Dokumen ini membahas tentang kebutuhan energi yang meningkat dan potensi energi fusi nuklir sebagai alternatif yang bersih dan efisien. Reaktor fusi masih dalam tahap eksperimen dan diharapkan dapat mengatasi masalah limbah radioaktif dari reaktor fisi konvensional. Selain itu, dokumen ini juga mencakup konsep inti atom, radioaktivitas, dan stabilitas inti serta manfaat pengetahuan ini bagi penulis dan pembaca.

1. BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kebutuhan akan energi bertambah semakin cepat dari tahun ke tahun, sementara
sumber yang dapat langsung untuk digunakan untuk kebutuhan tertentu semakin terbatas.
Meskipun energi yang bersumber pada radiasi matahari (energi surya) sangat berlimpah
tetapi sejauh ini belum dapat pemanfaatannya masih belum dapat optimal. Secara ekonomis
peralatan yang diperlukan untuk mengkonversi energi surya masih relatif mahal
dibandingkan sumber-sumber energi yang bersumber pada minyak dan gas bumi serta batu
bara. Reaktor fusi nuklir merupakan salah satu sumber energi alternatif masa depan yang
menggunakan bahan bakar yang tersedia melimpah, sangat efisien, bersih dari polusi, tidak
akan menimbulkan bahaya kebocoran radiasi dan tidak menyebabkan sampah radioaktif yang
merisaukan seperti pada reaktor fisi nuklir.
Sejauh ini reaktor fusi nuklir masih belum dioperasikan secara komersial. Prototip
reaktor-reaktor fusi saat ini masih dalam tahap eksperimentasi pada beberapa laboratorium di
USA dan di beberapa negara maju lainnya. Suatu konsorsium dari USA, rusia, Eropa dan
Jepang telah mengajukan pembangunan suatu reaktor fusi yang disebut International
Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) di Cadarache (Perancis) untuk menguji
kelayakan dan keberlanjutan penggunaan reaksi fusi untuk menghasilkan energi listrik.
Reaktor-reaktor nuklir yang saat ini dioperasikan untuk menghasilkan energi (listrik)
merupakan reaktor fisi nuklir. Dalam reaktor fisi nuklir energi diperoleh dari pemecahan satu
atom menjadi dua atom. Dalam reaktor-reaktor fisi nuklir konvensional, neutron lambat yang
menumbuk inti atom bahan bakar (umumnya Uranium) menghasilkan inti atom baru yang
sangat tidak stabil dan hampir seketika pecah menjadi dua bagian (inti) dan sejumlah neutron
dan energi yang besar. Pecahan hasil reaksi fisi tersebut merupakan sampah radioaktif dengan
waktu paruh yang sangat panjang sehingga menimbulkan masalah baru pada lingkungan.
Dalam reaksi fusi nuklir dua inti atom ringan bergabung menjadi satu inti baru. Dalam
suatu reaktor fusi, inti-inti atom isotop hidrogen (protium, deuterium, dan tritium) bergabung
menjadi inti atom helium dan netron serta sejumlah besar energi. Reaksi fusi ini sejenis
dengan reaksi yang terjadi di dalam inti matahari dan bersifat jauh lebih bersih, lebih aman,
1

2. lebih efisien dan menggunakan bahan bakar yang jauh lebih berlimpah dibandingkan dengan
reaksi fisi nuklir.
1.2 Rumusan Masalah
Bertolak dari latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan beberapa permasalahan
sebagai berikut.
1.2.1 Bagaimana konsep inti atom?
1.2.2 Apakah yang dimaksud dengan radioaktivitas?
1.2.3 Bagaimana proses terjadinya reaksi inti?
1.2.4 Apa saja komponen dari reaktor nuklir?
1.3 Tujuan
Berdasarkan rumusan masalah di atas, tujuan dari penyusunan makalah ini adalah
sebagai berikut.
1.3.1 Mengetahui dan memahami konsep inti atom.
1.3.2 Mengetahui dan memahami tentang radioaktivitas.
1.3.3 Memahami proses terjadinya reaksi inti.
1.3.4 Mengetahui komponen dari reaktor nuklir.
1.4 Manfaat
Adapun manfaat dari penyusunan makalah fisika inti dan radioaktivitas ini adalah
sebagai berikut.
1.4.1 Bagi penulis:
Dapat memahami mengenai konsep inti atom, radioaktivitas dan reaksi inti untuk
menambah pengetahuan dan sebagai calon guru sehingga nantinya mampu
menjelaskan kepada anak didik.
1.4.2 Bagi pembaca:
Dapat mengetahui manfaat dari radioaktif dan dapat dapat pula mengaplikasikannya
dalam kehidupan sehari-hari. Serta dapat pula mengetahui dampak dari radiasi dan
bisa menghindarinya sejak dini.
2

3. BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Inti Atom
Istilah atom berasal dari Bahasa Yunani
(ἄτομος/átomos), yang berarti tidak dapat dipotong
ataupun sesuatu yang tidak dapat dibagi-bagi lagi.
Konsep ini pertama kali diajukan oleh para filsuf
India dan Yunani. Selama akhir abad ke-19 dan
awal abad ke-20, para fisikawan berhasil
menemukan struktur dan komponen-komponen
subatom di dalam atom, hal ini membuktikan bahwa
‘atom’ tidaklah tak dapat dibagi-bagi lagi.
Atom adalah satuan dasar materi yang terdiri dari inti atom beserta awan elektron
bermuatan negatif yang mengelilinginya. Inti atom mengandung campuran proton yang
bermuatan positif dan neutron yang bermuatan netral (terkecuali pada Hidrogen-1 yang tidak
memiliki neutron). Elektron-elektron pada sebuah atom terikat pada inti atom oleh gaya
elektromagnetik.
Partikel-partikel pembentuk inti atom adalah proton (1P1) dan netron ( 0n1). Kedua
partikel pembentuk inti atom ini disebut juga nukleon. Sedangkan nuklida adalah suatu inti
atom yang ditandai dengan jumlah proton (p) dan neutron (n) tertentu, dituliskan:
A
Z X , dengan : X = lambang unsur
Z = nomor atom = jumlah proton (= p)
A = bilangan massa = jumlah proton dan neutron (= p + n)
Berikut ini adalah nomor atom beberapa unsur.
3

4. Tabel berikut menunjukkan massa dan muatan dari ketiga partikel tersebut (elektron, proton
dan neutron).
Tabel 1. Massa dan muatan partikel subatom
2.1.1 Massa Atom
Massa suatu atom berhubungan erat dengan jumlah elektron, proton, dan neutron
yang dimiliki atom tersebut. Berdasarkan perjanjian internasional, satu atom dari isotop
karbon (disebut karbon-12) yang mempunyai enam proton dan enam neutron memiliki massa
tepat 12 satuan massa atom (u). Atom karbon-12 ini dipakai sebagai standar, sehingga satu
satuan massa atom didefinisikan sebagai suatu massa yang besarnya tepat sama dengan
seperduabelas massa dari satu atom karbon-12. Massa satu atom karbon-12 = 1u.
4

5. Nama Lambang Nomor Nomor Massa (u)
atom massa
Proton P atau H 1 1 1,007276
Neutron N 0 1 1,008665
Elektron e -1 0 0,000549
Satuan massa atom juga dapat dinyatakan berdasarkan prinsip kesetaraan massa dan energi
yang dikemukakan oleh Einstein. Sehingga diperoleh:
4
Contoh : Atom netral helium 2 He mengandung 2 proton, 2 neutron, dan 2 elektron. Dengan
4
demikian kita harapkan massa atom 2 He sama dengan jumlah 2 proton, 2 neutron,dan 2
elektron. Dengan demikian
Massa 2 proton = 2 x 1,007276 u = 2,014552 u
Massa 2 neutron = 2 x 1,008665 u = 2,017330 u
Massa 2 elektron = 2 x 0,000549 u = 0,001098 u +
4
Massa 2 He = 4,032980 u
2.1.2 Sifat Atom
Isotop adalah nuklida-nuklida dengan jumlah proton(Z) sama tetapi jumlah neutron (N)
berbeda . ( Z = ; A ;N). Contoh : H 1 ; H 12 ; H 13
1
Isobar adalah nuklida-nuklida dengan jumlah nukleon (A) sama tetapi jumlah proton (Z)
berbeda. ( A = ; Z ;N). Contoh : H 13 dan He 2 ; C 6 dan N 7
3 14 14
5

6. Isoton adalah nuklida-nuklida dengan jumlah neutron (N) sama tetapi jumlah proton (Z)
13 17 26 27 28
berbeda. ( N = ; Z ;A). Contoh : C 6 dan N 7 ; Mg 12 ; Al13 ; Si14
2.1.3 Defek Massa
Defek massa menunjukkan selisih antara massa diam sebuah inti atom dan jumlah
seluruh massa diam masingmasing nukleonnya dalam keadaan tak terikat. Jadi, defek massa
adalah kesetaraan massa energi ikat berdasarkan persamaan massa-energi. Isotop dengan
jumlah proton Z dan jumlah neutron (A – Z ) memiliki massa inti sebesar:
Dengan mp adalah massa proton dan mn adalah massa neutron. Berdasarkan
pengukuran diperoleh hasil bahwa massa inti atom lebih kecil daripada massa nukleon.
Menurut hukum kesetaraan massa dan energi, besarnya defek massa dinyatakan:
Defek massa atau susut massa timbul karena untuk menyusun inti diperlukan energi
yang mengikat semua nukleon, yang disebut energi ikat (binding energy), yang diperoleh
dari massa inti. Berdasarkan teori relativitas Einstein mengenai kesetaraan antara massa dan
energi diberikan oleh:
dengan c adalah kecepatan cahaya.
2.1.4 Ukuran dan Bentuk Atom
Eksperimen hamburan Rutherford membuktikan bahwa inti mempunyai ukuran dan
bentuk. Volume inti berbagai atom mempunyai nilai yang berbanding lurus dengan
banyaknya nukleon yang dikandungnya. Hal ini berarti kerapatan nukleonnya hampir sama
dalam bagian dalam inti. Inti atom tidak mempunyai permukaan yang jelas. Meskipun
demikian, sebuah inti atom tetap mempunyai jari-jari rata-rata. Jari-jari inti bergantung pada
massa, jumlah proton, dan neutron. Jari-jari inti dirumuskan secara empiris sebagai suatu
pendekatan, yaitu:
Jari-jari inti : R = R0 . A1/3
Dengan:
A = nomor massa atom
6

