Nuklir: Pengertian , bahan pembuatnya , dan Kegunaan Menurut Wikpedia Bahasa Indonesia ,Kata nuklir berarti bagian dari atau yang berhubungan dengan nukleus atom (inti atom).. Dalam fisika nuklir, sebuah reaksi nuklir adalah sebuah proses di mana dua nuklei ataupartikel nuklir bertubrukan, untuk memproduksi hasil yang berbeda dari produk awal. Pada prinsipnya sebuah reaksi dapat melibatkan lebih dari dua partikel yang bertubrukan, tetapi kejadian tersebut sangat jarang. Bila partikel-partikel tersebut bertabrakan dan berpisah tanpa berubah (kecuali mungkin dalam level energi), proses ini disebut tabrakan dan bukan sebuah reaksi. Dikenal dua reaksi nuklir, yaitu reaksi fusi nuklir dan reaksi fisi nuklir. Reaksi fusi 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 atom baru yang bermassa lebih kecil, serta radiasi elektromagnetik. Reaksi fusi juga menghasilkan radiasi sinar alfa, beta dan gamma yang sagat berbahaya bagi manusia. Contoh reaksi fusi nuklir adalah reaksi yang terjadi di hampir semua inti bintang di alam semesta. Senjata bom hidrogen juga memanfaatkan prinsip reaksi fusi tak terkendali. Contoh reaksi fisi adalah ledakan senjata nuklir dan pembangkit listrik tenaga nuklir. Unsur yang sering digunakan dalam reaksi fisi nuklir adalah Plutonium dan Uranium (terutama Plutonium-239, Uranium-235), sedangkan dalam reaksi fusi nuklir adalah Lithium dan Hidrogen(terutama Lithium-6, Deuterium, Tritium). 2. Bahan Pembuatnya Bahan Pembuat nuklir adalah Uranium. Uranium merupakan unsur radioaktif. Berikut ini adalah pengertian uranium dan cara kerjanya menurut Organisasi Nuklir Dunia atau World Nuclear Assosiation yang dapat dilihat di www.world-nuclear.org :
Uranium adalah logam yang sangat berat yang dapat digunakan sebagai sumber berlimpah energi terkonsentrasi. Uranium terjadi pada sebagian besar batu di konsentrasi 2 sampai 4 bagian per juta dan adalah sebagai umum dalam kerak bumi sebagai timah, tungsten dan molybdenum. Uranium terjadi dalam air laut, dan dapat pulih dari lautan. Uranium ditemukan pada tahun 1789 oleh Martin Klaproth, seorang kimiawan Jerman, dalam mineral yang disebut bijih-bijih uranium. Hal ini dinamakan planet Uranus, yang telah ditemukan delapan tahun sebelumnya.
Uranium rupanya dibentuk pada supernova sekitar 6,6 miliar tahun yang lalu. Meskipun tidak umum di tata surya, hari ini peluruhan radioaktif yang lambat menyediakan sumber utama panas di dalam bumi, menyebabkan konveksi dan pergeseran benua. Kepadatan tinggi uranium berarti bahwa ia juga menemukan menggunakan dalam keels dari yacht dan sebagai counterweight untuk kontrol permukaan pesawat, serta untuk perisai radiasi. Uranium memiliki titik lebur adalah 1.132 ° C. Simbol kimia untuk uranium adalah U. 3. Kegunaan Nuklir Nukklir ternyata memiliki banyak kegunaan. Berikut ini beberapa kegunaan nuklir yang telah digunakan oleh negara-negara maju , yang antara lain: Sebagai Sumber Listrik yang Hemat Lebih dari 14% dari listrik dunia dihasilkan dari uranium dalam reaktor nuklir. Jumlah ini lebih dari 2500 miliar kWh setiap tahun, seperti halnya dari semua sumber listrik di seluruh dunia pada tahun 1960. Ini berasal dari beberapa 440 reaktor nuklir dengan kapasitas produksi total sekitar 377 000 megawatt (MWe) yang beroperasi di 30 negara. Lebih dari 60 reaktor lagi sedang dibangun dan lain 150 yang direncanakan.
