Me siguri ju e dini që një nga mënyrat për të prodhuar energji dhe energji elektrike bëhet përmes përdorimit të energjisë bërthamore. Por ju nuk mund ta dini se si funksionon në të vërtetë. Ekzistojnë dy procese të formimit të energjisë bërthamore: ndarja bërthamore dhe shkrirja bërthamore.
A doni të dini se çfarë është ndarja bërthamore dhe gjithçka që lidhet me të?
Ndarja bërthamore
Ndarja bërthamore është një reaksion kimik në të cilin bërthama më e rëndë bombardohet me neutrone. Kur kjo të ndodhë, ajo bëhet një bërthamë më e paqëndrueshme dhe zbërthehet në dy bërthama, madhësitë e të cilave janë të ngjashme në të njëjtën renditje të madhësisë. Në këtë proces çlirohet sasi e madhe e energjisë dhe emetohen disa neutrone.
Kur neutronet emetohen nga ndarja e bërthamës, ato janë të afta të shkaktojnë ndarje të tjera duke bashkëvepruar me bërthamat e tjera afër. Sapo neutronet të shkaktojnë ndarje të tjera, neutronet që do të çlirohen nga këto do të gjenerojnë edhe më shumë ndarje. Kështu që ndërsa gjenerohet një sasi e madhe e energjisë. Ky proces ndodh në një fraksion të vogël të sekondës dhe njihet si reaksion zinxhir. Bërthamat që janë copëtuar lëshojnë një milion herë më shumë energji sesa ajo e marrë nga djegia e një blloku qymyri ose shpërthimi i një blloku dinamiti të së njëjtës masë. Për këtë arsye, energjia bërthamore është një burim energjie shumë i fuqishëm dhe përdoret për kërkesa të larta energjie.
Kjo çlirim energjie ndodh më shpejt sesa në një reaksion kimik.
Kur ndodhin copëtime të neutroneve dhe lëshohet vetëm një neutron që shkakton një copëtim të mëvonshëm, numri i ndarjeve që ndodhin në sekondë është konstant dhe reagimet mund të kontrollohen mirë. Ky është parimi me të cilin ata punojnë reaktorët bërthamorë.
Diferenca midis bashkimit dhe ndarjes
Të dy janë reaksione bërthamore që çlirojnë energjinë e përmbajtur në bërthamën e një atomi. Por ka dallime të mëdha midis të dyjave. Ndarja bërthamore, siç është komentuar, është ndarja e bërthamës më të rëndë në ato më të vogla, përmes përplasjes me neutronet. Në rastin e bashkimit bërthamor, është e kundërta. Eshte kombinimi më i lehtë i bërthamës për të krijuar një më të madh dhe më të rëndë.
Për shembull, në ndarjen bërthamore, uraniumi 235 (është i vetmi izotop që mund të pësojë ndarje bërthamore dhe gjendet në natyrë) kombinohet me një neutron për të formuar një atom më të qëndrueshëm që ndahet shpejt dhen barium 144 dhe kripton 89, plus tre neutrone. Ky është një nga reagimet e mundshme që ndodhin kur uraniumi bashkohet me neutronin.
Me këtë operacion veprojnë reaktorët bërthamorë që gjenden aktualisht dhe që përdoren për gjenerimin e energjisë elektrike.
Që të bëhet bashkimi bërthamor, është e nevojshme që të dy bërthamat më të lehta të bashkohen për të formuar një më të rëndë. Në këtë proces çlirohet një sasi e madhe e energjisë. Për shembull, në Diell proceset e shkrirjes bërthamore po ndodhin vazhdimisht në të cilat atomet me një masë më të ulët po bashkohen për të formuar ato më të rënda. Dy bërthamat më të lehta duhet të ngarkohen pozitivisht dhe të lëvizin më pranë njëri-tjetrit, duke kapërcyer forcat elektrostatike të zmbrapsjes që ekzistojnë. Kjo kërkon një sasi të madhe të temperaturës dhe presionit. Në planetin tonë, meqenëse nuk ka presion që ekziston në Diell, energjia e nevojshme që është e nevojshme që bërthamat të reagojnë dhe të kapërcejnë këto forca të neveritshme ato arrihen me anë të një përshpejtuesi të grimcave.
Një nga reagimet më tipike të shkrirjes bërthamore është ai që konsiston në kombinimin e dy izotopeve të hidrogjenit, deuteriumit dhe tritiumit, për të formuar një atom heliumi plus një neutron. Kur kjo të ndodhë, në Diell ka presione të larta gravitacionale të cilave u nënshtrohen atomet e hidrogjenit dhe atyre u duhen temperatura prej 15 milion gradë Celsius për tu shkrirë. Çdo sekond 600 milion ton shkrirje hidrogjeni për të formuar helium.
Në ditët tona nuk ka reaktorë që punojnë me bashkimin bërthamor, pasi është shumë komplekse të rikrijohen këto kushte. Më së shumti që po shihet është një reaktor eksperimental i bashkimit bërthamor i quajtur ITER që po ndërtohet në Francë dhe që përpiqet të përcaktojë nëse ky proces i prodhimit të energjisë është i zbatueshëm si teknologjikisht dhe ekonomikisht, duke kryer bashkimin bërthamor përmes izolimit magnetik.
Masë kritike
Masa kritike është sasia më e vogël e materialit të copëtueshëm kjo është e nevojshme në mënyrë që një reaksion zinxhir bërthamor të mund të ruhet dhe energjia të mund të gjenerohet në një mënyrë konstante.
Megjithëse në secilin ndarje bërthamore prodhohen midis dy dhe tre neutrone, jo të gjitha neutronet që çlirohen janë të afta të jenë në gjendje të vazhdojnë me një reagim tjetër të ndarjes, por disa prej tyre humbin. Nëse këto neutrone të lëshuara nga secili reaksion humbasin me një shpejtësi më të madhe se ajo janë të afta të formohen nga copëtimi, reagimi zinxhir nuk do të jetë i qëndrueshëm dhe do te ndalet.
Prandaj, kjo masë kritike do të varet nga disa faktorë siç janë vetitë fizike dhe bërthamore, gjeometria dhe pastërtia e secilit atom.
Për të pasur një reaktor në të cilin ikin sa më pak neutrone, nevojitet një gjeometri e sferës, pasi që ka sipërfaqen minimale të mundshme në mënyrë që zvogëlohet rrjedhja e neutroneve. Nëse materiali që ne përdorim për copëtim, e kufizojmë atë me një reflektues neutroni, shumë më tepër neutrone humbin dhe masa kritike që nevojitet zvogëlohet. Kjo kursen lëndë të parë.
Ndarja spontane bërthamore
Kur kjo të ndodhë, nuk është e nevojshme që një neutron të absorbohet nga jashtë, por në izotope të caktuara të uraniumit dhe plutoniumit, që kanë një strukturë atomike më të paqëndrueshme, ato janë të afta të copëtimit spontan.
Prandaj, në secilin reagim të ndarjes bërthamore ekziston probabiliteti për sekondë që një atom të jetë i aftë të copëtohet në mënyrë spontane, domethënë, pa ndërhyrë askush. Për shembull, plutonium 239 ka më shumë të ngjarë që të çahet në mënyrë spontane sesa uraniumi 235.
Me këtë informacion shpresoj të dini diçka më shumë se si krijohet energjia bërthamore për prodhimin e energjisë elektrike në qytete.