Du vet sikkert at en av måtene å produsere energi og elektrisitet på er ved bruk av kjernekraft. Men du vet kanskje ikke hvordan det virkelig fungerer. Det er to prosesser for dannelse av atomenergi: kjernefisjon og kjernefusjon.
Vil du vite hva kjernefysisk fisjon er og alt relatert til det?
Atomfisjon
Kjernefisjon er en kjemisk reaksjon der den tyngre kjernen bombes med nøytroner. Når dette skjer, blir det en mer ustabil kjerne og brytes ned i to kjerner, hvis størrelser er like i samme størrelsesorden. I denne prosessen store mengder energi frigjøres og flere nøytroner sendes ut.
Når nøytroner sendes ut ved deling av kjernen, er de i stand til å forårsake andre fisjon ved å samhandle med andre nærliggende kjerner. Når nøytronene forårsaker andre fisjoner, vil nøytronene som frigjøres fra dem generere enda flere fisjoner. Så videre som en stor mengde energi genereres. Denne prosessen skjer i en liten brøkdel av et sekund og er kjent som en kjedereaksjon. Kjernene som har splittet frigjør en million ganger mer energi enn den som oppnås ved å brenne en kullblokk eller eksplodere en blokk av dynamitt med samme masse. Av denne grunn er kjernekraft en veldig kraftig energikilde og brukes til høye energibehov.
Denne frigjøringen av energi skjer raskere enn i en kjemisk reaksjon.
Når nøytronspaltninger oppstår og bare ett nøytron frigjøres og forårsaker en etterfølgende fisjon, er antall fisjoner som forekommer per sekund konstant og reaksjonene kan kontrolleres godt. Dette er prinsippet de arbeider etter atomreaktorer.
Forskjellen mellom fusjon og fisjon
Begge er kjernefysiske reaksjoner som frigjør energien som finnes i kjernen til et atom. Men det er store forskjeller mellom de to. Som nevnt er kjernefisjon, skillet mellom den tyngre kjernen og de mindre gjennom kollisjonen med nøytroner. I tilfelle kjernefusjon er det motsatt. Det er den lettere kjernekombinasjonen å skape en større og tyngre.
For eksempel i kjernefysisk fisjon, uran 235 (det er den eneste isotopen som kan gjennomgå kjernefysisk fisjon og finnes i naturen) kombineres med et nøytron for å danne et mer stabilt atom som deler seg raskt ogn barium 144 og krypton 89, pluss tre nøytroner. Dette er en av de mulige reaksjonene som oppstår når uran kombineres med nøytronet.
Med denne operasjonen virker atomreaktorene som nå er funnet og som brukes til generering av elektrisk energi.
For at kjernefusjon skal finne sted, er det nødvendig at de to lettere kjernene forenes for å danne en tyngre. I denne prosessen frigjøres en stor mengde energi. For eksempel foregår kjernefusjonsprosesser kontinuerlig i solen der atomer med lavere masse blir sammen for å danne tyngre. De to lettere kjernene må være positivt ladede og bevege seg nærmere hverandre for å overvinne de elektrostatiske frastøtningskreftene som eksisterer. Dette krever en stor mengde temperatur og trykk. Siden det ikke er noe trykk i solen, er den nødvendige energien som er nødvendig for at kjernene skal reagere og overvinne disse frastøtende kreftene. de oppnås ved hjelp av en partikkelakselerator.
En av de mest typiske kjernefusjonsreaksjonene er den som består av kombinasjonen av to isotoper av hydrogen, deuterium og tritium for å danne et heliumatom pluss et nøytron. Når dette skjer, er det høye gravitasjonstrykk i solen som hydrogenatomene utsettes for, og de trenger temperaturer på 15 millioner grader Celsius for å smelte sammen. Hvert sekund 600 millioner tonn hydrogen smelter for å danne helium.
I dag det er ingen reaktorer som fungerer med kjernefusjon, siden det er veldig komplisert å gjenskape disse forholdene. Det meste som blir sett er en eksperimentell kjernefusjonsreaktor kalt ITER som bygges i Frankrike, og som prøver å avgjøre om denne energiproduksjonsprosessen er levedyktig både teknologisk og økonomisk, og gjennomfører kjernefusjon gjennom magnetisk inneslutning.
Kritisk masse
Den kritiske massen er minst mengde spaltbart materiale som er nødvendig slik at en kjernekjedereaksjon kan opprettholdes og energi kan genereres på en konstant måte.
Selv om det produseres i hver kjernefysisk fisjon mellom to og tre nøytroner, er ikke alle nøytronene som frigjøres i stand til å kunne fortsette med en annen fisjonreaksjon, men noen av dem går tapt. Hvis disse nøytronene som frigjøres ved hver reaksjon, går tapt med en hastighet større enn det er i stand til å bli dannet av fisjon, kjedereaksjonen vil ikke være bærekraftig og det vil stoppe.
Derfor vil denne kritiske massen avhenge av flere faktorer som de fysiske og kjernefysiske egenskapene, geometrien og renheten til hvert atom.
For å ha en reaktor der minst nøytroner rømmer, er det nødvendig med en sfæregeometri, siden den har minst mulig overflateareal slik at nøytronlekkasje reduseres. Hvis materialet vi bruker for å fisjonere, grenser vi det til en nøytronreflektor, går mange flere nøytroner tapt, og den kritiske massen som trengs reduseres. Dette sparer råvarer.
Spontan kjernefysisk fisjon
Når dette skjer, er det ikke nødvendig at et nøytron må absorberes fra utsiden, men i visse isotoper av uran og plutonium, som har en mer ustabil atomstruktur, er de i stand til spontan fisjon.
Derfor er det sannsynligheten per sekund for at atom er i stand til å splitte spontant, det vil si uten at noen griper inn. For eksempel, plutonium 239 er mer sannsynlig å spontan fisjon enn uran 235.
Med denne informasjonen håper jeg du vet noe mer om hvordan kjernekraft blir opprettet for produksjon av elektrisitet i byer.