MAKALAH FISIKA INTI

Disusun sebagai salah satu TUGAS

FINAL semester Fisika inti.

Oleh :

Erni R Manara (20600111022)

JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS TARBIYAH DAN KEGURUAN

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI (UIN) ALAUDDIN

MAKASSAR

2014

KATA PENGANTAR

Segala puji atas kebesaran Sang Khalik yang telah menciptakan

alam semesta dalam suatu keteraturan hingga dari lisan terpetik berjuta

rasa syukur kehadirat ALLAH SWT. Karena atas limpahan Rahmat dan

Karunia-Nyalah sehingga kami diberikan kesempatan dan kesehatan

untuk dapat menyelesaikan makalah Fisika inti ini dengan judul

“RADIOAKTIF” yang merupakan tugas kami dalam mata kuliah Fisika

Terapan di semester lima ini. Shalawat dan salam senantiasa tercurah

kepada baginda Nabi Muhammad SAW, yang diutus ke permukaan bumi

ini menuntun manusia dari lembah kebiadaban menuju ke puncak

peradaban seperti sekarang ini.

Kami menyadari sepenuhnya, dalam penyusunan makalah ini

tidak lepas dari tantangan dan hambatan. Namun berkat usaha dan

motivasi dari pihak-pihak langsung maupun tidak langsung yang

memperlancar jalannya penyusunan makalah ini sehingga makalah ini

dapat kami susun seperti sekarang ini. Olehnya itu, secara mendalam

kami ucapkan banyak terima kasih atas bantuan dan motivasi yang

diberikan sehingga Penyusun dapat menyelesaikan makalah ini.

Akhirnya dengan segala kerendahan hati kami menyadari bahwa

hanya kepada ALLAH SWT jugalah kita menyerahkan segalanya. Semoga

makalah ini dapat menjadi referensi dan tambahan materi pembelajaran

bagi kita semua, Aamiin Yaa Robb.

Makassar, januari

2014

Penyusun

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Radioaktivitas pertama kali ditemukan pada tahun 1896 oleh ilmuwan Perancis

Henri Becquerel ketika sedang bekerja dengan material fosforen. Material semacam ini

akan berpendar di tempat gelap setelah sebelumnya mendapat paparan cahaya, dan dia

berfikir pendaran yang dihasilkan tabung katoda oleh sinar-X mungkin berhubungan

dengan fosforesensi. Karenanya ia membungkus sebuah pelat foto dengan kertas hitam

dan menempatkan beragam material fosforen diatasnya. Kesemuanya tidak menunjukkan

hasil sampai ketika ia menggunakan garam uranium. Terjadi bintik hitam pekat pada

pelat foto ketika ia menggunakan garam uranium tesebut.

Pada tahun 1895, W.C. Rontgen menemukan bahwa tabung sinar katode

mengahasilkan suatu radiasi berdaya tembus tinggi yang dapat menghitamkan film

potret, walupun film tersebut terbungkus kertas hitam. Karena belum mengenal

hakekatnya, sinar ini dinamai sinar X. Ternyata sinar X adalah suatu radiasi

elektromagnetik yang timbul karena benturan berkecepatan tinggi (yaitu sinar katode

dengan suatu materi (anode). Sekarang sinar X disebut juga sinar rontgen dan digunakan

untuk rongent yaitu untuk mengetahui keadaan organ tubuh bagian dalam.

Zat radioaktif yang pertama ditemukan adalah uranium. Pada tahun 1898, Marie

Curie bersama-sama dengan suaminya Pierre Curie menemukan dua unsur lain dari

batuan uranium yang jauh lebih aktif dari uranium. Kedua unsur itu mereka namakan

masing-masing polonium (berdasarkan nama Polonia, negara asal dari Marie Curie), dan

radium (berasal dari kata Latin radiare yang berarti bersinar).

Ternyata, banyak unsur yang secara alami bersifat radioaktif. Semua isotop yang

bernomor atom diatas 83 bersifat radioaktif. Unsur yang bernomor atom 83 atau kurang

mempunyai isotop yang stabil kecuali teknesium dan promesium. Isotop yang bersifat

radioaktif disebut isotop radioaktif atau radioi isotop, sedangkan isotop yang tidak

radiaktif disebut isotop stabil. Dewasa ini, radioisotop dapat juga dibuat dari isotop stabil.

Jadi disamping radioisotop alami juga ada radioisotop buatan.

B. Rumusan Masalah

Rumusan masalah pada makalah ini adalah sebagai berikut :

1. Apa yang dimaksud dengan radioaktivitas?

2. Apa yang dimaksud dengan peluruhan?

3. Apa yang dimaksud dengan reaksi nuklir?

4. Apa yang dimaksud dengan reaksi inti?

C. Tujuan

Tujuan pada makalah ini adalah sebagai berikut :

1. Mengetahui pengertian radioaktivitas.

2. Mengetahui pengertian peluruhan.

3. Mengetahui pengertian reaksi nuklir.

4. Mengetahui pengertian reaksi inti.

BAB II

PEMBAHASAN

A. Radioaktivitas

Radioactivity is A term describing a phenomenon whereby certain materials are

subject to a form of decay brought about by the emission of high-energy particles or

radiation. Forms of particles or energy include alpha particles (positively charged helium

nuclei); beta particles (either electrons or subatomic particles called positrons); or gamma

rays, which occupy the highest energy level in the electromagnetic spectrum.

