BAB 9 REAKSI INTI B
description
Transcript of BAB 9 REAKSI INTI B
7/18/2019 BAB 9 REAKSI INTI B
http://slidepdf.com/reader/full/bab-9-reaksi-inti-b-5697e8b0c9b0b 1/32
BAB IX
REAKSI INTI
Reaksi inti adalah suatu proses yang terjadi apabila dua partikel nuklir
(nukleon atau sistem nukleon yang terikat suatu inti yang menduduki salah satu
keadaan kuantumnya) bertumbukan sehingga terjadi pertukaran energi, momentum,
kadang-kadang juga muatan listrik, muon, sudut dan lain- lain.
Secara simbolis:
a + A + b + !→ (".#)
disingkat: A ( a , b ) B (".$)
di mana
a % partikel penembak (proyektil)
A % inti target (diam di laboratorium)
% inti hasil
b % partikel hasil, dapat lebih dari satu (b , b , b , & dst).# $ '
! % energi dalam e! dimasukkan untuk kompensasi perbedaan jumlah massa a*al dan masssa akhir.
ilai ( ) ( )! % + - + "'#, eA a b (".')
Apabila , , , A a b adalah massa dari inti- inti A, a, , b dalam satuan
amu dengan #amu / "'#, e % 0
( )
$ $! % 1(m + 2 m )+( m + 2 m ) c - (m + 2 m ) + ( m + 2 m ) cA A e a a e e b b e
$! % 1m + 2 m ) + (m + 2 m ) - m + 2 -2 m + m + 2 m 3cA A e a a e A b
! % 1m +
e b b
A
e
2 mA e
+ m + 2 m - m - ma a e
2A e
+ 2 b
me
- m - 2 m b b e
$! % (m + m + 2 m ) - (m + m ) cA a a
$
e
b
3 c
Q nilainya dapat positi4, nol atau negati4.
1) ! 5 6 , reaksi eksorgik yaitu reaksi dapat berlangsung tanpa persyaratan
kineatik tertentu untuk 7 a (kinematik a)
#
7/18/2019 BAB 9 REAKSI INTI B
http://slidepdf.com/reader/full/bab-9-reaksi-inti-b-5697e8b0c9b0b 2/32
!) ! 8 6 , reaksi endorgik yaitu: reaksi "anya berlangsung dengan syarat
tertentu pada 7 . , yaitu ( 7 5 7 ).a a ambang
9ntuk a + A + !! 8 b6 +→ mula-mula diandaikan$7 88 m c
a a(non
relati;istik).
<erhatikan kerangka acuan pusat massa (c) dari sistem (A,a) dan (,b). =alam
kerangka c, momentum linier total:
m R ii
iR %
mii
#R % m R i
i(i
#; % m ;i
i(i
m ; + m ; +....% 6# $# $
∑
∑
∑
∑
ur
ur
r r
r r
andaikan> > > >
; , ; , ; dan ;a A b
r r r radalah kecepatan dari a, A, dan b diukur terhadap
c maka
m> >a; % - ;A am
A
> >m ; + m ; % 6
a Aa A> >
m ; - m ;A aA a
.............(?a)
> >m ; + m ; % 6
b b
=
r r
r r
r r
r r
=alam kerangka acuan @ (laboratorium), kecepatan a adalah ;a merupakan
kecepatan relati4 a terhadap A.
=alam kerangka c selisih ini (a terhadap A) juga memberikan nilai ;a .
$
0
R 2
m 2
m 1
c
R
R 0
z
y
x
7/18/2019 BAB 9 REAKSI INTI B
http://slidepdf.com/reader/full/bab-9-reaksi-inti-b-5697e8b0c9b0b 3/32
> >; % ; - ;
a a A
m> >a% ; - - ;
a amA
m> >a% ; + ;
a amA
÷ ÷
r r r
r r
r r
( )
m >a# ;am
Amm >
aA ;am mA A
m + m >A a; % ;a am
m> A; %
A
...........;a am + m
?b
A a
÷= + ÷
÷= + ÷ ÷ ÷ ÷ ÷
r
r
r r
r r
<ersamaan (?a) dan (?b)
m> >a; % - ;A am
Am m
a A% - ;am m + m
A A a
÷ ÷
r r
r
m> a; % - ;A am + m
A a
r r
nergi kinetik sistem (A,a) di c:
( ) ( )
( ) ( )
$ $# #> >>7 % m ; + m ;c a Aa A$ $
$ $mm# # aA% m ; + m - ;aa Aa$ m + m $ m + m
A a A a$$ $ $mm# # aA% m ; + m ;a aa A$ $$ $
m + m m + mA a A a
$ $$ $m m m m# #a A A a% ; + ;a a$ $$ $
m + m m + m
A a A a
÷ ÷ ÷ ÷ ÷ ÷
r r
r r
r r
r r
'
7/18/2019 BAB 9 REAKSI INTI B
http://slidepdf.com/reader/full/bab-9-reaksi-inti-b-5697e8b0c9b0b 4/32
( )
( )
( )
$ $ $m m + m m# a A A a% ;a$$
m + mA a
$ m + m# a A% m m ;aa A $$m + m
A a$# #
% m m ;aa A$ m + mA a
$ m# # $A% m ; m ; % 7 % 7 aa a a @$ m + m $a A a
Badm
> A7i % 7c @ m + m
ata
A a
÷
÷ ÷ ÷
÷ ÷ ÷ ÷
÷ →
÷ ÷ ÷
r
r
r
r r
m + m>A au 7 % 7
@ cmA
÷ ÷
Agar reaksi dapat berlangsung dengan dan b tepat terbentuk harus dipenuhi yaitu
energi 7 dan 7 b sama dengan nol, maka energi ini disebut
>7 ambang
Badi (m + m ) 0 % (m + m ) 0a A b
7> % (m + m ) 0 - (m + m ) 0ambang b a A
7> % 1(m + m ) - (m + m )3 0ambang b a A
7> % - !ambang
Cngatm
>A7 % 7 @ cm + m
A a
÷ ÷
di mana @ ambang c ambang7> % 7> , 7> % 7> % - ! sehingga
mA7> % - !