Belgia, Bulgaria, Republik Ceko, Finlandia, Perancis, Hungaria, Jepang, Korea Selatan, Slovakia, Slovenia, Swedia, Swiss dan Ukraina semua mendapatkan 30% atau lebih dari listrik dari reaktor nuklir. Amerika Serikat memiliki lebih dari 100 operasi reaktor, memasok 20% dari listrik. Perancis mendapat tiga perempat dari listrik dari uranium. Senjata Militer Kedua uranium dan plutonium yang digunakan untuk membuat bom sebelum mereka menjadi penting untuk membuat listrik dan radioisotop. Jenis uranium dan plutonium untuk bom berbeda dari yang di pembangkit listrik tenaga nuklir. Bom-grade uranium sangat diperkaya (> 90% U235, bukannya sampai dengan 5%), bom-plutonium yang cukup murni Pu-239 (> 90%, bukan 60% dalam reaktor-grade) dan dibuat dalam reaktor khusus.
Sejak 1990-an, karena perlucutan senjata, banyak uranium militer menjadi tersedia untuk produksi listrik. Uranium militer diencerkan tentang 25:1 dengan uranium habis (kebanyakan U238) dari proses pengayaan sebelum digunakan dalam pembangkit listrik. Plutonium militer
mulai digunakan sama, dicampur dengan depleted uranium Radio Isotop Dalam kehidupan sehari-hari kita membutuhkan makanan, air dan kesehatan yang baik. Hari ini, isotop radioaktif memainkan peranan penting dalam teknologi yang menyediakan kita dengan semua tiga. Mereka diproduksi oleh membombardir sejumlah kecil elemen tertentu dengan neutron. Dalam dunia kedokteran, radioisotop secara luas digunakan untuk diagnosis dan penelitian. Pelacak kimia radioaktif memancarkan radiasi gamma yang menyediakan informasi diagnostik tentang seseorang anatomi dan fungsi organ tertentu. Radioterapi juga menggunakan radioisotop dalam pengobatan beberapa penyakit, seperti kanker. Lebih kuat sumber gamma digunakan untuk mensterilkan jarum suntik, perban dan peralatan medis lainnya. Sekitar satu orang dalam dua di dunia barat kemungkinan akan mengalami manfaat dari kedokteran nuklir di masa hidup mereka, dan gamma peralatan sterilisasi hampir universal. Dalam pengawetan makanan, radioisotop yang digunakan untuk menghambat tumbuh tanaman akar setelah panen, untuk membunuh parasit dan hama, dan untuk mengontrol pematangan buah dan sayuran disimpan. Iradiasi pangan diterima oleh dunia dan nasional otoritas kesehatan untuk konsumsi manusia dalam peningkatan jumlah negara. Mereka meliputi kentang, bawang, buahbuahan kering dan segar, biji-bijian dan produk biji-bijian, unggas dan ikan. Beberapa makanan prepacked juga dapat diradiasi. Dalam ternak tumbuh tanaman dan peternakan, radioisotop juga memainkan peran penting. Mereka digunakan untuk memproduksi hasil tinggi, varietas tahan penyakit dan tahan cuaca tanaman, untuk mempelajari bagaimana pupuk dan insektisida bekerja, dan untuk meningkatkan produktivitas dan kesehatan hewan domestik. Industri, dan pertambangan, mereka digunakan untuk memeriksa Welds, untuk mendeteksi kebocoran, untuk mempelajari laju memakai logam, dan untuk di-stream analisis berbagai mineral dan bahan bakar. Ada banyak kegunaan lain. Sebuah radioisotop berasal dari plutonium yang terbentuk dalam reaktor nuklir digunakan dalam detektor asap kebanyakan rumah tangga. Radioisotop digunakan untuk mendeteksi dan menganalisis polutan di lingkungan, dan untuk mempelajari gerakan air permukaan di sungai dan juga air tanah. Kegunaan Lain Ada juga kegunaan lain untuk reaktor. Sekitar 200 kecil nuklir reaktor daya sekitar 150 kapal,
