makalah nuklir fix.docx

Download makalah nuklir fix.docx

Post on 31-Dec-2015

140 views

Category:

Documents

1 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

BAB 1LATAR BELAKANGA. Pengertian NuklirMenurut 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).B. BAHAN PEMBUATAN NUKLIR1. DeuteriumDeuterium disebut juga Hidrogen-2, atau hidrogen berat (simbol ditulis D atau 2H) merupakan salah satu daripada tiga bentuk isotop hidrogen yang terdiri daripada protium, deuterium, dan tritium. Deuterium merupakan isotop stabil dengan kelimpahan alami di samudra Bumi kira-kira satu dari 6500 atom hidrogen (~154 PPM). Dengan demikian deuterium merupakan 0.015% (0.030% berat) dari semua hidrogen yang terbentuk secara alami. Inti deuterium, disebut deuteron, mengandung satu proton dan satu netron, sementara inti hidrogen paling umum terdiri dari hanya satu proton dan tanpa netron. Nama isotop berasal dari bahasa Yunani, deuteros yang berarti dua, untuk menunjukkan 2 partikel sub-atomik yang menyusun inti.a. Lambang kimia, keberadaan, dan sifatSebagai sebuah isotop hidrogen, lambang kimia yang disetujui untuk deuterium adalah 2H. Meskipun demikian, lambang tidak resmi, D, sering juga digunakan. Perbedaan signifikan pada berat atom relatif dibandingkan dengan protium murni (1H) mungkin adalah alasan mengapa lambang D, yang mirip lambang sebuah unsur, digunakan. Berat atom dari deuterium adalah 2,014 amu, sementara berat rata-rata hidrogen sebesar 1,007947 amu, dan protium 1,007825 amu. Pada unsur-unsur kimia yang lain, rasio berat isotop sangat tidak signifikan, yang menjelaskan mengapa tidak ada simbol isotop yang unik digunakan di tempat lain.Secara alami, deuterium ditemukan dalam jumlah kecil sebagai gas deuterium, ditulis 2H2 atau D2, tetapi kebanyakan keberadaanya secara alami di alam semesta terikat dengan atom 1H membentuk gas yang disebut hidrogen deuterida (HD atau 1H2H).Deuteron memiliki spin +1, sehingga merupakan sebuah boson. Frekuensi resonansi magnetik nuklir (NMR = Nuclear Magnetic Resonance) dari deuterium berbeda secara signifikan dari hidrogen ringan yang biasa. Spektroskopi inframerah juga dengan mudah dapat membedakan banyak senyawa yang bersifat deuterium, karena perbedaan besar dalam frekuensi serapan inframerah dapat terlihat dalam vibrasi sebuah ikatan kimia yang mengandung deuterium, dibandingkan dengan yang mengandung hidrogen ringan. Kedua isotop stabil hidrogen tersebut juga bisa dibedakan dengan memakai spektrometri massa.Sifat-sifat fisik senyawa-senyawa deuterium dapat berbeda dari senyawa-senyawa hidrogen yang analog dengannya; sebagai contoh, D2O lebih kental daripada H2O.Secara kimia, kelakuan deuterium sama dengan hidrogen biasa, tetapi ada perbedaan dalam energi ikat dan panjang senyawa isotop-isotop hidrogen berat yang lebih besar daripada perbedaan isotopik di unsur mana pun. Ikatan yang melibatkan deuterium dan tritium sedikit lebih kuat daripada ikatan serupa pada hidrogen ringan, dan perbedaan ini cukup untuk membuat perubahan signifikan di dalam reaksi-reaksi biologis (lihat air berat).Deuterium dapat menggantikan hidrogen normal dalam molekul air untuk membentuk air berat, yang 10,6% lebih padat daripada air biasa (es yang terbuat darinya akan tenggelam di air biasa). Air berat cukup beracun bagi organisme eukariota, dimana penggantian 25% air di dalam tubuh dengan air berat dapat menyebabkan masalah pembelahan sel dan kemandulan, 50% penggantian menyebabkan kematian yang disebabkan oleh sindrom sitotoksik (kegagalan sumsum tulang dan pelapisan gastrointestinal). Organisme prokariota masih mampu untuk bertahan dalam air berat murni (meskipun dengan pertumbuhan yang lambat). Konsumsi air berat bukan merupakan ancaman bagi manusia kecuali dalam jumlah yang sangat besar (melebihi 10 liter). Dosis kecil air berat (beberapa gram adalah jumlah yang sebanding dengan yang ada di dalam tubuh) secara rutin digunakan sebagai pelacak metabolis yang tak berbahaya bagi manusia dan binatang.Keberadaan deuterium di Bumi, di Tata Surya (sebagaimana yang telah dikonfirmasi oleh wahana-wahana keplanetan), dan pada spektrum bintang, adalah sebuah fakta penting di dalam kosmologi. Reaksi fusi nuklir dalam bintang yang menghancurkan deuterium, dan tidak ada proses alami penciptaan deuterium yang diketahui selain nukleosintesis Big Bang, yang bisa jadi telah memproduksi deuterium dalam kelimpahan yang teramati saat ini. Kelimpahan ini nampak sebagai fraksi hidrogen yang tidak berubah banyak dimanapun hidrogen ditemukan. Jadi, keberadaan deuterium adalah salah satu argumen yang mendukung teori Big Bang.Kanada adalah negara terdepan dalam pengayaan deuterium dalam bentuk air berat. Kanada menggunakan air berat sebagai moderator netron untuk operasi reaktor model reaktor CANDU.1. Plutonium(IV) oksidaPlutonium(IV) oksida adalah senyawa kimia dengan rumus kimia PuO2. Padatan bertitik lebur tinggi ini merupakan senyawa utama plutonium. Warna senyawa bervariasi dari kuning sampai hijau zaitun tergantung pada metode produksi, temperatur, dan ukuran partikel.Plutonium(IV) oksida Nama IUPAC Plutonium(IV) oksida Nama lain Plutonium dioksida Identifikasi Nomor CAS [12059-95-9] Sifat Rumus molekul PuO2 Massa molar 276,06 g/mol Penampilan Padatan kuning kecoklatan. Densitas 11,5 g/cm3 Titik leleh ~2400C Titik didih~2800CKelarutan dalam air tak larut Struktur Struktur kristal Fluorit (kubik), cF12 Grup ruang Fm3m, No. 225 Geometrk koordinasi Tetrahedral (O2); kubik (PuIV) Bahaya Bahaya utama Radioaktif Titik nyala Tak terbakar Senyawa terkait Senyawa terkait Uranium(IV) oksida Neptunium(IV) oksida Amerisium(IV) oksida Kecuali dinyatakan sebaliknya, data di atas berlaku pada temperatur dan tekanan standar (25C, 100kPa)2. Plutonium-239Plutonium-239 adalah isotop plutonium yang penting dan dihasilkan/ diproduksi melalui reaktor nuklir, yang memiliki waktu paruh 24110 tahun (atau 2,411 x 104 tahun). Plutonium-239 dan uranium-235 , digunakan sebagai bahan bakar (fisi nuklir), dalam reaktor nuklir dan bom nuklir.a. Produksi Plutonium-2391) Reaktor neutron lambatDalam reaktor nuklir yang menghasilkan/ memproduksi plutonium, batangan-batangan uranium-238 digunakan sebagai sumber neutron lambat (thermal neutron ), dan batangan-batangan uranium-238 lain-nya sebagai sasaran-nya. Reaktor ini, butuh Air berat ( Heavy water ), yang mana penting, air berat tidak menyerap neutron, mendukung keberhasilan Uranium-238 dalam menangkap neutron lambat.Reaktor ini, lebih murah, tidak menggunakan uranium-235, tetapi kurang efisien, uranium-238 lebih mudah untuk menangkap neutron cepat daripada menangkap neutron lambat.2) Reaktor neutron cepatDalam reaktor nuklir yang menghasilkan/ memproduksi plutonium, batangan-batangan uranium-235 digunakan sebagai sumber neutron cepat, dan batangan-batangan uranium-238 sebagai sasaran-nya. Air biasa ( H2O ), digunakan sebagai pendingin. Air berat ( Heavy water ) tidak dibutuhkan. Reaktor ini, lebih mahal, tetapi jauh lebih efisien, uranium-238 lebih mudah untuk menangkap neutron cepat daripada menangkap neutron lambat.Uranium-238 menangkap neutron, dan berubah menjadi uranium-239, suatu unsur yang tidak stabil, yang akan meluruh menjadi neptunium-239, yang selanjutnya akan meluruh lagi, dengan waktu paruh 2,355 hari, menjadi Plutonium-239.Dalam reaksi itu, juga dibantu oleh beryllium (Be), yang mana untuk memantulkan dan menghasilkan lebih banyak neutron, dan otomatis mempercepat reaksi nuklir tersebut.n+9Be8Be+2n 1.67 MeV