(Radioaktivitas adalah Sebuah istilah yang menggambarkan fenomena ketika bahan-

bahan tertentu tunduk pada bentuk pembusukan disebabkan oleh emisi partikel berenergi

tinggi atau radiasi. Bentuk partikel atau energi meliputi partikel alfa (inti helium

bermuatan positif); partikel beta (elektron atau partikel subatomik yang disebut positron),

atau sinar gamma, yang menempati tingkat energi tertinggi dalam spektrum

elektromagnetik)

Radioaktivitas pertama kali ditemukan pada tahun 1896 oleh ilmuwan Perancis

Henri Becquerel ketika sedang bekerja dengan material fosforen. Material semacam ini

akan berpendar di tempat gelap setelah sebelumnya mendapat paparan cahaya, dan dia

berfikir pendaran yang dihasilkan tabung katode oleh sinar-X mungkin berhubungan

dengan fosforesensi. Karenanya ia membungkus sebuah pelat foto dengan kertas hitam

dan menempatkan beragam material fosforen diatasnya. Kesemuanya tidak menunjukkan

hasil sampai ketika ia menggunakan garam uranium. Terjadi bintik hitam pekat pada

pelat foto ketika ia menggunakan garam uranium tesebut.

Tetapi kemudian menjadi jelas bahwa bintik hitam pada pelat bukan terjadi karena

peristiwa fosforesensi, pada saat percobaan, material dijaga pada tempat yang gelap.

Juga, garam uranium nonfosforen dan bahkan uranium metal dapat juga menimbulkan

efek bintik hitam pada pelat.

Gambar 2.1 : daya tembus sinar alfa, beta dan gamma

Partikel Alfa tidak mampu menembus selembar kertas, partikel beta tidak mampu

menembus pelat alumunium. Untuk menghentikan gamma diperlukan lapisan metal

tebal, namun karena penyerapannya fungsi eksponensial akan ada sedikit bagian yang

mungkin menembus pelat metal.

Sinar yang dipancarkan oleh unsur radioaktif memiliki sifat-sifat:

1. dapat menembus lempeng logam tipis;

2. dapat menghitamkan pelat film;

3. dalam medan magnet terurai menjadi tiga berkas sinar.

Pada tahun 1898 Paul Ulrich Villard menemukan sinar radioaktif yang tidak

dipengaruhi oleh medan magnet yaitu sinar gamma ( γ ). Setahun kemudian Ernest

Rutherford berhasil menemukan dua sinar radioaktif yang lain, yaitu sinar alfa ( α) dan

sinar beta (β).

1. Sinar Alfa

Sinar alfa merupakan inti helium (He) dan diberi lambang  atau     sinar  memiliki

sifat-sifat sebagai berikut:

a. bermuatan positif sehingga dalam medan listrik dibelokkan ke kutub negatif;

b. daya tembusnya kecil ( < β < );

c. daya ionisasi besar ( > β>  ).

2. Sinar Beta (β)

Sinar beta merupakan pancaran elektron dengan kecepatan tinggi dan diberi lambang

(β)

 Sinar beta memiliki sifat-sifat:

a. bermuatan negatif sehingga dalam medan listrik dibelokkan ke kutub positif;

b. daya tembusnya lebih besar dari α

c. daya ionisasinya lebih kecil dari α

3. Sinar Gamma

Sinar gamma merupakan gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang

yang pendek

Sinar γ memiliki sifat-sifat:

1. tidak bermuatan listrik, sehingga tidak dipengaruhi medan listrik;

2. daya tembusnya lebih besar dari α dan β ;

3. daya ionisasi lebih kecil dari α dan β .

Setelah penemuan keradioaktifan ini, terbukti bahwa dengan reaksi inti suatu unsur

dapat berubah menjadi unsur lain. Bila unsur-unsur radioaktif memancarkan sinar

α atau β maka akan berubah menjadi unsur lain.

Radioaktivitas adalah sifat suatu unsur yang dapat memancarkan radiasi

(pancaran sinar) secara spontan. Tergolong ke dalam zat radioaktif, unsur tersebut

biasanya bersifat labil, berarti tergolong zat radioaktif adalah isotopnya, karena untuk

mencapai kestabilan salah satunya harus melakukan peluruhan. Peluruhan zat

radioaktif untuk menghasilkan unsur yang lebih stabil sambil memancarkan partikel

seperti, partikel alpha α (sama dengan inti 4He), partikel beta (β), dan partikel gamma

(γ).

Radioaktif atau radiasi yang berasal dari bahan radioaktif adalah satu bentuk

energi yang dipancarkan oleh atom atau molekul yang disebarkan melalui ruang atau

materi sebagai partikel / partikel ataupun gelombang elektromagnetik. Radioaktivitas

(juga disebut radioaktif juga merupakan fenomena alami atau buatan, dimana

ditimbulkan oleh zat tertentu atau bahan kimia. Ada dua radio aktif yang ada pada

umumnya yaitu Radioaktivitas spontan atau alami: Hal ini diwujudkan dalam unsur-

unsur radioaktif dan isotop ditemukan di alam dan mencemari lingkungan seperti

uranium dan thorium dalam lingkungan (tanah, pohon, air dan udara) dan

Radioaktivitas buatan atau induksi: radioaktif ini merupakan salah satu yang

disebabkan oleh transformasi nuklir buatan seperti Technitium-99m yang digunakan

dalam medis dan Iridium-192 yang digunakan dalam industri termasuk pembangkit

listrik tenaga nuklir.

Radioaktivitas digunakan untuk memperoleh energi nuklir, dan juga digunakan

dalam pengobatan (radioterapi dan radiologi) dan aplikasi industri (misalnya

mengukur ketebalan dan ukuran kerapatan).

