Eksempel på atomenergi

Fysik / by admin / July 04, 2021

protection click fraud

Atomenergi er evnen til at udføre arbejde, opnået ved henfaldet af atomerne i de radioaktive elementer. Det opnås takket være stimuleringen af denne opløsning.

Energi i nukleare processer

Kemiske reaktioner ledsages af en variation af energi, generelt i form af varme, som slukkes (eksoterme reaktioner) eller absorberes (endotermiske reaktioner). Når et stof dannes af de bestanddele, afgives varme (Positive Formation of Formation), Selv om der i nogle tilfælde, såsom ved opnåelse af ozon fra atomilt ilt, ville være en frigivelse af hed.

Hvis de samme ideer anvendes til (antaget) dannelse af atomkerner fra protoner og neutroner, er det klart, at energi frigives i denne formation og får den de involverede forbindelsers natur, vil den frigivne energi her være betydeligt større, så meget, at tabet af masse, der vil ledsage den nævnte energivariation, allerede er overvejeligt. (Ifølge Einsteins princip svarer ændringen i energi ΔE til ændringen i masse Δm, så ΔE = Δm * C², hvor C er lysets hastighed).

instagram story viewer

Således for eksempel for elementet Lithium Li-7, dannet af 3 protoner og 4 neutroner, i dannelsen af et gramatom af lithiumkerner med atommasse 7, vil vi have:

3 protoner = 3 * 1,00756 g = 3,02268 g

4 neutroner = 4 * 1,00893 g = 4,03572 g

Resultatet af summen er 7.05840 g.

Atommassen af lithium-7 har en værdi på 7,01645 g

Det følger, når man sammenligner værdierne, at ændringen i masse Δm = 0,04195 g, og de er lig med 9,02 * 10¹¹ kalorier, beregnet med Einstein ligningen ΔE = Δm * C².

Den hypotetiske reaktion af dannelse af kerner fra protoner og neutroner afgiver en enorm mængde energi millioner af gange bedre end mere eksoterme almindelige kemiske reaktioner.

Hver partikel af kernen o Nukleon (proton eller neutron)for at være en del af en hvilken som helst kerne, har den oplevet et tab af masse, som ikke er konstant, men har en maksimal værdi for de mellemliggende elementer i det periodiske system med atomnummer 20 til 51, hvorefter det langsomt falder med stigende antal atomar.

Atombomben

Uranium 235 og Plutonium 239 deler sig ved neutronbombardement og udsender enorme mængder energi og frigiver nye neutroner.

Betingelsen for, at multiplikationsprocessen kan finde sted, er, at mere end en neutron produceret i hver spaltning er i stand til at producere en ny spaltning eller opdeling.

I Uranbunke, de producerede neutroner slipper delvist igennem materialets overflade og absorberes delvist af Uranium 238 for at danne den tunge isotop Uranium 239, der henfaldes successivt til Neptunium og Plutonium.

Men hvis det er rent uran 235 eller plutonium 239, fører muligheden for tab af neutroner gennem overfladen af det samme til at kende Kritisk størrelse nødvendigt for at kædereaktionen kan udvikle sig inden i den.

Det Kritisk størrelse af prøven er den, hvor kædereaktionen, opdeling af atomet, udvikler sig næsten øjeblikkeligt.

Hvis prøven af spalteligt materiale (delelig med neutronbombardement) har en diameter, der er mindre end den gennemsnitlige sti, som en hurtig neutron skal krydse for at producere spaltningsproces, forstås det, at de neutroner, der produceres i lejlighedsvis opdeling af vandrende neutroner, vil flygte gennem overfladen uden at angribe andre kerne.

Tværtimod, hvis prøven er større end den kritiske størrelse, produceres de lejlighedsvise neutroner på vej til gennem det, vil de have stor sandsynlighed for at opdele nye kerner og dermed fortsætte, i en accelereret hastighed, processen med division.

Hvis en prøve er større end den kritiske størrelse, vil den lide en øjeblikkelig eksplosion, mens den er mindre, vil den frembringe en langsom spaltning, som dog bør undgås. Til dette opbevares det spaltelige materiale i tynde lag inde i cadmiumbeholdere, der holdes inde i vand; lejlighedsvise hændelsesneutroner vil blive bremset af vandet og derefter fanget af cadmium, før de kan nå det beskyttede materiale.

Hvis der hurtigt blandes flere stykker spalteligt materiale, hver især noget mindre end den kritiske størrelse, dannes der en enkelt masse (atombombe), som straks eksploderer. Den hastighed, hvormed stykkerne af spalteligt materiale skal mødes, skal være meget høj for at undgå, at når reaktionen starter ind Kæden er meget tæt og frigør den frigjorte energi stykkerne af materialet, inden de kommer helt i kontakt.

Der er to stykker spalteligt materiale, der er tilstrækkeligt beskyttet med neutronfjerner og med et par centimeter fra hinanden. I det passende øjeblik affyres et af stykkerne på det andet med hastigheden af et hurtigt projektil.

Detaljerne om konstruktionen og mekanismen for den eksperimentelle atombombe, der eksploderede tidligt om morgenen den 16. juli, 1945 i ørkenen i New Mexico blev de ledet af professor Oppenheimer, en teoretisk fysiker ved University of Californien.

De to bomber, der blev kastet uger senere mod Japan, blev konstitueret, den første for uran 235 og den anden for plutonium.

Selvom den energi, der frigøres i spaltningen af en urankerne, beregnes til ca. 200 millioner elektronvolt, det vil sige ca. 2x10¹⁰ Kilokalorier pr. Kg spaltet uran, kun 1-5% forbliver anvendelige, hvilket svarer til en eksplosiv energi tilgængelig pr. kg U-235 svarende til den omkring 300 ton trinitrotoluen (TNT, trilita)

Til den eksplosive bølge, der stammer fra eksplosionen af atombomben, føjes de forfærdelige brandeffekter produceret af den intense gamma-udsendelse, der bestemmer, hvordan en miniaturesol, dog kortvarigt varighed.

Det ødelæggelse forårsaget af isolerede bomber over de japanske byer Hiroshima og Nagasaki er et bevis på den enorme atomenergi, der frigøres ved atomær opløsning.

Man håber dog, at atomenergi kan anvendes til fredelige anvendelser i fremtiden, især i tilfælde, hvor en stor koncentration af energi i en lille mængde er ønskelig af materiale.