Exemplu de energie atomică

Energia atomică este abilitatea de a lucra, obținută din descompunerea atomilor Elementelor Radioactive. Se obține datorită stimulării acestei dezintegrări.

Energia în procesele nucleare

Reacțiile chimice sunt însoțite de o variație a energiei, în general sub formă de căldură, care se desprinde (Reacții exoterme) sau este absorbit (Reacții endoterme). Când se formează o substanță din elementele constitutive, se degajă căldură (căldură pozitivă de formare), Deși, în unele cazuri, cum ar fi obținerea ozonului din oxigenul atomic, ar exista o eliberare de Fierbinte.

Dacă aceleași idei sunt aplicate formării (presupuse) a nucleilor atomici din protoni și neutroni, este clar că energia va fi eliberată în această formațiune și având în vedere natura legăturilor implicate, energia eliberată aici va fi considerabil mai mare, atât de mult încât pierderea de masă care va însoți respectiva variație a energiei este deja ponderabil. (Conform principiului lui Einstein, schimbarea energiei ΔE este echivalentă cu schimbarea masei Δm, astfel încât ΔE = Δm * C², unde C este viteza luminii).

Astfel, de exemplu, pentru elementul Litiu Li-7, format din 3 protoni și 4 neutroni, în formarea unui atom gram de nuclei de litiu cu masa atomică 7, vom avea:

3 protoni = 3 * 1.00756 g = 3.02268 g

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

Rezultatul sumei este de 7,05840 g.

Masa atomică de litiu-7 are o valoare de 7,01645 g

Rezultă, comparând valorile, că modificarea masei Δm = 0,04195 g și sunt egale cu 9,02 * 10¹¹ calorii, calculate cu ecuația Einstein ΔE = Δm * C².

Reacția ipotetică a formării nucleelor ​​din protoni și neutroni degajă o cantitate enormă de energie, de milioane de ori superioară celei a reacțiilor chimice obișnuite mai exoterme.

Fiecare particulă de nucleu o Nucleon (proton sau neutron), pentru că face parte din orice nucleu, a suferit o pierdere de masă, care nu este constantă, dar are o valoare maximă pentru elementele intermediare ale sistemului periodic al numerelor atomice de la 20 la 51, apoi scăzând lent cu creșterea numărului atomic.

Bomba atomică

Uraniul 235 și Plutoniul 239 se divid prin bombardarea cu neutroni și emit cantități enorme de energie, eliberând noi neutroni.

Condiția ca procesul de multiplicare să aibă loc este faptul că mai mult de un neutron produs în fiecare clivaj este capabil să producă un nou clivaj sau divizare.

În Grămadă de uraniu, neutronii produși parțial scapă prin suprafața materialului și sunt parțial absorbiți de către Uranium 238 pentru a forma izotopul greu Uranium 239, care se descompune succesiv în Neptunium și Plutoniu.

Dar dacă este uraniu 235 pur sau plutoniu 239, posibilitatea pierderii de neutroni prin suprafața aceluiași duce la cunoașterea Dimensiunea critică necesare pentru ca reacția în lanț să se dezvolte în cadrul acesteia.

Dimensiunea critică al probei este cel în care reacția în lanț, divizând atomul, se dezvoltă aproape imediat.

Dacă eșantionul de material clivabil (divizibil prin bombardarea cu neutroni) are un diametru mai mic decât calea medie pe care trebuie să o parcurgă un neutron rapid pentru a produce procesul de clivaj, se înțelege că neutronii produși în despărțirile ocazionale de neutroni călători vor scăpa prin suprafață fără a ataca niciun alt nucleu.

Dimpotrivă, dacă eșantionul este mai mare decât dimensiunea critică, neutronii produși ocazional, în drum spre prin aceasta, vor avea o mare probabilitate de a diviza noi nuclee, continuând astfel, la o viteză accelerată, procesul de Divizia.

Dacă un eșantion este mai mare decât dimensiunea critică, acesta va suferi o explozie instantanee, în timp ce dacă este mai mic, va produce un decolteu lent, care ar trebui totuși evitat. Pentru aceasta, materialul clivabil este păstrat în straturi subțiri în interiorul recipientelor de cadmiu care sunt păstrate în interiorul apei; neutronii ocazionali ocazionali vor fi încetiniți de apă și apoi capturați de cadmiu înainte de a ajunge la materialul protejat.

Dacă mai multe bucăți de material clivabil sunt amestecate rapid, fiecare oarecum mai mică decât dimensiunea critică, se formează o singură masă (bombă atomică), care explodează imediat. Viteza cu care trebuie colectate bucățile de material scindabil trebuie să fie foarte mare pentru a se evita atunci când începe reacția Lanțul, fiind foarte aproape, energia eliberată dispersează bucățile materialului menționat înainte de a intra în contact complet.

Există două bucăți de material clivabil protejate adecvat cu substanțe de eliminare a neutronilor și la câțiva centimetri distanță. La momentul potrivit, una dintre piese este trasă cu cealaltă cu viteza unui proiectil rapid.

Detaliile construcției și mecanismului bombei atomice experimentale care a explodat în zorii zilei de 16 iulie În 1945, în deșertul New Mexico, erau conduși de profesorul Oppenheimer, fizician teoretic la Universitatea din California.

Cele două bombe aruncate săptămâni mai târziu împotriva Japoniei au fost constituite, primul pentru Uranium 235 și al doilea pentru Plutonium.

Deși energia eliberată în clivajul unui nucleu de uraniu este calculată la aproximativ 200 de milioane de electroni-volți, adică la aproximativ 2x10¹⁰ Kilocalorii pe kilogram de uraniu despicat, doar 1-5% rămâne utilizabil, ceea ce corespunde unui energie explozivă disponibilă pe kilogram de U-235 echivalentă cu cea a aproximativ 300 de tone de trinitrotoluen (TNT, trilita)

La valul exploziv originat în explozia bombei atomice se adaugă teribilele efecte incendiare produs de radiația gamma intensă emisă, care determină modul în care un Soare în miniatură, deși pe scurt durată.

devastarea cauzată de bombele izolate peste orașele japoneze Hiroshima și Nagasaki sunt dovada enormei Energii Atomice care este eliberată în dezintegrarea atomică.

Cu toate acestea, se speră că energia atomică poate fi aplicată la utilizări pașnice în viitor, mai ales în cazurile în care este de dorit o concentrație mare de energie într-o cantitate mică de material.

Exemple de aplicații pentru energia atomică

Generarea energiei termice

Generarea de energie mecanică

Generarea de energie electrică

Scopuri de război cu bomba atomică

Coliziunea subatomică a particulelor

Experimentare pentru noi tehnologii

În minerit, pentru materialul de sablare

Pentru cercetarea materialelor noi