Definisi pencemaran zat radioaktif adalah suatu pencemaran lingkungan

yang disebabkan oleh debu radioaktif akibat terjadinya ledakan reaktor-reaktor atom

serta bom atom. Limbah radioaktif adalah zat radioaktif dan bahan serta peralatan

yang telah terkena zat radioaktif atau menjadi radioaktif karena pengoperasian

instalasi nuklir yang tidak dapat digunakan lagi.  yang paling berbahaya dari

pencemaran radioaktif seperti nuklir adalah radiasi sinar alpha, beta dan gamma yang

sangat membahayakan makhluk hidup di sekitarnya. Selain itu partikel-partikel

neutron yang dihasilkan juga berbahaya. Zat radioaktif pencemar lingkungan yang

biasa ditemukan adalah 90SR penyebab kanker tulang dan 131J.

Efek serta Akibat yang ditimbulkan oleh radiasi zat radioaktif pada umat manusia

seperti berikut di bawah ini : Pusing-pusing, Nafsu makan berkurang atau hilang,

Terjadi diare, Badan panas atau demam, Berat badan turun, Kanker darah atau

leukimia, Meningkatnya denyut jantung atau nadi.

Berbagai satuan digunakan untuk menyatakan intensitas atau jumlah radiasi

bergantung pada jenis yang diukur.

1. Curie(Ci) dan Becquerrel (Bq)

Curie dan Bequerrel adalah satuan yang dinyatakan untuk menyatakan keaktifan

yakni jumlah disintegrasi (peluruhan) dalam satuan waktu. Dalam sistem satuan

SI, keaktifan dinyatakan dalam Bq. Satu Bq sama dengan satu disintegrasi per

sekon.

1Bq = 1 dps

dps = disintegrasi per sekon

Satuan lain yang juga biasa digunakan ialah Curie. Satu Ci ialah keaktifan yang

setara dari 1 gram garam radium, yaitu 3,7.1010 dps.

1Ci = 3,7.1010 dps = 3,7.1010 Bq

2. Gray (gy) dan Rad (Rd)

Gray dan Rad adalah satuan yang digunakan untuk menyatakan keaktifan yakni

jumlah (dosis) radiasi yang diserap oleh suatu materi. Rad adalah singkatan dari

11 radiation absorbed dose. Dalam sistem satuan SI, dosis dinyatakan dengan

Gray (Gy). Satu Gray adalah absorbsi 1 joule per kilogram materi.

1 Gy = 1 J/kg. Satu rad adalah absorbsi 10-3 joule energi/gram jaringan.

1 Rd = 10-3 J/g

Hubungan grey dengan fad

1 Gy = 100 rd

Daya perusak dari sinar-sinar radioaktif tidak saja bergantung pada dosis tetapi

juga pada jenis radiasi itu sendiri. Neutron, sebagai contoh, lebih berbahaya

daripada sinar beta dengan dosis dan intensitas yang sama. Rem adalah satuan

dosis setelah memperhitungkan pengaruh radiasi pada mahluk hidup (rem adalah

singkatan dari radiation equiwlen for man).

Thus radioactivity, a type radiation brought about by atoms that experience

radioactive decay was discovered. The term was coined by polish-french physicist and

chemist marie curie (1867-1934), who with her husband pierre (1859-1906), a French

physicist, was responsible for the discovery of several radioactive elements. (Jadi

radioaktivitas, radiasi tipe yang dibawa oleh atom yang mengalami peluruhan

radioaktif ditemukan. Istilah ini diciptakan oleh Polandia-Perancis fisikawan dan

kimiawan marie curie (1867-1934 ¬), yang bersama suaminya pierre (1859-1906),

seorang fisikawan Perancis, bertanggung jawab untuk penemuan beberapa elemen

radioaktif)

B. Reaksi Nuklir

Reaksi nuklir adalah proses yang terjadi ketika inti atom kehilangan partikel subatom

ke tingkat yang sifat-sifatnya berubah. Atom asli dari unsur yang mengalami reaksi

nuklir dapat menjadi isotop yang berbeda, atau variasi, dari unsur yang sama atau dapat

menjadi unsur yang berbeda sama sekali. Reaksi nuklir yang erat kaitannya dengan

radiasi secara umum, yang dapat terjadi secara spontan di luar reaksi. Radiasi hanya

menggambarkan proses energi atau partikel yang dipancarkan dari sebuah atom atau

partikel lain. Reaksi nuklir Untuk jangka pendek, biasanya khusus merujuk ke situasi di

mana dua buah atom bertabrakan dan mengubah sifat dari setidaknya satu dari inti atom.

Reaksi nuklir dapat terjadi dalam berbagai bentuk, masing-masing memberikan hasil

yang sangat berbeda. Dalam reaksi fisi, partikel besar dan sering tidak stabil, baik secara

spontan maupun sebagai hasil dari tabrakan, terbagi terpisah menjadi dua partikel yang

berbeda. Hal sebaliknya terjadi pada reaksi nuklir fusi: dua partikel yang lebih kecil

bertabrakan dan inti mereka bergabung membentuk partikel yang lebih besar. Reaksi fusi

terjadi secara alami dalam bintang, namun upaya yang paling manusia secara efektif dan

efisien mengendalikan mereka telah gagal. Dalam reaksi spallation, inti dipukul dengan

momentum yang cukup untuk mengeluarkan beberapa neutron atau proton, sehingga

mengurangi berat atom partikel.

