9.4 Tenaga Nuklear

8/14/2019 9.4 Tenaga Nuklear

1/6

Tenaga Nukleur(a) Teori Einstein (PrinsipKesetaraan Jisim dan Tenaga)

Menurut Albert Eintein,apabilaberlaku suatu tindakbalasnukleus,jisim nukleus menyusut.Penyusutan jisim ini bertukarmenjadi tenaga haba.Jumlah tenagahaba yang dibebaskan diberi olehrumus,

E = m c2di mana E = tenaga haba

m = jisim nukleus yangsusut

c = halaju cahaya, 3 x 108

ms-1

Contoh 1

210 206 4Po Pb + He +

tenaga82 84 2

Jisim Po = 209.982 u.j.a.Jisim Pb = 205.969 u.j.aJisim He= 4.004 u.j.a

1 u.j.a = 1.66 x 10-27kgc = 3 x 108 ms-1

Berdasarkan persamaan danmaklumat di atas,tentukan,(a) Kehilangan jisim(b) Tenaga terhasil(c) Kuasa yang dijanakan dalammasa 2 saat.

Penyelesaian

(b) Jenis-Jenis TindakbalasNukleus

Terdapat dua jenis iaitu PembelahanNukleus dan Pelakuran Nukleus.

Pembelahan NukleusIalah proses pemecahan suatunukleus berat kepada dua nukleusyang lebih ringan diikuti penghasilan

neutron pembebasan tenaga yangbesar.

Contohnya:1 235 141 92 1n + U Ba + Kr + 3 n +

tenaga0 92 56 36 0

Pembelahan nukleus adalah berlakusecara berterusan dan dipanggiltindakbalas berantai kerana bilanganterhasil berganda dengan cepat.

Pembelahan nukleus digunakandalam reaktor nukleur danpembuatan bom atom.

(c)Reaktor Nukleur

PELAJARAN


2/6

Komponen FungsiBahan api (U-235)

Untuk menjalankanproses pembelahannukleus danseterusnyamembebaskanhaba yang banyak

Teras Grafit Sebagai moderatoruntuk

memperlahankangerakan neutron

RodPengawal(Boron @ Kadmium)

Untuk menyerapneutron-neutronberlebihan supayatindakbalasberantai dapatdikawal.Apabila rodke atas t/balasberlaku dengancepat dansebaliknya bila rodke bawahtindakbalas berlakulebih perlahan

CO2 atau air Dialirkan padatekanan tinggimelalui terasreaktor bagimenyejukkannya

Penukar haba Menggunakan habadaripada cecairyang panas untukmendidihkan airsupaya terhasil

stim danseterusnyamemutarkan turbin

PerisaiPelindungKonkrit@dDinding Plumbum

Mencegah sinranradioaktif daripadaterkena padapekerja

(d) Pelakuran Nukleus

Proses percantuman nukleus-nukleus

ringan untuk membentuk satunukleus yang lebih berat diikutidengan pembebasan neutron dantenaga haba yang besar.Contoh:

2 3 4 1H + H He + n +

tenaga

1 1 suhu tinggi 2 0

Tindakbalas pelakuran biasanyaberlaku di permukaan matahari.

Tindakbalas pelakuran adalah asaspembuatan bom hidrogen.Bom hidrogen mengandungi satubom atom di dalamnya,untukmenghasilkan suhu yang tinggiterlebih dahulu sebelum prosespelakuran berlaku.

(e)Kesamaan di antaratindakbalas pembelahan danpelakuran

(1) Kedua-dua menghasilkan jumlahtenaga yang besar.

(2) Kedua-duanya menghasilkanneutron(3) Kedua-duanya menghasilkan

sinaran radioaktif(4) Kedua-duanya mengalami

penyusutan jisim nukleus


3/6

(f)Perbezaan di antaratindakbalas pembelahan danpelakuranPembelahan Pelakuranproses

pemecahan suatunukleus beratkepada duanukleus yanglebih ringan diikutipenghasilanneutronpembebasantenaga

Proses

percantumannukleus-nukleusringan untukmembentuksatu nukleusyang lebih beratdiikuti denganpembebasanneutron dantenaga habayang besar.

Contohnya:1 235141n + U

Ba +0 9256

92 1Kr + 3 n +

tenaga36 0

Contohnya:2 3H +

H1 1

41 He +n

20

+ tenaga

Berlakutindakbalasberantai

Tidak berlaku

Tidak memerlukanneutron laju

Memerlukansuhu tinggi

Aplikasinya dalamreaktor nukleurdan bom atom

Aplikasinyadalampembuatan bomhidrogen

(g)Isu dan Implikasi TenagaNukleur(1) Krisis tenaga yang utama ialah

kebanyakan sumber tenagaseperti bahan api fosil tidakboleh diperbaharui.Tenaganukleur dapat mengurangkankrisis tenaga ini.

(2) Bahan api fosil menimbulkankesan pencemaran udara.Begitu

juga dengan tenaga nukleur

sekiranya tidak diurus denganbetul bahan sisa radioaktif akan

mengancam keselamatan,habuk-habuk radioaktifyang berada di udara oleh angindan jatuh ke bumi menyebabkanpelbagai penyakit .Oleh itu langkah-langkahkeselamatan dan pengendalianbahan nukleur perlukandiperlukan dengan teliti.

(3) Sebarang penyalahgunaantenaga neukleur dalam bentuksenjata api atau bom neukleurharuslah dielakkan.

