Reaksi Inti

Reaksi inti atau reaksi nuklir adalah proses tumbukan dua inti atau dua partikel inti yang menghasilkan inti atau partikel inti yang berbeda dari asalnya. Pada dasarnya, tumbukan partikel dapat saja terjadi dengan melibatkan tiga partikel atau lebih, tetapi karena sangat sulit menemui kasus dimana tiga atau lebih partikel yang berada dalam satu tempat dan satu lokasi yang sama, maka propabilitas proses tumbukan seperti itu sangat kecil dan jarang terjadi.

Sebuah partikel dapat menyebabkan reaksi nuklir spontan yang menghasilkan proses yang memancarkan sinar radioaktif atau disebut peluruhan radioaktif. Partikel inti dapat saja bertumbukan tanpa mengalami perubahan. Proses ini tidak dapat dikatagorikan sebagai reaksi nuklir, melainkan hanya disebut sebagai tumbukan elastik partikel inti. Gambar berikut ini menunjukkan salah satu contoh dari reaksi nuklir.

Reaksi nuklir dari dua inti atau partikel inti X 1 dan X 2 yang menghasilkan partikel inti baru Y 1 dan Y 2 dapat ditulis dalam suatu persamaan reaksi sebagai berikut :

Dengan A dan Z adalah nomor massa dan nomor atom dari masing-masing partikel inti, dan Q adalah sejumlah energi yang menyertai hasil-hasil reaksi nuklir. Q dapat bernilai positif, yang berarti reaksi nuklir membebaskan sejumlah energi (reaksi eksotermis), atau bernilai negatif yang mempunyai arti reaksi nuklir menyerap atau memerlukan sejumlah energi (reaksi endotermis). Nilai Q dapat dihitung dengan menggunakan persamaan di bawah ini.

Pada persamaan di atas M adalah massa diam dari partikel inti dan c adalah konstanta kecepatan cahaya. Nilai dari

adalah selisih massa diam (mass defect) partikel-partikel inti sebelum dan sesudah reaksi nuklir. Dalam suatu reaksi nuklir berlaku hukum kekekalan energi, kekekalan muatan partikel, kekekalan jumlah nukleon dan kekekalan momentum. Mengacu pada persamaan reaksi nuklir di atas, kekekalan energi, muatan partikel, nukleon dan momentum dapat dijelaskan dengan penjabaran persamaan berikut ini.

Kekekalan energi:

Persamaan ini mempunyai arti bahwa energi sebelum dan sesudah reaksi nuklir terjadi adalah kekal atau tetap.

Kekekalan muatan partikel :

Persamaan ini mempunyai arti bahwa jumlah muatan partikel dari partikel-partikel inti sebelum dan sesudah reaksi nukir berlangsung adalah kekal atau tetap.

Kekekalan nukleon :

Persamaan ini mempunyai arti bahwa jumlah nukleon (sub partikel dalam inti atom yang jumlahnya ditunjukkan dengan nomor massa) dari partikel-partikel inti sebelum dan sesudah reaksi sama. Nukleon atau sub partikel dalam inti atom terdiri dari proton dan neutron.

Kekekalan momentum :

Persamaan ini menunjukkan bahwa jumlah vektor momentum dari partikel-partikel inti sebelum dan sesudah reaksi nuklir berlangsung adalah kekal atau tetap.

Reaksi inti atau reaksi nuklir sangat berbeda dengan reaksi kimia. Reaksikimia tidak mengubah struktur dan susunan inti atom, sedangkan reaksi nuklir terkait dengan perubahan struktur inti atom. Reaksi kimia pada dasarnya hanya menyentuh struktur atom bagian luar, yaitu pada tingkatan elektron saja. Oleh karena itu, energi yang dihasilkan ( jika reaksi nuklirnya eksotermis) atau yang diserap ( jika reaksi nuklirnya endotermis) dalam reaksi nuklir jauh lebih besar jika dibandingkan dengan reaksi kimia. Orde energi yang dihasilkan atau diserap dalam reaksi kimia hanya pada tingkat ukuran elektron volt (eV), dan untuk reaksi nuklir ukuran energinya bisa mencapai mega elektron volt (MeV).

Dua partikel inti yang saling bertumbukan akan menghasilkan beberapakemungkinan. Bila dua partikel inti yang bertumbukan berukuran lebih kurang sama ringan, maka kedua partikel dapat bergabung menjadi inti yang lebih berat, reaksi seperti ini disebut reaksi fusi atau reaksi penggabungan.

Dalam suatu kasus, dapat saja kedua partikel inti mempunyai perbedaan berat yang sangat signifikan, dalam tumbukan partikel inti berat akan terpecah menjadi beberapa bagian, reaksi ini disebut reaksi fisi, atau reaksi pembelahan. Dalam kasus ini, dapat terjadi reaksi lain, yaitu partikel inti berat yang ditumbuk oleh partikel inti ringan tidak terbelah hanya menangkap partikel inti ringan yang menumbuknya dan kemudian terjadi perubahan struktur dalam inti atom sehingga terjadi perubahan atom menjadi unsur lain. Reaksi nuklir ini disebut reaksi transmutasi inti. Beragam reaksi nuklir telah berhasil diamati oleh para ilmuwan, tetapi secara umum dapat digolongkan menjadi empat tipe saja yaitu, reaksi fisi, reaksi fusi, peluruhan radioaktif dan transmutasi inti (atau transmutasi nuklir).