Reaksi nuklir fisi digunakan dalam reaktor nuklir untuk menghasilkan energi yang dapat

digunakan. Partikel yang tidak stabil bertabrakan dan terpecah, menghasilkan sejumlah

besar energi kinetik dan termal. Energi ini dapat dipanen oleh reaktor nuklir dan

digunakan untuk masalah manusia. Ada minat yang signifikan dalam penggunaan reaksi

fusi untuk menghasilkan tenaga, karena mereka cenderung untuk melepaskan sejumlah

besar energi. Sayangnya, reaksi fusi yang sangat sulit untuk dikendalikan – mereka

terjadi secara alami dalam tekanan tinggi, kondisi energi tinggi hadir pada bintang, dan

kondisi seperti itu sangat sulit untuk ditiru.

Ada beberapa jenis partikel yang umumnya dipancarkan dari inti selama reaksi nuklir.

Partikel alpha pada dasarnya sama dengan inti atom helium dan terdiri dari dua neutron

dan dua proton terikat bersama. Partikel beta hanya elektron, mereka memiliki massa

jauh lebih kecil dan muatan negatif. Neutron juga dilepaskan dalam reaksi nuklir, mereka

sangat tajam karena mereka memiliki muatan netral sehingga ada beberapa kekuatan

yang mencegah mereka melewati berbagai zat, termasuk kulit manusia. Sinar gamma

adalah sinar yang meninggalkan inti dalam bentuk energi murni, mereka juga sangat

tajam dan dapat melewati hampir apa-apa karena massa tidak ada dan muatan netrAL.

Perkembangan teknologi nuklir ternyata tidak hanya dipengaruhi oleh reaksi

neutron dengan bahan bakar nuklir pada reaktor tetapi juga dipengaruhi oleh reaksi

Masyarakat. Reaksi masyarakat, atau reaksi kontra nuklir dan yang lebih keren lagi

dinamakan dengan reaksi yang datang dari Greenpeace Indonesia, yang mendesak

pemerintah indonesia membatalkan rencana pembangunan pembangkit listrik tenaga

nuklir (PLTN). 

Nuklir berarti inti. Inti pusat sebuah atom yang mengandung sebagian besar

massanya. Inti ini bermuatan positif dan mengandung satu nukleon atau lebih (proton

atau neutron).Reaksi nuklir sendiri terbagi menjadi dua yaitu

a) Fisi nuklir yaitu 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.

b) Fusi nuklir yaitu jenis reaksi nuklir yang melibatkan penggabungan inti-inti atom

dengan nomor atom kecil untuk membentuk inti yang lebih berat dengan melepaskan

sejumlah besar energi.

Gambar 2.2 : Fissi dan Fussi

walaupun fisi bersifat membagi satu bagian utuh menjadi 2 bagian, dan fusi

menggabungan 2 bagian menjadi satu kesatuan,  keduanya akan mampu menghasilkan

energi yang dapat kita manfaatkan dalam kehidupan

Nuclear fusion is the combining of two smaller nuclei to produce a larger one, with the

release of energy. (Fusi nuklir adalah kombinasi dari dua inti yang lebih kecil untuk

menghasilkan satu yang lebih besar, dengan pelepasan energy)

Energi nuklir yang dihasilkan dari reaksi fisi nuklir sebuah atom uranium

menghasilkan sekitar 3,2 x 10-11 joule, sementara pembakaran satu atom karbon

menghasilkan sekitar 6,4 x 10-19 joule. Untuk jumlah massa yang sama, uranium

menghasilkan 2.500.000 kali lebih banyak energi dengan proses fisi daripada

pembakaran karbon. Fusi nuklir deuterium (D atau 2H atau air berat) untuk menghasilkan

helium melepaskan energi kira-kira 400 kali jumlah energi yang dibebaskan pada fisi

uranium (untuk jumlah yang sama).

Bahan bakar nuklir akan menyebabkan suatu reaksi berantai berlangsung sendiri,

sehingga bahan ini dapat digunakan sebagai sumber energi nuklir. Bahan bakar nuklir

terbagi menjadi material fisil dan material fertil. Material fisil adalah nuklida suatu unsur

yang mengalami pembelahan inti secara spontan atau bila diirradiasi dengan neutron.

Nuklida terfisikan, seperti uranium-235 dan plutonium-239. Sedangkan material fertil

disebut juga material subur merupakan nuklida yang dapat menyerap sebuah neutron

untuk membentuk bahan fisil. Misalnya, uranium-238 menyerap sebuah neutron untuk

membentuk uranium-239. Inti paling berat yang ada di alam adalah uranium-238, terdiri

dari 92 proton dan 146 neutron. Lambang yang digunakan untuk nuklida ini adalah

(_92^238)U, angka disebelah atas merupakan nomor nukleon dan angka disebelah bawah

merupakan nomor atom. Pada semua inti, nomor nukleon (A) sama dengan jumlah nomor

atom (Z) dan nomor neutron (N), dengan kata lain A = Z+N. 

Reaktor nuklir merupakan peralatan tempat berlangsungnya reaksi berantai fisi

nuklir terkendali untuk menghasilkan energi nuklir, radioisotop atau nuklida baru.

