Atom Enerjisi Örneği

Atom enerjisi iş yapabilme yeteneğidir, Radyoaktif Elementlerin atomlarının bozunmasından elde edilen. Bu parçalanmanın uyarılması sayesinde elde edilir.

Nükleer süreçlerde enerji

Kimyasal reaksiyonlara, genellikle ısı şeklinde bir Enerji varyasyonu eşlik eder. çıkar (Ekzotermik Reaksiyonlar) veya emilir (Endotermik Reaksiyonlar). Bileşenlerinden bir madde oluştuğunda, ısı açığa çıkar (Pozitif Oluşum Isısı), Ozonun atomik oksijenden elde edilmesi gibi bazı durumlarda, bir salınım olacaktır. sıcak.

Aynı fikirler, proton ve nötronlardan atom çekirdeğinin (varsayılan) oluşumuna uygulanırsa, bu oluşumda enerjinin serbest bırakılacağı açıktır ve verilen İlgili bağlantıların doğası gereği, burada salınan enerji önemli ölçüde daha büyük olacaktır, öyle ki, söz konusu enerji varyasyonuna eşlik edecek kütle kaybı zaten tartılabilir. (Einstein'ın ilkesine göre, Enerji ΔE'deki değişim, kütle Δm'deki değişime eşittir, böylece ΔE = Δm * C olur.², burada C ışık hızıdır).

Böylece, örneğin, atom kütlesi 7 olan bir Lityum çekirdeğinin gram atomunun oluşumunda 3 proton ve 4 nötron tarafından oluşturulan Lityum Li-7 elementi için:

3 Proton = 3 * 1.00756 gr = 3.02268 gr

4 Nötron = 4 * 1.00893 g = 4.03572 g

Toplamın Sonucu 7.05840 g'dır.

Lityum-7'nin Atomik Kütlesi 7.01645 g değerindedir

Değerleri karşılaştırarak, kütledeki değişimin Δm = 0.04195 g olduğunu ve bunların 9,02 * 10'a eşit olduğunu takip eder.¹¹ Einstein Denklemi ile hesaplanan kaloriler ΔE = Δm * C².

Protonlardan ve nötronlardan gelen varsayımsal çekirdek oluşum reaksiyonu, milyonlarca kez muazzam miktarda enerji yayar. çoğu ekzotermik sıradan kimyasal reaksiyondan üstündür.

Çekirdeğin her parçacığı o Nükleon (proton veya nötron), herhangi bir çekirdeğin parçası olduğu için, sabit olmayan, ancak maksimum değere sahip bir kütle kaybı yaşadı. 20 ila 51 atom numaralı periyodik sistemin ara elemanları için, daha sonra artan sayı ile yavaş yavaş azalan atomik.

atom bombası

Uranyum 235 ve Plütonyum 239, nötron bombardımanıyla bölünür ve muazzam miktarda enerji yayarak yeni nötronlar açığa çıkarır.

Çarpma işleminin gerçekleşmesi için şart, her bölünmede üretilen birden fazla nötronun yeni bir bölünme veya bölünme üretebilmesidir.

İçinde Uranyum Yığını, üretilen nötronlar kısmen malzemenin yüzeyinden kaçar ve kısmen emilir. Uranyum 238 tarafından, art arda Neptünyum'a bozunan ve ağır izotop Uranyum 239'u oluşturmak için Plütonyum.

Ama eğer saf Uranyum 235 veya Plütonyum 239 ise, aynı yüzeyden nötron kaybı olasılığı, Kritik Boyut zincirleme reaksiyonun içinde gelişmesi için gereklidir.

NS Kritik Boyut Numune, atomu parçalayan zincirleme reaksiyonun neredeyse anında geliştiği numunedir.