ambang m + mA a
÷ ÷
→ non relativistik
7 % tenaga minimum a, 7 5 7 ambang a ambang 9ntuk keadaan relati;istik:
D
7/18/2019 BAB 9 REAKSI INTI B
http://slidepdf.com/reader/full/bab-9-reaksi-inti-b-5697e8b0c9b0b 5/32
bb pv :
$7 % - m ca a a
, di mana ( )#E$
D $$ $ % m c + p ca a a
sehingga
D $ #E$ $$ $7 % (m c + p c ) - m ca a a a
7arena
m ;a a p %a
$;a#-$c
r
7edua nilai ini dimasukkan pada semua langkah sejak a*al akan diperoleh:
( ) m !a7 relati;istik % - ! # + -ambang m $ m0
A A
(TUGAS 1)
9ntuk 7 6 b
≠
B B pv
( ) ( )7 6
b
7 + m +m 0 m +m 0 7 + 7 a A a b b
! % 7 + 7 b
≠→ +
7ita gunakan hukum kekekalan momentum linier.
Arah horisontal : p % p cos % p cos
a b b θ θ
Arah ;ertikal : p sin F % p sin F
b b
9ntuk keadaan non-relati;istik:
( )
( ) ( ) ( )
$ p #E$7% , atau p% $ m 7 sehingga
$m p - p cos F % p cos F
a b b #E$ #E$ #E$
$ m 7 - $ m 7 cos F % $ m 7 cos Fa a b b b
7ita kuadratkan:
bθ
Bθ Aa
7/18/2019 BAB 9 REAKSI INTI B
http://slidepdf.com/reader/full/bab-9-reaksi-inti-b-5697e8b0c9b0b 6/32
( ) ( ) ( )
( ) ( )
#E$ #E$$ $
$ m 7 + $ m 7 cos F - $ $ m 7 $ m 7 cos F % $ m .... ".D
# #$ $$ m 7 sin
7 cos F
F % $
a a
m 7 sin F b b b
b b b a a b b
b
7ita kuadratkan:
( ) ( ) ( )..............................$ $$ m 7 sin F % $ m 7 sin ..........................F b b b
.... ".
<ersamaan (".D) + (".), maka
( )
# #$ $ $ $ $ m 7 + $ m 7 (cosF + sin F ) - $ ($ m G ) ($ m G ) cos F
a a b b b b a a b b b
$ $% $ mG (cos F + sin F )H H
# #$ $$ mG + $ m 7 - $ ($ m G ) ($ m 7 ) cos F % $ m G
a a b b a a b b bH H#$ m 7 $ m 7 $a a b b $7 % + - D m m 7 7 cos F
a b a b b$ m $ m $ mH H H
m 7 a a7 %
( )
( )
( )
#m 7 $ b b $+ - m m 7 7 cos Fa b a b bm m m
H H H7arena ! % 7 + 7 - 7 atau 7 % ! - 7 + 7 maka
b a b a
#m m $a b $! - 7 + 7 % 7 + 7 - m m 7 7 cos F b a a b a b a b bm m m
#$ $! % + - m m 7 7 cos F + -
a b a b bm
! %
m b 7 7
b bm
m b7 + 7
b b-
ma 7 7
a am
ma7 + 7
a am
m
- ( )
( )#m m $ b a $! % 7 #+ -
#$ $m m 7 7 cos Fa
7 # - - m m 7 7 cos F b a a b a
b
b bm m m
a bm
b
÷ ÷ ÷ ÷
9ntuk relati;istik
( )#
$ $$m c + 7
$ $ p % - m c$c
$ $ $ $ D % p c + m c$ % 7 + m c
Analog
I
7/18/2019 BAB 9 REAKSI INTI B
http://slidepdf.com/reader/full/bab-9-reaksi-inti-b-5697e8b0c9b0b 7/32
( )
( )
m + m m - m # $ $ $ b a a! % 7 - 7 + 7 + 7 - 7 Relati;istik b a a b
m m $ m 0 # #
$ $# 7 7 $ a b$- m m 7 7 cos F #+ #+ (J9KAS $)a b a b bm $ m0 $ m 0
a
b
÷ ÷
÷ ÷ ÷ ÷ ÷ ÷
#enis$%enis reaksi inti dan suber proyektil
Proyektil (a) dapat berupa %
a). e-(hamburan elektronE electron scattering)
b). a % γ photon scattering
photon absorption
proton disintegration
c). b % γ photon production
d). a % L lambat (slo* thermal neutron)
cepat
e). b % L → neutron source
Suber$ suber proyektil&
a % n dengan energi neutron:
(#) 7 n % (#-#$6) 7e bergantung pada sudut hamburan diperoleh reaksi endorgik
M@i (p,n) Me 7p 5 #,NN# e 7 ambang % #,NN# e
($) 7 n % (#$6-I66)7e, reaksi yang diperlukan serupa hanya 7 p 55 beberapa kali
7 ambang
(') 7 n % (6,I-D)e, reaksi yang diperlukan (endorgik) 'O(p,n)'Oe, 7 ambang=#,6#"
e
(D) 7 n % (D-") e, reaksi yang diperlukan (endorgik) $O(t,n) DOe, 7 ambang=#M,MN
e
+bA+a
A?+aP
c?
A+a
+b
+γ
M
7/18/2019 BAB 9 REAKSI INTI B
http://slidepdf.com/reader/full/bab-9-reaksi-inti-b-5697e8b0c9b0b 8/32
Sasaran (target) yang diperlukan untuk generasiM@i'
diuapkan dalam ;akum dan
diembunkan pada lempeng Qol4ramE Jentalium.
