Energi Ikat Nuklir

Oleh : Tedy Tri Saputro

Mengapa di dalam sebuah inti atom tersimpan suatu energi yang luar biasa besar? Sebenarnya hal ini ada hubungannya dengan formula Albert Einstein yang paling terkenal tentang kesetaraan Massa dan energi, formulasi tersebut menyebutkan bahwa

E=m.c2

Dimana E,m,c berturut – turut melambangkan energi total didalam inti, massa, dan kecepatan cahaya. Jadi menurut persamaan tersebut: massa yang kecil dapat dikonversi menjadi sebuah energi yang besar. Disitu intinya. Loh kok bisa? Mari kita ambil contoh jika terdapat sebuah massa 1 amu dimana 1 amu adalah 1.6606 x 10 -27 kg  (amu= atomic mass unit atau biasa dikenal dengan istilah sma=satuan massa atom).  Maka energi yang terkandung inti atom tersebut adalah

Jadi terdapat energi 931, 5 MeV untuk tiap massa 1.6606 x 10 -27 kg  .

Nah, untuk lebih jelasnya, kita harus tahu apa itu massa defect? Massa defect adalah selisih massa inti atom dengan jumlah dari massa komponen – komponen penyusunnya ( proton dan netron). Selisih massa tersebut yang ekuivalen dengan energi sebesar 931, 5 MeV tiap 1 amu selisih tersebut.

Energi tersebut adalah energi ikat dari sebuah inti atom yang sering disebut dengan Binding Energy (Energi Ikat). Ok, jika masih bingung, akan saya permudah, bayangkan jika nukleus bisa didorong agar berpisah menjadi komponen – komponen penyusunnya yakni proton dan neutron, maka jumlah total massa neutron dan proton itu akan lebih besar dibandingkan massa nukleus awal. Nah, kelebihan inilah yang disebut mass defect. Jadi dapat dipahami bahwa binding energy adalah energi yang dibutuhkan nukleus agar nukleus tersebut “pecah” menjadi komponen – komponen penyusunnya.

Semua inti atom stabil memiliki binding energy yang positif. Binding energy per nukleon digambarkan dengan persamaan

mc2/(N+Z)

persamaan tersebut menunjukkan kestabilan dari nukleus, semakin besar nilainya maka semakin stabil  nukleus tersebut, jika dibuat grafik maka didapatkan grafik sebagai berikut :

Pada reaksi fisi untuk inti U-235 yang memiliki massa komponen penyusun inti sebesar 236.133 amu dan massa keseluruhan inti adalah 234,918. Selisih massa inilah yang akan dikonversi menjadi energi sebesar

Massa yang dikonversi menjadi energi = 236.133 -235.918 =0.215 amu

Sehingga energi yang dilepaskan tiap fisinya adalah 931,5 MeV x 0,215 = 198 MeV

dari reaksi akan dihasilkan 198 MeV energi, 2 hingga 3 neutron, inti – inti yang lebih kecil (disebut fission fragments) dan sejumlah sinar gamma dan juga neutrino.  Fission fragments mengalami peluruhan radioaktif menghasilkan produk fisi tambahan.

Mari gunakan konversi satuan 1 Mev = 1.6 x 10-6 erg = 1.6 x 10-13 watt detik. Jadi untuk U-235 dihasilkan 3.2 x 10-11 watt detik  dengan kata lain dibutuhkan 3,1 x 10 10 fisi untuk menghasilkan 1 watt detik energi, jadi laju fisi  haruslah 3,1 x 10 10 fisi tiap detik untuk menghasilkan energi 1 watt. Karena 1 gram Uranium terdiri dari 6,02 x 10 ­23 /235 = 2,6 x 1021 atom maka energi yang dihasilkan tiap gram adalah 8,3  x1010 watt /sekon yang juga 2,3 x 104 kilowatt jam atau mendekati 1 megawatt hari.

Sumber

Elmer E. Lewis Fundamentals of Nuclear Reactor Physics.

Glasstone, Samuel.The Elements of Nuclear Reactor Theory. D Van Nostrand Company Inc.

Share This Post

Related Articles

Leave a Reply


5 × = tiga puluh