Réaksi nuklir

Réaksi nuklir ning ngèlmu fisika nuklir iku prosès anané rong nuklei utawa partikel nuklir sing tubrukan, kanggo ngasilaképroduk kang béda saka produk awal. Ning prinsipé reaksi bisa ditemoni saka partikel kang gunggungé punjul rong partikel kang tabrakan, Nanging kedadian iki jarang banget. Manawa partikel-partikel mau tubrukan lan misak tanpa ngrubah (kejaba mungkin ning level ènergi), prosès iki karan tunrukan dudu reaksi.

Ana rong macem reaksi nuklir, ya iku reaksi fusi nuklir lan reaksi fisi nuklir. Reaksi fusi nuklir iku reaksi peleburan loro utawa luwih inti atom dadi atom anyar lan ngasilaké ènergi, uga dikenal reaksi kang resik. Reaksi fisi nuklir iku reaksi pembelahan inti atom amarga tubrukan inti atom liyané, lan ngasilaké ènergi lan atom anar kang massané luwih cilik, sarta radiasi elektromagnetik. Reaksi fusi uga ngasilaké radiasi sinar alfa, beta lan gamma kang bahaya banget kanggo manunggsa.

Tuladhané reaksi fusi nuklir, reaksi kang keadaden ning nggal inti lintang ning alam semesta. Senjata bom hidrogen uga manpangate prinsip reaksi fusi tak terkendali. Tuladané reaksi fisi iku ledakan senjata nuklir lan pembangkit listrik tenaga nuklir.

Unsur kang sok digunakaké nalika reaksi fisi nuklir ya iku Plutonium lan Uranium (kaya ta Plutonium-239, Uranium-235), nanging ning reaksi fusi nuklir ya iku Lithium lan Hidrogen (kaya ta Lithium-6, Deuterium, Tritium).

Representasi

Persamaan reaksi nuklir diserat padha kaya persamaan ning reaksi kimia. Nggal isotop diserat kaya simbol kimiané lan nomer massa. Partikel neutron lan elektron, kabèh iku diserat nganggo simbol n lan e. Partikel proton utawa protium (dadi inti atom hidrogen) diserat ning simbol p. Partikel deuterium lan tritium, kabehé diserat ning simbol D lan T.

Tuladhané:

Lithium-6 + Deuterium-> Helium-4 + Helium-4

⁶Li + D -> ⁴He + ⁴He

⁶Li + D -> 2 ⁴He

isotop helium-4, karan uga partikel alfa, diserat ganggo simbol α

utawa:

⁶Li + D -> α + α

lan:

⁶Li(D,α)α (sing dhapuré sing dipadataké)

Energi

Kanggo ngitung ènergi kang dikasilaké, owah-owahan massa isotop sadhurunglan sawisé reaksi nuklir kudu dietung. Gunggungé massa kang ilang, diping karo kuadrat kecepatan cahya; hasilé padha karo ènergi kang ditokaké nalika reaksi.

(dekeng Tabel isotop)

massa isotop Lithium-6: 6,015122795 massa isotop Deuterium: 2,0141017778 massa isotop Helium-4: 4,00260325415

Lithium-6 + Deuterium -> Helium-4 + Helium-4 6,015122795 + 2,0141017778-> 4,00260325415 + 4,00260325415

8,0292245728 -> 8,0052065083

Massa kang ilang: 8,0292245728-8,0052065083 = 0,0240180645 u (0,3%)

(dibulatké)

E = mc² E = mc² = 1u x c² = 1,660538782×10⁻²⁷ kg x (299.792.458 m/s)² = 149241782981582746,248171448×10⁻²⁷ Kg m²/s² = 149241782981582746,248171448×10⁻²⁷ J = 931494003,23310656815183435498209 ev = 931,49 Mev (dibulataké) Dadi, massa 1u = 931,49 Mev

E = mc² = 1 Kg x c² = 1 kg x (299.792.458 m/s)² = 89875517873681764 Kg m²/s² = 89875517873681764 J = 89,875 PJ (dibulataké) Dadi, massa 1 Kg = 89,875 P J

Energi kang bisa dihasilaké = 89,875 PJ/kg = 21,48 Mt TNT/kg =149,3 pJ/u = 931,49 M eV/u

E = 0,0240180645 u x 931,49 MeV

E = 22,372586901105 MeV (keakuratan 1%) E = 22,4 Mev (dibulataké)

Dadi, persamaan reaksiné: ⁶Li + D-> ⁴He (11.2 MeV) + ⁴He (11.2 MeV)

⁶Li + D-> 2 ⁴He + 22,4 MeV

massané ilang sebanyak 0,3 % (dibulataké saka 0,2991330517938 %) 0,3 % x 21,48 Mt TNT/kg = 64 Kt/kg (dibulataké)

Nanging, Gunggungé ènergi kang bisa dikasilaké (karo 100 % efisien) liwat reaksi fusi nuklir materi:

Lithium-6 + Deuterium = 64 Kt/kg (dibulataké)

Rata-rata kandhutan ènergi nuklir

Ning gisor iki gunggungé ènergi nuklir kang bisa dihasilaké nggal kg materi:

Fisi nuklir: Uranium-233: 17,8 Kt/kg = 17800 Ton TNT/kg Uranium-235: 17,6 Kt/kg = 17600 Ton TNT/kg Plutonium-239: 17,3 Kt/kg = 17300 Ton TNT/kg

Fusi nuklir: Deuterium + Deuterium: 82,2 Kt/kg = 82200 Ton TNT/kg Tritium + Deuterium: 80,4 Kt/kg = 80400 Ton TNT/kg Lithium-6 + Deuterium: 64,0 Kt/kg = 64000 Ton TNT/kg

Uga delengen

Réferènsi

Isotope masses-Ame2003 Atomic Mass Evaluation Archived 2008-09-23 at the Wayback Machine. by G. Audi, A.H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon in Nuclear Physics A729 (2003).

Pranala njaba

The Physics Hypertextbook - Fusion Archived 2009-07-19 at the Wayback Machine.
Nuclear Weapons Frequently Asked Questions & Useful Tables