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 Sıcak.

Aynı fikirler, proton ve nötronlardan (varsayılan) atom çekirdeği oluşumuna uygulanırsa, bu oluşumda enerjinin serbest bırakılacağı açıktır ve 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 olur², burada C ışık hızıdır).

Böylece, örneğin, atom kütlesi 7 olan bir Lityum çekirdeği 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 çekirdek oluşumunun varsayımsal reaksiyonu, milyonlarca kez muazzam miktarda enerji yayar. daha ekzotermik sıradan kimyasal reaksiyonlardan 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.

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

Kritik Boyut örneğin atomu parçalayan zincirleme reaksiyonun neredeyse anında geliştiği örnektir.

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

Aksine, numune kritik boyuttan daha büyükse, ara sıra üretilen nötronlar yolda onun aracılığıyla, yeni çekirdekleri bölmek için büyük bir olasılıkla sahip olacaklar, böylece hızlandırılmış bir hızla devam edecekler. bölünme.

Bir numune, Kritik Boyuttan daha büyükse, ani bir patlamaya maruz kalırken, daha küçükse, bundan kaçınılması gereken yavaş bir bölünme üretecektir. 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 birkaç parçalanabilir malzeme parçası hızla karıştırılırsa, hemen patlayan tek bir kütle (atom bombası) oluşur. Reaksiyon başladığında bunu önlemek için bölünebilir malzeme parçalarının karşılaması gereken hız çok yüksek olmalıdır. Zincir çok yakın olduğundan, açığa çıkan enerji tamamen temas etmeden önce söz konusu malzemenin parçalarını dağıtır.

Nötron süpürücülerle yeterince korunan ve aralarında birkaç santimetre olan iki parça parçalanabilir 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 bölünmesinde açığa çıkan enerji yaklaşık 200 milyon elektron-volt olarak hesaplansa da, yani yaklaşık 2x10¹⁰ Parçalanmış Uranyumun Kilogramı başına Kilokalori, sadece %1-5 kullanılabilir durumda kalır, bu da bir 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.

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