Dalam fisika nuklir, sebuah reaksi nuklir adalah sebuah proses dari dua nuklei atau partikel 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 sangat 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).
Untuk menghitung energi yang dihasilkan, perubahan massa isotop sebelum dan sesudah reaksi nuklir diperhitungkan. Jumlah massa yang hilang, dikalikan dengan kuadrat kecepatan cahaya; hasilnya sama dengan energi yang dilepaskan dalam reaksi itu.
(lihat Tabel isotop unsur ringan (0 sampai 8))
massa isotop Lithium-6: 6,015122795
massa isotop Deuterium: 2,0141017778
massa isotop Helium-4: 4,00260325415
Lithium-6 + Deuterium -> Helium-4 + Helium-46,015122795 + 2,0141017778 -> 4,00260325415 + 4,002603254158,0292245728 -> 8,0052065083
Massa yang hilang: 8,0292245728 - 8,0052065083 = 0,0240180645 u (0,3%)
(dibulatkan)
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
= 149241782981582746,248171448×10−27J
= 931494003,23310656815183435498209 ev
= 931,49 Mev (dibulatkan)
Jadi, 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 (dibulatkan)
Jadi, massa 1 Kg = 89,875 PJ
Jadi energi yang dapat dihasilkan = 89,875 PJ/kg = 21,48 Mt TNT/kg
=149,3 pJ/u = 931,49 MeV/u
E = 0,0240180645 u x 931,49 MeV
E = 22,372586901105 MeV (dengan keakuratan 1%)
E = 22,4 Mev (dibulatkan)
Jadi, persamaan reaksinya:
6Li + D -> 4He (11.2 MeV) + 4He (11.2 MeV)
6Li + D -> 2 4He + 22,4 MeV
massanya hilang sebanyak 0,3 % (dibulatkan dari 0,2991330517938 %)
0,3 % x 21,48 Mt TNT/kg = 64Kt/kg (dibulatkan)
jadi, Jumlah energi yang bisa dihasilkan (dengan 100 % efisien )
melalui reaksi fusi nuklir berbahan materi:
Lithium-6 + Deuterium = 64Kt/kg (dibulatkan)
Rata-rata kandungan energi nuklir
Berikut adalah jumlah energi nuklir yang bisa dihasilkan per 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