Reaktor fisi berdasarkan perbedaan spektrum energi neutron dapat dibedakan atas reaktor

cepat dan reaktor termal. Pada reaktor termal, neutron diperlambat oleh tumbukan

dengan atom moderator yang ringan (seperti grafit, deuterium, atau beryllium). Neutron

bersama atom ini akan berada dalam kesetimbangan termal dengan bahan sekitar dan

disebut sebagai neutron termal. Contoh jenis reaktor ini: reaktor air didih (boiling-water

reactor (BWR)) dan reaktor air tekan (presurized-water reactor (PWR)). Pada reaktor

cepat yang tidak memiliki moderator, temperaturnya lebih tinggi dan digunakan bahan

pendingin logam cair, biasanya natrium cair. Beberapa reaktor cepat digunakan sebagai

konverter atau pembiak. Reaktor konverter ialah reaktor yang mengubah bahan fertil

menjadi bahan fisil. Reaktor pembiak menghasilkan bahan fisil yang sama dengan yang

digunakannya. Misalnya reaktor pembiak cepat (Fast breeder reactor(FBR))

menggunakan uranium yang diperkaya dengan 239Pu sebagai bahan bakar akan

menghasilkan 239Pu yang lebih banyak daripada digunakan untuk mengubah 238U

menjadi 239Pu.

Reaktor riset, reaktor daya dan bom nuklir dibedakan dari faktor multiplikasi (k)

reaktor yaitu parameter penting untuk menunjukkan generasi neutron pada setiap proses

fisi. Reaktor riset (k kecil dari 1) artinya terlalu sedikit neutron untuk memulai fisi baru,

maka reaksi akan diperlambat dan kemudian berhenti (sub-kritis). Reaktor daya (k sama

dengan 1), bila tepat sebuah neutron per fisi menimbulkan fisi lain, sehingga energi

terlepas dengan laju konstan (kritis). Bom nuklir (k besar dari 1), frekuensi fisi

bertambah setiap saat sehingga energi yang terlepas bertambah dengan cepat dan bila

kondisi ini berlangsung terus dapat memicu ledakan (super kritis).

Fission vs. fusion. In nuclear fission, or the splitting of atoms, uranium isotop (or other

radioactive isotopes) are bombarded with neutrons, splitting the uranium nucleus in half

and releasing huge amounts of energy. As the nucleus is halved, it emits several extra

neutrons, which spin off and split more uranium nuclei, creating still more energy and

setting off a chain reaction. This explains the destructive power in an atomic bomb, as

well as the constructive power-providing energy to homes and businesses-in a nuclear

power plant. Whereas the chain reaction in an atomic bomb becomes an uncontrolled

explosion, in a nuclear plant the reaction is slowed and controlled. (Fisi vs fusion. Pada

fisi nuklir, atau pemisahan atom, isotop uranium (atau isotop radioaktif lainnya)

dibombardir dengan neutron, membelah inti uranium menjadi dua dan melepaskan

sejumlah besar energi. Sebagai inti dibelah dua, memancarkan beberapa neutron

tambahan, yang spin off dan membagi lebih banyak inti uranium, menciptakan masih

lebih banyak energi dan berangkat reaksi berantai. Hal ini menjelaskan kekuatan

destruktif dalam sebuah bom atom, serta konstruktif daya menyediakan energi untuk

rumah dan bisnis-di pembangkit listrik tenaga nuklir. Sedangkan reaksi berantai dalam

sebuah bom atom menjadi sebuah ledakan tak terkendali, di sebuah pabrik nuklir reaksi

diperlambat dan dikendalikan.)

C. Peluruhan

Peluruhan radioaktif adalah kumpulan beragam proses di mana sebuah inti atom

yang tidak stabil 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.

Radioactive decay is the continuous disintegration of the nuclei of unstable elements.

(Peluruhan radioaktif adalah disintegrasi terus menerus dari inti elemen tidak stabil)

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 radiaktif mengandung banyak atom,1 becquerel akan tampak

sebagai tingkat aktivitas yang rendah; satuan yang biasa digunakan adalah dalam orde

gigabecquerels.

Inti yang tidak stabil akan mengalami peluruhan yaitu proses perubahan dari inti

yang tidak stabil menjadi inti yang lebih stabil.

Jenis radiasi yang dipancarkan dari peluruhan zat radioaktif dapat dilihat dalam tabel

berikut.

Tabel Sifat radiasi dan partikel dasar penyusun inti

Partikel Dasar Massa Relatif Muatan Simbol Jenis

Alfa 4 +2 α , Partikel

Beta 0 -1 β- , Partikel

Positron 0 +1 β+ , Partikel

Gamma 0 0 Gelombang

electromagnet

Proton 1 +1 , Partikel

Neutron 1 0 Partikel

Sumber: General Chemistry, Petrucci R. H, 2007

Inti atom yang tidak stabil akan mengalami peluruhan menjadi inti yang lebih stabil

dengan cara:

a) Inti yang terletak di atas pita kestabilan n/p > 1  (kelebihan neutron) stabil dengan

cara:

Pemancaran sinar beta (elektron). Pada proses ini terjadi perubahan neutron menjadi

proton.

Memancarkan neutron. Proses ini jarang terjadi di alam, hanya beberapa inti

radioaktif yang mengalami proses ini.

b) Inti yang terletak di bawah pita kestabilan n/p < 1  (kelebihan proton), stabil dengan

cara:

Memancarkan positron. Pada proses ini terjadi perubahan proton menjadi netron.

Memancarkan proton (proses ini jarang terjadi

Menangkap elektron. Elektron terdekat dengan inti (elektron di kulit K) ditangkap

oleh inti atom sehingga terjadi perubahan

c) Inti yang terletak di seberang pita kestabilan (Z > 83) stabil dengan mengurangi

massanya dengan cara memancarkan sinar α.(Pettruci, 2007; 227)

 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. 

