Sumbangan Teknologi Nuklear dalam Kepelbagaian Bidang

Rakyat di Malaysia masih lagi dihantui dengan perkataan nuklear yang sering dikaitkan dengan tragedi bom nuklear yang berlaku di Hiroshima dan Nagasaki. Tragedi tersebut yang meninggalkan kesan kepada ribuan penduduk Jepun sememangnya turut mempengaruhi penduduk di Malaysia yang tegar untuk tidak menerima nuklear dalam kamus hidup mereka. Namun begitu, pendidikan nuklear harus diteruskan kerana kelebihannya kepada manusia lebih banyak jika dibandingkan dengan kekurangannya.

Kebanyakan orang masih keliru dengan istilah teknologi nuklear dan tenaga nuklear. Semasa sesi Debat Nuklear antara Varsiti 2022 yang diadakan pada Jun lalu anjuran Pusat Teknologi Nuklear, Fakulti Sains dan Teknologi, Universiti Kebangsaan Malaysia (UKM) bersempena dengan sambutan Minggu Sains Negara 2022, kekeliruan itu jelas dinyatakan dalam sesi perdebatan daripada pelajar institut pengajian tinggi awam. Program yang berlangsung selama tiga hari itu diadakan di UKM dengan tema “Nuklear untuk Tujuan Keamanan”.

Teknologi nuklear merupakan penggunaan teknologi yang melibatkan tindak balas nuklear dalam atom. Berdasarkan maklumat daripada Agensi Perlindungan Alam Sekitar Amerika Syarikat (USEPA), tindak balas nuklear boleh menyebabkan sesuatu atom itu menjadi tidak stabil atau radioaktif. Unsur yang tidak stabil ini dinamakan sebagai radionuklid.

Radionuklid digunakan dalam pelbagai aplikasi disebabkan oleh kelebihannya dalam menghasilkan tenaga semasa proses pereputan berlaku sehingga radionuklid menjadi stabil. Setiap radionuklid menghasilkan tenaga dalam bentuk sinaran. Suatu tempoh masa pereputan dinamakan sebagai separuh hayat.

Antara contoh sinaran yang dipancarkan termasuklah sinar alfa (α), sinar beta (β), sinar gama (γ) dan sinar-X. Sinaran inilah yang dihasilkan oleh sesuatu radionuklid semasa pereputan sekali gus memberikan kesan yang berlainan kepada sistem biologi manusia mengikut jenis sinaran tersebut. Sinaran alfa mempunyai penembusan yang rendah dan mampu dihalang hanya dengan menggunakan sehelai kertas, namun berbahaya sekiranya memasuki sistem badan manusia.

Sinaran beta pula mempunyai penembusan yang lebih daripada sinaran alfa dan berupaya dihalang dengan menggunakan aluminium. Selain itu, sinaran gama adalah yang paling tinggi tahap penembusannya sehingga boleh menembusi badan manusia dan boleh dihalang dengan menggunakan plumbum atau konkrit.

Teknologi nuklear  juga digunakan dalam bidang perubatan, yakni beberapa hospital di Malaysia juga mewujudkan jabatan khas bagi perubatan nuklear dan diagnostik seperti di Institut Kanser Negara, Hospital Kuala Lumpur, Hospital Pulau Pinang, Hospital Pengajar Universiti Putra Malaysia, Hospital Universiti Sains Malaysia, Hospital Wanita dan Kanak-kanak Sabah, Hospital Sultanah Aminah, Hospital Umum Sarawak dan Hospital Canselor Tuanku Muhriz.

Teknik diagnostik menggunakan radiofarmaseutik atau radiosurihan yang memancarkan sinar gama daripada badan pesakit. Sebagai contohnya, radionuklid Teknetium-99m mempunyai separuh hayat selama enam jam. Secara dasarnya, radiosurihan ini mempunyai separuh hayat yang pendek dan dimasukkan ke dalam badan pesakit dengan menggunakan sebatian kimia yang dibenarkan sama ada melalui suntikan, makan atau minum atau melalui penyedutan. Pakar perubatan akan melihat pancaran sinaran tersebut dengan menggunakan alat pengimejan seperti tomografi berkomputer (CT) atau pengimejan resonans magnet (MRI) yang menunjukkan maklumat molekul dan imej.

