makalah fisika inti

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR 1

DAFTAR ISI 2

BAB 1 3

PENDAHULUAN     4

1.1.Latar Belakang 4

1.2.Tujuan Penulisan 5

1.3.Rumusan Masalah 5

BAB 11 7

ISI 7

2.1. Inti Atom 7

2.1.1. Ukuran Atom 8

2.1.2.Massa Atom 8

2.I.3. Sifat Atom 9

2.1.4.Bentuk Atom 12

2.2. Radioaktifitas 13

2.2.1.Interaksi sinar  Radioaktifitas Dengan Materi

2.3.STUKTUR INTI 20

2.3.1 Stabilitasi Inti. 21

2.3.2. Tenaga Ikatan Inti 22

2.3.3. Peluruhan Inti Tak Stabil 24

2.3.4. Transmutasi 30

2.3.5. Dosis Penyerapan 34

2.3.6. Partikel Elementer 35

2.3.7. Reaksi Inti 36

2.3.8. Alalt-Alat Deteksi 38

2.4. NUKLIR 43

2.4.1. Komponen Nuklir 44

2.4.2. Tehnologi Reaktor Nuklir 49

2.4.3. Siklus Bahan Bakar Nuklir 52

BAB 111 54

PENUTUP 54

3.1. Kesimpulan 54

3.2. Saran 55

DAFTAR PUSTAKA 56

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat serta karunia-Nya kepada kami sehingga kami berhasil menyelesaikan Makalah ini yang alhamdulillah tepat pada waktunya yang berjudul “FISIKA INTI ”

.Harapan kami semoga makalah ini membantu menambah pengetahuan dan pengalaman bagi para pembaca, sehingga kami dapat memperbaiki bentuk maupun isi makalah ini sehingga kedepannya dapat lebih baik.

Kami menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran dari semua pihak yang bersifat membangun selalu kami harapkan demi kesempurnaan makalah ini.

Akhir kata, kami sampaikan terima kasih kepada semua pihak yang telah berperan serta dalam penyusunan makalah ini dari awal sampai akhir. Semoga Allah SWT senantiasa meridhai segala usaha kita. Amin.

Makassar 21, Januari
                               
                                Penyusun

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Kebutuhan akan energi bertambah semakin cepat dari tahun ke tahun, sementara sumber yang dapat langsung untuk digunakan untuk kebutuhan tertentu semakin terbatas.Meskipun energi yang bersumber pada radiasi matahari (energi surya) sangat berlimpahtetapi sejauh ini belum dapat pemanfaatannya masih belum dapat optimal. Secara ekonomisperalatan yang diperlukan untuk mengkonversi energi surya masih relatif mahaldibandingkan sumber-sumber energi yang bersumber pada minyak dan gas bumi serta batubara. Reaktor fusi nuklir merupakan salah satu sumber energi alternatif masa depan yangmenggunakan bahan bakar yang tersedia melimpah, sangat efisien, bersih dari polusi, tidakakan menimbulkan bahaya kebocoran radiasi dan tidak menyebabkan sampah radioaktif yangmerisaukan seperti pada reaktor fisi nuklir. Sejauh ini reaktor fusi nuklir masih belum dioperasikan secara komersial. Prototipreaktor-reaktor fusi saat ini masih dalam tahap eksperimentasi pada beberapa laboratorium diUSA dan di beberapa negara maju lainnya. Suatu konsorsium dari USA, rusia, Eropa danJepang telah mengajukan pembangunan suatu reaktor fusi yang disebut InternationalThermonuclear Experimental Reactor (ITER) di Cadarache (Perancis) untuk mengujikelayakan dan keberlanjutan penggunaan reaksi fusi untuk menghasilkan energi listrik. Reaktor-reaktor nuklir yang saat ini dioperasikan untuk menghasilkan energi (listrik)merupakan reaktor fisi nuklir. Dalam reaktor fisi nuklir energi diperoleh dari pemecahan satuatom menjadi dua atom. Dalam reaktor-reaktor fisi nuklir konvensional, neutron lambat yangmenumbuk inti atom bahan bakar (umumnya Uranium) menghasilkan inti atom baru yangsangat tidak stabil dan hampir seketika pecah menjadi dua bagian (inti) dan sejumlah neutrondan energi yang besar. Pecahan hasil reaksi fisi tersebut merupakan sampah radioaktif denganwaktu paruh yang sangat panjang sehingga menimbulkan masalah baru pada lingkungan. Dalam reaksi fusi nuklir dua inti atom ringan bergabung menjadi satu inti baru. Dalamsuatu reaktor fusi, inti-inti atom isotop hidrogen (protium, deuterium, dan tritium) bergabungmenjadi inti atom helium dan netron serta sejumlah besar energi. Reaksi fusi ini sejenisdengan reaksi yang terjadi di dalam inti matahari dan bersifat jauh lebih bersih, lebih aman. lebih efisien dan menggunakan bahan bakar yang jauh lebih berlimpah dibandingkan denganreaksi fisi nuklir.

1.2 Tujuan Penulisan

1. Menjelaskan pengertian dasar mengenai Fisika inti
2. Menjelaskan karakteristik inti atom
3. Menjelaskan mengenai radioaktifitas

1.3 Rumusan Masalah

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar belakang

1.2. Tujuan Penulisan

1.3. Rumusan Masalah

BAB 11

ISI

2.1. Inti Atom

2.2. Radioaktifitas

2.2. Struktur Inti

2.4. Nuklir

 BAB 111

PENUTUP

3.1. Kesimpulan

3.2. Saran

BAB 2

ISI

2.1. INTI ATOM

Istilah atom berasal dari Bahasa Yunani (ἄτομος/átomos), yang berarti tidak dapat dipotong ataupun sesuatu yang tidak dapat dibagi-bagi lagi. Konsep ini pertama kali diajukan oleh para filsuf India dan Yunani. Selama akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20, para fisikawan berhasil menemukan struktur dan komponen-komponen subatom di dalam atom, hal ini membuktikan bahwa ‘atom’ tidaklah tak dapat dibagi-bagi lagi.

Atom adalah satuan dasar materi yang terdiri dari inti atom beserta awan elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya. Inti atom mengandung campuran proton yang bermuatan positif dan neutron yang bermuatan netral (terkecuali pada Hidrogen-1 yang tidak memiliki neutron). Elektron-elektron pada sebuah atom terikat pada inti atom oleh gaya elektromagnetik.

Partikel-partikel pembentuk inti atom adalah proton (₁P¹) dan netron ( ₀n¹). Kedua partikel pembentuk inti atom ini disebut juga nukleon. Sedangkan nuklida adalah suatu inti atom yang ditandai dengan jumlah proton (p) dan neutron (n) tertentu, dituliskan:

X = lambang unsur

Z = nomor atom = jumlah proton (= p)

A = bilangan massa = jumlah proton dan neutron (= p + n)

2.1.1. Ukuran Atom

Inti atom jauh lebih kecil dari ukuran asli atom (antara 10 000 dan 100 000 kali lebih kecil). Juga mengandung lebih dari 99% dari massa sehingga kepadatan massa inti sangat tinggi. Inti atom memiliki semacam struktur internal, seperti neutron dan proton tampaknya mengorbit sekitar satu sama lain, sebuah fakta yang diwujudkan dalam keberadaan peristiwa magnetik nuklir. Namun, percobaan menunjukkan bahwa inti sangat mirip dengan bola atau elipsoid kompak 10-15 m (= 1 fm), yang tampaknya kepadatan yang konstan. Tentu radius ini sangat bervariasi dengan jumlah proton dan neutron, inti atom yang lebih berat dan partikel lebih agak lebih besar.
Inti atom terdiri atom proton-proton dan neutron-neutron

Jari-jari inti : R = R₀ . A^1/3

R₀ : Jari-jari atom 1,33 x 10-3 cm

A : Nomor massa (nukleon)

2.1.2.Massa Atom

Mayoritas massa atom berasal dari proton dan neutron, jumlah keseluruhan partikel ini dalam atom disebut sebagai bilangan massa. Massa atom pada keadaan diam sering diekspresikan menggunakan satuan massa atom (u). Satuan ini didefinisikan sebagai seperduabelas massa atom karbon-12 netral, yang kira-kira sebesar 1,66 × 10⁻²⁷ kg. Atom memiliki massa yang kira-kira sama dengan bilangan massanya dikalikan satuan massa atom.

