Dalam fisika, fusi nuklir (reaksi termonuklir) adalah sebuah proses saat dua inti atom bergabung, membentuk inti atom yang lebih besar dan melepaskan energi. Fusi nuklir adalah sumber energi yang menyebabkan bintang bersinar, dan Bom Hidrogen meledak. Senjata nuklir adalah senjata yang menggunakan prinsip reaksi fisi nuklir dan fusi nuklir.
Proses ini membutuhkan energi yang besar untuk menggabungkan inti nuklir, bahkan elemen yang paling ringan, hidrogen. Tetapi fusi inti atom yang ringan, yang membentuk inti atom yang lebih berat dan neutron bebas, akan menghasilkan energi yang lebih besar lagi dari energi yang dibutuhkan untuk menggabungkan mereka -- sebuah reaksi eksotermik yang dapat menciptakan reaksi yang terjadi sendirinya.
Energi yang dilepas di banyak reaksi nuklir lebih besar dari reaksi kimia, karena energi pengikat yang mengelem kedua inti atom jauh lebih besar dari energi yang menahan elektron ke inti atom. Contoh, energi ionisasi yang diperoleh dari penambahan elektron ke hidrogen adalah 13.6 elektronvolt -- lebih kecil satu per sejuta dari 17 MeV yang dilepas oleh reaksi D-T seperti gambar di samping.
Reaksi-reaksi fusi yang dikenal baik
Rantai-rantai reaksi di dalam astrofisika
Proses fusi paling penting di alam adalah yang terjadi di dalam bintang. Meskipun tidak melibatkan reaksi kimia, tetapi seringkali fusi termonuklir di dalam bintang disebut sebagai proses "pembakaran". Pada pembakaran hidrogen, bahan bakar netto-nya adalah empat proton, dengan hasil netto satu partikel alpha, pelepasan dua positron dan dua neutrino (yang mengubah dua proton menjadi dua netron), dan energi. Ada dua jenis pembakaran hidrogen, yaitu rantai proton-proton dan siklus CNO yang keberlangsungannya bergantung pada massa bintang. Untuk bintang-bintang seukuran Matahari atau lebih kecil, reaksi rantai proton-proton mendominasi, sementara untuk bintang bermassa lebih besar siklus CNO yang mendominasi. Reaksi pembakaran lain seperti pembakaran helium dan karbon juga terjadi bergantung terutama pada tahapan evolusi bintang.
Reaksi-reaksi yang dapat terjadi di Bumi
Beberapa contoh reaksi fusi nuklir yang dapat dilangsungkan di permukaan Bumi adalah sebagai berikut:
| (1) | D | + | T | → | 4He | (3.5 MeV) | + | n | (14.1 MeV) | |||||||
| (2i) | D | + | D | → | T | (1.01 MeV) | + | p | (3.02 MeV) | 50% | ||||||
| (2ii) | → | 3He | (0.82 MeV) | + | n | (2.45 MeV) | 50% | |||||||||
| (3) | D | + | 3He | → | 4He | (3.6 MeV) | + | p | (14.7 MeV) | |||||||
| (4) | T | + | T | → | 4He | + | 2 | n | + 11.3 MeV | |||||||
| (5) | 3He | + | 3He | → | 4He | + | 2 | p | + 12.9 MeV | |||||||
| (6i) | 3He | + | T | → | 4He | + | p | + | n | + 12.1 MeV | 51% | |||||
| (6ii) | → | 4He | (4.8 MeV) | + | D | (9.5 MeV) | 43% | |||||||||
| (6iii) | → | 4He | (0.5 MeV) | + | n | (1.9 MeV) | + | p | (11.9 MeV) | 6% | ||||||
| (7) | D | + | 6Li | → | 2 | 4He | + 22.4 MeV | |||||||||
| (8) | p | + | 6Li | → | 4He | (1.7 MeV) | + | 3He | (2.3 MeV) | |||||||
| (9) | 3He | + | 6Li | → | 2 | 4He | + | p | + 16.9 MeV | |||||||
| (10) | p | + | 11B | → | 3 | 4He | + 8.7 MeV | |||||||||
| (11) | p | + | 7Li | → | 2 | 4He | + 17.3 MeV |
p (protium), D (deuterium), dan T (tritium) adalah sebutan untuk isotop-isotop hidrogen.
Sebagai tambahan/ pendukung kepada reaksi fusi utama (yang diinginkan), beberapa reaksi fusi berikut yang mana diikutsertakan/ disebabkan oleh neutron dan deuterium adalah penting. Dimana reaksi ini menghasilkan tritium dan lebih banyak neutron, dalam bomb nuklir dan reaktor nuklir:
| (12) | n | + | 6Li | → | 4He | + | T | + 4.7 MeV | ||||
| (13) | n | + | 7Li | → | 4He | + | T | + n - 2.47 MeV | ||||
| (14) | n | + | 9Be | → | 8Be | + | 2n | - 1.67 MeV | ||||
| (15) | D | + | 9Be | → | 8Be | + | T | + 4.53 MeV |
(energi yang diserap jauh terlalu kecil, neutron-neutron tetap bergerak pada level energi yang tinggi)
Reaksi-reaksi fusi yang lain
Ada banyak reaksi fusi yang lain. Pada umumnya, reaksi fusi antara dua inti atom yang lebih ringan daripada besi dan nikel, melepaskan energi. Sedangkan, reaksi fusi antara dua inti atom yang lebih berat daripada besi dan nikel, menyerap energi.
Komentar
Posting Komentar