7. R = jari-jari inti (fm)
R0 = 1,2 × 10-15 m
Inti suatu atom telah kita anggap sebagai bola. Tetapi, pada kenyataannya beberapa
inti atom mempunyai distribusi muatan tidak simetri bola. Oleh karena volume bola
berbanding lurus dengan R3, maka persamaan di atas menunjukkan bahwa volume inti
berbanding lurus dengan nomor massanya. Karena itu, untuk semua inti kecepatannya
berbanding lurus dengan AR3, sehingga dengan pendekatan tertentu, semua inti mempunyai
kerapatan yang sama, yaitu:
⁄
Kerapatan inti mempunyai nilai konstan di bagian dalam inti dan nilai tersebut akan
berkurang menuju nol di seluruh daerah permukaan yang kabur.
Pada tahun 1661, Robert Boyle mempublikasikan
buku The Sceptical Chymist yang berargumen bahwa
materi-materi di dunia ini terdiri dari berbagai kombinasi
"corpuscules" ataupun atom-atom yang berbeda. Hal ini
berbeda dengan pandangan klasik bahwa materi terdiri
dari unsur udara, tanah, api, dan air.Pada tahun 1789,
istilah element (unsur) didefinisikan oleh seorang
bangsawan dan peneliti Perancis, Antoine Lavoisier,
sebagai bahan dasar yang tidak dapat dibagi-bagi lebih
jauh lagi dengan menggunakan metode-metode kimia.
Pada tahun 1803, John Dalton menggunakan
konsep atom untuk menjelaskan mengapa unsur-unsur
selalu bereaksi dalam perbandingan yang bulat dan tetap
dan mengapa gas-gas tertentu lebih larut dalam air dibandingkan dengan gas-gas lainnya. Ia
mengajukan bahwa setiap unsur mengandung atom-atom tunggal unik yang dapat kemudian
lebih jauh bergabung menjadi senyawa-senyawa kimia.
7

8. Sedangkan bentuk inti atom ada yang berbentuk bulat dan cakram. Didalam inti atom
berkerja gaya Coulomb dan momen kuodrupol. Jika momen kuodrupol = 0 maka bentuknya
bulat jika > 0 maka bentuknya akan lonjong atau cakram.
2.1.5 Stabilitas Inti
Tidak semua nuklida yang ada di alam stabil, tetapi sebagian besar nuklida
meradiasikan partikelnya agar menjadi nuklida yang stabil. Suatu nuklida dikatakan stabil
jika nuklida tersebut terletak pada daerah pita kestabilan dari grafik N-Z dan jika berada
diluar pita kestabilan nuklida tersebut tidak stabil.
Pemancaran 
N berkurang 2
Pemancaran  
N berkurang 1 Z berkuang 2
Z bertambah 1
Pemancaran  
N bertambah 1
Z berkurang 1
 Inti ringan ( Z <20), pada umumnya stabil dan berlaku N=Z atau N/Z = 1
 Nuklida yang terletak diluar garis pita kestabilan tidak stabil atau bersifat radioaktif
 Inti ringan yang terletak di atas garis pita kestabilan (Titik P) memiliki kelebihan Neutron
(N>Z)atau N/Z>1 akan menjadi stabil dengan memancarkan partikel - atau pemancaran
elektron negatif, ( n 0  P11  e 0 )
1
1
 Inti ringan yang terletak di bawah garis pita kestabilan (Q) memiliki kelebihan proton
(N<Z) atau N/Z<1 akan menjadi stabil dengan memancarkan positron atau elektron
bermuatan positif (+), ( P 1  n0  e 0 )
1
1
1
 Inti berat (Z>83) bersifat radioaktif dan agar mencapai nuklida yang stabil memancarkan
partikel 
8

9. 2.1.6 Gaya Inti
Gaya Inti adalah gaya yang mengikat nukleonnukleon, dengan kata lain gaya
antarnukleon. Gaya Inti ternyata amat kuat tetapi jangkauannya amat pendek, dan tidak
tergantung jenis nukleon, yaitu gaya antara proton dengan proton sama dengan gaya antara
proton dengan neutron, maupun antara neutron dengan neutron. Ini berarti, bahwa gaya inti
tidak bergantung pada muatan listrik nukleon (charge independent). Selanjutnya, ternyata
gaya inti itu bersifat jenuh (saturated), yaitu setiap nukleon hanya tarik-menarik dengan
nukleon di sekitarnya, seperti halnya gaya Van der Walls antarmolekul cairan. Sifat jenuh
gaya inti ini diamati berdasarkan kejenuhan tenaga ikat per nukleon yang sekitar 8 MeV
untuk semua unsur yang bilangan massanya A melebihi 60, seperti yang diperlihatkan oleh
grafik pada gambar berikut:
Sifat-sifat gaya inti adalah :
1. Saling tolak menolak pada jangkauan yang sangat pendek dan saling tarik menarik pada
jangkauan yang jauh ( bekerja pada jangkauan pendek , dalam orde 10-15 m)
2. Gaya inti merupakan gaya yang terkuat jika dibandingkan dengan gaya lainnya
3. Gaya inti tidak dipengaruhi muatan partikel inti
4. Interaksi antara dua partikel dapat dinyatakan dalam bentuk potensial.
2.2 Radioaktivitas
Radioaktivitas disebut juga peluruhan radioaktif, yaitu peristiwa terurainya beberapa
inti atom tertentu secara spontan yang diikuti dengan pancaran partikel alfa (inti helium),
partikel beta (elektron), atau radiasi gamma (gelombang elektromagnetik gelombang
pendek).
9