sebagian besar kapal selam, tetapi mulai dari pembuka percakapan ke kapal induk. Ini bisa tinggal di laut untuk waktu yang lama tanpa harus melakukan pengisian bahan bakar berhenti. Dalam Arktik Rusia di mana kondisi operasi berada di luar kemampuan pembuka percakapan konvensional, sangat kuat bertenaga nuklir kapal beroperasi hampir sepanjang tahun, di mana sebelumnya hanya dua bulan dapat digunakan setiap tahun. Panas yang dihasilkan oleh reaktor nuklir juga dapat digunakan secara langsung dan bukan untuk menghasilkan listrik. Di Swedia dan Rusia, misalnya, digunakan untuk memanaskan bangunan dan untuk menyediakan panas untuk berbagai proses industri seperti desalinasi air. Desalinasi nuklir kemungkinan menjadi wilayah pertumbuhan utama dalam dekade berikutnya. Tinggi suhu panas dari reaktor nuklir kemungkinan akan dipekerjakan dalam beberapa proses industri di masa depan, terutama untuk membuat hidrogen. http://sainsforhuman.blogspot.com/2013/03/nuklir-pengertian-bahan-pembuatnya-dan.html
Perbedaan Reaksi Fisi dan Fusi, Reaksi Inti, Reaktor Nuklir, Contoh Soal, Energi, Pengertian, Pembelahan, Penggabungan, Materi, Jawaban, Radioaktif, Manfaat, Berantai, Fisika Perbedaan Reaksi Fisi dan Fusi, Reaksi Inti, Reaktor Nuklir, Contoh Soal, Energi, Pengertian, Pembelahan, Penggabungan, Materi, Jawaban, Radioaktif, Manfaat, Berantai, Fisika - Berikut ini adalah materi lengkapnya : 1. Reaksi Inti Reaksi inti sangat berbeda dengan reaksi kimia, karena pada dasarnya reaksi inti ini terjadi karena tumbukan (penembakan) inti sasaran (target) dengan suatu proyektil (peluru). Secara skematik reaksi inti dapat digambarkan:
Pada reaksi inti ini terjadi perubahan unsur karena ditumbuk zarah nuklir atau zarah radioaktif yang dapat dinyatakan oleh persamaan reaksi: A + a → B + b + Q ............................................. (1) atau
A (a, b) B dengan A adalah unsur semula, B adalah unsur yang terjadi, a dan b adalah zarah yang ditumbukkan dan yang terpental, dan Q adalah energi panas yang mungkin timbul dalam reaksi inti tersebut. Apabila b = a, dan B = A, maka pada reaksi tersebut adalah hamburan. Misalnya: 26
Mg + p → 26Mg + p + γ
dengan p adalah proton. Dalam hal ini, hamburannya tidak elastis dengan energi kinetik proton yang terdisipasi untuk mengeksitasi inti Mg yang pada deeksitasinya mengeluarkan sinar gamma. Pada reaksi inti berlaku hukum: a. kekekalan momentum linier dan momentum sudut, b. kekekalan energi, c. kekekalan jumlah muatan (nomor atom), d. kekekalan jumlah nukleon (nomor massa). Dengan demikian, momentum, energi, nomor atom, dan nomor massa inti-inti sebelum reaksi harus sama dengan momentum, energi, nomor atom, dan nomor massa intiinti setelah reaksi. James Chadwick menemukan neutron dengan mendedahkan berillium logam ke partikel. Ia menemukan jenis partikel baru yang keluar dari intinya, yaitu neutron. Selanjutnya, dia meneliti deugerium (hidrogen berat). Isotop ini ditemukan pada tahun 1932 dan digunakan untuk reaktor nuklir. 2. Energi Reaksi Inti Suatu reaksi inti bisa menghasilkan atau memerlukan energi. Besarnya energi Q bisa dihitung berdasarkan reaksi pada persamaan (1). Dalam perhitungan energi reaksi inti, semua massa inti
