Atomenergia példa

Az atomenergia a munkára való képesség, a radioaktív elemek atomjainak bomlásával nyerték. E szétesés serkentésének köszönhetően nyerik.

Energia a nukleáris folyamatokban

A kémiai reakciókat az energia változása kíséri, általában hő formájában, amely kijön (exoterm reakciók) vagy felszívódik (endoterm reakciók). Amikor egy anyag képződik az alkotó elemekből, hő keletkezik (pozitív képződési hő), Bár bizonyos esetekben, például az ózon atomi oxigénből történő kinyerése során, a forró.

Ha ugyanezeket az elképzeléseket alkalmazzuk az atomok protonokból és neutronokból történő (feltételezett) képződésére, akkor egyértelmű, hogy ebben a képződésben energia szabadul fel, és az érintett kapcsolatok jellege miatt az itt felszabaduló energia lényegesen nagyobb lesz, olyannyira, hogy az említett energiaváltozást kísérő tömegveszteség már mérhető. (Einstein elve szerint az ΔE energia változása egyenértékű a Δm tömeg változásával, így ΔE = Δm * C², ahol C a fénysebesség).

Így például a 3 proton és 4 neutron által alkotott lítium Li-7 elem esetében a 7. atomtömegű lítium-mag grammatomjának kialakulásakor:

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

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

Az összeg eredménye 7,05840 g.

A lítium-7 atomtömegének értéke 7,01645 g

Az értékeket összehasonlítva következik, hogy a tömeg változása Δm = 0,04195 g, és ezek megegyeznek 9,02 * 10¹¹ kalória, az Einstein-egyenlettel számítva ΔE = Δm * C².

A protonokból és a neutronokból képződő magok hipotetikus reakciója hatalmas mennyiségű energiát bocsát ki, milliószor felülmúlja az exotermebb közönséges kémiai reakciókét.

Az o minden egyes részecskéje Nukleon (proton vagy neutron), mivel bármely mag része, tömegvesztést tapasztalt, amely nem állandó, de maximális értékkel rendelkezik a 20–51-es atomszámú periódusos rendszer közbenső elemeihez, majd növekvő számmal lassan csökken atom.

Az atombomba

Az urán 235 és a plutónium 239 osztódik neutron bombázással, és hatalmas mennyiségű energiát bocsát ki, új neutronokat szabadítva fel.

A szorzási folyamat megkötésének feltétele, hogy az egyes hasítások során egynél több neutron képes új hasításra vagy osztódásra.

Ban,-ben Uránkupac, a keletkezett neutronok részben az anyag felületén távoznak, részben pedig felszívódnak az Uranium 238 segítségével az Uranium 239 nehéz izotóp képződéséhez, amely egymás után bomlik a Neptuniumba és Plutónium.

De ha tiszta urán 235 vagy plutónium 239, a neutronok elvesztésének lehetősége ugyanazon felületen keresztül megismeri a Kritikus méret szükséges ahhoz, hogy a láncreakció kialakuljon benne.

A Kritikus méret A minta az, amelyben az atomot hasító láncreakció szinte azonnal kialakul.

Ha a hasítható anyag (neutronbombázással osztható) mintájának átmérője kisebb, mint az az átlagos út, amelyet egy gyors neutronnak meg kell haladnia a hasítási folyamat során nyilvánvaló, hogy az utazó neutronok alkalmanként hasadó részében keletkező neutronok a felszínen távoznak anélkül, hogy bármilyen más mag.

Éppen ellenkezőleg, ha a minta nagyobb, mint a kritikus méret, az időnként előállított neutronok átjutnak rajta keresztül nagy a valószínűsége annak, hogy új magokat hasítanak fel, így gyorsított sebességgel folytatják a osztály.

Ha a minta nagyobb, mint a kritikus méret, akkor az pillanatnyi robbanást szenved, míg ha kisebb, akkor lassú hasítást eredményez, amelyet azonban el kell kerülni. Ehhez a hasítható anyagot vékony rétegekben tartják a Kadmium tartályokban, amelyeket a Vízben tartanak; időnként bekövetkező neutronokat a víz lelassítja, majd a kadmium befogja őket, mielőtt elérnék a védett anyagot.

Különböző hasítható anyagdarabok gyors keverésével, amelyek mindegyike valamivel kisebb, mint a kritikus méret, egyetlen tömeg (atombomba) keletkezik, amely azonnal felrobban. A hasítható anyagdarabok összegyűjtésének sebességének nagyon nagynak kell lennie annak elkerülése érdekében, amikor a reakció beindul Mivel a lánc nagyon közel van, a felszabaduló energia szétszórja az anyag darabjait, mielőtt teljesen érintkezésbe kerülnének.

Két darab hasítható anyag van, amelyek megfelelő védelemmel vannak ellátva neutronfelderítőkkel és néhány centiméternyire egymástól. A megfelelő pillanatban az egyik darabot egy gyors lövedék sebességével lőik a másikra.

A július 16-án kora reggel felrobbant kísérleti atombomba felépítésének és mechanizmusának részletei, 1945-ben az új-mexikói sivatagban Oppenheimer professzor, az Egyetem elméleti fizikusa vezette őket Kalifornia.

A két héttel később Japán ellen leadott bombát megalkották, az első az Urán 235, a második pedig a Plutónium.

Bár az uránmag hasításakor felszabaduló energiát körülbelül 200 millió elektronvoltra, azaz kb. 2x10¹⁰ Kilokalória / kilogramm hasított urán csak 1-5% marad felhasználható, ami megfelel a az U-235 kilogrammonként rendelkezésre álló robbanási energia, amely megegyezik a körülbelül 300 tonna trinitrotoluol (TNT, trilita)

Az atombomba robbanásakor keletkezett robbanáshullámhoz hozzáadódnak a szörnyű gyújtóhatások a kibocsátott intenzív gammasugárzás termeli, amely meghatározza, hogy egy miniatűr Nap, bár röviden időtartamát.

A elszigetelt bombák okozta pusztítás Hirosima és Nagasaki japán városok felett bizonyíték az óriási atomenergiára, amely az atom szétesése során felszabadul.

Remélhetõ, hogy az atomenergiát a jövõben békés célokra lehet alkalmazni, különösen azokban az esetekben, amikor kis mennyiségű energia nagy koncentrációja kívánatos anyagból.

Példák atomenergia-alkalmazásokra

Termikus áramtermelés

Mechanikus áramtermelés

Elektromos áramtermelés

Háborús célokra az Atombombával

Szubatomi részecske ütközés

Kísérletezés új technológiákhoz

Bányászatban, robbantási anyaghoz

Új anyagok kutatásához