Reaksi inti

21

BAB IXREAKSI INTIReaksi 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:

(9.1)disingkat: A ( a , b ) B

(9.2)di mana

a = partikel penembak (proyektil)

A = inti target (diam di laboratorium)

B = inti hasil

b = partikel hasil, dapat lebih dari satu

Q = energi dalam MeV

Q dimasukkan untuk kompensasi perbedaan jumlah massa awal dan masssa akhir.

Nilai

(9.3)Apabila adalah massa dari inti- inti A, a, B, b dalam satuan amu dengan 1amu 931,5 MeV =

Q nilainya dapat positif, nol atau negatif.

1) , reaksi eksorgik yaitu reaksi dapat berlangsung tanpa persyaratan kinematik tertentu untuk (kinematik a)

2) , reaksi endorgik yaitu: reaksi hanya berlangsung dengan syarat tertentu pada

Untuk mula-mula diandaikan (non relativistik).

Perhatikan kerangka acuan pusat massa (c) dari sistem (A,a) dan (B,b). Dalam kerangka c, momentum linier total:

andaikan adalah kecepatan dari a, A, B dan b diukur terhadap c maka

Dalam kerangka acuan L (laboratorium), kecepatan a adalah merupakan kecepatan relatif a terhadap A.

Dalam kerangka c selisih ini (a terhadap A) juga memberikan nilai .

Persamaan (*a) dan (*b)

Energi kinetik sistem (A,a) di c:

Agar reaksi dapat berlangsung dengan B dan b tepat terbentuk harus dipenuhi yaitu energi sama dengan nol, maka energi ini disebut

Jadi

Ingat

di mana = - Q sehingga

( non relativistik

Untuk keadaan relativistik:

, di mana sehingga Karena

Kedua nilai ini dimasukkan pada semua langkah sejak awal akan diperoleh:

(TUGAS 1)Untuk

Kita gunakan hukum kekekalan momentum linier.Arah horisontal :

Arah vertikal :

Untuk keadaan non-relativistik:

Kita kuadratkan:

Kita kuadratkan:

Persamaan (9.4) + (9.5), maka

Untuk relativistik

Analog

Jenis-jenis reaksi inti dan sumber proyektil

Proyektil (a) dapat berupa =

a). e-(hamburan elektron/ electron scattering)b). a = (

photon scattering

photon absorption

proton disintegration

c). b = (

photon production

d). a = ~

lambat (slow thermal neutron)

cepate). b = ~( neutron source

Sumber- sumber proyektil:

a = n dengan energi neutron:

(1) = (1-120) KeV bergantung pada sudut hamburan diperoleh reaksi endorgik 7Li (p,n) 7Be ; Kp > 1,881 MeV; Kambang = 1,881 MeV (2) = (120-600)KeV, reaksi yang diperlukan serupa hanya Kp >> beberapa kali Kambang(3) = (0,6-4)MeV, reaksi yang diperlukan (endorgik) 3H(p,n)3He, Kambang=1,019 MeV

(4) = (4-9) MeV, reaksi yang diperlukan (endorgik) 2H(t,n) 4He, Kambang=17,578 MeVSasaran (target) yang diperlukan untuk generasi diuapkan dalam vakum dan diembunkan pada lempeng Wolfram/ Tentalium.CONTOH REAKSI INTI

Hamburan Elastis Proton.

Hamburan Inelastis Proton

Reaksi (p,()

Reaksi penangkapan proton

Reaksi fotonuklir

Reaksi spalasi

Reaksi Ion berat

1. Laju Reaksi

Jika suatu berkas partikel berada pada material tertentu terjadi reaksi inti. Berapa kecepatan reaksi, jika jumlah dari reaksi inti mengambil tempat dalam satu satuan waktu.

v = kecepatan dari partikel berkas

q = kecepatan partikel tiap satuan cm3

t = ketebalan

A = luas berkas

( = penampang melintang mikroskopis (cross section)

RR= reaction rate (laju reaksi)

RR = (q v) n (( t A)fluks: ( = q v

volume: V = t A

(= n (, maka RR = ( ( VFluks (= jumlah dari partikel yang menyeberangi satu satuan luas dalam satu satuan waktu

RR = ( n ( V

di mana nV= jumlah total dari inti N

N = n V sehingga RR = ( ( N2. Cross section

Misal I = intensitas yang jatuh pada suatu lembaran tipis dalam suatu bahandt = tebal bahan

A = luas permukaan bahan

S = luas efektif dari suatu inti atom

n = jumlah inti target dalam bahan

Jumlah inti atom permukaan luas = n dt

Jumlah total inti atom pada luas A = A n dt

Luas efektif total = ( (A n dt) = ( n A dt

Perubahan intensitas:

Pada saat t = 0, maka I = Io, (di permukaan bahan) Io = c

Sehingga I = Io e - ( n t

(1)

Tanda (-) berarti intensitas berkurang jika ketebalan bahan bertambah karena jumlah partikel dari berkas sebanding dengan intensitas maka persamaan (1) dalam bentuk jumlah partikel dapat ditulis

I ~ N

di mana N = No e -( n tNo= jumlah partikel yang ada pada timah/ perakN= jumlah partikel setelah melewati suatu ketebalan t dari timah

Cross section makroskopis (()= perkalian n dan (( = ( n

Dalam absorpsi saja ( ~

= n (

Untuk lembaran timah yang tipis:

( t