dinyatakan dalam satuan sma (satuan massa atom). Menurut Einstein, energi total yang dimiliki suatu massa m adalah: E = m . c2 ........................................................ (2) dengan c adalah kelajuan cahaya (3 × 108 m/s). Dari persamaan (2) untuk 1 sma, energi yang dimiliki adalah 931,5 MeV. Dengan demikian, persamaan energi (berdasarkan hukum kekekalan energi) dapat dituliskan: (mA + ma) 931,5 MeV = (mB + mb) 931,5 MeV + Q atau Q = {(mA + ma) – (mB + mb)} 931,5 MeV......... (3) Dari persamaan (3), jika diperoleh nilai Q > 0, maka reaksinya disebut reaksi eksoterm, yaitu reaksi di mana terjadi pelepasan energi. Sebaliknya, jika Q < 0, maka reaksinya disebut reaksi endoterm, yaitu reaksi yang memerlukan energi. Persamaan (3)menunjukkan bahwa pada prinsipnya, energi reaksi adalah sama dengan perubahan massa inti sebelum reaksi dan sesudah reaksi. Hal inilah yang dinyatakan Einstein sebagai kesetaraan massa-energi. Contoh Soal 1 : Hitunglah energi yang dibebaskan pada reaksi (1 sma = 931,5 MeV) :
Jika, mBe = 9,012 sma, mn = 1,008 sma,
mα = 4,002 sma, mc = 12,000 sma! Pembahasan : Reaksi inti :
Q = {(mBe + mα ) – (mc + mn)}× 931,5 MeV Q = {(9,012 + 4,002) – (12,000 + 1,008)} × 931,5 MeV Q = {13,014 – 13,008} × 931,5 MeV Q = 0,006 × 931,5 MeV Q = 5,589 MeV 3. Reaksi Fisi Reaksi fisi (pembelahan inti) adalah reaksi nuklir yang melibatkan pembelahan sebuah inti berat (seperti uranium) menjadi dua bagian (hasil fisi), yang kemudian memancarkan dua atau tiga neutron, sambil melepaskan sejumlah energi yang setara dengan selisih antara massa diam neutron dan hasil fisi dengan jumlah massa diam inti awal. Fisi dapat terjadi spontan atau sebagai akibat irradiasi neutron. Misalnya, fisi inti uranium-235 oleh sebuah neutron lambat akan berlangsung sebagai berikut: 235
U + n → 148La + 85Br + 3n
Energi yang dilepaskan kira-kira 3 × 10-11 J per satu inti 235U. Untuk 1 kg 235U, energi yang dihasilkan setara dengan 20.000 megawatt.jam, sama dengan jumlah energi yang dihasilkan oleh pembakaran 3 × 106 ton batubara. Fisi nuklir n merupakan proses yang digunakan di dalam reaktor nuklir dan bom atom.
Gambar 1.Reaksi fisi berantau uranium. [1] Pada suatu reaktor nuklir, reaksi fisi dapat dimanfaatkan sebagai pusat pembangkit tenaga listrik, karena reaksinya bisa dikendalikan. Sebaliknya, reaksi fisi yang tidak terkendali akan menghasilkan ledakan energi, seperti pada bom atom. Contoh Soal 2 : Perhatikan reaksi fisi berikut!
Hitunglah energi yang dibebaskan pada fisi 1 kg atom! Penyelesaian: Diketahui: mu = 235,0439
mn = 1,0087 mBa = 137,9050 mNb = 92,9060 me = 0,00055 Ditanya: Energi = ...? Pembahasan : Q = {(mu + mn) – (mBa + mNb + 5mn + 5me)} × 931 MeV/sma Q = {(235,0439 + 1,0087) – (137,9050 + 92,9060 + (5 × 1,0087) + (5 × 0,00055)} × 931 Q = 181,87085 MeV
4. Reaksi Fusi Reaksi fusi (penggabungan inti) adalah reaksi nuklir yang melibatkan penggabungan inti-inti atom dengan nomor atom kecil untuk membentuk inti yang lebih berat dengan melepaskan sejumlah besar energi. Dalam reaksi fisi, sebuah neutron dipergunakan untuk membelah sebuah inti yang besar, tetapi dalam reaksi fusi nuklir, dua inti yang bereaksi harus saling bertumbukan. Karena kedua inti bermuatan positif, maka timbul gaya tolak yang kuat antarinti, yang hanya dapat dilawan bila inti yang bereaksi memiliki energi kinetik yang sangat besar.
Gambar 2. Reaksi fusi deuterium dan tritium, menghasilkan helium -4 dan neutron serta melepaskan energi sebesar 17,59 MeV. [2] Pada temperatur tinggi, reaksi fusi berlangsung sendiri, reaktan pada temperatur ini berada dalam bentuk plasma (dengan kata lain inti dan atom bebas) dan inti memiliki energi yang cukup untuk melawan gaya tolak elektrostatik. Bom fusi dan bintang-bintang menghasilkan energi dengan cara seperti ini.
Gambar 3. Tokamak reaktor fusi percobaan. Diharapkan metode ini akan digunakan dalam reaktor termonuklir, sebagai sumber energi untuk kepentingan manusia. Berikut ini adalah contoh reaksi fusi yang terjadi pada bintang, matahari, serta pada atom hidrogen.
