Atomenergi Eksempel

Fysikk / by admin / July 04, 2021

Atomenergi er evnen til å gjøre arbeid, oppnådd fra forfallet av atomene til de radioaktive elementene. Det oppnås takket være stimuleringen av denne oppløsningen.

Energi i kjernefysiske prosesser

Kjemiske reaksjoner er ledsaget av en variasjon av energi, vanligvis i form av varme, som løsner (eksoterme reaksjoner) eller absorberes (endotermiske reaksjoner). Når et stoff dannes av bestanddelene, avgis det varme (Positive Heat of Formation), Selv om det i noen tilfeller, for eksempel ved å skaffe ozon fra atomoksygen, ville det være en frigjøring av varmt.

Hvis de samme ideene blir brukt på (antatt) dannelse av atomkjerner fra protoner og nøytroner, er det klart at energi vil frigjøres i denne formasjonen, og gitt den koblingene som er involvert, vil energien som frigjøres her være betydelig større, så mye at tapet av masse som vil følge energivariasjonen allerede er betenkelig. (I følge Einsteins prinsipp tilsvarer endringen i energi ΔE endringen i masse Δm, slik at ΔE = Δm * C², hvor C er lysets hastighet).

instagram story viewer

Således, for eksempel, for elementet Litium Li-7, dannet av 3 protoner og 4 nøytroner, i dannelsen av et gramatom av Litiumkjerner med atommasse 7, vil vi ha:

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

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

Resultatet av summen er 7.05840 g.

Atommassen av litium-7 har en verdi på 7,01645 g

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

Den hypotetiske reaksjonen av kjernedannelse fra protoner og nøytroner gir av seg en enorm mengde energi, millioner av ganger bedre enn for mer eksoterme vanlige kjemiske reaksjoner.

Hver partikkel av kjernen o Nukleon (proton eller nøytron), for å være en del av en hvilken som helst kjerne, har den opplevd et tap av masse, som ikke er konstant, men har en maksimal verdi for de mellomliggende elementene i det periodiske systemet med atomnummer 20 til 51, og deretter sakte avtagende med økende antall atomisk.

Atombomben

Uranium 235 og Plutonium 239 deler seg med nøytronbombardement, og avgir enorme mengder energi og frigjør nye nøytroner.

Forutsetningen for at multiplikasjonsprosessen skal finne sted er at mer enn ett nøytron produsert i hver spalting er i stand til å produsere en ny spaltning eller divisjon.

I Uranbunke, produseres nøytronene delvis gjennom materialets overflate og blir delvis absorbert av Uranium 238 for å danne den tunge isotopen Uranium 239, som forfaller suksessivt til Neptunium og Plutonium.

Men hvis det er rent uran 235 eller plutonium 239, fører muligheten for tap av nøytroner gjennom overflaten av det samme til å kjenne Kritisk størrelse nødvendig for at kjedereaksjonen skal utvikle seg innenfor den.

De Kritisk størrelse av prøven er den der kjedereaksjonen, splittelse av atomet, utvikler seg nesten umiddelbart.

Hvis prøven av spaltbart materiale (delbart med nøytronbombardement) har en diameter som er mindre enn gjennomsnittsbanen som et raskt nøytron må krysse for å produsere spaltingsprosess, er det forstått at nøytronene som produseres i sporadiske splittelser av vandrende nøytroner vil unnslippe gjennom overflaten uten å angripe noen andre kjerne.

Tvert imot, hvis prøven er større enn den kritiske størrelsen, produseres tidvis nøytroner på vei til gjennom det, vil de ha stor sannsynlighet for å splitte nye kjerner, og dermed fortsette prosessen med å akselerere inndeling.

Hvis en prøve er større enn den kritiske størrelsen, vil den få en øyeblikkelig eksplosjon, mens hvis den er mindre, vil den gi en langsom spaltning som imidlertid bør unngås. For dette holdes det spaltbare materialet i tynne lag inne i kadmiumbeholdere som holdes inne i vann; sporadiske hendelses nøytroner vil bli bremset ned av vannet og deretter fanget opp av kadmium før de kan nå det beskyttede materialet.

Hvis flere deler av spaltbart materiale blandes raskt, hver og en noe mindre enn den kritiske størrelsen, dannes en enkelt masse (atombombe) som umiddelbart eksploderer. Hastigheten som delene av spaltbart materiale må møte må være veldig høy for å unngå det når reaksjonen starter Kjeden, som er veldig nær, spre energien som frigjøres deler av materialet før de kommer i kontakt helt.

Det er to stykker spaltbart materiale som er tilstrekkelig beskyttet med nøytronfjernere og noen få centimeter fra hverandre. I det gunstige øyeblikket avfyres en av bitene på den andre med hastigheten til et raskt prosjektil.

Detaljene om konstruksjonen og mekanismen til den eksperimentelle atombomben som eksploderte tidlig om morgenen 16. juli, 1945 i New Mexico-ørkenen ble de ledet av professor Oppenheimer, en teoretisk fysiker ved University of California.

De to bombene som ble kastet uker senere mot Japan ble konstituert, den første for uran 235 og den andre for plutonium.

Selv om energien som frigjøres i spaltingen av en urankjerne, beregnes til omtrent 200 millioner elektronvolt, det vil si omtrent 2x10¹⁰ Kilokalorier per kilo spaltet uran, bare 1-5% er fortsatt brukbart, noe som tilsvarer en eksplosiv energi tilgjengelig per kilo U-235 tilsvarende omtrent 300 tonn trinitrotoluen (TNT, trilita)

Til den eksplosive bølgen som stammer fra eksplosjonen av atombomben, tilsettes de forferdelige branneffektene produsert av den intense gamma-strålingen som avgis, som bestemmer hvordan en miniatyrsol, men kort varighet.

De ødeleggelser forårsaket av isolerte bomber over de japanske byene Hiroshima og Nagasaki er bevis på den enorme atomenergien som frigjøres i atomoppløsningen.

Det er imidlertid å håpe at Atomenergi kan brukes til fredelig bruk i fremtiden, spesielt i tilfeller der en stor konsentrasjon av energi i en liten mengde er ønskelig av materiale.