Aplikasi dalam Kepurbakalaan Kegunaan Radioisotop

138 Mudah dan Akt if Belajar Kim ia unt uk Kelas XII Gambar 5.16 Reaksi fisi 235 U dengan neut ron m em bent uk kript on dan barium disert ai p elep asan energi seb esar 3,5 × 10 -11 J dan sejum lah neut ron yang siap bereaksi fisi dengan int i yang lain. Kerjakanlah di dalam buku latihan. 1. Dalam laju reaksi dikatakan bahwa katalis turut serta dalam reaksi, tetapi pada akhir reaksi, katalis diperoleh kembali. Bagaimana Anda dapat membuktikan bahwa katalis turut serta dalam reaksi dengan cara runutan isotop radioaktif? Tes Kompetensi Subbab B 2. Mengapa isotop 60 Co lebih umum dipakai untuk terapi kanker daripada isotop 222 Rn. 3. Pernahkah Anda di-sca n dengan radioisotop Rontgen ? B erapa rent ang wakt u yang di- perbolehkan untuk di-scan kembali? Sumber: Chemistry :The Central Science, 2000 Nuklida 2 Neut ron dari hasil fisi Proyeksi neut ron

C. Reaksi Fisi dan Fusi

Reaksi inti, seperti halnya reaksi elektronik, melibatkan perubahan energi. Akan tetapi, perubahan energi dalam reaksi inti bersifat sertamerta dan berantai sehingga perlu pengetahuan dan teknologi tinggi untuk mengembangkan reaktornya. Ada tiga jenis reaktor nuklir, yaitu reaktor untuk reaksi fusi, reaktor fisi, dan reaktor pembiak.

1. Reaksi Fisi

Reaksi fisi adalah reaksi pembelahan nuklida radioaktif menjadi nuklida- nuklida dengan nomor atom mendekati stabil. Pembelahan nuklida ini disertai pelepasan sejumlah energi dan sejumlah neutron. Reaksi fisi inti uranium–235 dioperasikan dalam reaktor tenaga nuklir untuk pembangkit tenaga listrik. Jika inti 235 U dibombardir dengan neutron, akan dihasilkan inti-inti atom yang lebih ringan, disertai pelepasan energi, juga pelepasan neutron sebanyak 2 hingga 3 buah. Jika neutron dari setiap reaksi fisi bereaksi lagi dengan inti 235 U yang lain, inti-inti ini akan terurai dan melepaskan lebih banyak neutron. Oleh karena itu, terjadi reaksi yang disebut reaksi berantai chain reaction. Reaksi berantai adalah sederetan reaksi fisi yang berlangsung spontan dan serta merta, disebabkan oleh neutron yang dilepaskan dari reaksi fisi sebelumnya bereaksi lagi dengan inti-inti yang lain. Oleh karena satu reaksi fisi dapat menghasilkan 3 neutron, jumlah inti yang melakukan fisi berlipat secara cepat, seperti ditunjukkan pada Gambar 5.17. Reaksi berantai dari fisi inti merupakan dasar dari reaktor nuklir dan senjata nuklir. Sumber: Chemistry: The Central Science, 2000 1 n 235 92 U 91 36 Kr 146 56 Ba 1 n Gambar 5.17 Reaksi berantai pada reaksi fisi 139 Kerad ioakt ifan Gambar 5.19 Ledakan bom menyerupai cendawan. Gambar 5.20 Skema bagian inti dari reaktor nuklir Sumber: Chemistry,2001 Gambar 5.18 Konstruksi bom atom Sumber: Chemistry: The Central Science, 2000 Agar dapat memanfaatkan reaksi berantai dari suatu sampel radioaktif yang berpotensi fisi maka reaksi fisi harus dikendalikan dengan cara mengendalikan neutron yang dilepaskan dari reaksi itu. Dengan demikian, hanya satu neutron yang dapat melangsungkan reaksi fisi berikutnya. Berdasarkan hasil pengamatan, jika sampel radioaktif terlalu sedikit, neutron-neutron yang dihasilkan dari reaksi fisi meninggalkan sampel radioaktif sebelum neutron-neutron itu memiliki kesempatan untuk bereaksi dengan inti-inti radioaktif yang lain. Dengan kata lain, terdapat massa kritis untuk bahan tertentu yang berpotensi fisi, yang dapat melangsungkan reaksi berantai lihat Gambar 5.18. Massa kritis adalah massa terkecil dari suatu sampel yang dapat melakukan reaksi berantai. Jika massa terlalu besar super kritis, jumlah inti yang pecah berlipat secara cepat sehingga dapat menimbulkan ledakan dan petaka bagi manusia, seperti pada bom atom. Bom atom merupakan kumpulan massa subkritis yang dapat melakukan reaksi berantai. Ketika dijatuhkan massa subkritis menyatu membentuk massa super kritis sehingga terjadi ledakan yang sangat dahsyat Gambar 5.19. Reaktor fisi nuklir adalah suatu tempat untuk melangsungkan reaksi berantai dari reaksi fisi yang terkendali. Energi yang dihasilkan dari reaktor ini dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi nuklir. Reaktor nuklir terdiri atas pipa-pipa berisi bahan bakar radioaktif dan batang pengendali neutron yang disisipkan ke dalam pipa bahan bakar nuklir tersebut. Perhatikan Gambar 5.20. Pendorong bat ang pengendali Bat ang p engendali Pipa bahan bakar Sirkulasi air pendingin Sumber: Chemistry : The Central Science, 2000 Pipa bahan bakar berbentuk silinder mengandung bahan yang berpotensi fisi. Dalam reaktor air ringan 1 H 2 O, pipa bahan bakar berisi uranium yang berpotensi melangsungkan reaksi fisi. Uranium yang digunakan sebagai bahan bakar dalam reaktor nuklir mengandung isotop 235 U sekitar 3. Batang pengendali neutron dibuat dari bahan yang dapat menyerap neutron, seperti boron dan kadmium sehingga dapat mengendalikan reaksi berantai. Massa subkritis 235 U Bahan eksp losif