Contoh Soal 3 : Reaksi fusi berikut ini berlangsung di Matahari dan menghasilkan sebagian besar energinya:
Berapa besar energi yang dilepaskan ketika 1 kg hidrogen dikonsumsi? Massa 1H adalah 1,007825 u; 4He adalah 4,002604 u; dan 0e + 1 adalah 0,000549 u. Penyelesaian: Diketahui:
mH = 1,007825 u mHe = 4,002604 u me = 0,000549 u Ditanya: Energi = ...? Pembahasan : Q = {(4 mH) – (mHe) + 2 me)} × 931 MeV/sma Q = {(4 × 1,007825) – (4,002604 + (2 × 0,000549))} × 931 Q = 24,872596 MeV 4 atom H = 4 × 1,007825 = 4,0313 sma
5. Reaktor Nuklir Reaktor nuklir merupakan sebuah peralatan sebagai tempat berlangsungnya reaksi berantai fisi nuklir terkendali untuk menghasilkan energi nuklir, radioisotop, atau nuklida baru.
Gambar 4. Skema dasar reaktor. Keterangan : 1. Bahan bakar 2. Teras reaktor
3. Moderator 4. Batang kendali 5. Pompa pemindah 6. Generator uap 7. Shielding (perisai) Berikut ini beberapa komponen dasar reaktor. a) Bahan bakar reaktor nuklir merupakan bahan yang akan menyebabkan suatu reaksi fisi berantai berlangsung sendiri, sebagai sumber energi nuklir. Isotop fisi adalah uranium-235, uranium-233, plutonium-239. Uranium-235 terdapat di alam (dengan perbandingan 1 : 40 pada uranium alam), dan yang lainnya harus dihasilkan secara buatan. b) Teras reaktor, di dalamnya terdapat elemen bahan bakar yang membungkus bahan bakar. c) Moderator adalah komponen reaktor yang berfungsi untuk menurunkan energi neutron cepat (+ 2 MeV) menjadi komponen reaktor normal (+ 0,02 - 0,04 eV) agar dapat bereaksi dengan bahan bakar nuklir. Selain itu, moderator juga berfungsi sebagai pendingin primer. Persyaratan yang diperlukan untuk bahan moderator yang baik adalah dapat menghilangkan sebagian besar energi neutron cepat tersebut dalam setiap tumbukan dan memiliki kemampuan yang kecil untuk menyerap neutron, serta memiliki kemampuan yang besar untuk menghamburkan neutron. Bahan-bahan yang digunakan sebagai moderator, antara lain: 1) air ringan (H2O), c) grafit, dan 2) air berat (D2O), d) berilium. d. Setiap reaksi fisi menghasilkan neutron baru yang lebih banyak (2 - 3 neutron baru), maka perlu diatur jumlah neutron yang bereaksi dengan bahan bakar. Komponen reaktor yang berfungsi sebagai pengatur jumlah neutron yang bereaksi dengan bahan bakar adalah batang kendali. Dalam reaktor dikenal faktor pengali (k), yaitu perbandingan jumlah neutron yang dihasilkan setiap siklus dengan jumlah neutron pada awal siklus untuk: k = 1, operasi reaktor dalam keadaan kritis, k > 1, operasi reaktor dalam keadaan super kritis, k < 1, operasi reaktor dalam keadaan subkritis.
Bahan yang dipergunakan untuk batang kendali reaktor haruslah memiliki kemampuan tinggi menyerap neutron. Bahan-bahan tersebut antara lain kadmium (Cd), boron (B), atau haefnium (Hf ). e. Perisai (shielding), berfungsi sebagai penahan radiasi hasil fisi bahan agar tidak menyebar pada lingkungan. f. Pemindah panas, berfungsi untuk memindahkan panas dari pendingin primer ke pendingin sekunder dengan pompa pemindah panas. g. Pendingin sekunder, dapat juga berfungsi sebagai generator uap (pembangkit uap) yang selanjutnya dapat digunakan untuk menggerakkan generator listrik.
Gambar 5. Batangan bahan bakar reaktor nuklir magnox. [3] Batangan bahan bakar ini digunakan untuk reaktor nuklir magnox. Batangan ini terbuat dari uranium alami, dibungkus magnox (aloi campuran magnesium). Pengawetan Makanan Makanan, seperti buah-buahan, sayur-sayuran, dan daging dapat diiradiasi dengan sinar gamma. Radiasi memperlambat pemasakan buah-buahan, sayur-sayuran, dan membunuh bakteri-bakteri di dalam daging, sehingga memungkinkan makanan itu tetap segar untuk jangka waktu yang lebih lama.
http://pinguin-id.blogspot.com/2013/07/perbedaan-reaksi-fisi-dan-fusi-reaksi.html
