Reaksi Nuklir

MAKALAH KELOMPOK VIII

PENDAHULUAN FISIKA INTI

OLEH

ZOE TRIANI SYAFII

JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS HALU OLEO

KENDARI

2015

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Bila serangan nuklir tidak meninggalkan inti, maka terjadi komplikasi di dalam inti. Insiden nukleon (atau serangan nukleon) dapat berinteraksi dengan nukleon kedua dalam nukleus, pada gilirannya, meningkatkan tingkat dari terisi. Di bawah kondisi yang tepat inti dapat bersemangat negara kolektif, dan salah satu nukleon bisa pergi. Jika hal ini tidak terjadi. Masing-masing dari (tiga) nukleon, sampai akhirnya tidak terjadi termasuk pembagian energi dari teori senyawa inti. dan banyak reaksi dari jenis baru telah terbentuk, terutama meson, dan partikel lainnya yang tidak stabil, meskipun sekarang jelas bahwa meson memainkan peranan penting dalam kekuatan nuklir, pembahasan ini dibatasi pada reaksi nuklir di bawah ambang batas meson. Dalam menilai kemampuan bahan perisai menyerap neutron biasanya  digunakan koefisien serapan atomik atau penampang interaksi mikro (tampang lintang mikroskopis) σ, yang menunjukkan kemungkinan setiap atom bahan penyerap berinteraksi dengan neutron.

Teori reaksi nuklir dibagi menjadi dua model, yang tampaknya bertentangan, model struktur atom. Dalam dunia Militer, kita sering mendengar adanya bom nuklir dan senjata nuklir ini merupakan aplikasi dari konsep reaksi nuklir. ). Fakta bahwa bom nuklir pada inti akan  berinteraksi dengan semua kernel, sehingga dapat hancur dengan cara yang independen dari model teori reaksi atas dasar model shell.

Banyaknya aplikasi yang menggunakan aplikasi Reaksi nuklir membuat kami terdorong untuk membuat makalah ini.

B.     Rumusan Masalah

Yang menjadi rumusan masalah dalam pembuatan makalah ini adalah :

a.       Bagaimana Aplikasi dari Hukum Kekekalan ?

b.      Bagaimana Tipe Dari Reaksi Nuklir ?

c.       Apa Yang Dimaksud Dengan Penampang Lintang ?

C.     Tujuan

Tujuan dari penulisan makalah ini adalah :

a.       Untuk Mengetahui Aplikasi dari Hukum Kekekalan.

b.      Untuk mengetahui tipe dari Reaksi Nuklir.

c.       Untuk Mengetahui Yang Dimaksud Dengan Penampang Lintang.

BAB II

PEMBAHASAN

A.    Pengantar

sejak 1919, ketika Rutherford mengumumkan penemuan transmutasi buatan,

He⁴ + N¹⁴        H¹ + O¹⁷

Dan 1939, ketika penemu (Hahn dan Strassman, Meitner yang meluruhkan energi sampai sekitar 10 MeV, telah ditemukan sejak saat itu peluruhan energi yang diperpanjang kembali sekitar 10 GeV, dan banyak reaksi dari jenis baru telah terbentuk, terutama meson, dan partikel lainnya yang tidak stabil, meskipun sekarang jelas bahwa meson memainkan peranan penting dalam kekuatan nuklir, pembahasan ini dibatasi pada reaksi nuklir di bawah ambang batas meson.

Teori reaksi nuklir dibagi menjadi dua model, yang tampaknya bertentangan, model struktur atom yang tercantum dalam gambar 2, cairan, model yang lemah dan selalu mengikuti model yang ditempati, di dalam teori (Bohr, 1936). Fakta bahwa bom nuklir pada inti akan  berinteraksi dengan semua kernel, sehingga dapat hancur dengan cara yang independen dari model teori reaksi atas dasar model shell (Bethe 1940, FERNBACH, serbe, dan Taylor 1949, feshbac, resepsionis dan Weisskopf, 1954). menyarankan bahwa insiden interaksi dari nukleon dengan kernel melalui model shell potensial dan probabilitas penyerapan inti senyawa akan relatif kecil, aspek-aspek yang berbeda dari reaksi nuklir dapat digabungkan menjadi sebuah teori tunggal (Weisskofp 1957, Feshbach, 1958).

