Cu siguranță știți că una dintre modalitățile de a produce energie și electricitate se face prin utilizarea energiei nucleare. Dar este posibil să nu știți cum funcționează cu adevărat. Există două procese de formare a energiei nucleare: fisiunea nucleară și fuziunea nucleară.
Vrei să știi ce este fisiunea nucleară și tot ce ține de ea?
Fiziune nucleară
Fisiunea nucleară este o reacție chimică în care nucleul mai greu este bombardat cu neutroni. Când se întâmplă acest lucru, devine un nucleu mai instabil și se descompune în doi nuclei, ale căror dimensiuni sunt similare în aceeași ordine de mărime. În acest proces se eliberează o cantitate mare de energie și se emit mai mulți neutroni.
Atunci când neutronii sunt emiși de diviziunea nucleului, aceștia sunt capabili să provoace alte fisiuni prin interacțiunea cu alți nuclei din apropiere. Odată ce neutronii provoacă alte fisiuni, neutronii care vor fi eliberați din ei vor genera și mai multe fisiuni. Deci, pe măsură ce se generează o cantitate mare de energie. Acest proces are loc într-o mică fracțiune de secundă și este cunoscută sub numele de reacție în lanț. Nucleii care au fisionat eliberează de un milion de ori mai multă energie decât cea obținută prin arderea unui bloc de cărbune sau explodarea unui bloc de dinamită de aceeași masă. Din acest motiv, energia nucleară este o sursă de energie foarte puternică și utilizată pentru cerințe energetice ridicate.
Această eliberare de energie are loc mai repede decât într-o reacție chimică.
Când apar fisiuni de neutroni și se eliberează un singur neutron, provocând fisiunea ulterioară, numărul de fisiuni care apar pe secundă este constant și reacțiile pot fi bine controlate. Acesta este principiul prin care lucrează reactoare nucleare.
Diferența dintre fuziune și fisiune
Ambele sunt reacții nucleare care eliberează energia conținută în nucleul unui atom. Dar există diferențe mari între cele două. Fisiunea nucleară, așa cum a fost comentat, este separarea nucleului mai greu în cel mai mic, prin coliziunea cu neutroni. În cazul fuziunii nucleare, este opusul. Este combinația de miez mai ușoară pentru a crea una mai mare și mai grea.
De exemplu, în fisiunea nucleară, uraniu 235 (este singurul izotop care poate suferi fisiune nucleară și se găsește în natură) se combină cu un neutron pentru a forma un atom mai stabil care se împarte rapid șin bariu 144 și kripton 89, plus trei neutroni. Aceasta este una dintre reacțiile posibile care apar atunci când uraniul se combină cu neutronul.
Cu această operațiune, acționează reactoarele nucleare care se găsesc în prezent și care sunt utilizate pentru generarea energiei electrice.
Pentru ca fuziunea nucleară să aibă loc, este necesar ca cei doi nuclei mai ușori să se unească pentru a forma unul mai greu. În acest proces se eliberează o cantitate mare de energie. De exemplu, în Soare au loc continuu procese de fuziune nucleară în care atomii cu o masă mai mică se unesc pentru a forma altele mai grele. Cele două nuclee mai ușoare trebuie să fie încărcate pozitiv și să se apropie unul de celălalt depășind forțele electrostatice de repulsie care există. Acest lucru necesită o cantitate mare de temperatură și presiune. Pe planeta noastră, deoarece nu există presiune care există în Soare, energia necesară este necesară pentru ca nucleele să reacționeze și să depășească aceste forțe respingătoare acestea se realizează prin intermediul unui accelerator de particule.
Una dintre cele mai tipice reacții de fuziune nucleară este cea care constă în combinația a doi izotopi de hidrogen, deuteriu și tritiu, pentru a forma un atom de heliu plus un neutron. Când se întâmplă acest lucru, la Soare există presiuni gravitaționale ridicate la care sunt supuși atomii de hidrogen și au nevoie de temperaturi de 15 milioane de grade Celsius pentru a se contopi. Fiecare secunda 600 de milioane de tone de hidrogen fuzionează pentru a forma heliu.
În zilele noastre nu există reactoare care să funcționeze cu fuziunea nucleară, deoarece este foarte complex să recreezi aceste condiții. Cel mai mult văzut este un reactor experimental de fuziune nucleară numit ITER, care este construit în Franța și care încearcă să determine dacă acest proces de producere a energiei este viabil atât din punct de vedere tehnologic, cât și economic, realizând fuziunea nucleară prin confinare magnetică.
Masa critica
Masa critică este cea mai mică cantitate de material fisibil acest lucru este necesar pentru ca o reacție nucleară în lanț să poată fi menținută și energia să poată fi generată în mod constant.
Deși în fiecare fisiune nucleară se produc între doi și trei neutroni, nu toți neutronii eliberați sunt capabili să poată continua cu o altă reacție de fisiune, dar unii dintre ei sunt pierduți. Dacă acești neutroni eliberați de fiecare reacție se pierd cu o viteză mai mare decât aceasta sunt capabili să se formeze prin fisiune, reacția în lanț nu va fi durabilă și se va opri.
Prin urmare, această masă critică va depinde de mai mulți factori, cum ar fi proprietățile fizice și nucleare, geometria și puritatea fiecărui atom.
Pentru a avea un reactor în care scapă cei mai puțini neutroni, este necesară o geometrie a sferei, deoarece are suprafața minimă posibilă astfel încât scurgerea de neutroni este redusă. Dacă materialul pe care îl folosim la fisiune îl înconjurăm cu un reflector de neutroni, se pierd mult mai mulți neutroni și se reduce masa critică necesară. Acest lucru economisește materii prime.
Fisiunea nucleară spontană
Când se întâmplă acest lucru, nu este necesar ca un neutron să fie absorbit din exterior, dar în anumiți izotopi de uraniu și plutoniu, având o structură atomică mai instabilă, sunt capabili de fisiune spontană.
Din acest motiv, în fiecare reacție de fisiune nucleară există probabilitatea pe secundă ca un atom să fie capabil de fisiune spontan, adică fără ca cineva să intervină. De exemplu, plutoniul 239 are mai multe șanse de fisiune spontană decât uraniul 235.
Cu aceste informații, sper să știți ceva mai mult despre modul în care energia nucleară este creată pentru generarea de energie electrică în orașe.