10. Sinar-sinar yang dipancarkan tersebut
disebut sinar radioaktif, sedangkan zat
yang memancarkan sinar radioaktif
disebut dengan zat radioaktif. Istilah
keradioaktifan (radioactivity) pertama kali
diciptakan oleh Marie Curie (1867 -
1934), seorang ahli kimia asal Prancis.
Marie dan suaminya, Pierre Curie (1859 - 1906), berhasil menemukan unsur radioaktif baru,
yaitu polonium dan radium. Ernest Rutherford (1871 - 1937) menyatakan bahwa sinar
radioaktif dapat dibedakan atas sinar alfa yang bermuatan positif dan sinar beta yang
bermuatan negatif. Paul Ulrich Villard (1869 - 1915), seorang ilmuwan Prancis, menemukan
sinar radioaktif yang tidak bermuatan, yaitu sinar gamma.
Radio Aktifitas Alam
1. Radio Aktifitas Primordial
Pada litosfer, banyak terdapat inti radioaktif yang sudah ada bersamaan dengan
terjadinyabumi, yang tersebar secara luas yang disebut radionuklida alam.Radionuklida alam
banyakterkandung dalam berbagai macam materi dalam lingkungan, misalnya dalam air,
tumbuhan,kayu, bebatuan, dan bahan bangunan.Radionuklida primordial dapat ditemukan
juga di dalam tubuh mausia.Terutama radioisotop yang terkandung dalam kalium alam.
2. Radio Aktifitas Radiasi Kosmik
Pada saat radiasi kosmik masuk ke dalam atmosfer bumi, terjadi interaksi dengan inti
atom yang ada di udara menghasilkan berbagai macam radionuklida.Yang paling banyak
dihasilkan adalah H-3 dan C-14.
Kecepatan peluruhan dan kecepatan pembentukan radionuklida seimbang, sehingga
secarateoritis jumlahnya di alam adalah tetap. Berdasarkan fenomena tersebut, maka dengan
mengukur kelimpahan C-14 yang ada dalam suatu benda, dapat ditentukan umur dari benda
tersebut dan metode penentuan umur ini dinamakan penanggalan karbon
Radio Aktifitas Buatan
1. Radioaktifitas Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir
10

11. Energi yang dihasilkan oleh proses peluruhan dapat digunakan sebagai pembangkit
listriktenaga nuklir. Dalam instalasi pembangkit listrik tenaga nuklir, faktor keselamatan
radiasi menjadi prioritas yang utama, dan dengan berkembangnya teknologi pembangkit
listrik tenaga nuklir, maka tingkat keselamatan radiasinya pun semakin tinggi.
2. Radioaktivitas Senjata Nuklir
Radioaktivitas yang berasal dari jatuhan radioaktif akibat percobaan senjata nuklir
disebut fall out. Tingkat radioaktivitas dari fall out yang paling tinggi terjadi pada tahun 1963
dan setelah itu jumlahnya terus menurun.Hal itu disebabkan pada tahun 1962 Amerika dan
Rusia mengakhiri percobaan senjata nuklir di udara.
3. Radioaktivitas dalam kedokteran
Berbagai jenis radio isotop digunakan sebagai perunut untuk mendeteksi (diagnosa)
berbagai jenis penyakit al:teknesium (Tc-99), talium-201 (Ti-201), iodin 131(1-131),
natrium-24 (Na-24), ksenon-133 (xe-133) dan besi (Fe-59). Tc-99 yang disuntikkan ke dalam
pembuluh darah akan diserap terutama oleh jaringan yang rusak pada organ tertentu, seperti
jantung, hati dan paru-paru Sebaliknya Ti-201 terutama akan diserap oleh jaringan yang sehat
pada organ jantung. Oleh karena itu, kedua isotop itu digunakan secara bersama-sama untuk
mendeteksi kerusakan jantung.
1-131 akan diserap oleh kelenjar gondok, hati dan bagian-bagian tertentu dari otak.
Oleh karena itu, 1-131 dapat digunakan untuk mendeteksi kerusakan pada kelenjar gondok,
hati dan untuk mendeteksi tumor otak. Larutan garam yang mengandung Na-24 disuntikkan
ke dalam pembuluh darah untuk mendeteksi adanya gangguan peredaran darah misalnya
apakah ada penyumbatan dengan mendeteksi sinar gamma yang dipancarkan isotop Natrium
tersebut.
Xe-133 digunakan untuk mendeteksi penyakit paru-paru. P-32 untuk penyakit mata,
tumor dan hati. Fe-59 untuk mempelajari pembentukan sel darah merah. Kadang-kadang,
radioisotop yang digunakan untuk diagnosa, juga digunakan untuk terapi yaitu dengan dosis
yang lebih kuat misalnya, 1-131 juga digunakan untuk terapi kanker kelenjar tiroid.
11

