m 6 tenaga nuklear

Modul 6 Sains Tingkatan Empat GCBP

159

MODUL 6: TENAGA NUKLEAR

OBJEKTIF PEMBELAJARAN 6.1 Memahami bahan radioaktif 6.2 Memahami penghasilan tenaga nuklear dan kegunaannya 6.3 Menyedari keperluan mengendalikan bahan radioaktif dengan cara yang betul

6.1 BAHAN RADIOAKTIF

1. Bahan radioaktif terdiri daripada atom yang mengandungi nukleus yang tidak stabil. Contoh bahan radioaktif :

i. Karbon-14 v. Uranium-234 ii. kalium-40 vi. Uranium-235 iii. Kobalt-60 vii. Uranium-238 iv. Iodin-131

2. Nukleus yang tidak stabil akan mereput dan memancarkan sinaran radioktif. 3. Pereputan radioakif ialah penguraian nukleus yang tidak stabil kepada

nukleus yang lebih stabil. 4. Semasa proses pereputan berlaku bahan radioaktif akan memancarkan:

a. zarah alfa b. zarah beta c. zarah gama

5. Proses pereputan ditunjukkan seperti rajah 6.11 di bawah:

Rajah 6.1

6. Sinaran radioaktif sangat berbahaya kerana ia boleh membunuh sel badan, menyebabkan kanser dan kecacatan fetus. 7. Sinaran radioaktif boleh dikesan menggunakan Pembilang Geiger-Muller.

Gambar rajah simbol bahan radioaktif

Atom radioaktif

Tenaga

Radiasi

Partikel


160

Sinaran Radioaktif 1. Kuasa penembusan tiga jenis sinaran radioaktif ditunjukkan pada rajah 6.12

Rajah 6.2

2. Perbandingan antara tiga jenis sinaran radioaktif:

Zarah Alfa Zarah Beta Zarah Gama

1.Nukleus helium 1. Elektron bertenaga tinggi. 1. Gelombang elektromagnet bertenaga tinggi

2. Cas positif 2. Cas negatif 2. Neutral

3. Bergerak perlahan 3. Laju 3. Bergerak sangat laju.

4. Kuasa penembusan rendah. Dihalang oleh sehelai kertas.

4.Kuasa penembusan tinggi. Dihalang oleh kepingan aluminium nipis.

4. Kuasa penembusan yang sangat tinggi. Hanya dapat dihalang oleh konkrit

tebal plumbum .

5. Terpesong ke arah plat negatif.

5. Terpesong ke arah plat positif.

5. Tidak dipesongkan oleh medan elektrik.

6. Kesan pengionan kuat.

6. Kesan pengionan lemah. 6. Kesan pengionan sangat lemah.

Jadual 6.1 Perbandingan sinaran radioaktif

Radioisotop

1. Isotop adalah atom-atom dari unsur yang sama, bilangan proton yang sama tetapi nombor nukleon yang berbeza.

2. Radioisotop adalah isotop yang tidak stabil membebaskan sinaran radioaktif. 3. Contoh-contoh radioisotop

Bukan radioisotop Radioisotop

Karbon-12 Karbon-13

Karbon-14

Kalium-39 Kalium-41

Kalium-40

- Uranium-234 Uranium-235 Uranium-238

Jadual 6.2 Contoh bukan radioisotop dan radioisotop

Sinaran alfa

Sinaran beta

Sinaran Gamma

Kepingan

kertas

Kepingan aluminium

Kepingan plumbum


161

Kegunaan Bahan Radioaktif

1. Kegunaan bahan radioaktif bergantung kepada jenis dan dos sinaran radioaktif yang dipancarkan.

2. Ia digunakan dengan meluas dalam bidang pertanian, perubatan, arkeologi pengawetan makanan dan perindustrian.

Pertanian: i) Sinar gamma digunakan untuk memandulkan serangga perosak.

ii) Menghasikan baka baru tumbuhan yang lebih bermutu. iii) Pengesan untuk mengkaji penyerapan dan penggunan fosfat,

karbon dan nitrogen oleh tumbuhan menggunakan fosforus-32, Karbon-14 dan Nitrogen-15.

iv) Karbon-14 digunakan untuk mengkaji lintasan karbon dalam proses fotosintesis.

Perubatan: i) Sinaran gamma dari kobalt-60 digunakan untuk membunuh sel kanser (radioterapi).

ii) Sinaran gamma juga digunakan untuk mensteril alat pembedahan dan peralatan perubatan.

iii) Mengesan pertumbuhan tumor di dalam otak. iv) Iodin-131 disuntik ke dalam badan untuk mengesan kerosakan

kelenjar tiroid. v) Bahan radiofarmaseutikal digunakan untuk mendiognosis atau

menyembuhkan sesetengah penyakit.

