Wat is kernsplitsing

U weet sekerlik dat een van die maniere om energie en elektrisiteit te produseer met behulp van kernenergie geskied. Maar u weet miskien nie hoe dit regtig werk nie. Daar is twee prosesse van kernenergievorming: kernsplitsing en kernfusie.

Wil u weet wat kernsplitsing is en alles wat daarmee verband hou?

Kernfisie

Kernsplitsing is 'n chemiese reaksie waarin die swaarder kern met neutrone gebombardeer word. As dit gebeur, word dit 'n meer onstabiele kern en ontbind dit in twee kerne waarvan die groottes dieselfde is in dieselfde orde. In hierdie proses groot hoeveelheid energie word vrygestel en verskeie neutrone word vrygestel.

Wanneer neutrone vrygestel word deur die verdeling van die kern, kan hulle ander splitsings veroorsaak deur interaksie met ander nabygeleë kerne. Sodra die neutrone ander splitsings veroorsaak, sal die neutrone wat daaruit vrygestel word nog meer splitsings oplewer. So aan, aangesien 'n groot hoeveelheid energie opgewek word. Hierdie proses vind plaas in 'n klein fraksie van 'n sekonde en staan ​​bekend as 'n kettingreaksie. Die gesplitste kerne stel 'n miljoen keer meer energie vry as wat verkry word deur 'n blok steenkool te verbrand of 'n blok dinamiet met dieselfde massa te ontplof. Om hierdie rede is kernenergie 'n baie kragtige energiebron wat gebruik word vir hoë energiebehoeftes.

Hierdie vrystelling van energie vind vinniger plaas as in 'n chemiese reaksie.

Wanneer neutronesplitsings voorkom en slegs een neutron vrygestel word wat 'n daaropvolgende splitsing veroorsaak, is die aantal fisies wat per sekonde voorkom konstant en kan die reaksies goed beheer word. Dit is die beginsel waarvolgens hulle werk kernreaktore.

Verskil tussen samesmelting en kloof

Albei is kernreaksies wat die energie in die kern van 'n atoom vrystel. Maar daar is groot verskille tussen die twee. Soos opgemerk, is kernsplitsing die skeiding van die swaarder kern in kleiner, deur die botsing met neutrone. In die geval van kernfusie is dit die teenoorgestelde. dit is die ligter kernkombinasie om 'n groter en swaarder een te skep.

Byvoorbeeld, in kernsplitsing, uraan 235 (dit is die enigste isotoop wat kernsplitsing kan ondergaan en in die natuur voorkom) kombineer met 'n neutron om 'n meer stabiele atoom te vorm wat vinnig verdeel enn barium 144 en krypton 89, plus drie neutrone. Dit is een van die moontlike reaksies wat voorkom wanneer uraan met die neutron kombineer.

Met hierdie bewerking tree die kernreaktors op wat tans gevind word en wat gebruik word vir die opwekking van elektriese energie.

Om kernfusie te laat plaasvind, is dit nodig dat die twee ligter kerne verenig om 'n swaarder een te vorm. In hierdie proses word 'n groot hoeveelheid energie vrygestel. In die son vind daar byvoorbeeld voortdurend kernfusieprosesse plaas waarin atome met 'n laer massa verenig om swaarder te vorm. Die twee ligste kerne moet positief gelaai wees en nader aan mekaar moet beweeg om die elektrostatiese afstootskragte wat daar is, te oorkom. Dit benodig 'n groot hoeveelheid temperatuur en druk. Aangesien daar geen druk in die son is nie, is die nodige energie wat nodig is vir die kern om te reageer en om hierdie afstootlike kragte te oorkom op ons planeet. hulle word bereik deur middel van 'n deeltjieversneller.

Een van die mees tipiese kernfusie-reaksies is die een wat bestaan ​​uit die kombinasie van twee isotope van waterstof, deuterium en tritium om 'n heliumatoom plus 'n neutron te vorm. As dit gebeur, is daar 'n hoë swaartekragdruk waaraan die waterstofatome onderworpe is in die son en is dit nodig om 15 miljoen grade Celsius te smelt. Elke sekonde 600 miljoen ton waterstof versmelt om helium te vorm.

Deesdae daar is geen reaktore wat met kernfusie werk nie, aangesien dit baie kompleks is om hierdie toestande te herskep. Die meeste wat gesien word, is 'n eksperimentele kernfusiereaktor genaamd ITER wat in Frankryk gebou word en wat probeer om vas te stel of hierdie energieproduksieproses tegnologies en ekonomies lewensvatbaar is en kernfusie deur magnetiese opsluiting uitvoer.

Kritieke massa

Die kritieke massa is die minste hoeveelheid skeurmateriaal wat benodig word sodat 'n kernkettingreaksie gehandhaaf kan word en energie op 'n konstante manier opgewek kan word.

Alhoewel daar by elke kernsplitsing tussen twee en drie neutrone geproduseer word, is nie al die neutrone wat vrygestel word, in staat om met 'n ander splitsingsreaksie voort te gaan nie, maar sommige daarvan gaan verlore. As hierdie neutrone wat deur elke reaksie vrygestel word, verlore gaan teen 'n tempo groter as dit in staat is om deur splitsing gevorm te word, die kettingreaksie sal nie volhoubaar wees nie en dit sal ophou.

Daarom sal hierdie kritieke massa afhang van verskeie faktore, soos die fisiese en kerneienskappe, die meetkunde en die suiwerheid van elke atoom.

Om 'n reaktor te hê waarin die minste neutrone ontsnap, is 'n sfeergeometrie nodig, aangesien dit die minimum moontlike oppervlak het neutronlek word verminder. As die materiaal wat ons gebruik om te splits, dit met 'n neutronreflektor begrens, gaan baie meer neutrone verlore en word die kritieke massa wat benodig word verminder. Dit bespaar grondstowwe.

Spontane kernsplitsing

Wanneer dit gebeur, is dit nie nodig dat 'n neutron van buite af geabsorbeer moet word nie, maar in sekere isotope van uraan en plutonium, wat 'n meer onstabiele atoomstruktuur het, is dit in staat tot spontane splitsing.

Daarom is daar in elke kernsplitsingsreaksie die waarskynlikheid per sekonde dat 'n atoom spontaan kan skeur, dit wil sê sonder dat iemand ingryp. Byvoorbeeld, plutonium 239 is meer geneig tot spontane splitsing as uraan 235.

Met hierdie inligting hoop ek dat u iets meer weet oor hoe kernenergie geskep word vir die opwekking van elektrisiteit in stede.