CONTOH REAKSI INTI
( )#D #D p,p Oamburan lastis <roton.
( )
?#D #D
p,p>
Oamburan Cnelastis <roton
( )?#D #$ #$ p, atau α
Reaksi (p,α)
( )?#D # # p, atau γ
Reaksi penangkapan proton
( )?#D #' #' ,p atau γ
Reaksi 4otonuklir
( )?#D I " " n , @i e atau e
Reaksi spalasi
( )?" I #D #De @i , n atau
Reaksi Con berat
1' a%u Reaksi
Bika suatu berkas partikel berada pada material tertentu terjadi reaksi inti.
erapa kecepatan reaksi, jika jumlah dari reaksi inti mengambil tempat dalam
satu satuan *aktu.
; % kecepatan dari partikel berkas
T % kecepatan partikel tiap satuan cm'
t % ketebalan
A % luas berkas
σ % penampang melintang mikroskopis (cross section)
RR% reaction rate (laju reaksi)
RR % (T ;) n (σ t A)
4luks: φ % T ;
;olume: % t A
N
7/18/2019 BAB 9 REAKSI INTI B
http://slidepdf.com/reader/full/bab-9-reaksi-inti-b-5697e8b0c9b0b 9/32
Σ% n σ, maka RR % φ Σ
Uluks φ% jumlah dari partikel yang menyeberangi satu satuan luas dalam satusatuan *aktu
RR % φ n σ
di mana n% jumlah total dari inti
% n sehingga RR % φ σ
!' ross se*tion
isal C % intensitas yang jatuh pada suatu lembaran tipis dalam suatu bahan
dt % tebal bahan
A % luas permukaan bahan
S % luas e4ekti4 dari suatu inti atom
n % jumlah inti target dalam bahan
Bumlah inti atom permukaan luas % n dt
Bumlah total inti atom pada luas A % A n dt
@uas e4ekti4 total % σ (A n dt) % σ n A dt
luas e4ekti4 totalUraksi luas e4ekti4luas permukaan total
V n A dt4 % % V n dt
A
=
<erubahan intensitas:
"
C
J a r g e t
7/18/2019 BAB 9 REAKSI INTI B
http://slidepdf.com/reader/full/bab-9-reaksi-inti-b-5697e8b0c9b0b 10/32
dC % - 4 CdC % - V n dt C
dC % - V n dtCdC
% - V n dtC
ln C % - V n t + ln cln C - ln c % - V n t
Cln % - V n t
cC - V n t % ec
- V n tC % c e
∫ ∫
<ada saat t % 6, maka C % Co, (di permukaan bahan) Co % c
sehingga C % Co e - σ n t(#)
Janda (-) berarti intensitas berkurang jika ketebalan bahan bertambah karena
jumlah partikel dari berkas sebanding dengan intensitas maka persamaan (#)
dalam bentuk jumlah partikel dapat ditulis: C L
di mana % o e - σ n t
o% jumlah partikel yang ada pada timahE perak
% jumlah partikel setelah mele*ati suatu ketebalan t dari timah
ross section makroskopis (Σ)% perkalian n dan σ
Σ % σ n
=alam absorpsi saja Σ L ∝ , ∝ % n σ
- W t % eo
9ntuk lembaran timah yang tipis: α t 88#
( )
( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( )
( ) tW #o
.....I
'
t'
W
$
$ t
$W
tW#
.....I
' tW
$
$ tW
#
tW#
.....'X
' tW
$X
$ tW
#X
tW#
...6,#,$,',..m:
m mX
mWttWe
−=
+−
++−=
+−
+−
+−
+=
+−
+−
+−
+=
=∑ −
=−
#6
7/18/2019 BAB 9 REAKSI INTI B
http://slidepdf.com/reader/full/bab-9-reaksi-inti-b-5697e8b0c9b0b 11/32
Bumlah partikel yang diabsorpsi sambil mele*ati ketebalan t adalah d
Bumlah partikel yang diserap:
( )
d % - o
% - # - W to o
% - + W to o o
d % W t, karena W % n V, makao
d % n V to
#alan bebas rata$rata adalah jarak rata- rata x yang ditempuh oleh partikel.
=engan kata lain jalan bebas rata-rata sebelum partikel tersebut diserap atau
dihamburkan.
7alikan jarak Y dengan jumlah partikel yang diserap pada jarak dY pada Y
Cntegrasikan terhadap semua Y
agi dengan jumlah total dari partikel
o
o6
o 6
6
o
6
Y d
Y % d % o
d
Y d
Y %
o
∫ ∫
∫
∫
( )
- n V tSubstitusikan % eo
isal Y % t, maka:- n V Y % e
od d - n V Y % e
odY dY
##
7/18/2019 BAB 9 REAKSI INTI B
http://slidepdf.com/reader/full/bab-9-reaksi-inti-b-5697e8b0c9b0b 12/32
( )
o
6 6 o
o
6
d d - n V Y % eodY dY
d - n V Y% - n V eodY
- n V Yd % - n V e dYo
L LY d % Y d + Y d
Y d
Y %
oL
Y d6Y %
o
Y n V o
Y %
∫ ∫ ∫
∫
∫
L- n V Ye dY
6
o
∫
L- n V YY % n V Y e dY
6∫
( )
( )
6
6
6
uisalkan u % n V Y Y %n V
du % n V
dYdu
du % n V dY dY %n V
L u #- uY % n V e dun V n V
L u - uY % n V e dun V
L Z - # Y[ Z % Y e dY
Z - # % #Z % # + # % $[ $ % #L
Z-# YY e dY % #
6
→
∫
∫
∫
∫
#$
7/18/2019 BAB 9 REAKSI INTI B
http://slidepdf.com/reader/full/bab-9-reaksi-inti-b-5697e8b0c9b0b 13/32
6
LZ -# YY e dY % #
#Y % #
n V# #
Y % % jalan bebas rata ratan V
a
∫
→ −∑
Balan bebas rata- rata adalah kebalikan cross section makroskopis Σ.
