A Superprof maghasadása és fúziója
2018. március 12. ∙ 8 perc olvasási idő
A nukleáris reakciók - nevükből következően - bizonyos atomok magjait érintő reakciók.
Amikor ezeknek az atomoknak a magja együtt reagál, ez nagy energiakibocsátást okoz.
A tudósok teljesen megértették érdeklődésüket ezen energia hasznosítása iránt: a nukleáris reakciókból származó nagy mennyiségű energia megszelídítése a cél például az atomerőművek építésénél.
Kétféle módon lehet nagy mennyiségű energiát nyerni egy vagy több atom magjának manipulálásával:
- Az első magában foglalja az atom magjának felosztását, és sok energiát szabadít fel. Itt van nukleáris maghasadás.
- A második a különböző atomok egyesítése. Ezután beszélünk nukleáris fúzió.
Nukleáris maghasadás
A maghasadás meghatározása
A hasadás egy nukleáris átalakulás, amelyben egy atommag azt mondja "Hasadó" két kisebb magra oszlik.
Az atomenergia területén a maghasadás az atom magjának felosztása. Ezt a magot több töredékké alakítják át, amelyek tömege majdnem megegyezik a mag kezdeti tömegének felével.
A reakció előtti magállapot és a reakció eredményeként létrejövő magállapot közötti tömegkülönbséget más néven tömeg hiánya.
Einstein híres formulájával bizonyította a nukleáris reakciókból származó energia jelentős felszabadulását
Ez a tömeghiány a mag kezdeti tömegének körülbelül 0,1% -át teszi ki.
Albert Einstein bebizonyította, hogy a tömeg nagyon kicsi hiánya nagyon nagy energiává válik.
Híres egyenletével fejezzük ki:
Ebben az egyenletben:
- E megfelel a kapott energiának
- m a hiányzó tömeg
- vs. konstans: ez a fénysebesség, vagy körülbelül 300 000 000 m/s (méter másodpercenként)
Ezzel az egyenlettel megértjük, hogy a maghasadás által okozott energia szélsőséges, mivel közvetlenül a fénysebesség négyzetéből vezethető le.
Hogyan kell kiváltani a maghasadást ?
Indukált hasadás
Maghasadás akkor fordulhat elő, amikor egy nehéz atom magja megragadja a neutront. Ezt nevezzük indukált hasadásnak.
A hasadás a indukált átalakulás és eléréséhez jelentős energiafelhasználás szükséges.
Ez az energiabevitel általában egy neutron formájában van, amely nagy sebességgel, vagyis nagy mozgási energiával vetül ki az atom magjára.
A leggyakrabban használt indukált hasadás az urán 235, az urán 238 és a plutónium 239.
A hasadás során azonnal úgynevezett „gyors” neutronok bocsátódnak ki. A neutron által kiváltott hasadás eredménye nagymértékben függ az utóbbi energiájától. Ezért száz nuklidok az uránhasadás következtében másképp bocsáthatók ki.
Eredménye a magas hőenergia a hasadás eredményeként kibocsátott töredékek és részecskék kinetikus energiájából származik.
Az atomerőművek a maghasadás szabályozott láncreakcióját alkalmazzák.
Valójában a hasadás után kibocsátott részecskék nagy sebességgel vetülnek ki, ami többszörös ütközést és kölcsönhatást okoz a keresztezett anyag atomjaival.
Ezt a technikát alkalmazzák az atomreaktorokban villamos energia előállítására.
Spontán hasadás
Spontán maghasadásról beszélünk, amikor a mag több részre bomlik anélkül, hogy egy részecskét előzetesen abszorbeálna.
Spontán hasadás csak azért lehetséges az izotópok instabilak. Ez különösen a nagyon nehéz magok esetében tapasztalható.
Valójában az egy nukleonra jutó kötési energia, vagyis az az energia, amelyet nyugalmi állapotban kell ellátni egy maggal, hogy elkülönüljön az izolált és mozdulatlan nukleonoktól, kisebb, mint a spontán hasadásból származó kevésbé nehéz magoké.
Természetesen és ugyanúgy, mint a kiváltott hasadás esetén, a hasadási termékek radioaktívak.
A maghasadás ellenőrzése: a láncreakció
Általában a hasadást nagy energiájú neutronok képződése is kíséri, amelyek viszont más magokba ütközhetnek és más hasadásokat okozhatnak: a jelenség így folytatódhat és "láncreakciót" adhat.
Láncreakció fogalma
A láncreakció az a folyamat, amelynek során az első maghasadás során felszabaduló neutronok további hasadást eredményeznek legalább egy másik magban. A létrehozott mag viszont neutronokat termel, amelyek szintén maghasadáshoz vezetnek: a folyamat megismétlődik.
Ezek a láncreakciók szabályozhatók vagy nem.