(4) Dalam perlombongan bahan apinukleur kadar kemalangan

adalah rendah jika dibandingkandengan perlombonganlain.Walau bagaimana pun jikaberlaku kebocoran reaktornukleur,kesanya adalah bukansahaja pada jangkamasa pendektetapi wujud juga kesan

jangkamasa yang panjang.


4/6

1 Dalam satu tindak balas nukleus

2 x 10 -3kg jisim atom didapatihilang. Jumlah tenaga yangdibebaskan adalah

A 1.8 x 10 14 J B 1.8 x 1017J

C 1.6 x 10 14J D 1.6 x 1017J

E 1.6 x 10 18J

2 Dalam proses penyusutan bagisuatu unsur radioaktif,didapati0.005 u.j.a. jisim telahhilang.Berapakah tenaga yangsetara dengan jisim itu?(1 u.j.a. = 1.7 x 10 -27 kg ,Halaju cahaya = 3.0 x 10 8 ms-1)

A 2.55 x 10 -21J B 5.10 x 10-19J

C 3.83 x 10 -13J D 7.65 x 10-13 J

E 8.97 x 10 -13 J

3 Dalam satu letupan bom

atom,0.0002 kg uranium telahditukarkan kepada tenaga dalammasa 1.0 s.Hitungkan kuasayang terhasil dalam letupan bomatom itu.(Halaju cahaya = 3.0 x 108 ms-1

)

A 2.1 x 1020 W B 1.8 x 1019 W

C 1.0 x 10 19 W D 1.8 x 1013 W

E 1.0 x 1013 W

4 Kesamaan-kesamaan yangterdapat antara prosespembelahan dan pelakuranadalah seperti berikut kecuali,

A Kedua-dua proses mengalamikehilangan jisim

B Kedua-dua prosesmembebaskan tenaga yangbesar

C Kedua-dua prosesmenghasilkan nukleus baru

D Kedua-dua prosesmemerlukan suhu yangsangat tinggi

5 Pernyataan yang manakahberikut adalah benar fungsi

beberapa komponen utamadalam sebuah reaktor nukleurkecuali ?

Komponen

Fungsi

A Rodpengawal

mengawal kadartindak balas

B Dindingkonkrit

mencegah sinaranradioaktif semula

jadimasuk ke dalamreaktor

C Moderator

memperlahankangerakan neutronyang berhalajutinggi

D Cecair menyerap tenagahaba hasildaripada tindakbalas berantai

6 Pembebasan tenaga yangbanyak dalam reaktor nukleur

TUTORIA


5/6

adalah melalui prosesperubahan tenaga

A Tenaga haba Tenagamekanik Tenaga nukleurB Tenaga nukleur Tenagahaba Tenaga elektrikC Tenaga haba Tenaganukleur Tenaga elektrikD Tenaga mekanik Tenagakeupayaan Tenaga elektrik

72

H +2

H + 3

He +1

n

+ tenaga

1 1 2 0

Persamaan di atas menunjukkansatu tindak balasnukleus.Maklumat-maklumatmengenai zarah yang terlibatdalam persamaan ini adalahseperti berikut:-

Jisim2

H = 2.015 u.j.a

1

Jisim3

He = 3.017 u.j.a

2

Jisim1

n = 1.009 u.j.a

0

1 u.j.a = 1.66 x 10-27 kg

Halaju cahaya = 3 x 10 8 ms -1

1 ev = 1.6 x 10-19 J

(a) Namakan jenis tindakbalas.

..........................................................................

(b) Nyatakan maksudtindakbalas yang andanyatakan dalam(a)

..........................................................................

.....................................................

.....................

(c) Nyatakan satu aplikasi tindakbalas di atas.

.....................................................

.....................

(d) Tentukan tenaga yangdibebaskan dalam unit(i) Joule

(ii) eV

(e) Jika tindak balas selama 5 stentukan jumlah kuasa yangterjana.

8 Rajah menunjukkan sebuah

reaktor nukleur .(a) (i) Namakan dua bahanyang boleh digunakansebagai moderator.

.................................................................

(ii) Nyatakan fungsimoderator.

.................................................................


6/6

(b) (i) Namakan dua bahanyang digunakan sebagairod pengawal.

.................................................................

(ii) Bagaimanakah rodmengawal kuantiti habayang dihasilkan dalamreaktor?

.................................................................

.................................................................

(c) Dalam reaktor ini tindakbalas berantai berlaku.Tindakbalas berantai berlakuapabila jisim sampel melebihi

jisim genting.Apakah yangdimaksudkan dengan jisimgenting?

.................................................................

...............................................

..................(d) Pada kebiasaannya reaktor

nukleur didirikan di kawasanberhampirandengan sungai.Nyatakan

sebabnya.

.................................................................

...............................................

..................(e) Nyatakan satu aplikasi lainselain daripada reaktornukleur yang berlaku tindakbalas berantai.

...............................................

..................

9 (a) Nyatakan maksud

pembelahan danpelakuaran nukleus.

(b) Nyatakan perbezaan-perbezaan dan kesamaan-kesamaan yang terdapat

antara pembelahan danpelakuran nukleur.

(c) Huraikan struktrur dan fungsikomponen- komponen pentingdalam sebuah reaktor nukleur

(d) Nyatakan isu dan implikasitenaga nukleur

9.4 Tenaga Nuklear

Documents

Transcript of 9.4 Tenaga Nuklear