Balan bebas rata- rata absorpsi diberikan:
#Y %
a#Y %
W
∑
di mana a∑ adalah cross section makroskopis absorpsi.
'. +enapang intang i-erensial
ila partikel yang datang bereaksi dengan inti target (sasaran).
r
d A
ross section di44erential % cross section per satuan sudut padat (solid angle).
dV % cross section
dΩ % sudut padat
( ) ( )dV
V F % cross sectiond\
φ
#'
θ
θ d
φ d
θ sinr
θ θ d r sin
7/18/2019 BAB 9 REAKSI INTI B
http://slidepdf.com/reader/full/bab-9-reaksi-inti-b-5697e8b0c9b0b 14/32
Jotal cross section σJ:
dV dVJ %d\ d\
dVdV % d\
J d\dV
dV % d\J d\
dVV % d\
J d\
∫ ∫
∫
ilai sudut padat dapat dihitung dengan kententuan gambar di atas.
Sudut padat diberikan oleh:
( )
( )
luas dAd\ %
$ $(jarak) r dA % r dF r sin F d
$% r dF sin F d$r dF sin F d
d\ % sin F d dF$r
dVV % d\
J d\
dV dA A
sin F d dF d\ % %$ $d\ r r 6$] dV dV
% $ ] sin F dF % V d\ d\
6$
$ ] V sin F dF
6
φ
φ
φ φ
π
φ
θ φ
θ φ
=
=
∫
= →∫
→∫
=
( )
( )( )
6
6o
]
dVV F % cross section di44erential
d\d sin F dF d
$
sin F dF d6 6
sin F dF d
$ cos ^
$ cos cos 6
$ # # D
o
π
π
φ
π π
φ
φ
π θ
π π
π π
∫
=
Ω =
Ω = ∫ ∫
Ω =
Ω = −= − −= − − − =
∫ ∫
∫
#D
7/18/2019 BAB 9 REAKSI INTI B
http://slidepdf.com/reader/full/bab-9-reaksi-inti-b-5697e8b0c9b0b 15/32
D. Reaksi .isi dan Reaksi .usi
a. Reaksi .isi
Reaksi 4isi proses pembelahan inti menjadi bagian-bagian dengan ukuran
sebanding. <ada tahun #"'D nrico Uermi, milio Segre dkk, melakukan
eksperimen penembakan 9ranium dengan neutron-neutron yang menghasilkan
beberapa akti;itas sinar β dengan umur paruh yang berbeda-beda.
7arena 9ranium meluruh dengan memancarkan partikel W yang mempunyai
umur paruh yang sangat panjang dianggap bah*a unsur-unsur transuranik
(25"$) terbentuk.
tto Oann dan Urit2 Strassman pada _Cnstitut 7aisar Qilhelm` di erlin pad
tahun #"'N menunjukkan dengan analisis kimia bah*a salah satu unsur
radioakti4 yang dihasilkan dalam penembakan 9ranium dengan berkas neutron
adalah isotop arium#D#aI
<ada tahun #"'" tto Urisch dan @isa eitner mengemukakan bah*a 9ranium
tersebut pecah menjadi#D#aI
dan"$7r 'I
Reaksi Uisi
$' # $'I #9 + n 9? + + n"$ 6 "$ 6
→ → .(#)
#n6
% neutron lambat
$'I
9?"$ % isotop gabungan yang sangat tak stabil (dalam keadaan tereksitasi)
dan % pecahan-pecahan inti
=ua reaksi 4isi yang khas:
$' # $'I #D# N" #9 + n 9? a + 7r + ' n...............................($)"$ 6 "$ I 'I 6
dan$' # $'I #D# "D #9+ n 9? a + 7r + ' n.................................(')"$ 6 "$ I 'N 6
→ →
→ →
<ecahan-pecahan inti mengalami peluruhan β untuk mencapai nukllida yang
stabil.
#
7/18/2019 BAB 9 REAKSI INTI B
http://slidepdf.com/reader/full/bab-9-reaksi-inti-b-5697e8b0c9b0b 16/32
- - - - #D6 #D6 #D6 #D6 #D6e s a @a e......(D)D I M N
dan- - "D "D "DSr r................................................................()
'N '" D6
→ → → →
→ →
=ari semua neutron yang dipancarkan selama 4isi$'9"$
kira$kira // 0
dilepaskan dalam selang *aktu yang sangat singkat dan disebut neutron *epat.
Kira$ kira 10 sisanya dipancarkan belakangan dan disebut neutron labat.
eutron- neutron lambat ini berasal dari pecahan-pecahan tak stabil yang
meluruh dengan pemancaran neutron dalam perjalanannya menuju ke inti stabil.
<artikelfpartikel lain dapat menyebabkan reaksi 4isi, misal partikel W, proton
dan sinar γ . ahkan beberapa nuklida yang sangat berat (seperti isotop ""4 )
tanpa dapat meluruh dengan 4isi spontan memerlukan partikel penembak yang
memicu pembelahan.
Reaksi 4isi melepaskan energi cukup besar dan peluruhan radioakti4
pecah. <ecahan inti melepaskan energi yang lebih kecil. nergi yang terlepas ini
muncul sebagai energi kinetik elektron, tetapi neutrino dan neutron terlepas.
Selama neutron bergerak dalam bahan, terjadi berbagai kemungkinan interaksi
tumbukan. Jiap tumbukan memiliki kebolehjadian yang sebanding dengan luas
penampangnya.
7ebolehjadian sebuah neutron menyebabkan 4isi dalam gerakannya
sejauh dY melalui bahan yang terdiri dari suatu unsur yang memiliki atom- atom
diam adalah:
<4 % V4 dY (a) % konsentrasi inti% jumlah inti per satuan ;olume
7ebolehjadian total suatu jenis interaksi akan terjadi:
<t % Vt dY
% (V4 + Vs+.) dY (b)
ila bahan tersebut tersusun dari dua unsur atau lebih, maka neutron
dapat bertumbukan dengan sembarang nuklida yang ada, tergantung pada
konsentrasi nuklida dan luas penampangnya.
