MAKALAH
“TRANSFORMASI NUKLIR”
Disusun Untuk Memenuhi Salah Satu Tugas Mata kuliah
Fisika Modern
Disusun Oleh :
Kelompok 5/B
Merisna Oktriani 1210207065
Mia Aminatuzzuhri 1210207066
Muslihin 1210207071
Nadaurrahmah 1210207072
R. Miranda Risang Ayu 1210207086
Rizki Ulfah Izzati 1210207095
Roni Badrujaman 1210207096
Shevty Riani 1210207098
JURUSAN TADRIS MIPA
PRODI PENDIDIKAN FISIKA
FAKULTAS TARBIYAH DAN KEGURUAN
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SUNAN GUNUNG DJATI
BANDUNG
2012
KATA PENGANTAR
Dengan menyebut nama Allah yang Maha Pengasih lagi Maha
Penyayang, puja dan puji tetap bagi Allah swt yang tiada pernah menghentikan
nikmat-Nya bagi umatnya. Salawat dan
salam semoga tercurah limpah kepada junjungan alam Nabi besar Muhammad saw,
keluarganya, sahabatnya, serta seluruh umat yang taat kepadanya.
“TRANSFORMASI
NUKLIR” adalah judul makalah yang menjadi pilihan kelompok 5.
Yang mana makalah ini kami susun dalam rangka memenuhi salah satu tugas bagian dari Fisika
Modern, dan berkat rahmat Allah karya tulis yang berbentuk makalah ini dapat kami
selesaikan sesuai dengan waktunya.
Sebelum makalah
ini tersusun kami berusaha untuk menghindari berbagai kesalahan, namun demikian
tersusunnya makalah ini adalah tidak sempurna. Oleh karena itu kami
mohon maaf kepada rekan pembaca sekalian
apabila dalam makalah ini terdapat banyak kekeliruan serta kritik saran yang
membangun sangat kami nantikan.
Kami menyadari bahwa
tersusunya makalah ini adalah atas bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak.
Maka sewajarnyalah dalam kesempatan ini kami mengucapkan
terima kasih kepada yang terhormat :
1.
Ibu Diah
Mulhayatiah, M.Pd selaku Dosen Mata Kuliah Fisika Modern
2.
Seluruh pihak
yang telah berkenan membantu kami
dalam penyusunan makalah
Akhirnya kepada
Allah jualah kami memuji dan bersyukur atas segala nikmat-Nya. Dan kepada-Nya lah kami
memohon taufik, hidayah, dan inayah-Nya. Amin.
Bandung, Februari 2013
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ····································································· i
DAFTAR ISI ·················································································· ii
BAB 1 PENDAHULUAN ································································· 1
A.
LATAR BELAKANG ··························································· 1
B.
TUJUAN ············································································· 1
C.
RUMUSAN MASALAH ························································· 2
BAB II PEMBAHASAN ·································································· 3
A.
PENAMPANG ····································································· 3
B.
TERMALISASI NEUTRON ··················································· 4
C.
REAKSI NUKLIR ································································ 5
D.
SISTEM KOORDINAT PUSAT MASSA ·································· 8
E.
FISSI NUKLIR ····································································· 9
BAB III PENUTUP ········································································ 10
A.
KESIMPULAN ···································································· 10
B.
SARAN ··············································································· 10
DAFTAR PUSTAKA ····································································· 11
BAB I
PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Formula E = mc2 yang diungkapkan
oleh Albert Einstein merupakan formula ilmiah yang paling dikenal di era
modern. Formula ini memaparkan hubungan antatr energi, massa, dan kecepatan
cahaya. Pembangkit listrik tenaga nuklir atau secara singkat disebut reaktor
nuklir merupakan salah satu konsep yang memanfaatkan formula ini. Reaktor
nuklir bahkan dapat dikatakan sebagai pemanfaatan atau buah ekonomi dari
formula ilmiah Eisntein di atas. Hal itu karena pasokan energi, yang bisa
diberikan oleh reaktor nuklir dalam jumlah besar, merupakan salah satu
penunjang penting ekonomi.
Reaksi fisi nuklir merupakan proses fisika
mendasar yang digunakan untuk membangun reaksi nuklir, baik yang ditujukan
untuk menghasilkan listrik atau sebagai mesin pendorong kapal selam, atau
bentuk energi lainnya. Secara sederhana yang terjadi dalam reaksi fisi nuklir
adalah perubahan massa menjadi energi. Oleh karena itu langkah pertama yang
tepat untuk mempelajari aspek fisika dari reaktor nuklir adalah dengan
mempelajari reaksi nuklir itu sendiri.