12. 4. Radioaktivitas Rekayasa Teknologi
Penggunaan radiasi dalam bidang pengukuran (gauging), analisis struktur materi,
pengembangan bahan-bahan baru, dan sebagai sumber energi dibahas dalam pokokbahasan
penggunaan radiasi dalam rekayasa teknologi.
5. Radioaktivitas Pertanian
a. Pemberantasan homo dengan teknik jantan mandul
Radiasi dapat mengakibatkan efek biologis, misalnya hama kubis. Di laboratorium
dibiakkan hama kubis dalam bentuk jumlah yang cukup banyak. Hama tersebut lalu diradiasi
sehingga serangga jantan menjadi mandul. Setelah itu hama dilepas di daerah yang terserang
hama. Diharapkan akan terjadi perkawinan antara hama setempat dengan jantan mandul
dilepas. Telur hasil perkawinan seperti itu tidak akan menetas. Dengan demikian reproduksi
hama tersebut terganggu dan akan mengurangi populasi.
b. Pemuliaan tanaman
Pemuliaan tanaman atau pembentukan bibit unggul dapat dilakukan dengan
menggunakan radiasi. Misalnya pemuliaan padi, bibit padi diberi radiasi dengan dosis yang
bervariasi, dari dosis terkecil yang tidak membawa pengaruh hingga dosis rendah yang
mematikan. Biji yang sudah diradiasi itu kemudian disemaikan dan ditaman berkelompok
menurut ukuran dosis radiasinya.
c. Penyimpanan makanan
Kita mengetahui bahwa bahan makanan seperti kentang dan bawang jika disimpan
lama akan bertunas. Radiasi dapat menghambat pertumbuhan bahan-bahan seperti itu. Jadi
sebelum bahan tersebut di simpan diberi radiasi dengan dosis tertentu sehingga tidak akan
bertunas, dengan dernikian dapat disimpan lebih lama.
2.2.1 Jenis Sinar Radioaktif
Sinar Radioaktif pertama kali ditemukan oleh Hendri Becquerel. Sinar radioaktif jika
berdaada dalam medan magnet dan medan listrik dapat terbagi atas 3, yaitu : sinar alfa,sinar
Betha, dan sinar gamma.
12

13. Plat foto
+ + + + + + + + + +
 x x  x x . . .  .  +


x x x x x x   . . . .

- - - - - - - - - - -
x Medan x
x magnet B menembus bidang
x x x
. . . . .
Medan magnet B meninggalkan bidang Sinat radioaktif di daerah medan listrik E
4
a. Sinar alfa ( = 2 He )
- dihasilkan dari pancaran partikel  dan sumber radioaktif
- terdiri dari partikel bermuatan positif
- bermuatan 2 proton, bermassa 4 u dan 2 neutron
- menghitamkan film
- lintasanya berupa garis lurus
- dibelokkan oleh medan magnet dan medan listrik
- urutan daya tembus : sinar  < sinar  < sinar 
- urutan daya ionisasi : sinar  > sinar  > sinar 
- nuklida yang meluruh memancarkan partikel  akan menghasilkan nuklida dengan
nomor massa berkurang 4 dan nomor atom berkurang 2
A
Z X  Z 4 Y   2
A
2
4
Contoh : U 238 Th 90  
92
234 4
2
0
b. Sinar Beta ( = 1 e)
- dihasilkan dari pemancaran partikel 
- terdiri dari partikel bermuatan negatif
- bermuatan 1 elektron, bermassa 0 dan 1 neutron
- merupakan elektron berkecepatan tinggi
- menghitamkan film
- lintasannya berkelok-kelok
- dibelokkan oleh medan magnet dan medan listrik
13

14. - urutan daya tembus : sinar  < sinar  < sinar 
- urutan daya ionisasi : sinar  > sinar  > sinar 
- jangkauan di udara dan logam lebih jauh dibanding sinar 
- inti yang meluruh dengan memancarkan - inti yang terbentuk nomor massa tetap
dan nomor atomnya akan bertambah satu sedangkan inti yang meluru yang
memancarkan + inti yang terbentuk massa tetap dan nomor atom berkurang satu
A
Z X  Z 1 Y  e1 dan
A 0 A
Z X  Z 1 Y  e1
A 0
Contoh : C 12  N 7 e1
6
14 0
c. Sinar gamma ( = 00  )
- tidak dibelokkan oleh medan magnet dan medan listrik
- mempunyai daya tembus terbesar namun daya ionisasi paling lemah
- urutan daya tembus : sinar  < sinar  < sinar 
- urutan daya ionisasi : sinar  > sinar  > sinar 
- urutan kecepatan : sinar  < sinar  < sinar 
- merupakan radiasi gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang yang
sangat pendek
- sinar gamma tidak bermassa dan tidak bermuatan
- dapat menimbulkan peristiwa efek foto listrik
- nuklida yang memancarkan sinar  tidak mengalami perubahan nomor atom dan
nomor massa
2.2.2 Peluruhan Radioaktif
a) Peluruhan Sinar Alfa
Suatu inti yang tidak stabil dapat meluruh menjadi inti yang lebih ringan dengan
memancarkan partikel alfa (inti atom helium). Pada peluruhan alfa terjadi pembebasan
energi. Energi yang dibebaskan akan menjadi energi kinetik partikel alfa dan inti anak. Inti
anak memiliki energi ikat per nukleon yang lebih tinggi dibandingkan induknya. Jika inti
memancarkan sinar α (inti 4
2 He ), maka inti tersebut kehilangan 2 proton dan 2 neutron,
sehingga Z berkurang 2, n berkurang 2, dan A berkurang 4.
14

