Kaj je jedrska fisija

simulacija jedrske fisije

Zagotovo veste, da je eden od načinov za proizvodnjo energije in električne energije uporaba jedrske energije. Morda pa ne veste, kako v resnici deluje. Obstajata dva procesa nastajanja jedrske energije: jedrska fisija in jedrska fuzija.

Bi radi vedeli, kaj je jedrska cepitev in kaj je z njo povezano?

Jedrska fisija

jedrska cepitev urana 235

Jedrska cepitev je kemična reakcija, pri kateri je težje jedro bombardirano z nevtroni. Ko se to zgodi, postane bolj nestabilno jedro in se razpade na dve jedri, katerih velikosti so si podobne v istem zaporedju velikosti. V tem procesu sprosti se velika količina energije in izpusti se več nevtronov.

Ko nevtroni oddajajo delitev jedra, lahko z interakcijo z drugimi bližnjimi jedri povzročijo druge cepitve. Ko nevtroni povzročijo druge cepitve, bodo nevtroni, ki se bodo sprostili iz njih, ustvarili še več cepitev. Ko se torej ustvarja velika količina energije. Ta proces se zgodi v majhnem delčku sekunde in je znana kot verižna reakcija. Jedra, ki so se razcepila, sproščajo milijonkrat več energije kot tista, ki jo dobimo s sežiganjem bloka premoga ali eksplozijo bloka dinamita enake mase. Zaradi tega je jedrska energija zelo močan vir energije in se uporablja za visoke energetske potrebe.

To sproščanje energije se zgodi hitreje kot pri kemični reakciji.

Ko pride do cepitev nevtronov in se sprosti samo en nevtron, ki povzroči nadaljnjo cepitev, je število fisije, ki se zgodi v sekundi, konstantno in reakcije je mogoče dobro nadzorovati. To je načelo, po katerem delujejo jedrski reaktorji.

Razlika med fuzijo in cepitvijo

jedrska fuzija

Oba sta jedrski reakciji, ki sproščata energijo, ki jo vsebuje jedro atoma. Toda med obema so velike razlike. Kot smo že komentirali, je jedrska fisija ločitev težjega jedra na manjša zaradi trka z nevtroni. V primeru jedrske fuzije je ravno obratno. je lažja kombinacija jedra ustvariti večjega in težjega.

Na primer, pri jedrski cepitvi uran 235 (je edini izotop, ki lahko pretvori jedrsko cepitev in ga najdemo v naravi) v kombinaciji z nevtronom tvori stabilnejši atom, ki se hitro deli inn barij 144 in kripton 89, plus tri nevtrone. To je ena od možnih reakcij, ki se pojavijo, ko se uran združi z nevtronom.

S to operacijo delujejo trenutno najdeni jedrski reaktorji, ki se uporabljajo za proizvodnjo električne energije.

Da bi lahko prišlo do jedrske fuzije, se morata dve lažji jedri združiti in oblikovati težje. V tem procesu se sprosti velika količina energije. Na primer, na Soncu neprekinjeno potekajo postopki jedrske fuzije, pri katerih se atomi z manjšo maso združujejo in tvorijo težje. Dve lažji jedri morata biti pozitivno nabiti in se približati drug drugemu, tako da presežeta obstoječe elektrostatične sile odbijanja. To zahteva veliko količino temperature in tlaka. Na našem planetu, ker na Soncu ni pritiska, je potrebna energija, ki je potrebna, da se jedra odzovejo in premagajo te odbojne sile dosežemo jih s pospeševalnikom delcev.

Ena izmed najbolj tipičnih jedrskih fuzijskih reakcij je tista, ki je sestavljena iz kombinacije dveh izotopov vodika, devterija in tricija, da tvorita atom helija in nevtron. Ko se to zgodi, obstajajo na Soncu visoki gravitacijski tlaki, na katere so podvrženi vodikovi atomi in za zlitje potrebujejo temperature 15 milijonov stopinj Celzija. Vsako sekundo 600 milijonov ton vodikove spojine tvori helij.

Trenutno ni reaktorjev, ki bi delali z jedrsko fuzijo, saj je zelo težko poustvariti te pogoje. Največ je opaziti eksperimentalni reaktor za jedrsko fuzijo, imenovan ITER, ki ga gradijo v Franciji in skuša ugotoviti, ali je ta proces proizvodnje energije sposoben tehnološko in ekonomsko izvedljiv, pri čemer jedrska fuzija poteka z magnetno konfinacijo.

Kritična masa

jedrska fuzija

Kritična masa je najmanjša količina cepljivega materiala to je potrebno, da lahko vzdržujemo jedrsko verižno reakcijo in nenehno ustvarjamo energijo.

Čeprav v vsaki jedrski cepitvi nastane med dvema in tremi nevtroni, vsi nevtroni, ki se sprostijo, ne morejo nadaljevati z drugo cepitveno reakcijo, nekateri pa se izgubijo. Če se ti nevtroni, ki jih sprosti vsaka reakcija, izgubijo s hitrostjo, večjo od te lahko nastanejo s cepitvijo, verižna reakcija ne bo vzdržna in nehalo se bo.

Zato bo ta kritična masa odvisna od več dejavnikov, kot so fizikalne in jedrske lastnosti, geometrija in čistost vsakega atoma.

Za reaktor, v katerem uide najmanj nevtronov, je potrebna geometrija krogle, saj ima najmanjšo možno površino, tako da zmanjša se uhajanje nevtronov. Če material, ki ga uporabljamo za cepitev, omejimo z nevtronskim reflektorjem, se izgubi veliko več nevtronov in zmanjša kritična masa, ki je potrebna. To prihrani surovine.

Spontana jedrska cepitev

Ko se to zgodi, ni treba, da se nevtron absorbira od zunaj, toda v nekaterih izotopih urana in plutonija, ki imajo bolj nestabilno atomsko strukturo, so sposobni spontane cepitve.

Zato v vsaki reakciji jedrske cepitve obstaja verjetnost na sekundo, da je atom sposoben cepiti spontano, torej brez poseganja kogar koli. Na primer večja je verjetnost, da se plutonij 239 spontano cepi kot uran 235.

Upam, da s temi informacijami veste kaj več o tem, kako nastaja jedrska energija za proizvodnjo električne energije v mestih.


Bodite prvi komentar

Pustite svoj komentar

Vaš e-naslov ne bo objavljen. Obvezna polja so označena z *

*

*

  1. Za podatke odgovoren: Miguel Ángel Gatón
  2. Namen podatkov: Nadzor neželene pošte, upravljanje komentarjev.
  3. Legitimacija: Vaše soglasje
  4. Sporočanje podatkov: Podatki se ne bodo posredovali tretjim osebam, razen po zakonski obveznosti.
  5. Shranjevanje podatkov: Zbirka podatkov, ki jo gosti Occentus Networks (EU)
  6. Pravice: Kadar koli lahko omejite, obnovite in izbrišete svoje podatke.