Arkeologi:- Karbon-14 digunakan untuk mengkaji usia artifak purba melalui kaedah pentarikhan karbon.

Pengawetan Makanan : i) Sinaran gamma digunakan untuk pensterilkan makanan untuk

membunuh bakteria, kulat atau serangga selepas dibungkus atau ditinkan.

ii) Mencegah percambahan ubi kentang dan bawang.

Perindustrian: i) Sinar alfa dan beta digunakan untuk mengawal ketebalan kertas,plastik dan kepingan logam.

ii) Mengesan kebocoran paip bawah tanah dan kadar kehausan omboh dalam enjin kereta dengan menggunakan sinaran gamma.


162

LATIHAN 6.1

1. Namakan bahan radioaktif yang digunakan dalam bidang berikut.

BIDANG KEGUNAAN BAHAN RADIOAKTIF

Perindustrian Mengesan kebocoran paip bawah tanah

Pertanian Mengkaji kesan resapan nutrien oleh tumbuhan

Perubatan Membunuh sel barah

Arkeologi Menentukan umur bahan purba ("Pentarikhan Karbon")

2. Rajah 1 menunjukkan sinaran radioaktif melalui satu medan elektrik.

Rajah 1

(a) Namakan sinaran yang berlabel P, Q, dan R P : _______________________________

Q : _______________________________

R : ________________________________

(b) (i) Sinaran yang mana:

(a) Bercas positif : _______________________________________________

(b) Bercas negatif: _______________________________________________

(ii) Terangkan jawapan anda dalam (b) (i)

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

(c) Kenapa Q tidak dipesongkan oleh medan elektrik? __________________________________________________________________

Positive plate

Radioactive source Q

R

P

plat negatif plat negatif

sumber radioaktif

plat positif


163

(d) Sinaran yang mana terdiri dari (i) Elektron : _____________________________________________ (ii) Nukleus helium : _____________________________________________ (e) Nyatakan kaedah yang terbaik untuk mencegah sinar Q dari terdedah pada persekitaran. _____________________________________________________________ 2. Rajah 2 menunjukkan bagaimana sinar radioakif menembusi beberapa bahan. kertas aluminium plumbum

Rajah 2

(a) Namakan sinaran radioaktif X, Y dan Z. X: ____________________ Y: ____________________ Z: ____________________ (b) Susun daya penembusan X, Y, dan Z mengikut keupayaan menurun __________________________________________________________ (c) (i) Sinaran manakah yang paling berbahaya? _______________________________________________________ (ii) Berikan inferens anda. _______________________________________________________ (d) Sinaran yang mana paling laju? _________________________________________________________

bahan radioaktif


164

(e) Nyatakan satu kegunaan sinar alfa dalam bidang perindustrian. __________________________________________________________ (f) Namakan peralatan yang digunakan untuk mengesan sinaran radioaktif. __________________________________________________________

6.2 PENGHASILAN TENAGA NUKLEAR DAN KEGUNAANNYA

1. Tenaga nuklear dapat dihasilkan melalui dua cara:

Pembelahan nukleus

Pelakuran nukleus Pembelahan Nukleus

a) Proses hentaman nukleus atom uranium dengan neutron bertenaga tinggi. b) Nukleus yang tidak stabil dipecahkan kepada dua (atau lebih) nukleus yang

lebih ringan dengan membebaskan dua atau tiga neutron dan tenaga yang banyak.

c) Proses ini berterusan menghasilkan rantai pembelahan nukleus. d) Proses dilakukan dalam reaktor nuklear untuk menghasilkan tenaga elektrik.

Rajah 6.3 : Pembelahan nukleus yang tidak stabil oleh neutron

Pelakuran Nukleus

a) Proses perlanggaran dan penggabungan dua nukleus yang ringan untuk membentuk satu nukleus yang lebih berat dan stabil.

b) Tenaga yang dihasilkan selamat digunakan kerana tiada sinaran radioaktif dihasilkan.

c) Hanya berlaku secara semula jadi di dalam teras matahari.


165

Rajah 6.4 : Pelakuran nukleus

Proses Penjanaan Tenaga Elektrik Daripada Tenaga Nuklear

1. Tenaga nuklear dihasilkan dalam reaktor nuklear di stesen janakuasa nuklear.

Rajah 6.5 : Keratan rentas stesen reaktor nuklear

2. Pembelahan nukleus yang berterusan dapat menghasilkan tenaga nuklear yang

besar. 3. Proses ini berlaku secara berperingkat:

Tenaga nuklear dihasilkan melalui pembelahan nukleus uranium dalam reaktor nuklear.

Tenaga nuklear memanaskan air hingga mendidih untuk menghasilkan stim

Stim (wap) yang bertekanan tinggi memutarkan turbin dan menjanakan tenaga elektrik di penjana elektrik.