Selain itu, penggunaan radionuklid dalam perubatan nuklear juga melibatkan terapi, yakni radionuklid Iodin-131 digunakan untuk merawat kanser. Hal ini dikatakan demikian kerana sel kanser sangat sensitif terhadap sinaran dan kelebihan itu menyebabkan teknologi ini digunakan kepada pesakit tanpa melibatkan pembedahan fizikal. Pesakit akan terdedah kepada sumber sinaran, namun dalam dos yang rendah dan sentiasa dipantau oleh pegawai perubatan.

Teknologi nuklear tidak hanya tertumpu pada bidang perubatan tetapi turut digunakan dalam bidang pertanian untuk mengawal serangga. Misalnya, masyarakat di Brazil menghadapi masalah kesihatan yang besar seperti Zika, demam Chikungunya dan denggi yang disebabkan oleh bawaan nyamuk Aedes. Menurut Agensi Tenaga Atom Antarabangsa (IAEA), teknik serangga mandul (SIT) adalah satu daripada kaedah pengawalan serangga yang menggunakan sinaran untuk memandulkan serangga jantan. Serangga yang dimandulkan ini akan dibebaskan untuk mengawan dan tidak menghasilkan generasi nyamuk yang seterusnya. Hal ini dapat mengurangkan populasi nyamuk dan mengurangkan kadar jangkitan yang lebih tinggi.

Seterusnya, pelbagai variasi padi yang ditambah baik dengan menggunakan kaedah biak baka mutasi di negara ini telah dilakukan oleh Agensi Nuklear Malaysia yang menghasilkan benih padi yang lebih rintang kepada cuaca ekstrem seperti benih padi IS21. Kaedah mutasi aruhan dengan menggunakan sinar gama dilakukan untuk menghasilkan benih padi yang lebih baik daripada induknya. Usaha ini dapat membantu petani dan pesawah untuk meningkatkan produktiviti hasil tanaman yang sedia ada.

Masih lagi berkisar tentang tanaman dan makanan, penyinaran terhadap makanan juga adalah satu daripada cabang teknologi nuklear yang merupakan proses mendedahkan makanan kepada sumber sinar gama bagi mengurangkan pertumbuhan bakteria yang menyebabkan penyakit bawaan makanan serta meningkatkan hayat makanan tersebut. Banyak negara telah mewujudkan peraturan perundangan berkaitan dengan penyinaran terhadap produk makanan termasuklah Malaysia, iaitu Akta Makanan 1983 (Peraturan-peraturan Iradiasi Makanan 2011) bagi membolehkan aplikasi teknologi nuklear memelihara kualiti makanan.

Berpandukan peraturan yang telah diwartakan, industri makanan boleh mendedahkan produk makanan kepada radionuklid Kobalt-60 atau Sesium-137 yang memancarkan sinar gama dalam had dos tertentu sahaja dan bergantung pada produk. Pengguna juga tidak perlu bimbang kerana makanan yang disinarkan dengan menggunakan sumber gama ini tidak akan menyebabkan makanan tersebut menjadi radioaktif, malah makanan tersebut akan lebih baik disebabkan oleh kualiti makanan yang terpelihara tanpa mikroorganisma dan tahan lebih lama.

Dalam sektor industri, teknologi nuklear banyak digunakan dalam bidang pengauditan peralatan, yakni sumber radioaktif digunakan untuk mengesan ketidakselanjaran dalam sistem saluran seperti air, minyak dan gas. Selain itu, tolok yang mengandungi bahan radioaktif telah banyak digunakan dalam industri bagi mengukur tahap tekanan dan ketumpatan gas, cecair dan pepejal. Hal ini dapat mengelakkan situasi yang sukar untuk pengukuran fizikal dilakukan seperti keadaan bersuhu tinggi atau keadaan yang mengandungi bahan mengakis.

Sementara itu, pentarikhan karbon juga merupakan aplikasi teknologi nuklear yang boleh digunakan untuk menganggarkan umur sesuatu bahan seperti bahan fosil atau artifak yang ditemui oleh ahli geologi dan ahli sejarah. Selain radionuklid Karbon-14, beberapa jenis kaedah yang melibatkan radionuklid Uranium-238, Rubidium-87 dan Potassium-40 juga digunakan dalam teknik pentarikhan radioisotop.