Untuk memahami reaksi nuklir, reaksi fisi
nuklir dan hal lain yang berhubungan dengannya akan dipaparkan pada bab
selanjutnya.
B. TUJUAN
1. Memenuhi salah satu tugas mata kuliah Fisika
Modern
2. Dapat memahami termalisasi neutron
3. Dapat mengetahui proses terjadinya reaksi
nuklir
4. Dapat memahami sistem koordinat pusat massa
5. Menjelaskan reaksi fisi nuklir
C. RUMUSAN MASALAH
1. Apa yang dimaksud dengan penampang ?
2.
Apa yang dimaksud dengan termalisasi neutron ?
3.
Bagaimana proses terjadinya reaksi nuklir ?
4.
Bagaimana cara sistem koordinat massa ?
5.
Bagaimana proses terjadinya reaksi nuklir ?
BAB II
PEMBAHASAN
A. PENAMPANG
Penampang adalah suatu cara untuk menyatakan
peluang partikel penembak akan berinteraksi dengan suatu cara tertentu dengan
partikel target. Dibayangkan bahwa setiap partikel target memiliki luas
tertentu terhadap partikel datang, semakin besar luas penampang semakin besar
peluang berinteraksi. Reaksi nuklir seperti reaksi kimiawi, menyediakan keduanya,
informasi dan cara untuk menggunakan informasi ini secara praktis. Sebagian
besar dari yang diketahui tentang inti atomik telah datang dari eksperimen
penembakan target inti diam oleh partikel penembak yang energetik.
Suatu cara yang enak menyatakan peluang
partikel penembak akan berinteraksi dengan suatu cara tertentu dengan partikel
target ialah memakai ide penampang yang diperkenalkan dalam struktur atomik.
Dalam hubungannya dengan eksperimen hamburan Rutherford. Misalnya kita
mempunyai lempengan material yang luasnya A dan tebalnya dx. Jika material
tersebut mengandung n atom persatuan volume, maka jumlah total ini dalam
lempengan tersebut adalah nA dx, karena volumenya ialah A dx. Jika setiap inti
berpenampang σ untuk interaksi tertentu maka penampang bersama semua inti dalam
lempengan tersebut adalah nAσ dx. Jika terdapat N partikel dalam berkas
penembak, banyaknya dN berinteraksi dalam lempengan dinyatakan sebagai berikut
:
= 
= 
= nσ dx
B. TERMALISASI NEUTRON
Karena neutron tak berubah dan momen
magnetiknya sangat kecil, neutron tidak berinteraksi dengan elektron atomik yang
terdapat pada lintasannya tetapi berinteraksi dengan intinya saja. Sebuah
neutron dapar bertumbukkan elastis dan tak elastis dengan inti.
Neutron
kehilangan sebagian besar energinya dalam tumbukan elastis ketika tumbukannya
bertatapan daripada berserempetan. Jika sebuah neutron bertumbukan tatap dengan
sebuah proton, dan semua energinya hilang. Jika targetnya sebuah deutron dan
neutron memberikan 89% energi awalnya. Jika bertumbukan dengan inti 12C
kehilangan 28% energinya. Jika bertumbukan dengan inti 238U
neutron hanya kehilangan 1,7% energinya. Maka dapat disimpulkan bahwa neutron
kehilangan energi paling cepat ketika dihambur dengan inti ringan. Neutron
akhirnya mencapai kesetimbangan termal dengan materi yang mengelilinginya;
neutron termal ityu memiliki energi berberpeluang terbesar KT yang
besarnya ialah 0,025 eV pada temperatur kamar. Anggaplah semua sudut-hambur
berpeluang sama, maka jumlah tumbukan rata-rata yang diperlukan untuk melakukan
termalisasi neutron 2 MeV ialah 18 dalam hidrogen, 25 dalam deuterium, 114
dalam karbon, dan 2150 dalam uranium.
Termalisasi
neutron dikembangkan dalam suatu soal dalam pasal sebelumnya. Karena neutron
termal – neutron termal yang berada dalam kesetimbangan dengan lingkungannya yang
penting dalam operasi reaktor nuklir. Karena neutron tidak bermuatan dan momen
magentiknya sangat kecil, maka dalam perjalanannya neutron tidak berinteraksi
dengan elektron atomik, tetapi berinteraksi dengan intinya. Neutron dapat
bertumbukan dengan inti secara elastis (energi kinetiiknya kekal) atau secara
tak elastis. Jika tumbukannya tak elastis, inti ditinggalkan dalam keeadaan
tereksitasi, kemudian energi eksitasi dikeluarkan dalam peluruhan gama.