Bila serangan nuklir tidak meninggalkan inti, maka terjadi komplikasi di dalam inti. Insiden nukleon (atau serangan nukleon) dapat berinteraksi dengan nukleon kedua dalam nukleus, pada gilirannya, meningkatkan tingkat dari terisi. Di bawah kondisi yang tepat inti dapat bersemangat negara kolektif (persamaan 2-5d), dan salah satu nukleon bisa pergi. Jika hal ini tidak terjadi. Masing-masing dari (tiga) nukleon, sampai akhirnya tidak terjadi termasuk pembagian energi dari teori senyawa inti

B.     Aplikasi Dari Hukum Kekekalan

Untuk berbarding energi di bawah 100 MeV, reaksi nuklir, mereka cenderung menghasilkan dua produk, yaitu jenis

                              …..(5.1)

Dimana a = partikel membombardir

             X = Target (di reat dalam sistem laboratorium)

             b = produk reaksi terang

            Y = produk reaksi yang parah

Untuk singkatnya, reaksi dengan jenis seperti di atas menunjukkan bahwa

                            ……..(5.2)

Biasanya, produk reaksi dari satu lampu dan berat lainnya karena energi dari inti yang terlibat. Dalam beberapa kasus, b dan Y memiliki massa yang sebanding (spalling dari reaksi fisi), atau yang identik. Jika b  adalah sebuah sinar gamma (γ) , kita berbicara tentang penampakan reaksi, di mana Y adalah senyawa inti.

Dalam kebanyakan kasus di mana ada lebih dari dua produk yang nampak, proses ini dapat digambarkan sebagai urutan reaksi rapit dua produk.

                 …………………..(5.3)

                 .............(5.4)

Reaksi (5.1) adalah contoh dari jenis (5.2). Perlu dicatat bahwa jumlah neutron dan proton dipertahankan. Energik, kekekalan momentum linear, Karena jumlah proton dalam reaksi tetap tidak berubah, semua bobot dapat ditulis dalam bentuk massa atom, jika elektron mengikat energi dari beberapa perbedaan eV diabaikan. Konservasi energi, oleh karena itu, memungkinkan untuk reaksi.

 ……………….     (5.5)

Di mana T adalah (lab.) energi kinetik setiap partikel. Bobot a dan X  keadaan dasar massa. Di sisi lain, banyak reaksi meninggalkan Y di negara-negara bersemangat dalam kasus ini, M_y mewakili massa total keadaan energi.

Nilai reaksi Q ditentukan sebagai perbedaan antara energi kinetik akhir dan awal (bandingkan dengan Eq (4-77),

                            ……………………………………………(5.6)

                          ……………………(5.7)

Jika Q adalah positif, reaksi dianggap eksoergik, jika Q adalah negatif, itu endoergic. Reaksi tidak dapat berlangsung jika partikel b dan Y timbul dengan energi kinetik positif. Itu adalah T_b + T_Y ≥ 0 atau

                                           ……………………………….(5.8)

Meskipun kondisi ini diperlukan, itu tidak cukup.

Nilai Q memainkan peran penting dalam reaksi nuklir dapat ditentukan dari massa  spektroskopi (Eq. (5.7)) atau dengan mengukur energi kinetik. Kita dapat menunjukkan sebagai hasil dari kekekalan momentum linear, hanya T_b dan sudut 0 dari b dalam kaitannya dengan arah dan harus ditentukan dalam sistem lab.

                                               …….(5.9)

Di dalam mengeliminasi φ, kita substitusikan  untuk setiap partikel dan persamaannya

                                                  …………….(5.10)

Mengangkat kedua persamaan

                        ……………….(5.11)

Eliminasi melalui T_y dengan persamaan (5.6)

                        ……(5.12)

 Ini disebut persamaan Q. kasus khusus yang menarik untuk  mereka dengan nol membombardir energi T_a, setelah bereaksi mungkin hanya dengan Neutron, karena penghalang Coulomb untuk mencegah reaksi nuklir, nol-energi partikel bermuatan. Penuh semangat, situasi ini mirip dengan E_q. Bagian dari peristiwa energi T_a digunakan sebagai energi kinetik dari pusat massa, dan tidak tersedia untuk reaksi nuklir itu sendiri. meskipun kita dapat mempelajari semua efek diperoleh persamaan means' of Eq (5.12), diperoleh wawasan yang lebih, kami percaya reaksi dari pusat massa, yang ditunjukkan pada Gambar (5.4). Energi kinetik dari pusat massa yaitu

               ……………………………(5.13)

Dimana  adalah kecepatan dari pusat massa. Energi kinetic T_a dari awal partikel pada c.m, sistemnya dapat dihitung dengan dua cara

                ……………………….(5.14)

                ………………..(5.15)

Di mana V adalah kecepatan setiap partikel c.m, sistem (gambar 5.4) Persamaan (5.14) dan (5.15) menghasilkan

                              ……………..(5.16)

 energi yang tersedia untuk reaksi nuklir adalah

                               …………………….(5.17)

Reaksi nuklir di C, M, sistem (cp) (a) sideation awal. (b) posisi akhir. Kecepatan pusat massa adalah ..