15. Persamaan peluruhannya:
Contoh:
b) Peluruhan Sinar Beta
Salah satu bentuk peluruhan sinar beta adalah peluruhan neutron. Neutron akan
meluruh menjadi proton, elektron, dan antineutrino. Antineutrino merupakan partikel netral
yang mempunyai energi, tetapi tidak memiliki massa. Bentuk peluruhan sinar beta yang lain
adalah peluruhan proton. Proton akan meluruh menjadi neutron, positron, dan neutrino.
Neutrino memiliki sifat yang sama dengan antineutrino. Peluruhan sinar beta bertujuan agar
perbandingan antara proton dan neutron di dalam inti atom menjadi seimbang sehingga inti
atomm tetap stabil. Jika inti radioaktif memancarkan sinar beta (β ) maka nomor massa inti
tetap (jumlah nukleon tetap), tetapi nomor atom berubah. Terjadi dua proses peluruhan, yaitu:
c) Peluruhan Sinar Gamma
Suatu inti atom yang berada dalam keadaan tereksitasi dapat kembali ke keadaan
dasar (ground state) yang lebih stabil dengan memancarkan sinar gamma. Peristiwa ini
dinamakan peluruhan sinar gamma. Atom yang tereksitasi biasanya terjadi pada atom yang
memancarkan sinar alfa maupun sinar beta, karena pemancaran sinar gamma biasanya
15

16. menyertai pemancaran sinar alfa dan sinar beta. Peluruhan gamma hanya mengurangi energi
saja, tetapi tidak mengubah susunan inti. Seperti dalam atom, inti atom dapat berada pada
keadaan eksitasi, yaitu keadaan inti yang tingkat energinya lebih tinggi dari keadaan
dasarnya. Inti yang berada pada keadaan eksitasi diberi tanda star (*). Keadaan eksitasi inti
ini dihasilkan dari tumbukan dengan partikel lain. Persamaan peluruhan sinar gamma:
Contoh:
2.2.3 Deret Radioaktivitas
Deret radioaktif merupakan deret nuklida radioaktif. Pada deret ini setiap
anggotanya terbentuk dari hasil peluruhan nuklida sebelumnya. Deret akan berakhir dengan
nuklida stabil. Ada empat deret radioaktif alamiah, yaitu deret torium, neptunium, uranium,
dan aktinium.
Deret Rumus Deret Inti Induk Inti akhir
Torium 4n 232
92 Th 208
82 Pb
Neptunium 4n + 1 237
99 Np 209
83 Bi
Uranium 4n + 2 238
92 U 206
82 Pb
Aktinium 4n + 3 235
92 U 207
82 Pb
2.2.4 Aktivitas radioaktif
Aktivitas radioaktif didefinisikan sebagai jumlah atom suatu bahan radioaktif yang
meluruh per satuan waktu. Dapat dirumuskan:
Dengan N adalah jumlah inti radioaktif dan t adalah waktu peluruhan. Berdasarkan
eksperimen, menunjukkan bahwa jumlah inti atom radioisotop yang meluruh sebanding
16

17. dengan selang waktu dt selama peluruhan, dengan tetapan kesebandingan λ , yang dinamakan
tetapan radioaktif sebagai ukuran laju peluruhan, yang ternyata hanya tergantung pada jenis
radioisotop, dan tidak tergantung keadaan sekitarnya, serta tidak dapat dipengaruhi oleh
apapun.
Sehingga, peluruhan radioaktif dapat dituliskan dalam persamaan:
Yang menunjukkan penurunan eksponensial terhadap waktu.
Satuan Radioaktivitas
Satuan radiasi ini merupakan satuan pengukuran yang digunakan untuk menyatakan
aktivitas suatu radionuklida dan dosis radiasi ionisasi. Satuan SI untuk radioaktivitas adalah
becquerel (Bq), merupakan aktivitas sebuah radionuklida yang meluruh dengan laju rata-rata
satu transisi nuklir spontan per sekon. Jadi,
1 Bq = 1 peluruhan/sekon
Satuan yang lama adalah curie (Ci), di mana 1 curie setara dengan 3,70 × 1010 Bq, atau 1 Ci =
3,7 × 1010 Bq.
17

18. 2.2.5 Waktu Paruh
Waktu paruh adalah waktu yag diperlukan oleh zat radioaktif untuk berkurang
menjadi separuh (setengah) dari jumlah semula. Dengan mengetahui waktu paruh suatu unsur
radioaktif, dapat ditentukan jumlah unsur yang masih tersisa setelah selang waktu tertentu.
Setiap unsur radioaktif mempunyai waktu paruh tertentu, misalnya karbon -14 (C-14)
memiliki waktu paruh 5.730 tahun. Dari persamaan maka:
Daripersamaan di atas, maka dapat ditentukan jumlah inti radioaktif setelah peluruhan
maupun aktivitas radioaktif setelah peluruhan melalui persamaan:
Grafik peluruhan radioaktif
18

