Sukatan / Tingkatan 4 · Bab 12

Tenaga Nuklear

Mengapa semakin banyak negara menggunakan tenaga nuklear, bagaimana pembelahan dan pelakuran nukleus membebaskan tenaga, bagaimana stesen jana kuasa nuklear menghasilkan elektrik, kesan senjata dan ujian nuklear terhadap hidupan dan persekitaran, dan kewajaran membina stesen jana kuasa nuklear di Malaysia. m/s 254–270

Nota

Kod warna

Bab ini bertanya mengapa jumlah negara yang menggunakan tenaga nuklear semakin meningkat, bagaimana tenaga nuklear dihasilkan, adakah ia selamat, dan bolehkah stesen jana kuasa nuklear dibina di Malaysia m/s 255. Sama seperti uranium, torium boleh melakukan tindak balas nuklear untuk menjanakan elektrik, dan Agensi Nuklear Malaysia menjalankan penyelidikan tentang torium sebagai bahan api nuklear alternatif bagi menggantikan uranium dalam reaktor penyelidikan m/s 255.

12.1 Penggunaan Tenaga Nuklear

Tenaga nuklear memberikan banyak manfaat kepada manusia apabila dijanakan dan dikawal dengan baik, dan lebih daripada 30 buah negara menggunakannya, antaranya Amerika Syarikat, Rusia, Perancis, Slovakia dan Jepun m/s 256. Tenaga nuklear boleh menjanakan tenaga elektrik bagi menggantikan atau mengurangkan penggunaan petroleum dan arang batu, dan tenaga yang dihasilkan lebih besar dan efisien berbanding sumber tenaga lain m/s 256. Tenaga nuklear menghasilkan sinaran mengion yang digunakan dalam perubatan, pertanian dan perindustrian, dan membebaskan jumlah gas rumah hijau yang sedikit m/s 256. Namun, sisa radioaktif boleh menjejaskan kesihatan dan mengancam nyawa semua hidupan, dan tenaga yang sangat besar boleh menyebabkan kesan buruk jika disalahgunakan m/s 257.

Carta T

Rajah 12.1 dan 12.2 Manfaat dan kesan buruk tenaga nuklear

m/s 256
Manfaat
  • Menjana elektrik bagi menggantikan atau mengurangkan petroleum dan arang batu; tenaga yang dihasilkan lebih besar dan efisien
  • Sinaran mengion digunakan dalam perubatan, pertanian dan perindustrian
  • Membebaskan sedikit gas rumah hijau
Kesan buruk
  • Sisa radioaktif mengancam nyawa semua hidupan
  • Tenaga yang sangat besar boleh memudaratkan jika disalahgunakan

Kuiz 12.1 Habis membaca 12.1? Seterusnya 12.2 Penghasilan Tenaga Nuklear →

12.2 Penghasilan Tenaga Nuklear

Tenaga nuklear bermaksud tenaga yang terhasil daripada tindak balas di dalam nukleus atom m/s 258. Pembelahan nukleus ialah pemecahan satu nukleus radioaktif yang berat kepada dua atau lebih nukleus yang lebih ringan dan lebih stabil disertai pembebasan tenaga, dan ia berlaku apabila neutron yang perlahan membedil nukleus seperti uranium-235 m/s 258. Pembelahan berterusan apabila neutron membedil dan membelah nukleus berjisim besar yang baharu, dan ini disebut tindak balas berantai m/s 258. Pelakuran nukleus menggabungkan dua nukleus radioaktif yang ringan, seperti deuterium dan tritium (isotop hidrogen), kepada satu nukleus yang lebih berat pada suhu yang amat tinggi, dan membebaskan lebih banyak tenaga berbanding pembelahan nukleus m/s 259. Pelakuran nukleus berlaku secara berterusan di Matahari, dan tenaga yang dibebaskan ialah sumber tenaga utama untuk hidupan di Bumi m/s 259.

Kegunaan utama tenaga nuklear adalah untuk menjana tenaga elektrik di dalam stesen jana kuasa nuklear, yang terdiri daripada reaktor nuklear dan penjana m/s 260. Rod bahan api uranium membebaskan haba melalui pembelahan nukleus, rod pengawal boron menyerap neutron yang berlebihan untuk mengawal kadar pembelahan, dan moderator grafit memperlahankan neutron m/s 260. Agen penyejuk menyerap haba hasil tindak balas nuklear, dan perisai konkrit mengelakkan kebocoran sinaran radioaktif daripada reaktor m/s 260. Stim memutarkan turbin, yang memutarkan magnet dalam gegelung di dalam penjana untuk menghasilkan elektrik melalui aruhan elektromagnet, dan kondensor menyejuk dan mengkondensasikan stim menjadi air m/s 261. Arco di Idaho, Amerika Syarikat ialah bandar pertama di dunia yang menggunakan kuasa elektrik daripada stesen jana kuasa nuklear, pada 17 Julai 1955 m/s 261.