#I
7/18/2019 BAB 9 REAKSI INTI B
http://slidepdf.com/reader/full/bab-9-reaksi-inti-b-5697e8b0c9b0b 17/32
isal ada $ nuklida dengan konsentrasi dan P.
7ebolehjadian neutron akan mengalami suatu interaksi dalam menempuh jarak
dY:
( )> >
t t t< % V + V dY (c)
Bika Io neutron- neutron datang tiap detik menghasilkan C 4isi tiap detik, maka
kebolehjadian 4isi adalah
C4 < %
4 Co
(d)
Subsitusi persamaan (a) ke (d) diperoleh:
C4 % V dY
4 Co
C4 V %
4 C dYo
(e)
=alam metode di44erential dianggap bah*a dY sedemikian kecil sehingga
intensitas berkas neutron dapat dianggap konstan dalam seluruh ketebalan bahandan inti dalam bahan tidak dapat sembunyi satu sama lain.
Bika lempengan bahan mempunyai ketebalan tertentu maka intensitas
neutron C berubah-ubah dan kita harus mengintegralkan untuk menentukan nilainya.
=alam menembus bahan dengan ketebalan dY, intensitas neutron berkurang sebesar
(- d C), karena interaksi yang menghilangkan neutron-neutron dari berkas tersebut.
leh karena itu, kebolehjadian total dari interaksi tersebut:
dC< % - % V dYt tC (4)
#M
7/18/2019 BAB 9 REAKSI INTI B
http://slidepdf.com/reader/full/bab-9-reaksi-inti-b-5697e8b0c9b0b 18/32
( )
C YdC- % V dY
tCC Yo o
C YdC % - V dY
tCC Yo o
Cln % - V Y - Y
t oCo
<ada saat Y % 6 C % C makao o
Cln % - V Y
tCo
- V YC t % e
Co
∫ ∫
∫ ∫
- V YtC % C e
o(g)
C % intensitas berkas neutron yang diteruskan (akhir)
Co % intensitas berkasd neutron sebelum masuk bahan (a*al)
BikaC
C
o
dan Y diketahui maka dapat ditentukan luas penampang total.
Cln % - V Y
tCo
Cln
CoV % -
t Y
(h)
@intasan bebas rata- rata neutron :
#@ %i V
t(i)
@intasan rata- rata neutron per 4isi:
#@ %
4 V4
(j)
ila bahan merupakan campuran dari dua bahan mempunyai luas penampang dan
konsentrasi inti berbeda, maka lintasan bebas rata- rata neutron per 4isi:
#N
7/18/2019 BAB 9 REAKSI INTI B
http://slidepdf.com/reader/full/bab-9-reaksi-inti-b-5697e8b0c9b0b 19/32
#@ %
4 > > V + V4 4
(k)
b' Reaksi .usi
Reaksi 4usi: proses penggabungan dua inti ringan en%adi inti yang
lebi" berat' =alam proses 4usi juga dilepaskan energi yang cukup besar karena
isotop inti hasil lebih kecil daripada massa isotop inti-inti yang bergabung.
<ada tahun #"'N Oans ethe mengemukakan bah*a reaksi 4usi terjadi di
atahari dan bintang-bintang lainnya sehingga atahari tampaknya tidak menjadidingin selama bertahun-tahun.
7arena reaksi 4usi dalam bintang-bintang terjadi pada suhu yang sangat tinggi,
maka reaksi 4usi ini juga disebut reaksi teronuklir.
ethe mengemukakan bah*a siklus 7arbon berikut merupakan salah satu reaksi inti
yang paling penting dalam pelepasan energi karena proses 4usi.
# #$ #'a) O + R + g
# I M
#' #' 6 b) R + e + h
M I +#
# #' #Dc) O + R + g
# I M
# #D #d) O + S + g
# M N
# # 6e) S + e + h
N M +#
# # #$ D4) O + R + Oe# M I $
→
→
→
→
→
→
(I)
=ari persamaan- persamaan laju reaksi ini kita melihat bah*a#$
I bekerja
seperti katalisator dalam arti bah*a unsur ini erupakan bagian dari reaksi
aal dan erupakan "asil dala reaksi ak"ir'
<erhatikan bah*a D inti Oidrogen (proton) dihabiskan dan ' sinar γ , $ neutrino, $
proton dan sebuah inti Oelium terbentuk.
Siklus reaksi tersebut dapat ditulis:
#"
7/18/2019 BAB 9 REAKSI INTI B
http://slidepdf.com/reader/full/bab-9-reaksi-inti-b-5697e8b0c9b0b 20/32
# D 6D O Oe + $ e + $ + ' # $ +#
→
Sehingga perbedaan massa isotop dalam reaksi ini adalah:
( )( )
# D 6% D O - Oe + $ e# $ +#
% D,6'#'66 - D,66$I6' + 6,66#6"N % 6,6$MI
<erbedaan massa ini memberikan nilai
e! % 6,6$MI . "'#, % $,M e
Siklus 4usi lain yang penting melibatkan proton- proton.
# # $ 6a) O + O O + e + h# # # +#
$ # ' b) O + O O + g# # #
' ' ' #c) O + O Oe + $ O# # $ #
→
→
→
(M)
$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$selaat bela%ar$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$
$6
7/18/2019 BAB 9 REAKSI INTI B
http://slidepdf.com/reader/full/bab-9-reaksi-inti-b-5697e8b0c9b0b 21/32
T23AS BAB /'
#. Jugas #
$. Jugas $
'. Jentukan nilai ! dan energi ambang secara non relati;istik maupun secara
relati;istik untuk reaksi inti ( )#N #' n , W .