Yang sama dengan energi kinetik dari produk reaksi c.m. system

                            ………..(5.18)

Ini mudah untk di lihat. Karena jika T_c.m. ditambahkan ke kedua sisi dari persamaan (5.18) maka hasilnya adalah sama dengan persamaan (5.6). Sebuah kondisi  dimana proses sebuah reaksi ketika berada disisi dari persamaan (5.18) akan positif,

                        …………………..(5.19)

Ini secara otomatis memenuhi persamaan (5.8). menggunakan persamaan (5.16). pada kondisi yang sama menjadi

                           …………………….(5.20)

Keadaan pada reaksi endoergic (Q <0) persamaan (5.20) memberikan sebuah isyarat pada energi dari reaksi. Energi isyarat dapat diperoleh dengan mencatat bahwa isyarat partikel b dan Y keduanya bergerak dengan kecepatan   di sism tlaboratorium.

                 ………………………….(5.21)

Setelah perhitungan singkat menggunakan M_b + M_Y + Ma_X, di peroleh persamaan (5.20). Kita bisa kembali ke laboratorium. Sistem pada gambar 5.4b dengan  menambahkan kecepatan v_o dengan kecepatan yang ditampilkan. Situasi yang menarik dapat dianggap dalam geometri. Misalnya, dalam keadaan reaksi endoergic dalam partikel dapat muncul dalam dua energi kinetik yang berbeda di laboratorium yang sama. Sudut 0, jika T_b sedikit di atas energi isyarat. Hal ini terjadi karena T_b adalah c.m. kecepatan V_b lihat pada persamaan (5.18) dan dalam persamaan     dan bukan dari kecepatan V_b.

C.        Tipe dari Reaksi Nuklir

Tergantung pada keadaan, akan lebih mudah untuk mengklasifikasikan reaksi nuklir oleh jenis membombardir partikel, membombardir energi, sasaran, atau produk reaksi. Dalam kasus pertama kita membedakan:
Reaksi charget-partikel, yang diproduksi oleh p, d, x, C12, O16 ...
(p = proton, d = deuteron, x = alpha partikel; dua reaksi terakhir disebut reaksi berat-ion)

Reaksi Neutron
Reaksi Photonuclear, dihasilkan oleh sinar gamma
Reaksi elektron-diinduksi

Jika energi membombardir ditentukan kita berbicara secara informal dari
Energie istermal ≈ 410 ev
Energi epitermal ≈ 1 ev
Energi lambat-neutron ≈ 1 kev
Energi neutron cepat ≈ 0,1-10 Mev
Charget rendah energi partikel ≈ 0,1-10 Mev
Energi tinggi ≈ 10-100 Mev

Target sering disebut
Inti cahaya, jika A ≤ 40
Inti menengah-berat, jika 40 <A <150
Inti berat, jika A ≥ 150

Jika produk reaksi cahaya identik dengan partikel insiden dan memiliki energi yang identik (dalam sistem cm), reaksi ini disebut hamburan elastis. Jika hanya energi cm berbeda, hamburan inelastis terjadi. Jika hanya sinar gamma yang emmited, kita berbicara tentang reaksi capture. Jika inti produk memiliki massa yang sebanding, reaksi disebut spalasi atau fisi.
Sebagai ilustrasi, e memberikan contoh-contoh berikut dalam notasi singkat (5-3):

(p, p)                           Proton scattring alastic
( (p, p) *                      Proton   inelastis
(p, α)  atau *          (p, α) Reaksi
 (p, y)  atau *         Reaksi proton-capture
  (y, p)   atau *       Reaksi photonuclear
 (n, )  atau *     Reaksi spalasi
 (, n)   atau  *   Reaksi berat-ion

Jika mekanisme reaksi jelas dari informasi eksperimental, ini juga bisa ditentukan. Kami membedakan reaksi langsung dan reaksi senyawa-necleus (lihat Gambar. 5-1). Dalam keadaan tertentu, partikel charget dapat membangkitkan inti sasaran melalui pulsa medan listrik dibuat di hen inti mereka melewati dekat tanpa menembus "radius nuklir." Ini disebut coulomb eksitasi.
Berbagai reaksi nuklir yang dapat terjadi diringkas dalam tabel 5-1. (ada sedikit variasi dengan nomenclauture diberikan di atas.) meskipun meja tampak rumit, ada banyak fitur commom antara reaksi nuklir, yang akan kita bahas di bawah.

D.    TAMPANG LINTANG

Tampang lintang dari suatu inti bahan terhadap neutron merupakan suatu ukuran keboleh jadian terjadinya interaksi antara inti bahan tersebut dengan neutron yang datang. Tampang lintang mikroskopik sedangkan tampang lintang total dari suatu bahan disebut  tampang lintang mikroskopik

Interaksi neutron dengan bahan dinyatakan dalam besaran fisis tampang lintang (cross section). Tampang lintang digunakan sebagai cara untuk menggambarkan interaksi neutron dengan partikel inti dalam materi. Missal suatu target memiliki luas penampang A dan tebal x yang mengandung n atom persatuan volume, dikenai berkas neutron fluks (ф). Interaksi yang terjadi sebanding dengan fluks neutron, rapat atom, luas target, dan ketebalan target. Pada saat neutron menembus bahan, neutron akan mengalami hamburan dan serapan dengan tiga prensip mekanisme seperti hamburan elastis, hamburan tak elastis dan penyerapan neutron.