19. 2.3 Reaksi Inti
Reaksi inti sangat berbeda dengan reaksi kimia, karena pada dasarnya reaksi inti ini
terjadi karena tumbukan (penembakan) inti sasaran (target) dengan suatu proyektil (peluru).
Secara skematik reaksi inti dapat digambarkan:
Pada reaksi inti ini terjadi perubahan unsur karena ditumbuk zarah nuklir atau zarah
radioaktif yang dapat dinyatakan oleh persamaan reaksi:
dengan A adalah unsur semula, B adalah unsur yang terjadi, a dan b adalah zarah yang
ditumbukkan dan yang terpental, dan Q adalah energi panas yang mungkin timbul dalam
reaksi inti tersebut. Apabila b = a, dan B = A, maka pada reaksi tersebut adalah hamburan.
Misalnya:
dengan p adalah proton.
Dalam hal ini, hamburannya tidak elastis dengan energi kinetik proton yang terdisipasi untuk
mengeksitasi inti Mg yang pada deeksitasinya mengeluarkan sinar gamma.
Pada reaksi inti berlaku hukum:
a. kekekalan momentum linier dan momentum sudut,
b. kekekalan energi,
c. kekekalan jumlah muatan (nomor atom),
d. kekekalan jumlah nukleon (nomor massa).
Dengan demikian, momentum, energi, nomor atom, dan nomor massa inti-inti sebelum reaksi
harus sama dengan momentum, energi, nomor atom, dan nomor massa inti-inti setelah reaksi.
19

20. Energi Reaksi Inti
Suatu reaksi inti bisa menghasilkan atau memerlukan energi. Besarnya energi Q bisa
dihitung berdasarkan reaksi pada persamaan A + a --> B + b + Q. Dalam perhitungan energi
reaksi inti, semua massa inti dinyatakan dalam satuan sma (satuan massa atom). Menurut
Einstein, energi total yang dimiliki suatu massa m adalah:
dengan c adalah kelajuan cahaya (3 × 108 m/s).
Dari persamaan energi untuk 1 sma, energi yang dimiliki adalah 931,5 MeV. Dengan
demikian, persamaan energi (berdasarkan hukum kekekalan energi) dapat dituliskan:
(mA + ma) 931,5 MeV = (mB + mb) 931,5 MeV + Q
atau
Q = {(mA + ma) – (mB + mb)} 931,5 MeV
Dari persamaan di atas, jika diperoleh nilai Q > 0, maka reaksinya disebut reaksi eksoterm,
yaitu reaksi di mana terjadi pelepasan energi. Sebaliknya, jika Q < 0, maka reaksinya disebut
reaksi endoterm, yaitu reaksi yang memerlukan energi. Persamaan tersebut menunjukkan
bahwa pada prinsipnya, energi reaksi adalah sama dengan perubahan massa inti sebelum
reaksi dan sesudah reaksi. Hal inilah yang dinyatakan Einstein sebagai kesetaraan massa-
energi.
1. Reaksi Fusi
Reaksi fisi (pembelahan inti) adalah reaksi
nuklir yang melibatkan pembelahan sebuah inti berat
(seperti uranium) menjadi dua bagian (hasil fisi), yang
kemudian memancarkan dua atau tiga neutron, sambil
melepaskan sejumlah energi yang setara dengan selisih
antara massa diam neutron dan hasil fisi dengan jumlah
massa diam inti awal. Fisi dapat terjadi spontan atau
sebagai akibat irradiasi neutron. Misalnya, fisi inti
uranium-235 oleh sebuah neutron lambat akan
berlangsung sebagai berikut:
20

21. Energi yang dilepaskan kira-kira 3× 10-11 J per satu inti 235U. Untuk 1 kg 235U, energi
yang dihasilkan setara dengan 20.000 megawatt.jam, sama dengan jumlah energi yang
dihasilkan oleh pembakaran 3 × 106 ton batubara. Fisi nuklir n merupakan proses yang
digunakan di dalam reaktor nuklir dan bom atom. Pada suatu reaktor nuklir, reaksi fisi dapat
dimanfaatkan sebagai pusat pembangkit tenaga listrik, karena reaksinya bisa dikendalikan.
Sebaliknya, reaksi fisi yang tidak terkendali akan menghasilkan ledakan energi, seperti pada
bom atom.
2. Reaksi Fusi
Reaksi fusi (penggabungan inti) adalah reaksi
nuklir yang melibatkan penggabungan inti-inti atom
dengan nomor atom kecil untuk membentuk inti yang lebih
berat dengan melepaskan sejumlah besar energi. Dalam
reaksi fisi, sebuah neutron dipergunakan untuk membelah
sebuah inti yang besar, tetapi dalam reaksi fusi nuklir, dua
inti yang bereaksi harus saling bertumbukan. Karena kedua
inti bermuatan positif, maka timbul gaya tolak yang kuat
antarinti, yang hanya dapat dilawan bila inti yang bereaksi
memiliki energi kinetik yang sangat besar. Pada temperatur tinggi, reaksi fusi berlangsung
sendiri, reaktan pada temperatur ini berada dalam bentuk plasma (dengan kata lain inti dan
atom bebas) dan inti memiliki energi yang cukup untuk melawan gaya tolak elektrostatik.
Bom fusi dan bintang-bintang menghasilkan energi dengan cara seperti ini. Diharapkan
metode ini akan digunakan dalam reaktor termonuklir, sebagai sumber energi untuk
kepentingan manusia. Berikut ini adalah contoh reaksi fusi yang terjadi pada bintang,
matahari, serta pada atom hidrogen.
21