Nama	Lambang	Nomor atom	Nomor massa	Massa (sma)
Proton	P atau H	1	1	1,00728
Neutron	N	0	1	1,00867
Elektron	e	-1	0	0,000549

2.1.3.Sifat atom

1.      Isoton : Atom-atom unsur tertentu ( Z sama) dengan nomor massa berbeda.

2.      Isoton: kelompok nuklida dengan jumlah netron sama tetapi Z berbeda.

3.      Isobar: kelompok nuklida dengan A sama tetapi Z berbeda.

Kestabilan inti : Kestabilan inti tidak dapat diramalkan dengan suatu aturan. Namun, ada beberapa petunjuk empiris yang dapat digunakan untuk mengenal inti yang stabil dan yang bersifat radioaktif/tidak stabil, yaitu:

1. Semua inti yang mempunyai proton 84 atau lebih tidak stabil
2. Aturan ganjil genap, yaitu inti yang mempunyai jumlah proton genap dan jumlah neutron genap lebih stabil daripada inti yang mempunyai jumlah proton dan neutron ganjil
3. Bilangan sakti (magic numbers)

Nuklida yang memiliki neutron dan proton sebanyak bilangan sakti umumnya lebih stabil terhadap reaksi inti dan peluruhan radioaktif.

Bilangan tersebut adalah:

Untuk neutron : 2, 8, 20, 28, 50, 82 dan 126

Untuk proton : 2, 8, 20, 28, 50 dan 82.

Pengaruh bilangan ini untuk stabilitas inti sama dengan banyaknya elektron untuk gas mulia yang sangat stabil.

4. Kestabilan inti dapat dikaitkan dengan perbandingan neutron-proton.

Pita kestabilan : Grafik antara banyaknya neutron versus banyaknya proton dalam berbagai isotop yang disebut pita kestabilan menunjukkan inti-inti yang stabil. Inti-inti yang tidak stabil cenderung untuk menyesuaikan perbandingan neutron terhadap proton, agar sama dengan perbandingan pada pita kestabilan. Kebanyakan unsur radioaktif terletak di luar pita ini.

1. Di atas pita kestabilan, Z <>

Untuk mencapai kestabilan :

inti memancarkan (emisi) neutron atau memancarkan partikel beta

2. Di atas pita kestabilan dengan Z > 83, terjadi kelebihan neutron dan proton

Untuk mencapai kestabilan :

Inti memancarkan partikel alfa

3. Di bawah pita kestabilan, Z <>

Untuk mencapai kestabilan :

Inti memancarkan positron atau menangkap electron.

2.1.4. Bentuk Atom

Pada tahun 1661, Robert Boyle mempublikasikan buku The Sceptical Chymist yang berargumen bahwa materi-materi di dunia ini terdiri dari berbagai kombinasi "corpuscules" ataupun atom-atom yang berbeda. Hal ini berbeda dengan pandangan klasik bahwa materi terdiri dari unsur udara, tanah, api, dan air.Pada tahun 1789, istilah element (unsur) didefinisikan oleh seorang bangsawan dan peneliti Perancis, Antoine Lavoisier, sebagai bahan dasar yang tidak dapat dibagi-bagi lebih jauh lagi dengan menggunakan metode-metode kimia.

Pada tahun 1803, John Dalton menggunakan konsep atom untuk menjelaskan mengapa unsur-unsur selalu bereaksi dalam perbandingan yang bulat dan tetap dan mengapa gas-gas tertentu lebih larut dalam air dibandingkan dengan gas-gas lainnya. Ia mengajukan bahwa setiap unsur mengandung atom-atom tunggal unik yang dapat kemudian lebih jauh bergabung menjadi senyawa-senyawa kimia. Sedangkan bentuk inti atom ada yang berbentuk bulat dan cakram. Didalam inti atom berkerja gaya Coulomb dan momen kuodrupol. Jika momen kuodrupol = 0 maka bentuknya bulat jika > 0 maka bentuknya akan lonjong atau cakram.

2.2. RADIO AKTIFITAS

Radio aktifitas adalah suatu gejala yang menunjukan adanya aktivitas inti atom,yang disebabkan karena inti atom tak stabil.

Gejala yang dapat diamati ini dinamakan:sinar radio aktif.

Dalam tahun 1896 seorang fisikawan Perancis Henry Becquerel(1852-1908) untuk pertama kalinya menemukan radiasi dari senyawa-senyawa uranium.Radiasi ini tak tampak oleh mata,radiasi ini dikenal karena sifatnya yaitu:

a.Menghitamkan film

b.Dapat mengadakan ionisasi

c.Dapat memendarkan bahan-bahan tertentu

d.Merusak jaringan tubuh

e.Daya tembusnya besar

Radiasi ini tidak dapat dipengaruhi oleh perubahan keadaan lingkungan seperti:suhu,tekanan suatu reaksi kimia.

contoh:uranium disebut bahan radio aktif,dan radiasi yang dipancarkan disebut sinar radio aktif.

Gejala ini diperoleh Becquerel ketika mengadakan penelitian terhadap sifat-sifat Fluoresensi yakni perpendaran suatu bahan selagi disinari cahaya.

Fosforecensi yaitu  berpendarnya suatu bahan setelah disinari cahaya, jadi berpendar setelah  tak disinari cahaya.

Fluorecensi dan Fosforecensi tidak bertentangan dengan hukum kekelan energi,bahan-bahan berpendar selagi menerima energi atau setelah menerima energi

Persenyawaan uranium tidak demikian halnya,radiasi persenyawaan uranium tanpa didahului oleh penyerapan energi,suatu hal yang sangat bertentangan dengan hukum kekelan energi

Namun setelah teori relativitas Einstein lahir,gejala itu bukan sesuatu yang mustahil,sebab energi dapat terjadi dari perubahan massa.

Penyelidikan terhadap bahan radioakivitas dilanjutkan oleh suami istri Pierre Curie(1859-1906),dan Marrie Currie(1867-1934),yang menemukan bahan baru.Bila berkas sinar radioaktif dilewatkan melalui medan listrik dan medan magnet, ternyata hanya 3 jenis sinar pancaran yang lazim disebut sinar a,sinar b dan sinar g  Gambar:

 

a.      Sinar a adalah berkas yang menyimpang ke keping negatif.Dari arah simpangannya,jelas bahwa sinar a adalah partikel yang bermuatan positif. Ternyata sinar a adalah ion He martabat (valensi)dua.  ₂a4 = ₂He⁴

Daya ionisasi sinar a sangat besar sedangkan daya tembusnya sangat kecil.

b.      Sinar b adalah berkas yang menyimpang kearah keping positif,sinar b adalah partikel yang bermuatan negatif.Ternyata massa dan muatan sinar sama dengan massa dan muatan elektron. _-1b ⁰  =  _-1 e⁰

Daya ionisasinya agak kecil sedangkan daya tembusnya agak besar.

c.       Sinar g adalah berkas yang tidak mengalami simpangan di dalam medan listrik maupun medan magnet.Ternyata sinar g adalah gelombang elektromagnetik seperti sinar X.Daya ionisasi sinar g paling kecil dan daya tembusnya paling besar.