D. itrogen #D memiliki keadaan eksitasi $,'# e dan '," e. Bika gas
itrogen tersebut ditembaki dengan neutron e, berapakah energi neutron
yang tampak pada sudut o"6 terhadap arah neutron datang.
. erkas neutron 6,# e ditembakkan pada logam 9ranium alam yang ;olumenya
# 'cm . Bika berkas neutron memiliki 4luks #6neutron
's cm
, tentukan laju
pembangkitan panas di dalam kotak yang diakibatkan oleh 4isi neutron lambat
$'9 .
$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ selaat enger%akan $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$
$#
7/18/2019 BAB 9 REAKSI INTI B
http://slidepdf.com/reader/full/bab-9-reaksi-inti-b-5697e8b0c9b0b 22/32
BAB X
+E4ERE+AT +ARTIKE
A' +enda"uluan'
A*al dari akselerator tak lepas dari eksperimen Keissler seorang peniup
gelas yang mampu mem;akumkan tabung gelas sampai #6 -' torr pada tahun #NI6.
=engan tabung lucutan ini memba*a dia menemukan sinar katoda, dan inilah
merupakan akselerator pertama yang paling sederhana. ksperimen dengan
akselerator ini kemudian dapat menghasilkan penemuan besar lainnya, yaitu sinar
oleh Q.Rontgen pada tahun #N" dan penemuan elektron oleh BB.Jhomson tahun
#N"M.
<erkembangan akselerator selanjutnya digunakan pada penelitian dasar
Uisika uklir, untuk mempelajari reaksi partikel-partikel nuklir dan struktur nuklir
(inti atom). Cni diperoleh pada tahun #"'$ oleh ockro4t dan Qalton pada tahun
#"'$, dengan menggunakan proton I66 ke. =alam perkembangan selanjutnya
berkas pertikel yang dihasilkan oleh akselerator dapat digunakan untuk berbagai
keperluan aplikasi seperti diperlihatkan pada Kambar #6.#.
Kambar #6.# Sejarah Aplikasi Akselerator <artikel
( A.Littlefield.1968:258)
$$
7/18/2019 BAB 9 REAKSI INTI B
http://slidepdf.com/reader/full/bab-9-reaksi-inti-b-5697e8b0c9b0b 23/32
Seiring dengan perkembangan teknologi akselerator yang meliputi
akselerator linear dan siklik, aplikasi akselerator berkembang dengan pesat dan
menjamah berbagai bidang kehidupan manusia. Jabung sinar merupakan tonggak
sejarah aplikasi akselerator partikel yang mempunyai dampak sangat besar terhadap
kehidupan manusia.
=alam kamus Clmu <engetahuan pengertian akselerator menurut Uisika
adalah mesin untuk meningkatkan energi kinetik partikel bermuatan dengan
mempercepat partikel tersebut di dalam medan listrik . 7omponen utama akselerator
terdiri dari sumber berkas partikel bermuatan atau injektor, sistem pemercepatan,
sistem tabung hampa, sistem penanganan berkas partikel ( sistem optik), irradiator
target, sistem instrumentasi dan kendali. =ari uraian tersebut dapat dibayangkan
bah*a akselerator mempunyai kemiripan dengan komponen J yaitu adanya
sumber elektron yang dipancarkan oleh 4ilament, sistem pemercepat berupa
tegangan tinggi, lempeng ;ertikal dan hori2ontal bermuatan listrik, elektron berada
pada ruang ;akum. <ada J elektron berenergi ditembakan pada kaca pendar
sedangkan pada akselerator elektron dikeluarkan ke atmos4er untuk keperluan
proses radiasi seperti contoh Kambar #6.$.
Kambar #6.$ Skematik Akselerator lektrostatik
(Bryant, P.J. 1991:91)
$'
7/18/2019 BAB 9 REAKSI INTI B
http://slidepdf.com/reader/full/bab-9-reaksi-inti-b-5697e8b0c9b0b 24/32
erdasarkan medan elektromagnet yang digunakan, sistem pemercepat
partikel dapat dibedakan menjadi dua, yaitu pemercepat elektrostatik dan
pemercepat elektrodinamik.
Berdasarkan bentuk lintasan partikel, akselerator dibagi menjadi dua
yaitu akselerator linear dan siklik'
#. <ada akselerator linear partikel diper*epat dala sekali lintasan lurus ole"
edan elektrostatik atau R. yang terpasang pada struktur peer*epat .
<ada akselerator linear pertaba"an energi kinetik total partikel
tergantung dari pan%ang struktur peer*epat. 7arena adanya tegangan
dadal maka untuk dimensi struktur peer*epat yang saa akselerator linear
R. dapat eng"asilkan energi kinetik partikel beruatan yang %au" lebi"
besar daripada akselerator linear elektrostatik .
$. <ada akselerator siklik partikel bergerak engikuti orbit tertutup bere5olusi
berulang kali' nergi kinetik partikel yang sangat besar dengan mudah dapat
dihasilkan, sesuai dengan jumlah pengulangan partikel ketika mele*ati medan
RU. Bentuk akselerator siklik se*ara garis besar dapat dibagi dua %enis yaitu
akselerator edan agnet statik (siklotron) dan akselerator edan agnet
tersinkronisasi (sinkrotron).
Akselerator partikel bekerja berdasarkan interaksi partikel bermuatan dalam
medan elektromagnet. <eran medan elektromagnet ini dimulai sejak a*al yaitu
ketika partikel bermuatan dihasilkan oleh suatu sumber pembangkit partikel
bermuatan atau injektor, sebelum dipercepat lebih lanjut dengan medan
elektromagnet. <erkembangan teknologi pemercepat pada akselerator sangat
menakjubkan seperti ditunjukkan pada Kambar #6.$.
