Пример атомске енергије

Атомска енергија је способност да се ради, добијени распадом атома радиоактивних елемената. Добија се захваљујући стимулацији овог распадања.

Енергија у нуклеарним процесима

Хемијске реакције су праћене варијацијама енергије, углавном у облику топлоте, која излази (егзотермне реакције) или се апсорбује (ендотермне реакције). Када се супстанца формира од саставних елемената, ослобађа се топлота (позитивна топлота формирања), Иако би у неким случајевима, као што је добијање озона из атомског кисеоника, дошло до ослобађања вруће.

Ако се ове исте идеје примене на (претпостављено) формирање атомских језгара од протона и неутрона, јасно је да ће се енергија ослобађати у овој формацији, а с обзиром на природе укључених веза, енергија која се овде ослобађа ће бити знатно већа, толико да је губитак масе који ће пратити поменуту варијацију енергије већ пондерабле. (Према Ајнштајновом принципу, промена енергије ΔЕ је еквивалентна промени масе Δм, тако да је ΔЕ = Δм * Ц², где је Ц брзина светлости).

Тако, на пример, за елемент Литијум Ли-7, формиран од 3 протона и 4 неутрона, у формирању грам-атома литијумских језгара атомске масе 7, имаћемо:

3 протона = 3 * 1,00756 г = 3,02268 г

4 неутрона = 4 * 1,00893 г = 4,03572 г

Резултат збира је 7,05840 г.

Атомска маса литијума-7 има вредност од 7,01645 г

Следи, упоређујући вредности, да је промена масе Δм = 0,04195 г, а оне су једнаке 9,02 * 10¹¹ калорија, израчунато помоћу Ајнштајнове једначине ΔЕ = Δм * Ц².

Хипотетичка реакција формирања језгра од протона и неутрона даје огромну количину енергије, милионе пута супериорнији од већине егзотермних обичних хемијских реакција.

Свака честица језгра о Нуклеон (протон или неутрон), јер је део било ког језгра, доживео је губитак масе, који није константан, али има максималну вредност за међуелементе периодног система атомских бројева 20 до 51, а затим полако опадају са повећањем броја атомски.

Атомска бомба

Уранијум 235 и Плутонијум 239 деле се неутронским бомбардовањем и емитују огромне количине енергије, ослобађајући нове неутроне.

Услов за процес умножавања је да више од једног неутрона произведеног у сваком цепању може да произведе ново цепање или дељење.

У Ураниум Стацк, произведени неутрони делом излазе кроз површину материјала, а делом се апсорбују уранијумом 238 да би се формирао тешки изотоп уранијум 239, који се сукцесивно распада у нептунијум и Плутонијум.

Али ако је у питању чисти уранијум 235 или плутонијум 239, могућност губитка неутрона кроз површину истог доводи до сазнања Цритицал Сизе неопходно да би се унутар њега развила ланчана реакција.

Тхе Цритицал Сизе Узорак је онај у коме се ланчана реакција, раздвајање атома, развија скоро одмах.

Ако узорак материјала који се може цепити (дељив неутронским бомбардовањем) има пречник мањи од средње путање коју брзи неутрон мора да пређе да би произвео процеса цепања, подразумева се да ће неутрони произведени у повременим расцепима путујућих неутрона побећи кроз површину без напада било које друге језгро.

Напротив, ако је узорак већи од критичне величине, повремено произведени неутрони, на свом путу кроз кроз њега ће имати велику вероватноћу да цепају нова језгра, чиме ће убрзано наставити процес дивизије.

Ако је узорак већи од критичне величине, он ће доживети тренутну експлозију, док ако је мањи, доћи ће до спорог цепања које, међутим, треба избегавати. За ово, материјал који се може цепати се чува у танким слојевима унутар кадмијумских контејнера који се држе у води; повремени инцидентни неутрони ће бити успорени од стране воде, а затим заробљени кадмијумом пре него што дођу до заштићеног материјала.

Брзим мешањем различитих комада материјала који се може цепати, сваки нешто мањи од критичне величине, формира се једна маса (атомска бомба) која одмах експлодира. Брзина којом се морају сакупљати комади материјала који се може цепити мора бити веома велика да би се то избегло када реакција почне у Пошто је ланац веома близу, ослобођена енергија распршује делове поменутог материјала пре него што у потпуности дође у контакт.

Постоје два комада материјала који се може цепати, а који су адекватно заштићени супстанцама за уклањање неутрона и удаљени су неколико центиметара. У погодном тренутку један од комада се испаљује на други брзином брзог пројектила.

Детаљи конструкције и механизма експерименталне атомске бомбе која је експлодирала у раним јутарњим сатима 16. 1945. у пустињи Новог Мексика, предводио их је професор Опенхајмер, теоријски физичар са Универзитета у Цалифорниа.

Две бомбе бачене недељама касније на Јапан су конституисане, први за уранијум 235, а други за плутонијум.

Иако је енергија која се ослобађа при цепању језгра уранијума израчуната на око 200 милиона електрон-волти, односно око 2к10¹⁰ Килокалорија по килограму цепаног уранијума, само 1-5% остаје употребљиво, што одговара експлозивна енергија доступна по килограму У-235 еквивалентна оној од око 300 тона тринитротолуена (ТНТ, трилита)

Експлозивном таласу насталом приликом експлозије атомске бомбе додају се страшни запаљиви ефекти произведено интензивним емитованим гама зрачењем, које одређује како минијатурно Сунце, иако на кратко трајање.

Тхе разарања изазвана изолованим бомбама над јапанским градовима Хирошимом и Нагасакијем доказ су огромне атомске енергије која се ослобађа у атомском распаду.

Треба се надати, међутим, да ће се атомска енергија у будућности моћи применити у мирољубиве сврхе, посебно у случајевима када је пожељна велика концентрација енергије у малој количини материјала.

Примери примене атомске енергије

Производња топлотне енергије

Механичка производња енергије

Производња електричне енергије

Ратне сврхе са атомском бомбом

Субатомски судар честица

Експериментисање за нове технологије

У рударству, за материјал за минирање

За истраживање нових материјала