2.2.1. Interaksi Sinar Radio Aktif Dengan Materi

SINAR a (ALFA)

Ø  sinar tidak lain adalah inti atom helium (₂He⁴), bermuatan 2 e dan bermassa 4 sma

Ø  sinar a dapat menghitamkam film. Jejak partikel dalam bahan radioaktif berupa sinar lurus.

Ø  radiasi sinar a mempunyai daya tembus terlemah dibandingkan dengan sinar b dan sinar g

Ø  radiasi sinar ini mempunyai jangkauan beberapa cm di udara dan di sekitar

          10^-2mm dan logam tipis.

Ø  radiasi sinar ini mempunyai daya ionisasi paling kuat

Ø  sinar a dibelokkan oleh medan magnetik

Ø  berdasarkan percobaan dalam medan magnet dan medan lintrik dapat ditentukan kecepatan dan muatan sinara, yakni kecepatannya berharga antara 0,054 c dengan c = kecepatan cahaya dalam vakum.

SINAR b (BETA)

Ø  sinar b tidak lain ialah partikel elektron.

Ø  radiasi sinarb mempunyai daya tembus lebih besar dari pada a tetapi lebih kecil dari pada g

Ø  sinar. b dibelokkan oleh medan listrik dan medan magnet.

Ø  kecepatan partikel b berharga antara 0,32 c dan 0,7 c.

Ø  jejak partikel b dalam bahan berbelok-belok.

Ø  jejak yang berbelok-belok disebabkan hamburan yang dialami oleh elektron didalam atom.

SINAR g(GAMMA)

Ø  mempunyai daya tembus paling besar.

Ø  tidak dibelokkan didalam medan magnetik

Ø  sinar g memerlukan radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang lebih pendek

Ø  foton g  tidak banyak berinteraksi dengan atom suatu bahan dalam interaksinya dengan bahan mengalami peristiwa fotolistrik dan produksi pasangan.

  Dalam interaksi dengan bahan,seluruh energi foton diserap dalam bahan.

Energi yang diserap oleh atom ini dibawa oleh sebuah elektron,untuk membentuk pasangan elektron.Peristiwa ini yang disebut sebagai produksi pasangan.Foton sinar g juga dapat berinteraksi dengan elektron orbital melalui hamburan compton.

Urutan daya tembus dari yang lemah ke kuat adalah:sinar a, sinar b, sinar g. Sinar a dapat dihentikan oleh selembar kertas,sinar b dapat dihentikan oleh papan kayu setebal 2,5 cm,dan sinarg dapat dihentikan oleh beton.Sinar g merupakan sinar yang sangat ampuh,dan dapat digunakan untuk membunuh kuman,dan bakteri untuk sterilisasi alat kedokteran. Karena sinar ini sangat kuat dan dapat menembus kertas,dan plastik, sterilisasi dapat dilakukan setelah alat kedokteran itu dibungkus.

Intensitas sinar-sinar setelah menembus suatu bahan akan berkurang.

Pelemahan intensitas itu dinyatakan dengan rumus:

                                        I=I₀e^-mx

keterangan:

-I = Intensitas (J/s m²)

I_o = Intensitas mula-mula (j/sm²)

e  = bilangan natural =2,71828

m = Koefisien pelemahan bahan keping (m^-1)

x = tebal keping (m)

Apabila intensitas sinar setelah melewati bahan =1/2 dari intensitas selum melewati bahan (I = 1/2 I₀)

1/2 I₀       = I₀e-^mx

I              = I₀e^-mx

1/2         = e^-mx

ln1/2      = -mx

ln1 - ln2 = -mx

0-ln2      = -mx

x =     ln2

          m

x = 0,693

          m

x disebut HALF VALUE LAYER (HVL) atau lapisan harga paruh, yaitu: lapisan atau tebal bahan yang membuat intensitas menjadi separuh dari intensitas semula.

2.3. STURKTUR INTI

Inti atom terdiri dari: proton dan neutron.

Jumlah proton dan neutron dalam inti (disebut nukleon) dinyatakan sebagai nomor atom (A). Jumlah proton dalam inti dinyatakan sebagai nomor atom (Z) dan jumlah neutron dalam inti adalah A-Z.

Nuklida adalah suatu campuran nukleon tertentu yang membentuk jenis inti atom tertentu.

zxa

Nuklida dibedakan sesuai nama unsur kimianya, sehingga suatu nuklida dapat dituliskan sebagai

A = nomor massa nuklida, sama dengan jumlah proton dan neutron.

Z = nomor atom, sama dengan jumlah proton.

x = lambang unsur.

Ø  ISOTOP adalah unsur yang memiliki nomor atom (Z) sama, tetapi memiliki nomor massa (A) berbeda. Berarti nuklida itu memiliki sifat kimai yang sama, sedangkan sifat fisika berbeda.

Ø  ISOBAR : nuklida -nuklida yang memiliki nomor massa (A) sama, akan tetapi nomor atom (Z) berbeda.

Ø  ISOTON : nuklida yang memiliki jumlah neutron sama.

2.3.1. Stabilitas Inti

Nuklida bersifat stabil jika : jumlah proton (Z) kurang dari 20 dan harga N (jumlah neutron) / Z (jumlah proton) sama dengan satu atau jumlah sama dengan jumlah neutron atau jumlah proton (Z) lebih dari 20 dan harga N / Z berkisar 1 - 1,6.

Nuklida-nuklida dengan N/Z diluar pita kestabilan merupakan nuklida tidak stabil disebut sebagai nuklida radio aktif.

Gambar grafik N-Z

2.3.2. Tenaga Ikatan Inti (Energi Binding)

Telah diketahui bahwa inti terdiri dari proton dan neutron. Proton didalam inti tolak menolak, adanya kesatuan didalam inti disebabkan oleh adanya gaya yang mempertahankan proton itu dalam inti, gaya ini disebut gaya inti (nucleus force).

Penilaian yang cermat menunjukkan bahwa massa inti yang lebih kecil lebih stabil dari jumlah massa proton dan netron yang menyusunnya.

Massa detron (₁H²) lebih kecil dari massa proton dan netron yang menjadi komponen-komponen detron.

Detron terdiri atas satu proton dan satu netron

  massa 1 proton   = 1,007825 sma

  massa 1 netron   = 1,008665 sma      +

  jumlah                = 2,016490 sma

  massa detron      = 2,014103 sma

Perbedaan massa   m= 0,002387 sma  = 2,222 MeV

Hal ini menunjukkan ketika proton bergabung dengan netron dibebaskan energi sebesar 2,222 MeV

₁p¹  +  ₀n¹ ® ₁H²  +  2,222 MeV

Untuk membelah detron kembali menjadi proton dan netron diperlukan energi 2,222 MeV, karenanya tenaga sebesar 2,222 MeV disebut tenaga ikat (energi binding) detron.

Karena detron terdiri atas 2 nukleon, maka tenaga ikat tiap nukleon adalah 2,222/2=1,111 MeV.

Tenaga ikat nukleon paling besar pada unsur yang nomor atomnya 50.

Makin besar tenaga ikat ,makin besar pula energi yang diperlukan untuk memecah unsur iti,ini berarti makin stabil keadaan unsur itu.

Karena tenaga ikat tiap nukleon paling besar pada atom yang nomor atomnya50 dapat ditarik kesimpulan  :

a. Ketika inti-inti ringan bergabung menjadi inti-inti yang lebih berat akan disertai dengan pembebasan energi.

b. Bila inti-inti berat terbelah menjadi inti-inti yang sedang akan dibebaskan energi.

Dengan demikian energi ikat inti di dapat dari adanya perbedaan massa penyusun inti dengan massa intinya sendiri dan perbedaan ini disebut dengan Deffect massa.