Dalam menilai kemampuan bahan perisai menyerap neutron biasanya  digunakan koefisien serapan atomik atau penampang interaksi mikro (tampang lintang mikroskopis) σ, yang menunjukkan kemungkinan setiap atom bahan penyerap berinteraksi dengan neutron. Untuk tenaga neutron yang berbeda maka akan mempunyai tempang serapan yang berbeda pula. Satuan tampang lintang neutron adalah barn, 1 barn sama dengan  . Pada gambar 1 berikut ini dapat dilihat gambar penyerapan neutron dalam material dengan ketebalan  x.

dalam perhitungan teoritis ∆x dipilih sedemikian sehingga nA  ∆x = 1, dengan demikian fluks zarah dapat dituliskan

Dengan dan secara berurutan menyatakan jumlah zarah proyektil persatuan volume, dan kecepatan relative zarah proyektil dengan inti target.

Jika penampang lintang inti diketahui maka dapat ditentukan yield N dari hasil reaksi, yakni :

Disini diasumsikan bahwa ketebalan lempeng sangat tipis sehingga tidak terjadi kehabisan berkas. Jika lempeng cukup tebal, maka asumsi tersebut tidak berlaku, karena setiap reaksi menghabiskan satu berkas zarah. Untuk ketebalan bahan dx, diperoleh :

dN = -dl = n σ ∆d l

Dengan mengintegralkan keseluruh ketebalan lempeng t, diperoleh :

Kuantitas  dikenal sebagai koefisien pelemahan (atenuasiI) berkas. Rasio  dikenal sebagai transmisi keeping.

Laju interaksi dapat dinyatakan sebagai berikut :

Dengan σ menyatakan tampang lintang target, Φ adalah fluks neutron, n adalah banyaknya inti per , A massa atom dan  jarak yang ditempuh neutron. Tampang lintang mikroskopis tersebut didefenisikan sebagai laju reaksi per atom dalam target persatuan berkas neutron yang dating.

Tampang lintang total merupakan gabungan atau jumlah tampang lintang berbagai jenis interaksi yang terjadi antara neutron dengan inti atom. Secara matematis dapat ditulis :

Dengan  menyatakan tampang lintang interaksi total,  adalah tampang lintang hamburan elastic,  tampang lintang hamburan inelastis,  tampang lintang reaksi(n, ), tampang lintang reaksi (n,  ), tampang lintang reaksi (n, p),  tampang lintang reaksi serapan dan  tampang lintang reaksi fisi.

Jika luas tampang lintang mikroskopis berlaku untuk penampang satu inti atom, maka ∑ adalah parameter yang berhubungan dengan luas penampang semua iti atom yang ada pada satuan volume materi. Oleh karena itu ∑ didefenisikan sebagai tampang lintang makroskopis yang besarnya :

Dengan  menyatakan kerapatan massa materi (gram/), A adalah massa atom, N adalah rapat atom yang dapat dihitung dari rapat jenis bahannya dan  bilangan Avogadro yaitu 6,023 x  (atom/mol).

Dalam perhitungan secara teori maupun eksperimen tampang lintang untuk reaktor nuklir sangat komplek sehingga untuk memudahkan dalam perhitungan dapat digunakan table. Besarnya tampang lintang mikroskopis selalu berubah terhadap besarnya tenaga neutron dan temperaratur, harga ttampang lintang mikroskopis bernilai relatif besar pada tenaga neutron thermal (lambat) dan berniai relatif kecil pada tenaga neutron cepat.

BAB III

PENUTUP

A.    Kesimpulan

Kesimpulan dari penulisan makalah ini adalah :

a.       Bila serangan nuklir tidak meninggalkan inti, maka terjadi komplikasi di dalam inti.

b.      Jika produk reaksi cahaya identik dengan partikel insiden dan memiliki energi yang identik (dalam sistem cm), reaksi ini disebut hamburan elastis

c.       Tampang lintang dari suatu inti bahan terhadap neutron merupakan suatu ukuran keboleh jadian terjadinya interaksi antara inti bahan tersebut dengan neutron yang datang.

B.     Saran

Saran yang dapat kami ajukan adalah sebaiknya kalau sudah memahami aplikasi dari konsep reaksi nuklir sebaiknya digunakan dengan sebaik-baiknya.

DAFTAR PUSTAKA

Walter E. Meyerhof, 1967. Elements of Nuclear Physics.