Inti-inti yang tidak stabil akan meluruh (bertransformasi) menuju konfigurasi

yang baru yang mantap (stabil). Dalam proses peluruhan akan terpancar sinar alfa,

sinar beta, atau sinar gamma dan energy peluruhan. Jika inti radioaktif meluruh, akan

menjadi inti baru yang beda sifat kimianya.

Jenis radiasi yang dipancarkan radioaktif adalah:

1.  Peluruhan Alpha (Alpha Decay)

Inti-inti radioaktif secara spontan menjadi inti turunan yang kadang-

kadang memancarkan partikel α. Pada umumnya diikuti pula dengan peluruhan

radiasi gamma. Radiasi alpha mempunyai spektrum energi yang diskrit.

Radioisotop yang memancarkan radiasi alpha maka nomor massa akan berkurang

4 dan nomor atomnya berkurang 2, sehingga radiasi alpha disamakan dengan

pembentukan inti Helium yang bermuatan +2 ( ).

Berdasarkan hukum kekekalan jumlah muatan dan nucleon maka

peluruhan partikel α memenuhi hubungan yang dapat dinyatakan sebagai berikut:

X adalah unsur induk dan Y adalah unsur turunan. 

Contoh peluruhan α terjadi pada peluruhan Plutonium:

Energi yang dilepaskan pada saat peluruhan, disebut energi disintegrasi

atau energi peluruhan yaitu:

Q = (mx-mY-mα)c2

Fraksi Energi Peluruhan

KY = energi kinetik inti    (inti anak)

Kα = energi kinetik partikel α

Pada gambar dibawah ini merupakan gambar spektrum energi peluruhan alpha

yang berbentuk diskrit.

Gambar 2.3. Spektrum energi peluruhan alfa

2. Peluruhan Beta Minus (Beta Minus Decay)

Peluruhan beta (β) adalah suatu proses peluruhan radioaktif dengan muatan inti

berubah tetapi jumlah nukleonnya tetap. Radiasi beta minus disamakan dengan

pemancaran elektron dari suatu inti atom. Bentuk peluruhan ini terjadi pada inti

yang kelebihan neutron dan pada umumnya disertai juga dengan radiasi gamma.

Radiasi beta (baik yang positif maupun yang negatif) mempunyai spektrum energi

yang sinambung (continous) serta diikuti oleh antineutrino yang membawa

kelebihan energi yang dimiliki oleh zarah beta. Seperti halnya pada radiasi Alpha,

makin tinggi energi yang dimiliki maka makin pendek umurnya. Pada radiasi Beta

minus, nomor atomnya akan bertambah satu, sedang nomor massanya tetap.

Reaksi secara umum dapat ditulis sebagai:

Contoh reaksi peluruhan radiasi Beta minus adalah:

⊽ disebut antineutrino yang merupakan partikel netral dengan kelajuan c dan

tidak mempunyai massa. Energi dari antineutrino bersifat kinetic. Energi yang

dilepas pada saat peluruhan yaitu:

Q = (mx-mY)c2

Pada gambar 2.8. merupakan gambar spektrum energi peluruhan beta yang

berbentuk spectrum kontinu.

Gambar 2.4. Spektrum energi peluruhan beta 

(http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu, 2010)

3. Peluruhan Beta Plus (Beta Plus Decay)

Radiasi ini sama dengan pancaran positron dari inti. Bentuk peluruhan ini terjadi

pada inti yang kelebihan proton. Pancaran positron dapat terjadi apabila perbedaan

energi antara inti semula dengan inti hasil paling tidak sebesar 1,02 MeV.

Menurut Pauli, radiasi beta plus sama dengan perubahan proton menjadi neutron

sehingga nomor atomnya akan berkurang satu. Reaksi secara umum dapat ditulis

sebagai berikut:

v adalah neutrino yaitu partikel sejenis dengan antineutrino dengan spin yang

berlawanan. Contoh peluruhan beta plus adalah sebagai berikut:

Energi disintegrasi atau energi peluruhannya yaitu:

Q = (mx – mY + 2me)c2

Pada radiasi Beta plus akan selalu diikuti dengan peristiwa Annihilasi, karena

begitu terbentuk zarah beta plus maka akan langsung bergabung dengan elektron

dan menghasilkan radiasi Gamma:

 4. Tangkapan Elektron Orbital (K Capture)

Pada  peluruhan ini inti akan menangkap satu elektron orbital. Peristiwa ini terjadi

pada inti yang kelebihan proton tetapi tidak mempunyai cukup tenaga untuk

mengeluarkan proton dari intinya. Secara umum dapat dituliskan sebagai berikut:

 

Sebagai contoh pada peristiwa peluruhan unsur Bi

Energi disintegrasi atau energi peluruhannya adalah sebagai berikut:

Q = (mx - mY)c2

 5. Peluruhan Gamma (Gamma Decay)

Suatu inti unsur radioaktif yang mengalami peluruhan, baik peluruhan α maupun

peluruhan β atau mengalami tumbukan dengan netron biasanya berada pada

keadaan tereksitasi. Pada saat kembali ke keadaan dasarnya inti tersebut akan

melepas energi dalam bentuk radiasi gamma.

Radiasi gamma mempunyai energi yang diskrit. Gambar 2.9. menunjukkan salah

satu contoh energi gamma dari atom cesium 137 (137Cs).