Berdasarkan %enis partikel akselerator yang diper*epat maka
akselerator partikel dibagi en%adi dua yaitu akselerator ion dan akselerator
elektron. 6utput akselerator dapat berbentuk berkas ion atau elektron yang
di*irikan oleh besarnya: arus, energi kinetik , dan pro-il berkas. 7arakteristik dari
masing-masing parameter berkas ini sangat penting dalam aplikasi.
=alam mempelajari akselerator partikel diharapkan pembaca telah
mempelajari dasar-dasar elektromagnetik atau listrik dan magnet serta mekanika
$D
7/18/2019 BAB 9 REAKSI INTI B
http://slidepdf.com/reader/full/bab-9-reaksi-inti-b-5697e8b0c9b0b 25/32
rela;istik khusus. Satuan yang digunakan dalam membahas teori akselerator
biasanya menggunakan satuan cgs (cm,gr,second) untuk melihat lebih detail
elektrodinamika partikel. amun dalam hal ini penulisan rumus berdasarkan satuan
mks (meter, kg, second) sedangkan untuk perhitungan besaran 4isisnya
menggunakan satuan praktis yang umum dipakai. Satuan praktis yang umum
dipakai dalam akselerator untuk energi digunakan e. Satu e yaitu energi yang
diberikan pada elektron jika elektron dengan muatan #e oulomb mele*ati beda
potensial # olt sehingga mempunyai energi #,I6$$ Y #6-#" Boule. Satuan energi
akselerator biasanya orde k e (kilo e) f Je (tera e). =engan catatan k % #6'
, % #6I, K % #6" , J % #6#$ Satuan potensial listrik dalam ;olt, satuan
medan magnet dalam Kauss, satuan tekanan kehampaan dalam Jorr, satuan daya
dalam *att, satuan massa dalam amu (atomic mass unit).
Kambar #6.' <erkembangan Jeknologi Akselerator
(Livington!".#.and $.% Ble&et. 1962:1')
+rinsip asar 3erak Berkas +artikel
Apabila suatu partikel bermuatan berada dalam medan elektromagnet maka
partikel akan berinteraksi dengan medan elektromagnet sehingga partikel
$
7/18/2019 BAB 9 REAKSI INTI B
http://slidepdf.com/reader/full/bab-9-reaksi-inti-b-5697e8b0c9b0b 26/32
mempunyai gaya bekerja padanya yang diberikan oleh hukum @oren2t secara
relati;istik.
erikut penjabaran rumusnya,
erdasarkan hukum gaya magnet maka:
gaya @orent2, T muatan partikel, kecepatan partikel, c kecepatan cahaya,
medan listrik, dan medan magnet. 7edua komponen gaya ini banyak digunakan
dalam akselerator. Kaya karena medan listrik digunakan untuk
mempercepat partikel sedangkan gaya karena medan magnet digunakan
untuk pembelokan atau pem4okusan partikel. <ada akselerator energi rendah, gaya
listrik juga dapat digunakan untuk pembelokan atau pem4okusan partikel.
<ersamaan momentum untuk keadaan non relativiti pada benda yang
bergerak dengan kecepatan ; adalah dengan m adalah massa diam. 7etika
ada gaya luar, jumlah momentum dari interaksi partikel adalah konstan, total
momentum dikonser;asikan:
.
Cni berlaku untuk keduanya,baik non relati;itas maupun relati;itas.
omentum dikatakan dalam keadaan relati;istik jika: (a) Adanya gaya dari
luar, jumlah momentum dari partikel yang berinteraksi terkonser;asi, (b) =alam
keadaan limit, bah*a .sehingga,
di mana 4ungsi 4(;) besarnya harus # untuk ;%6 dan 4(;) adalah besaran tak
berdimensi. Uungsi 4(;) hanya bergantung pada besar ;, sehingga 4ungsi 4(;) harus
menjadi 4ungsi ;$. 7arena 4 tak berdimensi, ini harus menjadi sebuah 4ungsi ; $Ec$
atau lebih 4amiliar dengan persamaan
$I
7/18/2019 BAB 9 REAKSI INTI B
http://slidepdf.com/reader/full/bab-9-reaksi-inti-b-5697e8b0c9b0b 27/32
sehingga
Bika gaya @orent2 diintegrasikan terhadap *aktu, interaksi partikel dengan medan
elektromagnetik maka akan diperoleh perubahan momentum partikel.
Sebaliknya jika gaya @orent2 diintegrasikan terhadap panjang lintasan maka
diperoleh perubahan energi kinetik partikel. agaimana memperoleh energi kinetik
relati;istik 7ita de4inisikan k sebagai sebuah partikel yang melakukan usaha
untuk berpindah dari keadaan diam (saat t%6) menjadi keadaan berkecepatan ; (saat
*aktu t), sehingga perubahan energi kinetik partikel sebagai berikut
Bika gaya @orent2 pada persamaan ($.#) dimasukkan ke persamaan ($.') dan
mengganti ds % ; dt maka diperoleh
=ari persamaan ($.D) terlihat jelas bah*a energi kinetik partikel akan membesar
jika medan listrik membesar dan percepatan terjadi pada arah medan listrik.
<ercepatan ini tidak tergantung pada kecepatan a*al partikel, pada kecepatan a*al
nol pun terjadi percepatan. Kaya @orent2 pada komponen kedua persamaan ($.D)
tergantung kecepatan partikel. Arah gaya ini tegak lurus arah rambat partikel dan
medan magnet. =ari persamaan ($.D) besarnya energi kinetik tidak tergantung pada
medan magnet karena perkalian scalar . Badi keberadaan medan
magnet hanya menyebabkan pembelokan arah gerak partikel.
