Čo je jadrové štiepenie

simulácia jadrového štiepenia

Určite viete, že jeden zo spôsobov výroby energie a elektriny sa deje pomocou jadrovej energie. Možno však neviete, ako to v skutočnosti funguje. Existujú dva procesy formovania jadrovej energie: jadrové štiepenie a jadrová fúzia.

Chcete vedieť, čo je jadrové štiepenie a všetko, čo s tým súvisí?

Jadrová štiepenie

jadrové štiepenie uránu 235

Jadrové štiepenie je chemická reakcia, pri ktorej je ťažšie jadro bombardované neutrónmi. Keď sa to stane, stane sa z neho nestabilnejšie jadro a rozloží sa na dve jadrá, ktorých veľkosť je podobná v rovnakom poradí. V tomto procese uvoľňuje sa veľké množstvo energie a je emitovaných niekoľko neutrónov.

Keď sú neutróny emitované rozdelením jadra, sú schopné spôsobiť ďalšie štiepenie interakciou s inými blízkymi jadrami. Akonáhle neutróny spôsobia ďalšie štiepenie, neutróny, ktoré sa z nich uvoľnia, vygenerujú ešte viac štiepení. Takže ďalej sa generuje veľké množstvo energie. Tento proces nastáva za malú zlomok sekundy a je známa ako reťazová reakcia. Štiepené jadrá uvoľňujú miliónkrát viac energie ako jadrá získané spálením bloku uhlia alebo výbuchom bloku dynamitu rovnakej hmotnosti. Z tohto dôvodu je jadrová energia veľmi silným zdrojom energie a používa sa na vysoké energetické požiadavky.

Toto uvoľňovanie energie nastáva rýchlejšie ako pri chemickej reakcii.

Keď dôjde k štiepeniu neutrónov a uvoľní sa iba jeden neutrón, čo spôsobí následné štiepenie, počet štiepení vyskytujúcich sa za sekundu je konštantný a reakcie je možné dobre riadiť. Toto je princíp, podľa ktorého fungujú jadrové reaktory.

Rozdiel medzi syntézou a štiepením

jadrová fúzia

Oboje sú jadrové reakcie, ktoré uvoľňujú energiu obsiahnutú v jadre atómu. Ale medzi nimi sú veľké rozdiely. Jadrové štiepenie, ako už bolo uvedené, predstavuje rozdelenie ťažšieho jadra na menšie prostredníctvom zrážky s neutrónmi. V prípade jadrovej fúzie je to naopak. to je ľahšia kombinácia jadra vytvoriť väčší a ťažší.

Napríklad pri štiepení jadra urán 235 (je to jediný izotop, ktorý môže podstúpiť jadrové štiepenie a nachádza sa v prírode) sa spojí s neutrónom a vytvorí stabilnejší atóm, ktorý sa rýchlo delí an bárium 144 a kryptón 89plus tri neutróny. Toto je jedna z možných reakcií, ktoré nastanú, keď sa urán spojí s neutrónom.

Touto operáciou pôsobia jadrové reaktory, ktoré sa v súčasnosti nachádzajú a ktoré sa používajú na výrobu elektrickej energie.

Aby mohlo dôjsť k jadrovej fúzii, je potrebné, aby sa dve ľahšie jadrá spojili a vytvorili ťažšie. Pri tomto procese sa uvoľňuje veľké množstvo energie. Napríklad na Slnku neustále prebiehajú procesy jadrovej fúzie, v ktorých sa atómy s nižšou hmotnosťou spájajú a vytvárajú ťažšie. Dve ľahšie jadrá musia byť kladne nabité a musia sa priblížiť k sebe, aby prekonali existujúce elektrostatické sily. To si vyžaduje veľké množstvo teploty a tlaku. Pretože na našej planéte nie je žiadny tlak, ktorý existuje na Slnku, je potrebná energia potrebná na to, aby jadrá mohli reagovať a prekonať tieto odpudivé sily dosahujú sa pomocou urýchľovača častíc.

Jednou z najtypickejších reakcií jadrovej fúzie je reakcia, ktorá pozostáva z kombinácie dvoch izotopov vodíka, deutéria a trícia, za vzniku atómu hélia plus neutrónu. Keď sa to stane, na Slnku sú vysoké gravitačné tlaky, ktorým sú vystavené atómy vodíka, a na to, aby sa spojili, potrebujú teploty 15 miliónov stupňov Celzia. Každú sekundu 600 miliónov ton vodíka sa spojilo a vytvorilo hélium.

dnes neexistujú reaktory, ktoré pracujú s jadrovou syntézou, pretože je veľmi zložité znovu vytvoriť tieto podmienky. Najočakávanejší je experimentálny reaktor na jadrovú fúziu s názvom ITER, ktorý sa stavia vo Francúzsku a ktorý sa snaží zistiť, či je tento proces výroby energie technologicky aj ekonomicky životaschopný a ktorý uskutočňuje jadrovú fúziu pomocou magnetického obmedzenia.

Kritické množstvo

schéma jadrovej fúzie

Kritické množstvo je najmenšie množstvo štiepneho materiálu je to potrebné na udržanie jadrovej reťazovej reakcie a na konštantné generovanie energie.

Aj keď v každom jadrovom štiepení vzniknú dva až tri neutróny, nie všetky uvoľnené neutróny sú schopné pokračovať v ďalšej štiepnej reakcii, ale niektoré z nich sa stratia. Ak sa tieto neutróny uvoľnené každou reakciou stratia väčšou rýchlosťou sú schopné vzniku štiepením, reťazová reakcia nebude udržateľná a prestane to.

Preto bude toto kritické množstvo závisieť od niekoľkých faktorov, ako sú fyzikálne a jadrové vlastnosti, geometria a čistota každého atómu.

Na to, aby sme mali reaktor, z ktorého uniká najmenej neutrónov, je potrebná geometria gule, pretože má minimálny možný povrch, takže únik neutrónov je znížený. Ak materiál, ktorý používame na štiepenie, ohraničíme ho neutrónovým reflektorom, stratí sa oveľa viac neutrónov a zníži sa potrebné kritické množstvo. Šetríte tak suroviny.

Spontánne jadrové štiepenie

Ak k tomu dôjde, nie je potrebné, aby sa neutrón musel absorbovať zvonku, ale v určitých izotopoch uránu a plutónia s nestabilnejšou atómovou štruktúrou sú schopné spontánneho štiepenia.

Preto pri každej reakcii jadrového štiepenia existuje pravdepodobnosť za sekundu, že atóm je schopný štiepenia spontánne, to znamená bez zásahu kohokoľvek. Napríklad, plutónium 239 je pravdepodobnejšie spontánne štiepenie ako urán 235.

S týmito informáciami dúfam, že viete niečo viac o tom, ako sa vytvára jadrová energia na výrobu elektriny v mestách.


Buďte prvý komentár

Zanechajte svoj komentár

Vaša e-mailová adresa nebude zverejnená. Povinné položky sú označené *

*

*

  1. Zodpovedný za údaje: Miguel Ángel Gatón
  2. Účel údajov: Kontrolný SPAM, správa komentárov.
  3. Legitimácia: Váš súhlas
  4. Oznamovanie údajov: Údaje nebudú poskytnuté tretím stranám, iba ak to vyplýva zo zákona.
  5. Ukladanie dát: Databáza hostená spoločnosťou Occentus Networks (EU)
  6. Práva: Svoje údaje môžete kedykoľvek obmedziť, obnoviť a vymazať.