhu ini atom-atom terionisasi dan membentuk
keadaan yang disebut plasma. Untuk mengungkung plasma pada suhu yang
sedemikian tinggi tidak dapat dilakukan dengan membuat wadah dari bahan
apapun. Yang biasa dilakukan adalah mengungkung plasma dengan medan
magnet.

Kesulitan yang masih belum terpecahkan adalah energi yang diperlukan
agar reaksi pembelahan dapat terjadi masih lebih besar dari energi yang dihasilkan
dalam reaksi tersebut, padahal bahan bakar, sangat mudah didapat dan tidak ada
masalh limbah radioaktif.

Reaksi pembelahan merupakan sumber energi di matahari dan bintang-
bintang. Energi dihasilkan melalui dua macam reaksi : Daur proton-proton
menghasilkan energi sekitar 25 MeV melalui langkah-langkah sebagai berikut.

1
1 H + 11H  1 H + e
→ 2

2
1 H + 11H  23 H + γ
→

3
2 H + 23H  24 H + 211H
→

Yang kedua melalui daur Carbon yang dominan pada suhu tinggi :

1
1 H + 12C  13 N + γ
6 → 7

13
7 N  13 N + e
→ 6

1
1 H + 13C  14 N + γ
6 → 7

1
1 H + 14N  15 O + γ
7 → 8

15
6 O  15 N + 1 e
→ 7 0

35

1
1 H +15N  12 C + 2 He
7 → 6 4

Di dalam daur ini empat buah inti hidrogen melebur menjadi sebuah inti
12
helium dan inti 6 C hanya bekerja sebagai katalisator.

DAFTAR PUSTAKA

Akhadi, Mukhlis. 2000. Dasar-dasar Proteksi Radiasi. Jakarta: Rineka Cipta

Beiser, Arthur. 1995. Konsep Fisika Modern (Terjemahan). Jakarta: Erlangga

Krane, Kenneth. 2011. Fisika Modern (Terjemahan). Jakarta: Penerbit Universitas
Indonesia

36

Kusminarto. 1994. Pokok-pokok Fisika Modern. Yogyakarta: FMIPA UGM

Marthen, Kanginan. 2007. Fisika Untuk SMA Kelas XII Semester 2. Jakarta:
Erlangga

Savin, William. 2008. Fisika Modern Schaum’s Outline. Jakarta: Erlangga

Supiyanto. 2007. Fisika untuk SMA Kelas XII. Jakarta: Phibeta

Surya, Yohanes. 2001. Fisika Itu Mudah SMU 3C. Tangerang. PT Bina Sumber
Daya MIPA

Wiyatmo, Yusman. 2006. Fisika Nuklir Dalam Telaah Semi-Klasik & Kuantum.
Yogyakarta: Pustaka Pelajar

Zemansky, Mark W., dan Francis Weston Sears. 1994. Fisika untuk Universitas 3
(Terjemahan). Jakarta. Bina Cipta

37

Isi

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Viewers also liked

Viewers also liked (18)

Similar to Isi

Similar to Isi (20)

Isi