Tumbukan tak elastis yang tidak melibatkan penampakan partikel hanya penting
pada
neutron relatif cepat (E > MeV) yang jatuh pada
inti dengan Z sedang atau besar. Dalam inti ringan, dan untuk neutron yang
kurang energitik, dalam semua zat, hamburan elastis menjadi ragam utama dari
kehilangan-energi.
Neutron
kehilangan paling banyak energi dalam tumbukan elastis dengan inti bilangan
bertumbukan berhadapan diabndingkan dengan tumbukan serempet. Partikel m0
yang bertumbukan
berhadapan dengan partikel lain yang dalam keadaan diam dengan massa m2.
Setelah tumbukan kelajuan partikel ialah v’1 dan v’2.
Dari hukum kekekalan momentum linear diperoleh :
m1 m2
= m1 v’2 - m1 v’1
m1
(v1 +
v’1) = m2
v’2
m1
v12 = 
m1 v’12 + m2 v’22
m1 (v12 +
v’12)
= m2 v’22
m1 (v1 + v’1) (v1 -
v’1) = m2 v’22
C. REAKSI NUKLIR
Dalam fisika nuklir, sebuah reaksi nuklir
adalah sebuah proses dimana partikel nuklir bertubrukan, uuntuk memproduksi
hassil yang berbeda dari produk awal. Pada prinsipnya sebuah reaksi dapat
melibatkan lebih dari dua partikel yang bertubrukan, tetapi kejadian tersebut
sangat jarang. Bila partikel-partikel tersebut bertabrakan dan berpisah tanpa
berubah (kecuali mungkin dalam level energi), proses ini disebut tabrakan dan
bukan sebuah reaksi.
Reakis nuklir pada umumnya terjadi dalam dua
tahap. Pertama terbentuk inti gabungan dari kedua partikel yang bereaksi, namun
inti gabungan ini tidak stabil karena memiliki energi berlebih, sehingga akan
mengeluarkan
energi berlebihnya. Energi berlebih tersebut dikeluarkan
dengan cara meluruh kembali menjadi dua atau beberapa partikel.
atau disingkat :
X adalah inti awal, Y inti akhir, sedang a dan
b masing-masing adalah partikel datang dan yang dipancarkan.
Apabila suatu partikel a ditembakkan pada inti X, maka ada beberapa kemungkinan yang terjadi, yakni
hamburan elastik, hamburan inelastik dan reaksi nuklir. Para ahli banyak
menggunakan reaksi nuklir 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 kekekalan muatan
å Z = tetap
2.
Hukum kekekalan massa dan energi
MAC2 + mAC2
+ Ka = MBC2 + MbC2 + Kb + Kb
MAC2 + mAC2 = MBC2
+ MbC2 + Q
Dimana Q = energi reaksi
= KB + Kb – Ka (Energi kinetik)
Bila Q > 0 reaksi ekso energi
Q < 0 reaksi endo energi
3.
Hukum kekekalan nomor massa
A = tetap
4.
Hukum kekekalan momentum sudut inti
å I = tetap
5.
Hukum kekekalan paritas
å Õ = tetap
6.
Hukum kekekalan momentum linier
å P = tetap
Partikel yang digunakan untuk menembaki inti-inti
radioaktif agar terjadi reaksi nuklir adalah partikel a, partikel b, sinar g, 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 nuklir dapat digolongkan dengan beberapa cara,
tergantung pada keadaan yaitu sebagai berikut :
1.
Klasifikasi reaksi nuklir menurut partikel penembak
Menurut klasifikasi ini dapat digolongkan
dalam beberapa golongan, yakni:
a. Reaksi partikel bermuatan
Termasuk reaksi ini adalah reaksi p, d, a, 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 nuklir 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 beerikut
:
Partikel berenergi rendah : 0,1 –
10 MeV
Partikel berenergi tinggi : 10 –
100 MeV
Dikenal dua
reaksi nuklir, yaitu reaksi fusi nuklir dan reaksi fisi nuklir.
