Šta je nuklearna fisija

simulacija nuklearne fisije

Sigurno znate da se jedan od načina proizvodnje energije i električne energije vrši korištenjem nuklearne energije. Ali možda ne znate kako to stvarno funkcionira. Postoje dva procesa stvaranja nuklearne energije: nuklearna fisija i nuklearna fuzija.

Želite li znati što je nuklearna fisija i sve što je povezano s njom?

Nuklearna fisija

nuklearna fisija urana 235

Nuklearna fisija je hemijska reakcija u kojoj je teže jezgro bombardirano neutronima. Kada se to dogodi, ono postaje nestabilnije jezgro i razlaže se na dvije jezgre, čije su veličine slične u istom redu veličine. U ovom procesu oslobađa se velika količina energije a emituje se nekoliko neutrona.

Kada se neutroni emituju podjelom jezgre, oni su sposobni uzrokovati druge fisije interakcijom s drugim obližnjim jezgrima. Jednom kada neutroni izazovu druge fisije, neutroni koji će se osloboditi iz njih generirat će još više fisija. Dakle, kako se stvara velika količina energije. Ovaj proces se dešava u malom djeliću sekunde i poznata je kao lančana reakcija. Rascjepljena jezgra oslobađaju milion puta više energije od one koja se dobije sagorijevanjem bloka ugljena ili eksplozijom bloka dinamita iste mase. Iz tog je razloga nuklearna energija vrlo moćan izvor energije i koristi se za visoke energetske potrebe.

Ovo oslobađanje energije događa se brže nego u hemijskoj reakciji.

Kada se pojave fisije neutrona i oslobodi samo jedan neutron koji uzrokuje naknadnu fisiju, broj fisija koje se javljaju u sekundi je konstantan i reakcije se mogu dobro kontrolirati. To je princip po kojem rade nuklearni reaktori.

Razlika između fuzije i fisije

nuklearna fuzija

Obje su nuklearne reakcije koje oslobađaju energiju sadržanu u jezgri atoma. Ali postoje velike razlike između njih dvoje. Nuklearna fisija je, kako je komentirano, razdvajanje teže jezgre na manje, sudarom s neutronima. U slučaju nuklearne fuzije, suprotno je. TO JE lakša kombinacija jezgara stvoriti veći i teži.

Na primjer, u nuklearnoj fisiji, uran 235 (jedini je izotop koji može podvrgnuti nuklearnoj fisiji i nalazi se u prirodi) kombinira se s neutronom da bi stvorio stabilniji atom koji se brzo dijeli in barij 144 i kripton 89, plus tri neutrona. Ovo je jedna od mogućih reakcija koja se dogodi kada se uran spoji s neutronom.

Ovom operacijom djeluju nuklearni reaktori koji se trenutno nalaze i koji se koriste za proizvodnju električne energije.

Da bi se dogodila nuklearna fuzija, potrebno je da se dvije lakše jezgre ujedine da bi nastale teže. U ovom procesu se oslobađa velika količina energije. Na primjer, na Suncu se kontinuirano odvijaju procesi nuklearne fuzije u kojima se atomi manje mase ujedinjuju da bi stvorili teže. Dvije najlakše jezgre moraju biti pozitivno nabijene i približiti se jedna drugoj, nadvladavajući elektrostatičke sile odbijanja koje postoje. To zahtijeva veliku količinu temperature i pritiska. Na našoj planeti, budući da na Suncu ne postoji pritisak, potrebna energija potrebna jezgri da reaguju i da prevladaju te odbojne sile postižu se pomoću akceleratora čestica.

Jedna od najtipičnijih reakcija nuklearne fuzije je ona koja se sastoji od kombinacije dva izotopa vodonika, deuterija i tritija, da bi se stvorio atom helija i neutron. Kada se to dogodi, na Suncu postoje visoki gravitacijski pritisci kojima su podvrgnuti atomi vodonika i trebaju im temperature od 15 miliona stepeni Celzijusa da bi se stopili. Svake sekunde 600 miliona tona vodonika se stapa da bi stvorilo helij.

Trenutno nema reaktora koji rade s nuklearnom fuzijom, jer je vrlo složeno ponovno stvoriti ove uslove. Najviše se vidi eksperimentalni nuklearni fuzijski reaktor nazvan ITER koji se gradi u Francuskoj i koji pokušava utvrditi je li ovaj proces proizvodnje energije održiv i tehnološki i ekonomski, provodeći nuklearnu fuziju magnetskim zatvaranjem.

Kritična masa

shema nuklearne fuzije

Kritična masa je najmanja količina cijepljivog materijala to je potrebno kako bi se mogla održavati nuklearna lančana reakcija i konstantno generirati energija.

Iako se u svakoj nuklearnoj fisiji stvara između dva i tri neutrona, nisu svi oslobođeni neutroni sposobni da nastave sa drugom reakcijom fisije, ali neki od njih se izgube. Ako se ovi neutroni oslobođeni u svakoj reakciji izgube brzinom većom od te mogu nastati cijepanjem, lančana reakcija neće biti održiva i to će prestati.

Stoga će ova kritična masa ovisiti o nekoliko čimbenika kao što su fizička i nuklearna svojstva, geometrija i čistoća svakog atoma.

Da bi se imao reaktor u kojem izlazi najmanje neutrona, potrebna je geometrija kugle, jer ima najmanju moguću površinu tako da curenje neutrona je smanjeno. Ako ga materijal koji koristimo za cijepanje okružimo neutronskim reflektorom, gubi se mnogo više neutrona i smanjuje potrebna kritična masa. Ovo štedi sirovine.

Spontana nuklearna fisija

Kada se to dogodi, nije neophodno da se neutron mora apsorbirati izvana, ali u određenim izotopima uranijuma i plutonijuma, koji imaju nestabilniju atomsku strukturu, sposobni su za spontanu fisiju.

Iz tog razloga, u svakoj reakciji nuklearne fisije postoji vjerovatnoća u sekundi da je atom sposoban podijeliti se spontano, odnosno bez da itko intervenira. Na primjer, verovatnije je da će plutonij 239 spontano doći do fisije od urana 235.

Uz ove informacije nadam se da znate nešto više o tome kako se stvara nuklearna energija za proizvodnju električne energije u gradovima.


Budite prvi koji komentarišete

Ostavite komentar

Vaša e-mail adresa neće biti objavljena. Obavezna polja su označena sa *

*

*

  1. Za podatke odgovoran: Miguel Ángel Gatón
  2. Svrha podataka: Kontrola neželjene pošte, upravljanje komentarima.
  3. Legitimacija: Vaš pristanak
  4. Komunikacija podataka: Podaci se neće dostavljati trećim stranama, osim po zakonskoj obavezi.
  5. Pohrana podataka: Baza podataka koju hostuje Occentus Networks (EU)
  6. Prava: U bilo kojem trenutku možete ograničiti, oporaviti i izbrisati svoje podatke.