Dalam skop kajian berkaitan dengan alam sekitar, radionuklid  digunakan sebagai radiosurihan seperti dalam bidang perubatan untuk mengesan pergerakan bahan pencemar seperti asbut, iaitu campuran kabut dan asap bahan cemar industri yang terbentuk daripada proses fotokimia yang disebabkan oleh tindak balas cahaya matahari dengan oksida sulfur, oksida nitrogen dan beberapa hidrokarbon yang lain. Selain fasa gas, radiosurihan juga sering digunakan dalam analisis bagi fasa cecair seperti air kumbahan dan tumpahan minyak.

Di samping itu, radionuklid juga digunakan dalam kajian kitaran air bagi mengesan lokasi air bawah tanah yang  membantu para pengkaji untuk memulihara bekalan air bawah tanah daripada terjejas oleh pembangunan industri dan seterusnya memantau sebarang pencemaran terhadap sumber tersebut. Bagi sumber air yang berada di permukaan bumi seperti laut, tasik, takungan dan sungai, pelbagai maklumat lain boleh diperoleh dengan menggunakan radiosurihan ini seperti kadar aliran air, kadar pemendakan, pergerakan aliran dan pergerakan bahan pencemar. Bagi takungan tertutup pula, maklumat seperti kebocoran sistem takungan dan saliran juga boleh diketahui.

Teknologi nuklear juga didapati dalam produk pengguna seperti pengesan asap yang menggunakan Americium-241 dalam kuantiti yang kecil. Radionuklid Americium-241 memancarkan sinar alfa yang mengionkan udara dan membenarkan laluan arus bagi dua elektrod. Sekiranya asap masuk ke dalam sistem pengesan asap tersebut, radionuklid Americium-241 akan menyerap zarah alfa dan mengganggu laluan arus dan akhirnya membunyikan penggera. Walau bagaimanapun, pengguna tidak perlu khuatir kerana pengesan asap ini terbukti selamat untuk digunakan di kediaman tanpa memberikan kesan kesihatan kepada pengguna selagi pengesan tersebut tidak rosak.

Persatuan Nuklear Dunia juga menyatakan bahawa tenaga nuklear adalah satu daripada contoh kegunaan teknologi nuklear yang sangat diketahui umum. Negara yang telah menggunakan tenaga nuklear ini sedar akan kelebihan aplikasi ini yang menyumbangkan dan menyokong hasrat pengeluaran karbon yang rendah di samping memberikan penjimatan kos tenaga elektrik dalam jangka masa panjang.

Tenaga nuklear adalah penggunaan tindak balas nuklear untuk menghasilkan tenaga elektrik. Secara asasnya, loji jana kuasa memberikan pengeluaran yang sama, iaitu dalam bentuk tenaga elektrik kepada pengguna. Bezanya, loji jana kuasa nuklear menggunakan bahan nuklear seperti Uranium-235 untuk ditukarkan kepada tenaga dengan menggunakan prinsip pembelahan nuklear.

Proses pembelahan nuklear menghasilkan lebih banyak neutron untuk meneruskan proses pembelahan. Proses ini merupakan suatu proses rantai yang terus berlaku jika tidak dikawal. Dalam loji jana kuasa nuklear, proses pembelahan ini dikawal dengan kehadiran unsur lain seperti kadmium, boron dan hafnium yang akan menyerap neutron yang terhasil daripada proses pembelahan.

Oleh itu, dapatlah disimpulkan bahawa tenaga nuklear adalah sebahagian daripada teknologi nuklear. Penggunaan teknologi nuklear dalam kehidupan manusia sangat luas dan mungkin orang ramai tidak sedar akan kepentingan dan kelebihannya. Berikutan situasi ini, orang ramai digesa untuk lebih bersikap terbuka bagi memanfaatkan teknologi nuklear di Malaysia.

Dr. Syazwani Mohd Fadzil ialah Pensyarah Kanan di Jabatan Fizik Gunaan, Universiti Kebangsaan Malaysia.