Reaksi fusi nuklir adalah reaksi pekeburan 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. Reaksi fusi juga
menghasilkan radiasi sinar alfa, beta dan gamma yang sangat berbahaya bagi
manusia. Adapun manfaat reaksi nuklir diantaranya :
·
Membuat suatu nuklida dari nuklida yang lain (transmutasi)
·
Mengubah nuklida yang tak radio aktif menjadi bersifat
radioaktif. (Produksi radioaktif)
·
Membuat undur Transuranium (Unsur yang nomor atom diatas
92)
·
Menentukan massa atom
·
Menghasilkan energi yang besar (sumber energi)
D. SISTEM KOORDINAT PUSAT MASSA
Interaksi antar materi
seringkali merupakan interaksi banyak titik materi. Pada sistem banyak titik,
selain terdapat gaya eksternal (Fe) juga terdapat gaya
internal (Fij) antar titik-titik dalam benda. Untuk itu
diperkenalkan pusat massa, dimana gaya aksi yang diberikan ke setiap titik
materi dipandang sama dengan gaya aksi yang diberikan pada pusat massa suatu
sistem materi tunggal. Contoh sederhananya saat kita melempar bola ke atas,
sebenarnya semua titik pada materi mendapatkan gaya aksi yang besarnya kita
sebut Fi. Namun akan lebih sederhana jika kita menganggap bola itu
sebagai satu titik materi saja, yakni pada pusat massanya. Pusat massa suatu
benda ialah titik dimana gaya internal pada sistem massa sama dengan
nol.
Untuk pengamat yang berada di
pusat massa, partikel-partikel itu mempunyai momentum yang sama besar tetapi
berlawanan arah. Jadi jika partikel yang bermassa mA dan berkelajuan
V datang pada sebuah partikel diam bermassa mB jika dilihat dari
pngamat dalam laboratorium, maka kelajuan V dari pusat massa didefinisikan
melalui persyaratan :
mA(v - V) = mBV
V = 
v
v
E. REAKSI FISI
Reaksi
fisi adalah peristiwa pembelahan inti berat menjadi 2 inti baru yang disertai dengan beberapa neutron dan energi
yang sangat besar. Pada reaksi ini juga terbelah menjadi dua inti yang lebih
ringan. Karena energi ikat inti ringan adalah sekitar 1 MeV per nukleon lebih
kuat daripada inti berat. 
Pada reaksi fisi selalu dihasilkan neutron
baru yang jumlahnya lebih besar dari neutron penembaknya. Neutron baru tersebut
dapat mengadakan tumbukan dengan atom-atom uranium yang belum mengadakan
pembelahan inti, sehingga terjadi reaksi fisi lagi, demikian seterusnya. Oleh
karenanya, reaksi fisi ini disebut juga reaksi rantai.
Reaksi
rantai yang tidak terkendali merupakan prinsip kerja bom atom, sedangkan reaksi
rantai yang terkendali merupakan prinsip kerja reaktor atom.
BAB III
PENUTUP
A. SIMPULAN
Setelah kami mempelajari materi mengenai
Transformasi Nuklir bagian dari Mata Kuliah Fisika Modern maka bertambahlah
wawasan kami mengenai penampang, termalisasi neutron, reaksi nuklir, sistem
koordinat pusat massa, dan fissi nuklir. Maka dengan demikian kami dapat
menarik kesimpulan sebagai berikut :
1. Penampang adalah suatu cara untuk menyatakan
peluang partikel penembak akan berinteraksi dengan suatu cara tertentu dengan
partikel target.
2. Neutron kehilangan energi paling cepat ketika
dihambur dengan inti ringan sehingga akhirnya mencapai kesetimbangan termal
dengan materi yang mengelilinginya.
3. Reaksi nuklir adalah sebuah proses dimana
partikel nuklir bertubrukan, uuntuk memproduksi hasil yang berbeda dari produk
awal.
4. Pusat massa suatu benda ialah titik dimana
gaya internal pada sistem massa sama dengan nol.
5. Reaksi fisi adalah peristiwa pembelahan inti
berat menjadi 2 inti baru yang disertai
dengan beberapa neutron dan energi yang sangat besar. Reaksi fisi nuklir
merupakan proses fisika mendasar yang digunakan untuk membangun reaktor nuklir,
baik yang ditujukan untuk menghasilkan listrik atau sebagai mesin pendorong
kapal selam, atau bentuk energi lainnya. ecara sederhana yang terjadi dalam
reaksi fisi nuklir adalah perubahan massa menjadi energi.
B. SARAN
Dengan membaca lebih banyak sumber dan
referensi, bab mengenai reaksi nuklir akan sedikit lebih mudah dipahami dengan
berbagai penjelasan yang berbeda selama arti penjelasan tersebut sama.
DAFTAR PUSTAKA
Beiser, Arthur. 1987. Concept of Modern Physics,
Fourth Edition. Jakarta : Erlangga
Tidak ada komentar:
Posting Komentar