(energi yang diserap jauh terlalu kecil, neutron-neutron tetap bergerak pada level energi yang tinggi)Uranium-238 , umumnya digunakan selama beberapa minggu saja dalam reaktor nuklir, kemudian diangkat/ diambil untuk diproses secara kimia, untuk didapatkan plutonium-239. Hal ini untuk mencegah kandungan plutonium-240 yg terlalu banyak, yang mana juga terbentuk disamping plutonium-239.Plutonium-240 tidak dapat dibedakan secara kimia, dan sangat mahal serta sulit untuk dipisahkan dari plutonium-239. Plutonium-240 tidak digunakan dalam bom nuklir, karena radiasi-nya yang terlalu kuat, menyebabkan kerusakan dan kesulitan untuk menanganinya, kandungan Plutonium-240 tidak boleh dari 7% dalam bom nuklir.Plutonium-239 , juga harus dicampur dengan bahan galium ( antara 0,9 hingga 1% per kg plutonium), ini untuk menstabilkan radiasi dari plutonium, sehingga lebih mudah menanganinya, dan sesuai untuk digunakan dalam bom nuklir dan reaktor nuklir.

3. Plutonium-244Plutonium-244 memiliki waktu paruh selama 80 juta tahun. Ini berarti lebih lama daripada berbagai isotop plutonium lainnya, dan lebih lama daripada aktinida manapun kecuali ti