Maka energi ikat inti adalah : { (Smassa proton + Smassa netron) – massa inti }. c²    (1 sma c² = 931 MeV)

       2.3.3. Peluruhan Inti Tak Stabil

Inti-inti dalam keadaan tereksitasi akan menurunkan tingkat energinya ke keadaan dasar sambil meluruh menjadi inti lain. Peluruhan akan diikuti pemancaran partikel ,  atau sinar . Inti yang meluruh disebut induk, sedangkan inti lain hasil peluruhannya disebut anak. Apapun jenis inti, setiap terjadi peluruhan akan berlaku hokum peluruhan radioaktif. Setelah t detik jumlah inti akan menjadi :

N = N_O e^- t

N_o adalah jumlah inti mula-mula dan N adalh jumlah inti setelah meluruh. disebut konstanta peluruhan. Kecepatan peluruhan juga dapat dinyatakan dengan paruh waktu (T1/2).

(T1/2) didefinisikan sebagai selang waktu yang dibutuhkan inti untuk meluruh sehingga jumlah inti menjadi separuhnya.

T1/2 = In 2 = 0,693

                     

            Besaran lain untuk menunjukkan kecepatan peluruhan adalah waktu hidup terata (T_m)

T_m = 1/

            Jumlah peluruhan tiap satuan waktu disebut aktivitas

A = d N/dt =  N

            Karena aktivitas sebanding dengan N, maka dapat diperoleh hubungan :

A = A_O e^- t

            Di mana A_o adalah aktivitas mula-mula, satuan aktivitas adalah C_i, dimana 1 C_i setara dengan 3,7. 10¹⁰ peluruhan tiap detik. Dari persamaan-persamaan di atas dapat diturunkan hubungan lain antara jumlah inti yang meluruh dengan waktu paruh yaitu :

            N = N_O (1/2)ⁿ

Di mana : n = 1

                          T1/2

1.      Peluruhan Gamma ()

Sinar  merupakan gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang sangat pendek.

Ciri-cirinya adalah :

-          Daya tembus sangat besar

-          Daya ionisasinya sangat lemah

-          Tidak dibelokkan oleh medan magnet

-          Mempunyai energy antara 0.2 – 3 MeV

Pada peluruhan  tidak terjadi perubahan nomor massa.

(X^A)^*         X^A + 

2.      Peluruhan Beta ()

Partikel  masih dapat dibedakan menjadi ^- yang bermuatan negatif dan ⁺ yang bermuatan positif. ^- ternyata adalah elektron, sedangkan ⁺ positron.

Ciri-cirinya adalah :

-          Daya tembus cukup besar tetapi < daya tembus 

-          Daya ionisasi tidak begitu kuat tetapi > daya ionisasi 

-          Dapat dibelokkan dalam medan magnet dengan penyimpangan kecil

-          Mempunyai energi 3-4 MeV

Pemancaran  biasanya diikuti oleh partikel lain, yaitu neutronio (v)

 _ZX^A → _Z+1Y^A + ^- + v  atau  _ZX^A → _Z+1Y^A + ⁺ + v 

3.      Peluruhan Alpha ()

Partikel  ternyata merupakan inti atom helium (₂He⁴)

Ciri-cirinya adalah :

-          Daya tembus kecil

-          Daya ionisasi sangat kuat

-          Dapat dibelokkan dalam medan magnet dengan penyimpangan besar

-          Mempunyai energi 5-3 MeV

_ZX^A → _Z-AY^A-4 + 

o   Hukum Pergeseran

Ø  Keluarnya sinar a dari inti atom berakibat berkurangnya nomor atom sebanyak

dua dan berkurangnya nomor massa sebanyak empat.

Ø  .Radiasi sinarb berakibat naiknya nomor atom dengan satu.

Ø  .Radiasi sinarg hanya merupakan proses penyertaan tanpa merubah nomor atom dan nomor massa.

contoh:

Uranium yang nomor massannya 238 dan nomor atomnya 92,karena memancarkan sinar a berubah menjadi torium 234 yang nomor atomnya 90. Unsur ini masih bersifat radioaktif denggan memancarkan sinar b berubah menjadi prolaktinium,akhirnya setelah melampaui serentetan disentgrasi menjadi Pb yang stabil

           

  a                   b                      b

 

  ₉₂U²³⁸ ₉₀Th²³⁴                   ₉₁Pa²³⁴                 ₉₂U²³⁴

Kegiatan unsur radioaktif bergantung pada banyaknya partikel-partikel yang dipancarkan dalam tiap detik. Makin banyak partikel-partikel yang dipancarkan tiap detik makin besar keaktifannya dan makin cepat berkurangnya unsur radioaktif yang bersangkutan.

Kekuatan radioaktif diukur dengan satuan Curie.

            1 curie = 3,7.10¹⁰ pancaran partikel tiap detik.

SATUAN SETENGAH UMUR: (waktu paruh / half life time)

Karena adanya peluruhan jumlah unsur radioaktif, demikian pula keaktifannya akan berkurang dan pada akhirnya habis, yakni setelah seluruhnya menjadi atom stabil (tidak aktif lagi)

Selang waktu agar unsur radioaktif itu stabil (tidak aktif lagi) disebut umur unsur radioaktif.

Selang waktu agar unsur radioaktif itu tinggal separuhnya disebut setengah umur (T).

Waktu setengah umur dapat dirumuskan sebagai:

T=0,693   =  ln 2

     l                 l

Hubungan jumlah unsur radioaktif dengan selang waktu dapat dirumuskan sebagai:

          N = N₀e^-lt atau N = N₀

                                                           R=lN

Keterangan  :

T  = waktu setengah umur

l= tetapan peluruhan (tetapan radiasi/ tergantung dari jenis zat radioaktif)

ln  = logaritma napier yang bilangan pokoknya e = 2’7183

N = jumlah unsur radioaktif setelah selang waktu t

N0 = jumlah unsur radioaktif mula-mula

R = keaktifan R A

Grafik hubungan N-T

 

         

Ada 2 (dua) macam radio aktifitas, yaitu :

alam : suatu unsur sudah bersifat radio aktif sejak ditemukannya.

Buatan: terjadinya radio aktifitas akibat suatu proses (isotop).

2.3.4. Transmutasi

Telah diketahui bahwa adanya perbedaan antara atom yang satu dengan atom yang lain semata-mata karena hanya perbedaan jumlah proton dan neutron yang terdapat dalam inti atom.

Oleh sebab itu jika jumlah proton dan neutron yang menyusun inti dapat kita rubah akan berubalah pula atom itu menjadi atom yang lain.

merubah atom secara buatan lazim disebut TRANSMUTASI

Gagasan merubah inti atom secara buatan dirintis oleh Rutherford.

Pada tahun 1959 Rutherford menempatkan preparat radio akyif yang memancarkan sinaradidalam tabung yang berisi gas niterogen.

Setelah selang waktu tertentu, dalam tabung itu terjadi oksigen dan proton.

Rutherford berpendapat ada partikel-partikel a yang membentur inti atom niterogen sebagai akibat benturan yang amat dasyat, inti niterogen terbelah menjadi proton dan oksigen.

                                                                                   

                                                                                    ₁P¹

                        ₂a⁴                         ₇N¹⁴

                                                                                    ₈O¹⁷

Peristiwa itu dapat dipandang sebagai reaksi inti antara partikel a dengan inti niterogen. Reaksi ini lazim dituliskan sebagai berikut :

₂a⁴   +  ₇N¹⁴®₈0¹⁷    +  ₁P¹

Dalam reaksi berlaku kekalan massa dan kekekalan muatan.

Jumlah nomor massa dan nomor atom sebelum dan sesudah reaksi adalah sama.

Pada tahun 1937 Chadwick menembaki logam berilium dengan partikel-partikel adari unsur radioaktif. Hasilnya diperoleh karbon dan partikel netral yang kira-kira sama dengan proton. Partikel ini disebut neutron.