Gambar 2.5. Spektrum energi peluruhan gamma atom cesium 137 (Rapach, 2010)

Radiasi gamma mempunyai energi yang diskrit. Energi sinar gamma (γ) akan

berkurang atau terserap oleh suatu material yang dilewatinya. Karena ada

penyerapan energi olah bahan maka intensitas dari sinar gamma akan berkurang

setelah melewati material tersebut.

I = Io.e-μx

I     : intensitas sinar gamma yang berhasil melewati material 

Io   : intensitas mula-mula 

x    : tebal material 

μ    : koefisien atenuasi linier atau koefisien pembanding yang besarnya

tergantung sifat material penyerap dan energi sinar gamma.

Jika tebal material penyerap L, maka:

Jika intensitas I yaitu intensitas sinar gamma yang berhasil melewati material

tinggal separoh dari intensitas awal, maka tebal material tersebut dinamakan

Lapisan Harga Paroh (Half Value Layer = hvl).

D. Reaksi Inti

Unsur radioaktif, inti-intinya meluruh menjadi inti yang lain yang lebih stabil. Pada

peristiwa peluruhan radioaktif inti-inti berubah dengan sendirinya tanpa dipengaruhi atau

berlangsung secara alami. Tetapi sebenarnya perubahan inti-inti radioaktif juga dapat

dilakukan dengan cara menembakkan partikel-pertikel yang mempunyai energi cukup

sehingga berlangsung reaksi pada unsur yang ditembaki. Reaksi yang terjadi dinamakan

reaksi nuklir. Jadi reaksi inti atau reaksi nuklir adalah proses yang terjadi apabila

partikel-pertikel nuklir (nukleon atau inti atom) saling mengadakan kontak.

Reaksi inti ditulis sebagai berikut:

atau disingkat :

X adalah inti awal, Y inti akhir, sedang a dan b masing-masing adalah partikel datang dan

yang dipancarkan.

Apabila suatu partikel α ditembakkan pada inti X, maka ada beberapa kemungkinan yang

terjadi, yakni hamburan elastik, hamburan inelastik dan reaksi inti.

Para ahli banyak menggunakan reaksi inti ini untuk tujuan analisis kualitatif dan

kuantitatif dalam suatu penelitian, misalnya AAN (Aktivasi Neutron).

Dalam reaksi inti berlaku beberapa hukum kekekalan, antara lain:

1. Hukum kekekalam muatan

∑Z = tetap

2. Hukum kekekalan massa dan energi

MA.C2 + ma.C2 + Ka = MB.C2 + Mb.C2 + Kb + Kb

       MA.C2 + ma.C2 = MB.C2 + Mb.C2 + Q

Dimana               Q  = energi reaksi

                              = KB + Kb – Ka

                                 (Energi kinetik)

Bila Q > 0 reaksi ekso energi

        Q < 0 reaksi endo energy

3. Hukum kekekalan nomor massa

∑A = tetap

4. Hukum kekekalan momentum sudut inti

∑I = tetap

5. Hukum kekekalan paritas

∑∏ = tetap

6. Hukum kekekalan momentum linier

∑P = tetap

Partikel  yang digunakan untuk menembaki inti-inti radioaktif agar terjadi reaksi nuklir

adalah partikel α, partikel β, sinar γ, netron, proton dan deuteron. Pada peristiwa reaksi

nuklir, inti yang ditembaki akan berubah menjadi inti yang lain disertai pelepasan partikel

lain dan energi. Besarnya energi yang terbentuk pada peristiwa reaksi sama dengan selisih

massa mula-mula dengan massa akhir.

Reaksi inti dapat digolongkan dengan beberapa cara, tergantung pada keadaan yaitu

sebagai berikut:

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, d, α, C12, O16.

b. Reaksi netron

Partikel yang ditembakkan adalah netron

c. Reaksi foto nuklir

Partikel yang ditembakkan adalah foton (sinar gamma)

d. Reaksi elektron

Partikel yang ditembakkan adalah elektron

2. Klasifikasi reaksi inti menurut energi partikel penembak

a. Untuk reaksi netron, energi netron penembak dapat digolongkan dalam empat

golongan, yaitu:

Netron termik dengan energi datang ~ 1/40 eV

Netron epitermik dengan energi datang ~ 1 eV

Netron datang dengan energi datang ~ 1 keV

Netron 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

3. Reaksi Fisi

Reaksi fisi (reaksi pembelahan) yaitu reaksi yang terjadi pada inti berat dan akan

meluruh atau pecah menjadi inti-inti ringan secara berantai. Pada reaksi tersebut, inti

atom menangkap netron dan menghasilkan keadaan inti yang sangat labil dan dalam

waktu yang singkat inti tersebut akan membelah menjadi belahan inti utama disertai

munculnya dua atau tiga netron-netron baru.

Ukuran dari kedua pecahan hasil reaksi tidak tetap, dengan kemungkinan terbesar

pecahan yang satu memiliki nomor massa sekitar 90 dan yang lain sekitar 140. Energi

yang dibebaskan dalam fisi, sebagian besar akan berubah menjadi energi kinetik dari

kedua pecahan itu yaitu sekitar 80 persen, sedangkan yang 20 persen muncul dalam

bentuk peluruhan (beta dan gamma) serta energi kinetik sejumlah netron yang

terpancar pada proses fisi. Sebagai contoh pada peluruhan Uranium   yang sering

terjadi adalah:

Salah satu contoh peluruhan Uranium  yang ditampilkan dalam bentuk gambar.

