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:

(m_A + m_a) 931,5 MeV = (m_B + m_b) 931,5 MeV + Q

atau

Q = {(m_A + m_a) – (m_B + m_b)} 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,

m_Be = 9,012 sma,

m_n = 1,008 sma,

m_α = 4,002 sma,

m_c = 12,000 sma!

Pembahasan :

Reaksi inti :

Q = {(m_Be + m_α ) – (m_c + m_n)}× 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:

²³⁵U + 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:

m_u = 235,0439

m_n = 1,0087 

m_Ba = 137,9050

m_Nb = 92,9060

m_e = 0,00055

Ditanya: Energi = ...?

Pembahasan :

Q = {(m_u + m_n) – (m_Ba + m_Nb + 5m_n + 5m_e)} × 931 MeV/sma

Q = {(235,0439 + 1,0087) – (137,9050 + 92,9060 + (5 × 1,0087) + (5 × 0,00055)} × 931

Q = 181,87085 MeV