$M
7/18/2019 BAB 9 REAKSI INTI B
http://slidepdf.com/reader/full/bab-9-reaksi-inti-b-5697e8b0c9b0b 28/32
9ntuk partikel dengan massa diam m6 yang bergerak dengan laju
momentum p secara relati;istik (;%c), % , di mana maka
gaya pemercepat partikel sama dengan gaya listrik yang diberikan oleh persamaan
dengan
nergi kinetik relati;istik
Sehingga dari persamaan ($.I) menjadi bentuk
<em4aktoran kuadrat di dalam kurung menjadi,
sehingga
$N
7/18/2019 BAB 9 REAKSI INTI B
http://slidepdf.com/reader/full/bab-9-reaksi-inti-b-5697e8b0c9b0b 29/32
7emudian pengintegralan dan sebagaimana ditunjukkan persamaan
($.M) ini hanya .
<ada mekanika relati;istik energi total partikel % k +6 maka energi kinetik
elektron dapat diperoleh dari rumus rela;istik = ( ) 2.
edan yang digunakan untuk mempercepat partikel dibangkitkan secara
elektrostatis atau secara elektrodinamis yang akan dibahas dalam bagian berikut.
B' #enis Akselerator'
<enggolongan jenis akselerator memang unik, namun demikian
umumnya penggolongan jenis akselerator dapat ditentukan dari bentuk lintasan,
sistem pemercepatan, keluaran berkas partikel, dari besar energinya dan
aplikasinya.
=ari bentuk lintasan akselerator dibagi en%adi dua, yaitu:
#. Akselerator linier: akselerator elektrostatik dan RU linac (linear accelerator)
$. Akselerator sirkular: siklotron, sinkrosiklotron, isokron siklotron, betatron,
mikrotron, sinkrotron.
=ari sistem pemercepatan medan elektromagnet dalam lintasan,
akselerator dibagi menjadi dua yaitu:
1) Akselerator elektrostatik (stati* -ield)
=alam pemercepat elektrostatik, partikel hanya dipercepat dalam sekali
lintasan dalam medan elektrostatik, yang termasuk akselerator elektrostatik
$"
7/18/2019 BAB 9 REAKSI INTI B
http://slidepdf.com/reader/full/bab-9-reaksi-inti-b-5697e8b0c9b0b 30/32
antara lain ockro4t Qalton, an de Kraa44, =ynamitron, Jandem <eletron,
Jrans4ormator
!) Akselerator elektrodinaik (alternati5e -ield)
9ntuk memperoleh energi pemercepat yang lebih tinggi tanpa dibatasi oleh
tegangan dadal, pemercepatan dapat dilakukan secara berulang (siklik)
dalam medan elektromagnet yang berubah secara siklik (elektrodinamik)
dalam lintasan melingkar (sirkuler) maupun lintasan lurus (linear). ang
termasuk akselerator elektrodinamik antara lain: siklotron, sinkrosiklotron,
isokron siklotron, betatron, mikrotron, sinkrotron, RU linac (linear
accelerator).
=ari keluaran berkas partikel dibagi menjadi tiga yaitu :
#) Akselerator elektron
$) Akselerator ion
') Akselerator generator neutron
=ari aplikasi akselerator yang populer dibagi menjadi tiga yaitu:
#) Akselerator implantor ion untuk industri semikonduktor
$) Akselerator @inac untuk kedokteran
') esin berkas elektron () untuk proses industri.
+ebagian akselerator berdasarkan energi dibagi menjadi tiga
yaitu :
#) Rendah : ratusan ke f puluhan e
$) Sedang : ratusan e f Ke
') Jinggi : puluhan Ke - Je
enurut Atam <.Arya (#"II :#D), pembagian akselerator berdasarkan macam-
macam kategori berikut ini:
'6
7/18/2019 BAB 9 REAKSI INTI B
http://slidepdf.com/reader/full/bab-9-reaksi-inti-b-5697e8b0c9b0b 31/32
erdasarkan bagan di atas pemercepat berkas partikel dapat dibagi
menjadi empat macam#) Akselerator tegangan langsung: Akselerator ockro4t Qalton, Kenerator
an de Kraa44 (Jandem an de Kraa44 dan <elletron)
$) Akselerator resonansi: Siklotron dan @inear Akselerator (Akselerator
proton dan Akselerator lektron)
') Akselerator sinkronous: Sinkrosiklotron dan Sinkrotron (Sinkrotron
<roton dan Sinkrotron lektron)
!) Akselerator Kradient Alternati4.
------------------------- Selesai --------------------------
'#
7/18/2019 BAB 9 REAKSI INTI B
http://slidepdf.com/reader/full/bab-9-reaksi-inti-b-5697e8b0c9b0b 32/32
T23AS BAB 17'
+ela%ari lebi" lan%ut dan buat rangkuan ateri pada buku&
#. Atam <. Arya.#"II. *+nda,ental of -+lear %/i. oston: Allyn and acon,
Cnc. ab C. <article Accelerators and uclear Reactors. hal ## sEd 'M.
$. Oenry Semat and Bohn R. Albright. #"M'. 0ntrod+tion to Ato,i and -+lear
%/i. *ift dition. @ondon: hapman and Oall @td. <ARJ CCC 9@AR
<OSCS.. #$ <article Accelerators. 'I' sEd '"6.
$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ selaat enger%akan $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$
PE"#AGIAN TUGAS PE$A%ARI &AN#UAT RANGKU"AN "ATERI #A#
1' ASSE$ERATOR PARTIKE$
.
Kelopok 8alaan Keterangan
1' K!91!77/$71: ;11 < ;1; 1' Ata +' Arya'1/=='
!' K!91!71;$71> ;1; < ;1>
9' K!91!71/$7!/ ;1> < ;!=
:' K!91!797$79; ;!= < ;97;' K!91!79=$79/ ;97 $ ;99
=' K!91!7:!$7;1 ;99 < ;9?
?' K!91!7;!$7;; 9=9 < 9=/ !' 8enry Seat and
#o"n R' Albrig"t'
1/?9'
>' K!91!7;=$7=7 9=/ < 9??
/' K!91!7=!$7=? 9?? < 9>:
17' K!91!7=/$7>1 9>: < 9/7
.
'$