確かに、エネルギーと電気を生み出す方法のXNUMXつは、原子力エネルギーを使用して行われることをご存知でしょう。 しかし、あなたはそれが実際にどのように機能するかを知らないかもしれません。 原子力エネルギー形成にはXNUMXつのプロセスがあります。 核分裂と核融合。
核分裂とは何か、そしてそれに関連するすべてのものを知りたいですか？
核分裂
核分裂は、重い原子核に中性子が衝突する化学反応です。 これが起こると、それはより不安定な核になり、サイズが同じ桁で類似しているXNUMXつの核に分解します。 この過程で 大量のエネルギーが放出されます そして、いくつかの中性子が放出されます。
中性子が原子核の分裂によって放出されるとき、それらは他の近くの原子核と相互作用することによって他の核分裂を引き起こすことができます。 中性子が他の核分裂を引き起こすと、それらから放出される中性子はさらに多くの核分裂を生成します。 大量のエネルギーが生成されるので、以下同様です。 このプロセスが発生します ほんの一瞬で、連鎖反応として知られています。 核分裂した原子核は、石炭の塊を燃やしたり、同じ質量のダイナマイトの塊を爆発させたりすることによって得られるエネルギーのXNUMX万倍のエネルギーを放出します。 このため、原子力は非常に強力なエネルギー源であり、高いエネルギー要件に使用されます。
このエネルギーの放出は、化学反応よりも速く起こります。
中性子核分裂が発生し、XNUMXつの中性子のみが放出されて後続の核分裂が発生する場合、XNUMX秒あたりに発生する核分裂の数は一定であり、反応を適切に制御できます。 これが彼らが働く原則です 原子炉。
核融合と核分裂の違い
どちらも原子核に含まれるエネルギーを放出する核反応です。 しかし、XNUMXつの間に大きな違いがあります。 核分裂は、コメントされているように、中性子との衝突によって、重い原子核を小さな原子核に分離することです。 核融合の場合は逆です。 です より軽いコアの組み合わせ 大きくて重いものを作成します。
たとえば、核分裂では、 ウラン235 （核分裂を起こすことができ、自然界に見られる唯一の同位体です）中性子と結合して、急速に分裂するより安定した原子を形成し、nバリウム144およびクリプトン89、プラスXNUMXつの中性子。 これは、ウランが中性子と結合するときに発生する可能性のある反応のXNUMXつです。
この操作により、現在発見され、電気エネルギーの生成に使用されている原子炉が作用します。
核融合が起こるためには、XNUMXつの軽い原子核が結合して重い原子核を形成する必要があります。 この過程で大量のエネルギーが放出されます。 たとえば、太陽では、核融合プロセスが継続的に行われており、質量の小さい原子が結合して重い原子を形成しています。 XNUMXつの軽い原子核は正に帯電し、存在する反発の静電力を克服して互いに近づく必要があります。 これには、大量の温度と圧力が必要です。 私たちの惑星では、太陽には圧力が存在しないため、原子核が反応してこれらの反発力に打ち勝つために必要なエネルギーが必要です。 それらは粒子加速器によって達成されます。
最も典型的な核融合反応の15つは、水素のXNUMXつの同位体、重水素とトリチウムを組み合わせて、ヘリウム原子と中性子を形成する反応です。 これが起こるとき、太陽では水素原子がさらされる高い重力があり、それらは融合するために摂氏XNUMX万度の温度を必要とします。 毎秒 600億トンの水素が融合してヘリウムを形成します。
最近 核融合で動く原子炉はありません、これらの条件を再現することは非常に複雑であるためです。 最も見られているのは、フランスで建設されているITERと呼ばれる実験的な核融合炉であり、このエネルギー生成プロセスが技術的にも経済的にも実行可能かどうかを判断し、磁気閉じ込めによって核融合を実行します。
臨界質量
臨界質量は 核分裂性物質の最小量 これは、核連鎖反応を維持し、エネルギーを一定の方法で生成できるようにするために必要です。
それぞれの核分裂でXNUMX〜XNUMX個の中性子が生成されますが、放出されたすべての中性子が別の核分裂反応を継続できるわけではありませんが、一部は失われます。 各反応によって放出されたこれらの中性子がそれよりも速い速度で失われた場合 核分裂によって形成される可能性があり、 連鎖反応は持続可能ではありません そしてそれは止まります。
したがって、この臨界質量は、物理的および核的特性、形状、各原子の純度などのいくつかの要因に依存します。
最小の中性子が逃げる原子炉を持つためには、球体の形状が必要です。 中性子漏れが減少します。 核分裂に使用する材料を中性子反射体で縁取ると、さらに多くの中性子が失われ、必要な臨界質量が減少します。 これは原材料を節約します。
自発核分裂
この場合、中性子を外部から吸収する必要はありませんが、原子構造がより不安定なウランやプルトニウムの特定の同位体では、自発核分裂が可能です。
したがって、各核分裂反応では、原子が自発的に、つまり誰も介入することなく核分裂できる確率がXNUMX秒あたりにあります。 例えば、 プルトニウム239は、ウラン235よりも自発核分裂を起こす可能性が高い。
この情報で、都市で発電するために原子力がどのように作られるかについてもっと知っていただければ幸いです。