Atomenergiexempel

Atomenergi är förmågan att utföra arbete, erhållits från förfallet av atomerna i de radioaktiva elementen. Det erhålls tack vare stimuleringen av denna upplösning.

Energi i kärnprocesser

Kemiska reaktioner åtföljs av en variation av energi, i allmänhet i form av värme, vilken lossnar (exoterma reaktioner) eller absorberas (endotermiska reaktioner). När ett ämne bildas av beståndsdelarna avges värme (Positiv formningsvärme), Även om det i vissa fall, såsom att erhålla ozon från atomiskt syre, skulle det finnas en frisättning av varm.

Om samma idéer tillämpas på (antagna) bildandet av atomkärnor från protoner och neutroner är det uppenbart att energi kommer att frigöras i denna formation och ges de berörda länkarnas natur, kommer den energi som frigörs här att bli betydligt större, så mycket att massförlusten som kommer att åtfölja nämnda energivariation redan tankeväckande. (Enligt Einsteins princip är förändringen i energi ΔE ekvivalent med förändringen i massa Δm, så att ΔE = Δm * C², där C är ljusets hastighet).

Således, till exempel, för elementet Litium Li-7, bildat av 3 protoner och 4 neutroner, i bildandet av en gramatom av litiumkärnor med atommassa 7, kommer vi att ha:

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

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

Resultatet av summan är 7.05840 g.

Atommassan av litium-7 har ett värde av 7,01645 g

Det följer, jämförande värdena, att förändringen i massa Δm = 0,04195 g, och de är lika med 9,02 * 10¹¹ kalorier, beräknat med Einstein-ekvationen ΔE = Δm * C².

Den hypotetiska reaktionen av kärnbildning från protoner och neutroner avger en enorm mängd energi, miljoner gånger överlägsen den för mer exoterma vanliga kemiska reaktioner.

Varje kärnpartikel o Nukleon (proton eller neutron), för att vara en del av någon kärna, har den upplevt en förlust av massa, som inte är konstant, men har ett maximalt värde för de mellanliggande elementen i det periodiska systemet med atomnummer 20 till 51, och minskar sedan långsamt med ökande antal atom.

Atombomben

Uran 235 och Plutonium 239 delar sig med neutronbombardemang och avger enorma mängder energi och frigör nya neutroner.

Villkoret för att multiplikationsprocessen ska äga rum är att mer än en neutron som produceras i varje klyvning kan producera en ny klyvning eller delning.

I Uranstapel, de neutroner som produceras flyr delvis genom materialets yta och absorberas delvis av Uranium 238 för att bilda den tunga isotopen Uranium 239, som successivt förfaller till Neptunium och Plutonium.

Men om det är rent uran 235 eller plutonium 239, leder möjligheten till förlust av neutroner genom ytan på samma att man känner till Kritisk storlek nödvändigt för att kedjereaktionen ska utvecklas inom den.

De Kritisk storlek av provet är den där kedjereaktionen, splittring av atomen, utvecklas nästan omedelbart.

Om provet av klyvbart material (delbart med neutronbombardemang) har en diameter som är mindre än medelbanan som en snabb neutron måste korsa för att producera klyvningsprocessen, är det underförstått att neutronerna som produceras i enstaka splittringar av rörliga neutroner kommer att fly genom ytan utan att attackera någon annan kärna.

Tvärtom, om provet är större än den kritiska storleken, produceras ibland neutroner, på väg till genom det kommer de att ha stor sannolikhet att dela upp nya kärnor och därmed fortsätta, i snabbare takt, division.

Om ett prov är större än den kritiska storleken kommer det att drabbas av en ögonblicklig explosion, medan det är mindre kommer det att ge en långsam klyvning som dock bör undvikas. För detta hålls det klyvbara materialet i tunna lager inuti kadmiumbehållare som hålls inne i vatten; tillfälliga incidentneutroner saktas ner av vattnet och fångas sedan av kadmium innan de når det skyddade materialet.

Om flera bitar klyvbart material blandas snabbt, var och en något mindre än den kritiska storleken, bildas en enda massa (atombomb) som omedelbart exploderar. Hastigheten som bitarna av det klyvbara materialet måste uppfylla måste vara mycket höga för att undvika att när reaktionen börjar Kedjan är mycket nära och den energi som frigörs sprider bitarna av materialet innan de kommer i kontakt helt.

Det finns två delar av klyvbart material som är tillräckligt skyddade med neutronavskiljare och med några centimeter mellanrum. I det lämpliga ögonblicket skjuts en av bitarna på den andra med hastigheten på en snabb projektil.

Detaljerna om konstruktionen och mekanismen för den experimentella atombomben som exploderade tidigt på morgonen den 16 juli, 1945 i öknen i New Mexico leddes de av professor Oppenheimer, en teoretisk fysiker vid University of Kalifornien.

De två bomberna som släpptes veckor senare mot Japan bildades, den första för Uranium 235 och den andra för Plutonium.

Även om energin som frigörs vid klyvning av en urankärna beräknas till cirka 200 miljoner elektronvolt, det vill säga cirka 2x10¹⁰ Kilokalorier per kilo klyvt uran, endast 1-5% förblir användbara, vilket motsvarar a explosiv energi tillgänglig per kilo U-235 motsvarande den för cirka 300 ton trinitrotoluen (TNT, trilita)

Till den explosiva vågen som härstammar från explosionen av atombomben läggs de fruktansvärda brandeffekterna produceras av den intensiva gammastrålningen som avges, vilket avgör hur en miniatyrsol, även om det är kort varaktighet.

De förödelse orsakad av isolerade bomber över de japanska städerna Hiroshima och Nagasaki är bevis på den enorma atomenergi som frigörs vid atomupplösning.

Man hoppas emellertid att Atomenergi kan tillämpas på fredliga användningar i framtiden, speciellt i fall där en stor koncentration av energi i en liten mängd är önskvärd av material.

Exempel på applikationer med atomenergi

Termisk kraftproduktion

Mekanisk kraftgenerering

Elproduktion

Krigsändamål med Atomic Bomb

Subatomär partikelkollision

Experimentering med ny teknik

In Mining, för sprängning av material

För forskning om nya material