REAKSI FUSI DAN REAKTOR FUSI

MAKALAH

Diajukan untuk memenuhi tugas mata kuliah Aplikasi Nuklir di Industri

Oleh

Robbi Hidayat 10211063

Yobi Aris Mauladi 10211079

Raymond Angga P. 10211085

Oriza Naufal H. 10211110

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

BANDUNG

2013

BAB I

PENDAHULUAN

Di dalam keilmuan fisika nuklir, sebuah reaksi nuklir diartikan sebagai proses ketika

dua nuklei atau partikel nuklir bertumbukan untuk memproduksi hasil yang berbeda dari

produk awal. Sebenarnya proses ini dapat terjadi juga untuk lebih dari dua partikel yang

bertumbukan, tetapi hal itu sangat jarang terjadi. Apabila partikel yang bertumbukan tidak

menghasilkan produk yang berbeda dari produk awal, maka itu tidak bisa disebut sebuah

reaksi nuklir.

Reaksi nuklir terbagi menjadi dua macam, yaitu:

a. Reaksi Fisi

Reaksi Fisi adalah reaksi pembelahan inti atom akibat adanya tumbukan sesama

inti atom dan reaksi ini menghasilkan energi dan atom yang memiliki massa lebih

kecil, serta radiasi elektromagnetik.

b. Reaksi Fusi

Reaksi fusi adalah reaksi peleburan dua atau lebih inti atom menjadi atom baru

dan menghasilkan energi, reaksi ini juga dikenal sebagai “energi bersih”. Hasil

dari reaksi ini berupa radiasi sinar alfa (α), beta (β) dan gamma (γ) yang sangat

berbahaya bagi manusia.

Di dalam makalah singkat ini, kami akan lebih menjelaskan mengenai reaksi fusi dan

hal-hal yang berkaitan dengan reaksi fusi tersebut.

BAB 2

REAKSI FUSI

1. Pengertian Reaksi Fusi

Seperti yang telah disebutkan dalam bab sebelumnya, di dalam fisika, fusi nuklir

(reaksi termonuklir) adalah sebuah proses ketika dua inti atom bergabung membentuk inti

atom yang lebih besar dan melepaskan energi. Fusi nuklir merupakan sumber energi yang

menyebabkan bintang bersinar dan bom hidrogen meledak. Contoh lain yang menggunakan

prinsip reaksi fisi nuklir dan reaksi fusi nuklir adalah senjata nuklir.

Proses reaksi fusi membutuhkan energi yang besar untuk menggabungkan inti nuklir,

bahkan untuk elemen yang paling ringan sekalipun, yaitu hidrogen. Tetapi untuk fusi dari inti

atom ringan yang kemudian membentuk inti atom yang lebih berat dan neutron bebas akan

menghasilkan energi yang lebih besar lagi dari energi yang dibutuhkan untuk

menggabungkan mereka.

2. Macam-macam Fusi

Ada beberapa macam fusi yang dikenal sampai saat ini, diantaranya yaitu:

a. Fusi Dingin

Reaksi fusi dingin adalah reaksi nuklir yang terjadi pada suhu ruang (di bawah 30o

C). Umumnya, reaksi nuklir terjadi pada suhu yang sangat tinggi. Namun pada

tahun 1990-an, sekelompok ilmuan mengklaim berhasil melakukan reaksi fusi

nuklir pada suhu ruang. Sampai saat ini, eksperimen mereka tidak berhasil di reka

ulang, sehingga sebagian besar ilmuan tidak percaya bahwa mereka berhasil

melakukannya.

b. Fusi Laser

Energi pada reaksi fusi laser didapatkan dari penggunaan susunan 192 laser

menembakkan 500-terawatt pada setetes atom hidrogen sebesar 1 mm. Fusi nuklir

“terkendali” ini merupakan cawan suci energi bersih yang berhasil ditemukan para

ilmuwan sejak 1950-an.

c. Fusi Muon-terkatalisis

Fusi muon-terkatalisis adalah proses fusi nuklir yang berlangsung pada temperatur

yang lebih rendah, di bawah temperatur yang dibutuhkan untuk fusi nuklir (reaksi

termonuklir).

3. Macam-macam Reaksi Fusi

Berikut ini adalah macam-macam reaksi fusi yang sudah dikenal dalam keilmuan

fisika nuklir, yaitu:

a. Rantai-rantai Reaksi di Dalam Astrofisika

Proses fusi paling penting di alam adalah yang terjadi di dalam bintang. Meskipun

tidak melibatkan reaksi kimia, tetapi seringkali reaksi termonuklir (fusi nuklir) di

dalam bintang disebut sebagai proses “pembakaran”. Pada pembakaran hidrogen,

bahan bakar netto-nya adalah empat proton, dengan hasil netto berupa satu

partikel alfa (α), pelepasan dua positron (β+) dan dua neutrino (yang mengubah

dua proton menjadi dua netron) dan energi. Ada dua jenis pembakaran hidrogen,

yaitu rantai proton-proton dan siklus CNO yang keberlangsungannya bergantung

pada massa bintang.

b. Reaksi-reaksi yang dapat terjadi di Bumi

Beberapa contoh reaksi fusi nuklir yang dapat dilangsungkan di permukaan Bumi

adalah sebagai berikut:

(1) D + T →   4He (3.5 MeV) +   n (14.1 MeV)  

(2i) D + D →   T (1.01 MeV) +   p (3.02 MeV)         50%

(2ii)       →   3He (0.82 MeV) +   n (2.45 MeV)         50%

(3) D + 3He →   4He (3.6 MeV) +   p (14.7 MeV)

(4) T + T →   4He   + 2  n + 11.3 MeV

(5) 3He + 3He →   4He   + 2  p + 12.9 MeV

(6i) 3He + T →   4He   +   p   + n + 12.1 MeV   51%

(6ii)       →   4He (4.8 MeV) +   D (9.5 MeV)         43%

(6iii)       →   4He (0.5 MeV) +   n (1.9 MeV) + p (11.9 MeV)   6%

(7) D + 6Li → 2  4He + 22.4 MeV

(8) p + 6Li →   4He (1.7 MeV) +   3He (2.3 MeV)

(9) 3He + 6Li → 2  4He   +   p + 16.9 MeV

(10) p + 11B → 3  4He + 8.7 MeV

(11) P + 7Li → 2  4He + 17.3 MeV

p (protium), D (deuterium), dan T (tritium) adalah sebutan untuk isotop-isotop

hidrogen.

Sebagai tambahan/ pendukung kepada reaksi fusi utama (yang diinginkan),

beberapa reaksi fusi berikut yang mana diikutsertakan/ disebabkan

oleh neutron dan deuterium adalah penting. Dimana reaksi ini

menghasilkan tritium dan lebih banyak neutron, dalam bom nuklir dan reaktor

nuklir:

(12) n + 6Li →   4He +   T + 4.7 MeV

(13) n + 7Li →   4He +   T + n - 2.47 MeV

(14) n + 9Be →   8Be +   2n - 1.67 MeV

(15) D + 9Be →   8Be +   T + 4.53 MeV

Ada banyak reaksi fusi yang lain. Pada umumnya, reaksi fusi antara dua inti atom

yang lebih ringan daripada besi dan nikel melepaskan energi. Sedangkan reaksi

fusi antara dua inti atom yang lebih berat daripada besi dan nikel menyerap energi.

BAB 3

REAKTOR FUSI

REFERENSI