Gambar 2.6. Salah satu contoh reaksi fisi peluruhan Uranium

Pada reaksi dengan penembakan neutron termal pada inti uranium (inti fisil) akan

menghasilkan inti baru dan disertai lepasnya dua neutron yang jika sudah diperlambat

dalam moderator dapat menyebabkan terjadi reaksi berikutnya, sehingga terjadilah

reaksi berantai, seperti gambar dibawah ini.

Gambar 2.7. Reaksi berantai Uranium 235

Pada gambar 14 menjelaskan bahawa sebuah neutron yang bergerak lambat memicu

fisi atau pembelahan sebuah inti uranium-235 dan beberapa neutron dipancarkan.

Dalam uranium yang telah diperkaya agar mengandung uranium-235 dengan

perbandingan yang tinggi, neutron-neutron ini segera menghantam inti-inti uranium-

235 lainnya dan mengulangi proses tersebut. Terjadilah proses fisi secara terus

menerus, dengan melepaskan energi dalam jumlah yang besar.

Energi total setiap kali fisi untuk satu neutron menembak satu kali adalah sekitar 200

MeV.

Jika suatu reaksi menghasilkan energi Q>0, reaksi tersebut dinamakan reaksi

Eksotermik atau Eksoergik, sedangkan jika Q<0, maka diperlukan energi selama reaksi

dan reaksinya dinamakan reaksi Endotermik atau Endoergik (Soetjipto, 1996:143).

Q adalah energi reaksi yang dihasilkan yang didefinisikan sebagai energi total yang

dipancarkan selama reaksi berlangsung yaitu sama dengan selisih energi kinetik

sebelum reaksi dan energi kinetik sesudah reaksi atau selisih massa sebelum reaksi dan

sesudah reaksi dikalikan c2.

Sebagai contoh misalnya pada reaksi berikut:

A + B  -->  C + D

A adalah partikel penembak

B adalah partikel sasaran

C dan D adalah partikel baru hasil reaksi, maka

Pada reaksi inti yang digunakan partikel penembak, maka energi partikel penembak

harus cukup besar agar reaksi dapat terjadi. Besarnya energi kinetik minimum dari

partikel penembak agar terjadi reaksi dinamakan Energi Ambang.

 4. Reaksi Fusi

Reaksi fusi (penggabungan atau peleburan) yaitu reaksi antara inti-inti ringan disertai

dengan pelepasan energi, misalnya penggabungan proton menjadi detron. Reaksi fusi

adalah reaksi yang belum bisa dibuat karena diperlukan wadah yang tahan terhadap

suhu mencapai ~107 oK. Pada suhu tersebut atom-atom akan terionisasi membentuk

keadaan yang dinamakan plasma. Sebenarnya reaksi fusi merupakan sumber energi

karena pada reaksi tersebut dihasilkan energi yang besar sekali. Seperti reaksi yang

terjadi pada matahari dan bintang-bintang.

Energi yang dihasilkan terbentuk melalui dua jenis reaksi, yaitu melalui daur proton-

proton dan daur carbon yang masing-masing menghasilkan energi sekitar 25 MeV dan

28 MeV.

a. Daur proton-proton

Gambar 2.8. Reaksi daur proton

b. Daur Carbon

Gambar 2.9. Reaksi daur carbon

 

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat di ambil dari makalah ni adalah sebagai berikut :

1. Radioaktivitas adalah sifat suatu unsur yang dapat memancarkan radiasi (pancaran

sinar) secara spontan. Tergolong ke dalam zat radioaktif, unsur tersebut biasanya

bersifat labil, berarti tergolong zat radioaktif adalah isotopnya, karena untuk

mencapai kestabilan salah satunya harus melakukan peluruhan. Peluruhan zat

radioaktif untuk menghasilkan unsur yang lebih stabil sambil memancarkan partikel

seperti, partikel alpha α (sama dengan inti 4He), partikel beta (β), dan partikel

gamma (γ).

2. Reaksi nuklir adalah proses yang terjadi ketika inti atom kehilangan partikel

subatom ke tingkat yang sifat-sifatnya berubah.

3. Peluruhan radioaktif adalah kumpulan beragam proses di mana sebuah inti atom

yang tidak stabil memancarkan partikel subatomik (partikel radiasi).

4. reaksi inti adalah proses yang terjadi apabila partikel-pertikel nuklir (nukleon atau

inti atom) saling mengadakan kontak.

B. Saran

Kritik dan Saran yang bersifat membangun selalu saya harapkan demi

kesempurnaan makalah. Bagi para pembaca yang ingin mengetahui lebih jauh mengenai

radioaktif dan reaksi inti, penulis mengharapkan agar para pembaca membaca buku-buku

lainnya yang berkaitan dengan judul –judul tersebut

DAFTAR PUSTAKA

http://www.sridianti.com/pengertian-reaksi-nuklir.html (13 januari)

http://www.okta-liani.blogspot.com/2013/04/reaksi-nuklir_18.html

http://www.rinioktavia19942.wordpress.com/2011/07/01/radioaktif/

http://ww.fisikanuklir.unnes.ac.id/index.php?tj=menu/

output_menu&id_radio_materi=7

http://www.fisikanuklir.unnes.ac.id/index.php?tj=menu/

output_menu&id_radio_materi=13

Nowikow,igor dan brian hembecker. Physics concepts and connections.canada;Irwin

publishing,2001

Nowikow,igor, brian hembecker.dkk. Physics concepts and connections .book II.

canada;Irwin publishing,2002

Schlager, Neil.science of everyday things. Volume II;amerika; gale group,2001

( Sumber : http://id.wikipedia.org/wiki/Peluruhan_radioaktif )