₂a⁴  +  ₄Be⁹®₆0¹²  +  _on¹

1.      Tranmutasi oleh partikel-partikel yang dipercepat.

Tranmutasi dengan sinar ayang berasal dari unsur radioaktif tidak membawa hasil yang memuaskan. Dari sekian banyak partikel-partikel ahanya beberapa yang dapat mengadakan transmutasi.

Hal ini disebabkab karena partikel ayang mendekati inti atom yang mengalami gaya tolak, sehingga hanya partikelayang kecepatannya besar yang dapat sampai pada inti. Transmutasi akan lebih berhasil bila digunakan partikel-partikel yang kecepatan cukup tinggi. Untuk itu diciptakan alat yang dapat mempercepat partikel bermuatan yang disebut Cyclotron.

Pada tahun 1932 Coekroft dan Walton melaporkan hasil reaksi inti dengan proton.

₁H¹  + ₃Li⁷ ®  ₂He⁴    +  ₂He⁴

Pada reaksi inti tersebut jumlah energi sebelum reaksi adalah:

energi massa proton       = 1,007825  sma

energi massa litium        = 7,016005  sma

energi kinetik proton

150  keV                        = 0,000160  sma       +

jumlah                            = 8,023990  sma

Jumlah energi sesudah energi  :

energi massa helium 2x4,0026=8,0052 sma

ada selisih sebesar 8,023990-8,0052=0,01879 sma

                                                          =17,4939 MeV

Ketika diukur energi kinetik kedua atom He diperoleh sebesar 17,0 MeV

Suatu persesuaian yang cukup baik.

2.      Transmutasi dengan detron yang dipercepat.

                                   ₁₃A²⁷   +   ₁H² ®₁₂Mg²⁵  +  ₂He⁴

3.      Transmutasi dengan netron.

             

Netron merupakan partikel netral, sangat baik untuk mengadakan transmutasi, sebab hanya mengalami gaya tolak yang kecil ketika menghampiri inti.

₇N¹⁴  +  ₀n¹®₅B¹¹  +  ₂He⁴

Netron yang dipakai untuk transmutasi diprodusir dalam reaktor atom.

Dengan netron tersebut dapat diperoleh berbagai macam radio isotop.

₁₁Na²³  +  ₀n¹®₁₁Na²⁴

Natrium yang diperoleh adalah isotop radioaktif.

Dengan memancarkan sinar b, isotop natrium berubah menjadi magnesium yang stabil.

                        b

₁₁Na²⁴         ₁₂Mg²⁴

2.3.5. Dosis Penyerapan

Jika sinar radioaktif mengenai suatu materi, maka sinar radioaktif itu akan diserap oleh materi tersebut. Besar energi pengion yang diserap oleh materi yang dilalui sinar radioaktif tergantung pada sifat materi dan berkas sinar radioaktif.

DOSIS PENYERAPAN adalah banyaknya energi radiasi pengion yang diserap oleh satu satuan massa materi yang dilalui sinar radioaktif.

Satuan dosis penyerapan adalah Gray (Gy) atau rad.

1 Gy = 1 joule/ kg

1Gy = 0,01 joule/ kg

1Gy = 100 rad

Persamaan dosis penyerapan       D = 

E = energi yang diberikan oleh radiasi pengion, satuannya joule.

M =massa materi yang menyerap energi, satuannya kg

D = dosis penyerapan, satuannya Gy atau rad.

2.3.6. Partikel Elementer

partikel dasar adalah partikel yang; partikel lainnya yang lebih besar terbentuk. Contohnya, atom terbentuk dari partikel yang lebih kecil dikenal sebagaielektron, proton, dan netron. Proton dan netron terbentuk dari partikel yang lebih dasar dikenal sebagai quark. Salah satu masalah dasar dalam fisika partikel adalah menemukan elemen paling dasar atau yang disebut partikel dasar, yang membentuk partikel lainnya yang ditemukan dalam alam, dan tidak lagi terbentuk atas partikel yang lebih kecil.

Ø  Meson adalah partikel yang massanya diantara massa proton dan elektron dapat bermuatan positif, negatif dan netral. Meson ada dua macam yaitu meson m dan meson ¶

Ø  Neutrino adalah partikel yang tidak bermuatan dan massanya kurang dari massa elektron, pasangannya adalah antineutrino.

Hyperon, massanya diantara proton dan deutron.

2.4.7.  Reaksi Inti

Zat radioaktif alam mempunyai inti yang berubah dengan sendirinya setelah memancarkan sinar radioaktif., tetapi inti atom yang tidak bersifat radioaktif dapat diubah sehingga menjadi zat radioaktif (radioaktif buatan).yaitu dengan jalan menembaki inti itu dengan partikel-partikel (ingat peristiwa transmutasi)yang mempunyai kecepatan tinggi.

Penembakan inti dengan kecepatan tinggi ini disebut reaksi inti.

contoh :   ₂He⁴  +  ₇N¹⁴ ® ₈O¹⁷  +  ₁H¹

Ø  Reaksi Berantai

Reaksi yang berulang hanya berakhir akibat zat yang bereaksi itu habis atau berubah menjadi zat yang lain.

contoh : Reaksi berantai ENRICO PERMI  (1937)

₉₂U²³⁵  +  ₀n¹  ® ₉₂U²³⁶ ® ₅₄Xe¹⁴⁰  +  ₃₈Sr⁹⁴  +  ₀n¹  +  ₀n¹

tak stabil

Hasil reaksi ini masih mengandung 2 buah NETRON (0n1) sehingga netron ini akan menembak uranium lian sehingga terjadi reaksi seperti semula.

                                    Sr         Xe       Sr                                 (n)

                                                                        (n)        U

                                    (n)                    U                                 (n)

                                                                        (n)        U         (n)

                                                                                                (n)

                                    (n)                    U         (n)        U

                                                                        (n)        U

                                    Xe       Xe       Sr

Tiada reaksi seperti ini akan dibebaskan tenaga dalam bentuk panas.

Ø  Reaksi Fisi Dan Fusi

a. FISI       : adalah reaksi pembelahan dari sebuah atom menjadi dua bagian atom lain yang disertai dengan pelepasan tenaga.

contoh  :

₀n¹   +  ₉₂U²³⁵  ® ₅₆Ba¹⁴⁴  +  ₃₆Kr⁸⁹  +  ₃0n¹  +  tenaga

(bahan baku : unsur berat (misal : uranium ))

b.FUSI      adalah reaksi penggabungan 2 buah unsur ringan disertai pengeluaran tenaga.

contoh  :

₁H²  +  ₁H² ® ₂He⁴  +  tenaga

-tenaga fusi> tenaga fisi

-fisi lebih muda terjadi daripada fusi, (fusi temperatur harus tinggi).

2.4.8. Alat-Alat Deteksi

Orang radiasi radioaktif pertama kali melalui pelat foto, kemudian berkembang menjadi alat deteksi emulsi fotografi. Perkembangan alat deteksi tersebut kemudian disusul dengan detektor Geiger Muller yang memanfaatkan ionisasai menjadi pulsa listrik.Kemudian alat ini berkembang menjadi tabung ionisasi dan tabung detektor proporsional. Dengan ditemukannya bahan-bahan sintilasi, yaitu bahan yang jika ditembus radiasi akan memancarkan cahaya, timbul adanya detektor sintilasi.

Pada dasarnya sistem peralatan deteksi radiasi dapat digolongkan menjadi dua bagian utama, bagian pertama adalah transduser yang disebut detektor, yaitu berupa alat yang mengubah radiasi radioaktif menjadi sinyal elektris. bagian kedua berupa alat elektronik yang mampu memperkuat dan memproses sinyal listrik menjadi besaran yang diamati.