22. 2.4 Reaktor Nuklir
Reaktor nuklir merupakan sebuah peralatan sebagai tempat berlangsungnya reaksi
berantai fisi nuklir terkendali untuk menghasilkan energi nuklir, radioisotop, atau nuklida
baru.
1) Bahan bakar
2) Teras reaktor
3) Moderator
4) Batang kendali
5) Pompa pemindah
6) Generator uap
7) Shielding (perisai)
Berikut ini beberapa komponen dasar reaktor.
1) Bahan bakar reaktor nuklir merupakan bahan yang akan menyebabkan suatu reaksi fisi
berantai berlangsung sendiri, sebagai sumber energi nuklir. Isotop fisi adalah uranium-
235, uranium-233, plutonium-239. Uranium-235 terdapat di alam (dengan perbandingan 1
: 40 pada uranium alam), dan yang lainnya harus dihasilkan secara buatan.
2) Teras reaktor, di dalamnya terdapat elemen bahan bakar yang membungkus bahan bakar.
3) Moderator adalah komponen reaktor yang berfungsi untuk menurunkan energi neutron
cepat (+ 2 MeV) menjadi komponen reaktor normal (+ 0,02 - 0,04 eV) agar dapat
bereaksi dengan bahan bakar nuklir. Selain itu, moderator juga berfungsi sebagai
pendingin primer. Persyaratan yang diperlukan untuk bahan moderator yang baik adalah
dapat menghilangkan sebagian besar energi neutron cepat tersebut dalam setiap tumbukan
dan memiliki kemampuan yang kecil untuk menyerap neutron, serta memiliki
kemampuan yang besar untuk menghamburkan neutron. Bahan-bahan yang digunakan
sebagai moderator, antara lain:
a. air ringan (H2O), c) grafit, dan
b. air berat (D2O), d) berilium.
4) Setiap reaksi fisi menghasilkan neutron baru yang lebih banyak (2 - 3 neutron baru),
maka perlu diatur jumlah neutron yang bereaksi dengan bahan bakar. Komponen reaktor
yang berfungsi sebagai pengatur jumlah neutron yang bereaksi dengan bahan bakar
adalah batang kendali. Dalam reaktor dikenal faktor pengali (k), yaitu perbandingan
jumlah neutron yang dihasilkan setiap siklus dengan jumlah neutron pada awal siklus
untuk:
22

23. k = 1, operasi reaktor dalam keadaan kritis,
k > 1, operasi reaktor dalam keadaan super kritis,
k < 1, operasi reaktor dalam keadaan subkritis.
Bahan yang dipergunakan untuk batang kendali reaktor haruslah memiliki kemampuan
tinggi menyerap neutron. Bahan-bahan tersebut antara lain kadmium (Cd), boron (B),
atau haefnium (Hf ).
5) Perisai (shielding), berfungsi sebagai penahan radiasi hasil fisi bahan agar tidak menyebar
pada lingkungan.
6) Pemindah panas, berfungsi untuk memindahkan panas dari pendingin primer ke
pendingin sekunder dengan pompa pemindah panas.
7) Pendingin sekunder, dapat juga berfungsi sebagai generator uap (pembangkit uap) yang
selanjutnya dapat digunakan untuk menggerakkan generator listrik.
23

24. BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Atom adalah satuan dasar materi yang terdiri dari inti atom beserta awan elektron
bermuatan negatif yang mengelilinginya. Inti atom mengandung campuran proton yang
bermuatan positif dan neutron yang bermuatan netral (terkecuali pada Hidrogen-1 yang tidak
memiliki neutron). Elektron-elektron pada sebuah atom terikat pada inti atom oleh gaya
elektromagnetik. Mayoritas massa atom berasal dari proton dan neutron, jumlah keseluruhan
partikel ini dalam atom disebut sebagai bilangan massa
Massa sebuah inti stabil selalu lebih kecil daripada massa gaungan nukleon-nukleon
pembentuknya.Selisih massa antara gabungan massa nucleon-nukleon pembentuk inti dengan
massa inti stabilnya disebut defek massa (mass defect). Energi yang diperlukan untuk
memutuskan inti menjadi proton-proton dan neutronn-neutron pembentuknya disebut Enegi
ikat inti (bindyng energy).
Perubahan ini disebut reaksi inti. Peluruhan radioaktif dan transmutasi inti merupakan
reaksi inti. Radioaktivitas ditemukan oleh ahli fisika Perancis Henri Becquerel.
Peluruhan dari inti tidak stabil merupakan proses acak dan tidak mungkin untuk
memperkirakan kapan sebuah atom tertentu akan meluruh, melainkan ia dapat meluruh
sewaktu waktu. Dikenal dua reaksi nuklir, yaitu reaksi fusi nuklir dan reaksi fisi nuklir.Reaksi
fusi nuklir adalah reaksi peleburan dua atau lebih inti atom menjadi atom baru dan
menghasilkan energi, juga dikenal sebagai reaksi yang bersih.Reaksi fisi nuklir adalah reaksi
pembelahan inti atom akibat tubrukan inti atom lainnya, dan menghasilkan energi dan atom
baru yang bermassa lebih kecil, serta radiasi elektromagnetik.
3.2 Saran
Sesuai penjelasan diatas, sesungguhnya mempelajari fisika inti dapat membawa
manfaat bagi kehidupan sehari-hari, pemahaman kita menjadi lebih baik terhadap alam
sekitar dan berbagai proses yang berlangsung di dalamnya lebih baik dan juga jadi
mempunyai kemampuan untuk mengolah bahan alam menjadi produk yang lebih berguna
bagi manusia. Oleh karena itu saran tim penulis sebaiknya ilmu pengetahuan yang sudah ada
dapat lebih dikembangkan lagi dengan tanggung jawab didalamnya.
24