Perubahan tenaga yang berlaku ialah

Tenaga nuklear Tenaga haba Tenaga kinetik Tenaga elektrik


166

Kesan Sinaran Radioaktif Terhadap Hidupan

1. Radioaktif boleh memberi kesan positif dan juga kesan negatif kepada hidupan

Jadual 6.3 Kesan positif dan negatif bahan radioaktif kepada hidupan 6.3 PENGENDALIAN BAHAN RADIOAKTIF DENGAN CARA YANG BETUL

1. Bahan radioaktif dikendalikan dengan betul untuk mengelakkan pencemaran radioaktif.

2. Disimpan dalam bekas plumbum atau konkrit tebal bertutup serta tidak mudah pecah.

3. Pekerja-pekerja di stesen janakuasa memakai pakaian perlindungan khas dan dosimeter atau lencana filem.

4. Undang-undang diketatkan untuk memastikan sisa bahan radioaktif dilupuskan dengan cara yang betul dan tidak mengancam hidupan di muka bumi.

5. Menggunakan alat kawalan jauh untuk mengalihkan bahan radioaktif. 6. Melakukan pemeriksaan kesihatan secara berkala.

Latihan 6.2 1. Isi tempat kosong dengan perkataan yang telah disedikan di bawah.

a.Tenaga nuklear dapat dihasilkan melalui ________________ dan _______________

b. Dalam pelakuran nukleus, __________________ dan _______________ dua

nukleus yang ringan akan membentuk satu nukleus yang lebih berat dan stabil

dengan membebaskan tenaga yang banyak.

c. Tenaga nuklear digunakan untuk menjanakan _______________________ d. Tenaga elektrik dijanakan apabila stim yang bertekanan tinggi memutarkan_______

Kesan positif Kesan negatif

1. Satu sumber bahan yang

boleh diperbaharui semula.

2. Tidak mencemarkan alam.

3. Dapat memenuhi

permintaan penduduk dunia.

4. Banyak kegunaan dalam

kehidupan harian.

1. Pengendalian bahan radioaktif yang tidak betul

(kebocoran atau pembuangan sisa yang tidak

terkawal) boleh menyebabkan pencemaran.

2.Mutasi

3. Membunuh sel badan

4. Kecacatan pada fetus

5. Kanser

6. Merencatkan tumbesaran.

7. Memerlukan jangka masa lama untuk stabil

dan selamat kepada hidupan.

pembelahan nukleus perlanggaran turbin stim penggabungan pelakuran nukleus tenaga elektrik


167

2. Tandakan () pada pernyataan yang betul dan (x) pada pernyataan yang salah.

a. Sinaran radioaktif boleh menyebabkan mutasi pada manusia. ( )

b. Pendedahan kepada sinaran radioaktif pada dos yang rendah untuk tempoh yang singkat menyebabkan kematian. ( ) c. Bahan radioaktif biasanya disimpan dalam bekas plumbum yang tebal. ( )

d. Sisa bahan radioaktif juga memancarkan sinaran radioaktif yang merbahaya. ( )

3. Rajah 3 menunjukkan proses pembelahan nukleus bahan radioaktif.

Rajah 3

(a) Namakan tenaga R dan Sinaran Q dalam kotak yang disediakan dalam Rajah 3.

(b) Nyatakan satu kegunaan bagi: (i) Tenaga R ________________________________________________________ (ii) Sinaran Q dalam bidang perubatan: ________________________________________________________ (c) Nyatakan satu cara untuk mengesan kehadiran sinaran Q __________________________________________________________ (d) Apakah kesan kepada manusia jika terdedah kepada sinaran Q? __________________________________________________________

Tenaga R:__________________

Neutron

Neukleus radioaktif

Sinaran Q:__________________


168

4. Rajah 4.1 menunjukkan dua sinaran radioaktif.

Sumber radioaktif

Sinaran beta

Sinaran alfa

Rajah 4.1

a) Berdasarkan Rajah 4.1,lukiskan sinaran radioaktif bagi sinaran gama.

b) Dalam Jadual 4, namakan satu sinaran radioaktif yang bercas positif dan satu

sinaran radioaktif neutral dalam Jadual 4.

Kesan medan elektrik Jenis cas

Sumber radioaktif

Sumber radioaktif

Sumber radioaktif

Jadual 4


169

c) Lengkapkan simbol sinaran radioaktif pada Rajah 4.2.

Rajah 4.2

(a) (i) Rajah 4.3 menunjukkan struktur bagi tiga atom. Atom yang manakah adalah isotop?

Tandakan () bagi jawapan anda dalam kotak yang disediakan di Rajah 4.3.