Detektor tabung ionisasi, tabung proporsional dan tabung Geiger Muller merupakan alat yang sejenis. Semuanya memiliki bentuk dasar yang sama serta mempergunakan ruang tertutup yang berisi gas atau campuran gas, dilengkapi dengan anoda dan katoda dengan bentuk sedemikian rupa, sehingga medan listrik memungkinkan terjadi ionisasi secara effisien.Jadi, semua memanfaatkan ionisasi menjadi pulsa listrik. Detektor sintilasi mempergunakan dasar penyeleksianyang sangat berbeda dengan jenis tabung Geiger Muller. Detektor sintilasi memanfaatkan cahaya yang timbul pada interaksi radiasi, sehingga memerlukan bahan yang mengeluarkan cahaya jika kena radiasi, seperti pada layar CRO atau layar televisi.bahan yang demikian itu disebut sintilator. Sintilator mempunyai sifat bahwa intensitas cahaya yang tinmbul sebanding dengan energi radiasi yang mengenainya, sehingga sangat menguntungkan jika digunakan untuk mengukur energi radiasi.

Ø  Tabung Detektor Geiger Muller (Gm)

Detektor GM bekerja pada tegangan yang sangat tinggi, yaitu 1000volt - 1400volt. Detektor ini menghasilkan sebuah pulsa listrik dari setiap partikel tunggal yang datang padanya., dan tidak tergantung pada energi radiasi.Biasanya detektor ini digunakan untuk mendeteksi sinar gamma (yang madah menembus dinding tabung) namun sinar betapapun dapat dideteksi, yaitu melalui jendela ujung yang biasanya terbuat dari mika yang sangattipis agar dinar beta dapat menembusnya.

Sinar gamma yang menembus dinding (katoda) menyebabkan atom gas terionisasi, sehingga ada elektron yang keluar dari ikatan atomnya, kemudian menumbuk anoda sehingga terjadi pulsa listrik yang kemudian diperkuet dan dicatat pada alat pencatat (scaler). Dengan demikian untuk sinar beta, akan menjadi ionisasi. Ion negatif menuju anoda sebagai pulsa listrik dan seterusnya.

Ø  Tabung Sintilasi

Setiap partikel radiasi didalam sintilator menghasilkan satu puksa cahaya. Radiasi yang datang pada sintilator akan menimbulkan foton, akibat dari eksitasi atom gas. Foton ini kemudian diteruskan ke bagian-bagian photomultiplier yang dalamnya terdapat dynode-dynode yang berurutan yang diberi tegangan satu lebih tinggi. Foton tersebut menumbuk dynoda sehingga menghasilkan foto elektron. Foto elektron tersebut kemudian menumbuk dynoda berikutnya dan akhirnya terjadi elektron sekunder, sehingga didapatkan elektron berlipat ganda. Elektron ini dipergunakan untuk pengukuran energi radiasi (sopektrometeri energi) ukuran pulsa-pulsa listrik yang terjadi sebanding dengan energi radiasi dan jumlah pulsa sebanding dengan jumlah partikel radiasi.

Ø  Kamar Kabut Wilson

Uap (alkohol) jenuh diembunkan pada ion-ion udara yang ditimbulkan oleh radiasi. Akibatnya, terlihat garis putih dari tetesan-tetesan zat cair yang sangat kecil, yang merupakan jejal lintasan dalam kamar tersebut, asal diterangi dengan tepat. Perlu dicatat, bahwa yang kita lihat hanyalah jejak lintasan, bukan radiasi yang menimbulkan ionisasi.

terdapat tiga jenis kamar kabut yaitu :

-Expansion cloud chamber (kamar kabut pemuaian)

-Diffusion cloud chamber (kamar kabut diffusi)

-Bubble chamber (kamar gelembung)

pada bubble chamber radiasi yang mengionkan akan mennggalkan jejak berupa gelembung-gelembung didalam hidrogen cair. Pada sistem ini perkiraan massa dan kelanjutannya dapat diperoleh, berdasarkan hukum kekekalan energi dan momentum.

Ø  Emulsi Film

Garis-garis sinar dari ketiga jenis radiasi, dapat juga dipelajari pada film fotografi. Emulsi film foto, dapat mengurangi jangkauan partikel alpha sekitar 0,002mm dan bahkan garis lintasan partikel beta, hanya sekitar 1 mm. Karena itu, harus menggunakan mikroskop untuk mengamatinya. Emulsi nuklir yang khusus, digunakan untuk maksud ini. Emulsi tersebut lebih tebal dari biasanya dan mempunyai kepekaan butir-butir perak bromida yang lebih tinggi. Metoda ini mempunyai keuntungan karena secara otomatis diperoleh rekaman yang permanen dari gejala yang dipelajari.

2.5. NUKLIR

Reaktor nuklir alam merupakan salah satu penemuan dalam bidang geologi yang ditemukan pada tahun1972. Saat itu, di fasilitas pengolahan bahan bakar nuklir Pierrelatte, Ilmuwan Perancis bernama Bougzigues sedang bekerja melakukan analisis rutin terhadap uranium yang telah diekstrak dari biji uranium. kemudian ia menyadari sesuatu yang aneh dari biji uranium yang ditelitinya.

Uranium memiliki tiga isotop yang memiliki massa atom yang berbeda dengan proporsi yang berbeda, yaitu : U 238 sebanyak 99.274%, U 235 sebanyak 0.720% dan U 234 sebanyak 0.005%.

Uranium 235 adalah uranium yang paling dicari diseluruh dunia karena kemampuannya menahan reaksi nuklir dan uranium inilah yang dipakai di reaktor nuklir modern. Dimanapun di bumi ini, atom uranium 235 membentuk 0,720 persen dari total uranium. Namun sampel yang dipegang olehnya hanya memiliki 0,717 persen. Ini menunjukkan bahwa sampel uranium ini pernah mengalami reaksi pelepasan energi (reaksi fisi). Badan tenaga atom Perancis segera bergerak untuk menyelidiki penyebabnya. Sampel itu dilacak hingga ke sebuah pertambangan di Oklo, Gabon, Afrika. Para ilmuwan bergegas ke Oklo. Penelitian lanjutan yang dilakukan menemukan ada enam belas lokasi yang berfungsi sama seperti reaktor nuklir modern dan reaktor purba itu diperkirakan berumur 2 milyar tahun.

Badan tenaga atom Perancis berusaha mencari fungsinya. Dan kemudian mereka mendapatkan jawabannya dari sebuah tulisan tahun 1956 yang dibuat oleh Paul Kazuo Kuroda, seorang ahli kimia dari universitas Arkansas. Kuroda mengatakan apabila jumlah U235 cukup banyak dan ada moderator neutron seperti aliran air tanah, maka reaktor nuklir alam bisa terjadi. Kondisi pertambangan Oklo menyerupai apa yang diprediksi Kuroda.

Misteri reaktor nuklir alam sebenarnya telah terjawab secara ilmiah oleh Paul Kuroda, jadi faktor misterinya boleh dibilang hampir lenyap.

Untuk dapat mengendalikan laju pembelahan, suatu reaktor nuklir harus didukung dengan beberapa fasilitas yang disebut sebagai Komponen Reaktor. Komponen-komponen reaktor nuklir harus memenuhi standar kualitas yang tinggi dan handal, sehingga kemungkinan kegagalan komponen tersebut sangat kecil. Komponen yang dimaksud adalah:

2.5.1. Komponen Nuklir

1.      Bahan Bakar Nuklir

Terdapat dua jenis bahan bakar nuklir yaitu  BAHAN FISIL dan BAHAN FERTIL.

Ø  Bahan Fisil ialah suatu unsur/atom yang langsung dapat memberikan reaksi pembelahan apabila dirinya menangkap neutron.

Ø  Bahan Fertil Ialah suatu unsur/atom yang setelah menangkap neutron tidak dapat langsung membelah, tetapi membentuk bahan fisil.

