Réaksi nuklir

Reaksi fusi watara Lithium-6 lan Deuterium kang ngasilaké 2 atom Helium-4.

Réaksi nuklir ning ilmu fisika nuklir kuwi proses anané rong nuklei utawa partikel nuklir sing tubrukan, kanggo ngasilaképroduk kang beda saka produk awal. Ning prinsipé reaksi bisa ditemoni saka partikel kang gunggungé luwih saka rong partikel kang tabrakan, Ananging kedadian iki jarang banget. Menawa partikel-partikel kasebut tubrukan lan misak tanpa ngrubah (kejaba mungkin ning level energi), proses iki disebut tunrukan dudu reaksi.

Ana rong macem reaksi nuklir, yakuwi reaksi fusi nuklir lan reaksi fisi nuklir. Reaksi fusi nuklir kuwi reaksi peleburan loro utawa luwih inti atom dadi atom anyar lan ngasilaké energi, uga dikenal reaksi kang resik. Reaksi fisi nuklir kuwi reaksi pembelahan inti atom amarga tubrukan inti atom liyané, lan ngasilaké energi lan atom anar kang massané luwih cilik, sarta radiasi elektromagnetik. Reaksi fusi uga ngasilaké radiasi sinar alfa, beta lan gamma kang bahaya banget kanggo manunggsa.

Tuladhané reaksi fusi nuklir, reaksi kang keadaden ning nggal inti lintang ning alam semesta. Senjata bom hidrogen uga manpangate prinsip reaksi fusi tak terkendali. Tuladané reaksi fisi kuwi ledakan senjata nuklir lan pembangkit listrik tenaga nuklir.

Unsur kang sering digunakaké nalika reaksi fisi nuklir yakuwi Plutonium lan Uranium (kayata Plutonium-239, Uranium-235), ananging ning reaksi fusi nuklir yakuwi Lithium lan Hidrogen (kayata Lithium-6, Deuterium, Tritium).

Representasi

Persamaan reaksi nuklir diserat padha kaya persamaan ning reaksi kimia. Nggal isotop diserat kaya simbol kimiané lan nomor massa. Partikel neutron lan elektron, kabeh kuwi diserat nganggo simbol n lan e. Partikel proton utawa protium (dadi inti atom hidrogen) diserat ning simbol p. Partikel deuterium lan tritium, kabehé diserat ning simbol D lan T.

Tuladhané:

Lithium-6 + Deuterium -> Helium-4 + Helium-4

⁶Li + D -> ⁴He + ⁴He

⁶Li + D -> 2 ⁴He

isotop helium-4, disebut uga partikel alfa, diserat ganggo simbol α

utawa:

⁶Li + D -> α + α

lan:

⁶Li(D,α)α (sing bentuké sing dipadataké)

Energi

Kanggo ngitung energi kang dikasilaké, perubahan massa isotop sadhurunglan sawisé reaksi nuklir kudu dietung. Gunggungé massa kang ilang, diping karo kuadrat kecepatan cahaya; hasilé padha karo energi kang ditokaké nalika reaksi.

(dekeng Tabel isotop)

massa isotop Lithium-6 : 6,015122795 massa isotop Deuterium : 2,0141017778 massa isotop Helium-4  : 4,00260325415

Lithium-6 + Deuterium -> Helium-4 + Helium-4 6,015122795 + 2,0141017778 -> 4,00260325415 + 4,00260325415

8,0292245728 -> 8,0052065083

Massa kang ilang: 8,0292245728 - 8,0052065083 = 0,0240180645 u (0,3%)

(dibulatké)

E = mc² E = mc² = 1u x c² = 1,660538782×10⁻²⁷ kg x (299.792.458 m/s)² = 149241782981582746,248171448×10⁻²⁷ Kg m²/s² = 149241782981582746,248171448×10⁻²⁷ J = 931494003,23310656815183435498209 ev = 931,49 Mev (dibulataké) Dadi, massa 1u = 931,49 Mev

E = mc² = 1 Kg x c² = 1 kg x (299.792.458 m/s)² = 89875517873681764 Kg m²/s² = 89875517873681764 J = 89,875 PJ (dibulataké) Dadi, massa 1 Kg = 89,875 PJ

Energi kang bisa dihasilaké = 89,875 PJ/kg = 21,48 Mt TNT/kg =149,3 pJ/u = 931,49 MeV/u

E = 0,0240180645 u x 931,49 MeV

E = 22,372586901105 MeV (keakuratan 1%) E = 22,4 Mev (dibulataké)

Dadi, persamaan reaksiné: ⁶Li + D -> ⁴He (11.2 MeV) + ⁴He (11.2 MeV)

⁶Li + D -> 2 ⁴He + 22,4 MeV

massané ilang sebanyak 0,3 % (dibulataké saka 0,2991330517938 %) 0,3 % x 21,48 Mt TNT/kg = 64 Kt/kg (dibulataké)

Ananging, Gunggungé energi kang bisa dikasilaké (karo 100 % efisien ) liwat reaksi fusi nuklir materi:

Lithium-6 + Deuterium = 64 Kt/kg (dibulataké)

Rata-rata kandungan energi nuklir

Ning gisor iki gunggungé energi nuklir kang bisa dihasilaké nggal kg materi:

Fisi nuklir: Uranium-233: 17,8 Kt/kg = 17800 Ton TNT/kg Uranium-235: 17,6 Kt/kg = 17600 Ton TNT/kg Plutonium-239: 17,3 Kt/kg = 17300 Ton TNT/kg

Fusi nuklir: Deuterium + Deuterium: 82,2 Kt/kg = 82200 Ton TNT/kg Tritium + Deuterium: 80,4 Kt/kg = 80400 Ton TNT/kg Lithium-6 + Deuterium: 64,0 Kt/kg = 64000 Ton TNT/kg

Delengen Uga

• Otto Hahn
• E=mc²
• Tabel isotop
• inti atom
• fisika nuklir
• nomer atom
• massa atom
• putaran karbon-nitrogen
• proses Oppenheimer-Phillips
• Born approximation

Referensi

• Isotope masses - Ame2003 Atomic Mass Evaluation by G. Audi, A.H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon in Nuclear Physics A729 (2003).

Pranala Njaba

• The Physics Hypertextbook - Fusion
• Nuclear Weapons Frequently Asked Questions & Useful Tables