Proton

8

8

8

Proton

7

8

7

Proton

8

9

8

Rajah 4.3

(ii) Berdasarkan Rajah 4.3, lengkapkan ayat di bawah. Isotop adalah atom-atom bagi suatu unsur yang mempunyai bilangan proton yang sama tetapi berlainan bilangan

______________________________________________________


170

SOALAN OBJEKTIF Tiap-tiap soalan yang berikut diikuti oleh empat pilihan jawapan, A, B, C dan D. Pilih jawapan yang terbaik. 1 Antara yang berikut, yang manakah bahan radioaktif?

A Iodin-131 B Klorin-35 C Bromin-80 D Karbon-12

2 Kebocoran radioaktif menyebabkan

A hujan asid B kesan rumah hijau C mutasi pada manusia B penipisan lapisan ozon

3 Antara berikut, yang manakah menunjukkan cas bagi sinar alfa, sinar beta dan sinar

gama?

Sinar alfa Sinar beta Sinar gama A Negatif Negatif Positif B Positif Positif Negatif C Positif Negatif Neutral D Neutral Negatif Neutral

4 Unsur yang manakah digunakan untuk menjana menjana tenaga elektrik di stesen

janakuasa nuklear?

A Uranium B Iodin-131 C Kobalt-60 D Karbon-14

5 Antara yang berikut, yang manakah menunjukkan dengan betul urutan perubahan

tenaga yang berlaku di dalam reaktor nuklear?

A Tenaga nuklear tenaga haba tenaga kinetik tenaga elektrik

B Tenaga haba tenaga nuklear tenaga kinetik tenaga elektrik

C Tenaga nuklear tenaga kinetik tenaga haba tenaga elektrik

D Tenaga elektrik tenaga haba tenaga kinetik tenaga nuklear


171

6 Rajah 1 menunjukkan satu sinar radioaktif terpesong ke arah plat negatif apabila bergerak melalui suatu medan elektrik.

Sumber radioaktif

Rajah 1

Antara yang berikut, yang manakah jenis sinaran itu?

A Sinar-X B Sinar alfa C Sinar beta D Sinar gama

7 Bahan radioaktif disimpan di dalam bekas plumbum tebal yang dikelilingi konkrit tebal untuk

A Menghasilkan pembelahan nukleus B Menghalang sinaran terbebas ke persekitaran C Membolehkan bahan radioaktif mengeluarkan sinaran D Menghasilkan tenaga nuklear untuk penjanaan elektrik

9 Dalam bidang arkeologi, radioisotop yang digunakan dalam penganggaran umur

bahan purba ialah

A kobalt-60 B karbon-14 C Iodine-123 D technetium-99

10 Rajah 2 menunjukkan satu simbol yang terlekat pada suatu pintu bilik dalam

hospital.

Rajah 2

Antara yang berikut, yang manakah yang disimpan dalam bilik itu? A Asid pekat B Bahan radioaktif C Larutan mengakis D Bahan mudah meletup


172

11 Pernyataan manakah yang betul mengenai bahan radioaktif?

A Reaktif terhadap oksigen B Mempunyai nukleus yang tidak stabil C Mempunyai nombor proton yang kecil D Boleh menghasilkan suatu tindak balas berbalik

12 Apakah kesan sinaran radioaktif terhadap kesihatan manusia?

A Strok B Kanser C Anoreksia D Arteriosklerosis

13 Rajah 3 menunjukkan proses pembelahan nukleus.

Rajah 3

A Iodin-131 B Kobalt-60 C Karbon-14 D Uranium-235

14 Kaedah manakah yang paling sesuai untuk menyimpan bahan radioaktif?

A botol gelap B bekas vakum C minyak parafin D kotak plumbum yang tebal


173

Lengkapkan silang kata berikut:

1

2

3 4

5

6

7

8

9

10

11

Melintang :

1 Sinaran radioaktif dapat dikesan oleh pembilang ...........

4 Bahan ............adalah nukleus atom yang tidak stabil yang mengalami pereputan radioaktif untuk memancarkan sinaran radioaktif.

5 Sinaran beta dapat dihalang dengan sekeping ........ nipis.

6 Karbon-14 digunakan dalam bidang .......... untuk mengkaji usia artifak purba seperti fosil.

8 Sinaran gama hanya dapat dihalang dengan konkrit ..........

10 Contoh bahan radioaktif

11 Sinaran alfa dapat dihalang dengan sekeping ..........

Ke bawah :

2 .......... dapat digunakan untuk mengesan kebocoran paip air bawah tanah.

3 Neutral dari segi cas elektrik.

6 Sinar yang terdiri daripada zarah-zarah bercas positif.

7 Penggunaan tenaga nuklear ialah untuk menghasilkan tenaga ..........

9 Terdiri daripada elektron-elektron bercas negatif yang bertenaga tinggi.

m 6 tenaga nuklear

Documents