Pada kenyataannya sebagian besar bahan bakar nuklir yang berada di alam adalah bahan fertil, sebaai contoh isotop Thorium di alam adalah 100% Th-232, sedangkan isotop Uranium hanya 0,7% saja yang merupakan bahan fisil (U-235), selebihnya sebesar 99,35 adalah bahan fertil (U-238).

Karena alasan fisis, elemen bakar suatu reaktor dibuat dengan kadar isotop fisilnya lebih besar dari kondisi alamnya, isotop yang demikian disebut sebagai isotop yang diperkaya, sedangkan sebaliknya untuk kadar isotop fisil yang lebih kecil dari kondisi alamnya disebut sebagai isotop yang susut kadar, biasanya ditemui pada elemen bakar bekas. Selain perubahan kadar bahan fisilnya, elemen bakar biasanya dibuat dalam bentuk oksida atau paduan logam dan bahkan pada dasa warsa terakhir ini sudah banyak dikembangkan dalam bentuk silisida. Contoh komposisi elemen bakar yang banyak dipakai: UO2, U3O8-Al, UzrH, U3Si2-Al dan lain-lain.

Tujuan utama dibuatnya campuran tersebut adalah agar diperoleh elemen bakar yang nilai bakarnya tinggi, titik lelehnya tinggi, penghantaran panasnya baik, tahan korosi, tidak mudah retak serta mampu menahan produk fisi yang terlepas.

2.      Bahan Moderator

Dalam reaksi fisi, neutron yang dapat menyebabkan reaksi pembelahan adalah neutron thermal. Neutron tersebut memiliki energi sekitar 0,025 eV pada suhu 27oC. sementara neutron yang lahir dari reaksi pembelahan memiliki energi rata-rata 2 MeV, yang sangat jauh lebih besar dari energi thermalnya.
Syarat bahan moderator adalah atom dengan nomor massa kecil. Namun demikian syarat lain yang harus dipenuhi adalah: memiliki tampang lintang serapan neutron (keboleh-jadian menyerap neutron) yang kecil, memiliki tampang lintang hamburan yang besar dan memiliki daya hantara panas yang baik, serta tidak korosif.
Contoh bahan moderator : H2O, D2O (Grafit), Berilium (Be) dan lain-lain.

3.      Pendingin Reaktor

Pendingin reaktor berfungsi sebagai sarana pengambilan panas hasil fisi dari dalam elemen bakar untuk dipindahkan/dibuang ke tempat lain/lingkungan melalui perangkat penukar penukar panas (H.E.). Sesuai dengan fungsinya maka bahan yang baik sebagai pendingin adalah fluida yang koefisien perpindahan panasnya sangat bagus. Persyaratan lain yang harus dipenuhi agar tidak mengganggu kelancaran proses fisi pada elemen bakar adalah pendingin juga harus memiliki tampang lintan serapan neutron yang kecil, dan tampang lintang hamburan yang besar serta tidak korosif. Contoh fluida-fluida yang biasa dipakai sebagai pendingin adalah: H2O, D2O, Na cair. Gas He dan lain-lain.

4.      Batang Kendali Reaktor

Batang kendali berfungsi sebagai pengendali jalannya operasi reaktor agar laju pembelahan/populasi neutron di dalam teras reaktor dapat diatur sesuai dengan kondisi operasi yang dikehendaki. Selain hal tersebut, batang kendali juga berfungsi untuk memadamkan reaktor/menghentikan reaksi pembelahan. Sesuai dengan fungsinya, bahan batang kendali adalah material yang mempunyai tampang lintang serapan neutron yang sangat besar, dan tampang lintang hamburan yang kecil. Bahan-bahan yang sering dipakai adalah: Boron, cadmium, gadolinium dan lain-lain. Bahan-bahan tersebut biasanya dicampur dengan bahan lain agar diperoleh sifat yang tahan radiasi, titik leleh yang tinggi dan tidak korosif.
Prinsip kerja pengaturan operasi adalah dengan jalan memasukkan dan mengeluarkan batang kendali ke dan dari teras reaktor. Jika batang kendali dimasukkan, maka sebagian besar neutron akan tertangkap olehnya, yang berarti populasi neutron di dalam reaktor akan berkurang dan kemudian padam. Sebaliknya jika batang kendali dikeluarkan dari teras, maka populasi neutron akan bertambah, dan akan mencapai tingkat jumlah tertentu. Pertambahan/penurunan populasi neutron berkait langsung dengan perubahan daya reaktor.

5.      Perangkat Detektor

Detektor adalah komponen penunjang yang mutlak diperlukan di dalam reaktor nuklir. Semua insformasi tentang kejadian fisis di dalam teras reaktor, yang meliputi popularitas neutron, laju pembelahan, suhu dan lain-lain hanya dapat dilihat melalui detektor yang dipasang dalam di dalam teras. Secara detail mengenai masalah tersebut akan dibicarakan dalam pelajaran instrumentasi reaktor.

6.      Reflektor

Neutron yang keluar dari pembelahan bahan fisil, berjalan dengan kecepatan tinggi ke segala arah. Karena sifatnya yag tidak bermuatan listrik maka gerakannya bebas menembus medium dan tidak berkurang bila tidak menumbuk suatu inti atom medium. Karena sifat tersebut, sebagian neutron tersebut dapat lolos keluar teras reaktor, atau hilang dari sistem. Keadaan ini secara ekonomi berati kerugian, karena netron tersebut tidak dapat digunakan untuk proses fisi berikutnya.
Untuk mengurangi kejadian ini, maka sekeliling teras reaktor dipasang bahan pemantul neutron yang disebut reflektor, sehingga nutron-neutron yang lolos akan bertahan dan dikembalikan ke dalam teras untuk dimanfaatkan lagi pada proses fisi berikutnya.
Bahan-bahan reflektor yang baik adalah unsur-unsur yang mempunyai tampang lintang hamburan neutron yang besar, dan tampang lintang serapan yang sekecil mungkin serta tidak korosif. Bahan-bahan yang sering digunakan antara lain: Berilium, Grafit, Parafin, Air, D2O.

7.      Bejana dan Perisai Reaktor

Bejana/tangki raktor berfungsi untuk menampung fluida pendingin agar teras reaktor selalu terendam di dalamnya. Bejana tersebut selain harus kuat menahan beban, maka harus pula tidak korosif bila berinteraksi dengan pendingin atau benda lain di dalam teras. Bahan yang bisa digunakan adalah: alumunium, dan stainless stell.
Perisai reaktor berfungsi untuk menahan/menghambat/menyerap radiasi yang lolos dari teras reaktor agar tidak menerobos keluar sistem reaktor. Karena reaktor adalah sumber radiasi yang sangat potensial, maka diperlukan suatu sistem perisai yang mampu menahan semua jenis radiasi tersebut pada umumnya perisai yang digunakan adalah lapisan beton berat.

8.      Perangkat Penukar Panas

Perangkat penukar panas (Heat Exchanger) merupakan komponen penunjang yang berfungsi sebagai sarana pengalihan panas dari pendingin primer, yang menerima panas dari elemen bakar, untuk diberikan pada fluida pendingin yang lain (sekunder). Dengan sistem pengambilan panas tersebut maka integritas komponen teras akan selalu terjamin.

Pada jenis reaktor tertentu, terutama jenis PLTN, Heat Exchanger juga berfungsi sebagai fasilitas pembangkit uap.