Reaktor TRIGA PUSPATI (RTP) berkuasa 1 MegaWatt milik Agensi Nuklear Malaysia mula beroperasi pada 28 Jun 1982 dan hanya untuk tujuan latihan, penyelidikan dan penghasilan radioisotop m/s 262. Untuk menjana elektrik bersumberkan tenaga nuklear, Malaysia perlu membina reaktor yang mampu menghasilkan tenaga 1000 MegaWatt m/s 262. Negara memilih tenaga nuklear kerana kurang sumber tenaga lain, mempunyai keluasan yang besar dan kepadatan penduduk yang tinggi seperti China, boleh mendapat pendapatan dengan membekalkan elektrik kepada negara jiran seperti Slovakia, atau mempunyai teknologi yang canggih seperti Makmal Nasional Argonne m/s 262.

Jadual

Rajah 12.3 dan 12.4 Pembelahan dan pelakuran nukleus

m/s 258
Pembelahan nukleusPelakuran nukleus
ProsesNukleus berat pecah kepada nukleus yang lebih ringanDua nukleus ringan bergabung menjadi nukleus yang lebih berat
ContohUranium-235 dibedil oleh neutron yang perlahanDeuterium dan tritium (isotop hidrogen)
SyaratBedilan neutron; boleh menjadi tindak balas berantaiSuhu yang amat tinggi
TenagaMembebaskan tenaga yang banyakMembebaskan lebih banyak tenaga berbanding pembelahan
Jadual

Rajah 12.5 Bahagian stesen jana kuasa nuklear

m/s 260
BahagianFungsi
Rod bahan api uraniumMembebaskan haba melalui pembelahan nukleus
Rod pengawal boronMenyerap neutron berlebihan untuk mengawal kadar pembelahan
Moderator grafitMemperlahankan neutron
Agen penyejukMenyerap haba hasil tindak balas nuklear
Perisai konkritMengelakkan kebocoran sinaran
TurbinDiputarkan oleh stim, memutarkan magnet di dalam penjana
PenjanaMenjanakan elektrik melalui aruhan elektromagnet
KondensorMenyejuk dan mengkondensasikan stim menjadi air

Kuiz 12.2 Habis membaca 12.2? Seterusnya 12.3 Impak Penggunaan Tenaga Nuklear →

12.3 Impak Penggunaan Tenaga Nuklear

Penyelidikan awal tentang tenaga nuklear pada sekitar tahun 1940-an dijalankan untuk menghasilkan bom menggunakan plutonium daripada pembelahan nukleus di dalam reaktor, dan Amerika Syarikat menggunakan senjata nuklear terhadap Hiroshima dan Nagasaki semasa Perang Dunia Kedua m/s 263. Bom atom “Little Boy” digugurkan di Hiroshima pada 6 Ogos 1945 dan “Fat Man” di Nagasaki pada 9 Ogos 1945, dan gelombang letupan mengorbankan kira-kira 70,000 nyawa orang awam secara serta-merta m/s 264. Pengeboman itu menjadikan bandar raya amat panas sehingga mencairkan struktur besi, menghasilkan luruhan radioaktif, dan memutuskan seluruh sistem perhubungan m/s 264. Perjanjian Pengawalan Senjata Nuklear mengawal dan tidak membenarkan mana-mana negara menggunakan senjata nuklear dengan sewenang-wenangnya m/s 264.

Ujian nuklear dilakukan di atmosfera terbuka, di darat atau di bawah laut untuk memastikan senjata berfungsi, dan ujian ini memberikan impak buruk kepada hidupan dan persekitaran m/s 265. Ujian di bawah tanah menyebabkan kesan radiasi terhadap tanah dan sumber air, dan ujian di laut memusnahkan hidupan serta menyebabkan pencemaran m/s 265. Penyebaran radiasi menyebabkan kesan somatik seperti keletihan, loya, katarak, leukemia dan keguguran rambut, dan kesan genetik seperti kecacatan pada bayi, mutasi sel dan kanser m/s 265.

Rajah pokok

Rajah 12.6 Kesan penyebaran radiasi daripada ujian nuklear

m/s 265
Radiasi daripada ujian nuklear
Kesan somatik
  • Keletihan
  • Loya
  • Katarak
  • Leukemia
  • Keguguran rambut
Kesan genetik
  • Kecacatan pada bayi
  • Mutasi sel
  • Kanser

Kuiz 12.3 Habis membaca 12.3? Seterusnya 12.4 Tenaga Nuklear di Malaysia →

12.4 Tenaga Nuklear di Malaysia

Di Malaysia, 70% daripada sumber tenaga dijana daripada gas asli, dan petroleum, gas asli dan arang batu ialah bahan api fosil yang tidak boleh baharu m/s 266. Sesetengah murid berpendapat Malaysia perlu membina stesen jana kuasa nuklear untuk menampung permintaan pengguna terhadap tenaga elektrik yang semakin meningkat, manakala yang lain tidak bersetuju kerana sisa radioaktif berbahaya jika tidak dikendalikan dengan cermat m/s 266. Faktor yang perlu diambil kira ialah bahan api fosil akan habis dan kosnya meningkat, pencemaran oleh tenaga nuklear lebih rendah, stesen mesti berhampiran punca air untuk penyejukan, dan kadar tenaga nuklear jauh lebih besar daripada bahan api fosil m/s 267. Agensi Nuklear Malaysia, dahulunya Institut Penyelidikan Teknologi Nuklear Malaysia (MINT), terletak di Bangi, Selangor m/s 267.

Kuiz 12.4 Habis bab ini? Uji diri dengan kuiz bab ini.Uji diri