MAKALAH FISIKA INTI

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 ( ). 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 = (m_x-m_Y-m_α)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 = (m_x-m_Y)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 = (m_x – m_Y + 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 = (m_x - m_Y)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

M_A.C² + m_a.C² + Ka = MB.C² + M_b.C² + Kb + Kb
       M_A.C² + m_a.C² = M_B.C² + M_b.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 ~10^{7 o}K. 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 )