2.5.2. Teknologi reaktor nuklir

Ketika sebuah nukleus atom uranium-235 atau plutonium-239 menyerap neutron dalam jumlah besar, maka hasilnya adalah fisi dari atom. Fisi menyebabkan atom terbelah menjadi 2 bagian atau lebih yang lebih kecil dengan energi kinetik dan juga melepaskan radiasi sinar gamma dan neutron bebas.^[53] Sebagian neutron lainnya diserap oleh atom lainnya dan membuat fisi lainnya, yang melepaskan lebih banyak neutron, dan seterusnya.^[

Reaksi rantai nuklir ini dapat dikontrol dengan menggunakan racun neutron dan moderator neutron, sehingga neutron yang bisa menyebabkan fisi ini jumlahnya bisa diubah-ubah.^[54] Reaktor nuklir memiliki sistem manual dan otomotis yang dapat menghentikan reaksi fisi dengan segera jika terdeteksi adanya kondisi yang tidak aman.

Tiga kapal bertenaga nuklir, (atas ke bawah) USS Bainbridge dan USS Long Beach dengan USS Enterprise adalah kapal induk pertama bertenaga nuklir yang mulai dipakai 1964.

Ada banyak macam desain reaktor yang berbeda, menggunakan bahan bakar yang berbeda, sistem pendinginan yang berbeda designs, serta sistem kontrol yang berbeda pula, semuanya diatur sesuai dengan kebutuhan spesifik. Reaktor-reaktor di kapal selam bertenaga nuklir misalnya, membutuhkan uranium yang diperkaya dengan tinggi sebagai bahan bakar. Pemilihan bahan bakar ini dapat meningkatkan kekuatan reaktor dan memperpanjang usia pemakaian, tapi biayanya lebih mahal dan kemungkinan adanya kebocoran nuklir juga lebih tinggi.

Desain-desain terbaru untuk pembangkit nuklir, seperti contohnya Reaktor Generasi 4, sekarang terus menjadi subjek penelitian, dan mungkin akan betul-betul digunakan pada masa depan. Desain-desain ini terus diusahakan agar membuat reaksi fisi nuklir semakin bersih, aman, dan semakin kecil kemungkinan munculnya kebocoran nuklir, atau malah dikembangkan ke senjata nuklir. Keamanan pasif untuk reaktor nuklir (seperti ESBWR) sudah siap untuk dibuat.^[57] Desain-desain reaktor ini juga dibuat agar semakin tahan terhadap kesalahan-kesalahan pengoperasian yang dilakukan manusia.^[58] Sekarang ini para ilmuwan berusaha untuk mengembangkan reaktor fusi, yang nantinya diharapkan dapat mengurangi atau malah menghilangkan bahaya dari reaktor fusi sekarang ini. Reaktor fusi ini mungkin akan beroperasi pada masa depan.

Ø  Sistem pendingin

Sistem pendingin akan mengeluarkan panas dari inti reaktor dan memindahkannya ke tempat lain, dimana panasnya ini dapat digunakan lagi untuk memproduksi listrik. Biasanya, cairan panas ini akan digunakan sebagai sumber panas untuk pendidih, dan panas bertekanan dari pendidih dapat digunakan untuk memberi tenaga pada turbin uap untuk menggerakkan generator elektrik.^[

Ø  Fleksibilitas dari pembangkit listrik tenaga nuklir

Sering disebutkan bahwa pembangkit nuklir tidak fleksibel, dibutuhkan sumber tenaga lain untuk memenuhi kebutuhan pada saat beban puncak. Saat ini, reaktor-reaktor modern sudah dapat mengatasi masalah tersebut.

Pembangkit nuklir yang ada di Perancis dapat dioperasikan di beberapa mode.^[62] Unit A di Pembangkit listrik nuklir Biblis di Jerman didesain agar dapat meningkatkan atau mengurangi keluaran listriknya sebesar 15 % per menit, dengan besarannya berkisar antara 40-100% dari keluaran aslinya.^[63] Reaktor uap air (Boiling water reactors) dapat diubah-ubah sesuai tingkat kebutuhan, dengan cara memvariasikan aliran air.                                           

2.5.3. Siklus bahan bakar

Siklus dari bahan bakar nuklir dimulai ketika uranium ditambang, diperkayakan, dan ddiproduksi menjadi bahan bakar nuklir, yang mana kemudian dimasukkan dalampembangkit listrik tenaga nuklir. Setelah selesai digunakan, sisanya akan dimasukkan dalam mesin proses ulang (reprocessing plant). Dalam pemrosesan kembali nuklir, 95% dari sisa bahan bakar yang dipakai dapat digunakan kembali sebagai bahan bakar baru.

Sebuah reaktor nuklir hanya merupakan bagian dari siklus-hidup untuk energi nuklir. Proses awalnya sendiri dimulai dari penambangan. Penambangan uranium biasanya dilakukan secara terbuka. Di kasus lain, logam uranium ini akan diekstrak dan diubah menjadi logam stabil dengan bentuk kompak bernama yellowcake, kemudian setelah itu diantar menuju tempat pemrosesan. Di tempat pemrosesan, yellowcake diubah menjadi uranium heksafluorida, dan kemudian akan diperkaya dengan beberapa macam teknik. Uranium yang diperkaya ini (biasanya mengandung lebih dari 0.7% U-235) kemudian dijadikan bahan bakar sesuai dengan kebutuhan reaktor tersebut. Bahan bakar nuklir ini akan mengalami 3 siklus operasi di dalam reaktor (kira-kira butuh waktu 6 tahun), secara umum sampai 3% dari uraniumnya sudah difisi. Setelah itu, sisanya akan diletakkan ke kolam pembuangan nuklir. Setelah 5 tahun berada di kolam pembuangan nuklir, sisa nuklir tadi sudah bisa dikendalikan lagi dan bisa dipindahkan lagi ke tempat penyimpanan kering atau diproses ulang.

BAB III

PENUTUP

3.1.Kesimpulan

 Atom adalah satuan dasar materi yang terdiri dari inti atom beserta awan elektronbermuatan negatif yang mengelilinginya. Inti atom mengandung campuran proton yangbermuatan positif dan neutron yang bermuatan netral (terkecuali pada Hidrogen-1 yang tidakmemiliki neutron). Elektron-elektron pada sebuah atom terikat pada inti atom oleh gaya elektromagnetik. Mayoritas massa atom berasal dari proton dan neutron, jumlah keseluruhan partikel ini dalam atom disebut sebagai bilangan massa Massa sebuah inti stabil selalu lebih kecil daripada massa gaungan nukleon-nukleon pembentuknya.Selisih massa antara gabungan massa nucleon-nukleon pembentuk inti denganmassa inti stabilnya disebut defek massa (mass defect). Energi yang diperlukan untuk memutuskan inti menjadi proton-proton dan neutronn-neutron pembentuknya disebut Enegiikat inti (bindyng energy). Perubahan ini disebut reaksi inti. Peluruhan radioaktif dan transmutasi inti merupakan reaksi inti. Radioaktivitas ditemukan oleh ahli fisika Perancis Henri Becquerel. Peluruhan dari inti tidak stabil merupakan proses acak dan tidak mungkin untuk memperkirakan kapan sebuah atom tertentu akan meluruh, melainkan ia dapat meluruh sewaktu waktu. Dikenal dua reaksi nuklir, yaitu reaksi fusi nuklir dan reaksi fisi nuklir.Reaksifusi nuklir adalah reaksi peleburan 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 atombaru yang bermassa lebih kecil, serta radiasi elektromagnetik.

3.2  Saran

 Sesuai penjelasan diatas, sesungguhnya mempelajari fisika inti dapat membawa manfaat bagi kehidupan sehari-hari, pemahaman kita menjadi lebih baik terhadap alamsekitar dan berbagai proses yang berlangsung di dalamnya lebih baik dan juga jadimempunyai kemampuan untuk mengolah bahan alam menjadi produk yang lebih bergunabagi manusia. Oleh karena itu saran kami sebaiknya ilmu pengetahuan yang sudah ada dapat lebih dikembangkan lagi dengan tanggung jawab didalamnya.