Parçalanabilir malzeme numunesi (nötron bombardımanıyla bölünebilir), hızlı bir nötronun üretmek için geçmesi gereken ortalama yoldan daha küçük bir çapa sahipse, Bölünme işleminde, gezgin nötronlar tarafından ara sıra yapılan bölünmelerde üretilen nötronların, herhangi bir başkasına saldırmadan yüzeyden kaçacağı anlaşılmaktadır. çekirdek.

Aksine, numune kritik boyuttan daha büyükse, ara sıra üretilen nötronlar yolda onun aracılığıyla, yeni çekirdekleri bölmek için büyük bir olasılıkları olacak, böylece hızlandırılmış bir hızla devam edecekler. Bölüm.

Bir numune, Kritik Boyuttan büyükse, ani bir patlamaya maruz kalırken, daha küçükse, bundan kaçınılması gereken yavaş bir bölünme meydana gelecektir. Bunun için parçalanabilen malzeme, Su içinde tutulan Kadmiyum kapların içinde ince tabakalar halinde tutulur; ara sıra meydana gelen nötronlar, su tarafından yavaşlatılacak ve daha sonra korunan malzemeye ulaşmadan önce kadmiyum tarafından yakalanacaktır.

Her biri kritik boyuttan biraz daha küçük olan çeşitli parçalanabilir malzeme parçalarının hızla karıştırılmasıyla, hemen patlayan tek bir kütle (atom bombası) oluşur. Reaksiyon başladığında bunu önlemek için bölünebilir malzeme parçalarının toplanma hızı çok yüksek olmalıdır. Zincir çok yakın olduğundan, açığa çıkan enerji tam olarak temas etmeden önce söz konusu malzemenin parçalarını dağıtır.

Nötron süpürücü maddelerle yeterince korunan ve aralarında birkaç santimetre olan iki parça bölünebilir malzeme vardır. Uygun anda, taşlardan biri diğerinin üzerine hızlı bir mermi hızıyla ateşlenir.

16 Temmuz sabahı erken saatlerde patlayan deneysel atom bombasının yapım ve mekanizmasına ilişkin detaylar, 1945'te New Mexico çölünde, University of University'de teorik bir fizikçi olan Profesör Oppenheimer tarafından yönetildiler. Kaliforniya.

Japonya'ya haftalar sonra atılan iki bomba,, ilki Uranyum 235 ve ikincisi Plütonyum için.

Bir Uranyum çekirdeğinin yarılması sırasında açığa çıkan enerji yaklaşık 200 milyon elektron-volt olarak hesaplansa da, yani yaklaşık 2x10¹⁰ Parçalanmış Uranyumun Kilogramı başına Kilokalori, yalnızca %1-5 kullanılabilir durumda kalır, bu da U-235'in kilogramı başına yaklaşık 300 ton trinitrotoluene eşdeğer patlayıcı enerji mevcuttur (TNT, üçlü)

Atom bombasının patlamasından kaynaklanan patlayıcı dalgaya korkunç yangın çıkarıcı etkiler eklenir. Yayılan yoğun gama radyasyonu tarafından üretilen, minyatür bir Güneş'in kısa süreliğine de olsa nasıl olacağını belirler. süre.

NS izole bombaların neden olduğu yıkım Japonya'nın Hiroşima ve Nagazaki şehirleri üzerinde, atom parçalanmasında açığa çıkan muazzam Atom Enerjisinin kanıtıdır.

Bununla birlikte, Atom Enerjisinin gelecekte barışçıl kullanımlara uygulanabileceği umulmaktadır. özellikle az miktarda büyük bir enerji konsantrasyonunun istendiği durumlarda malzeme.

Atom Enerjisi Uygulamalarına Örnekler

Termik Güç Üretimi

Mekanik Güç Üretimi

Elektrik Enerjisi Üretimi

Atom Bombası ile savaş amaçları

Atomaltı Parçacık Çarpışması

Yeni teknolojiler için deneme

Madencilikte, Patlatma malzemesi için

Yeni malzemelerin araştırılması için