Tiyak na alam mo na ang isa sa mga paraan upang makagawa ng enerhiya at kuryente ay ginagawa sa pamamagitan ng paggamit ng enerhiyang nukleyar. Ngunit maaaring hindi mo alam kung paano ito gumagana talaga. Mayroong dalawang proseso ng pagbuo ng enerhiya na nukleyar: nuclear fission at nuclear fusion.
Nais mo bang malaman kung ano ang nuclear fission at lahat ng nauugnay dito?
Nuclear fision
Ang fuclear nuclear ay isang reaksyon ng kemikal kung saan ang mas mabibigat na nucleus ay binombahan ng mga neutron. Kapag nangyari ito, ito ay nagiging isang mas hindi matatag na nucleus at nabubulok sa dalawang mga nuclei, na ang laki ay pareho sa parehong pagkakasunud-sunod ng magnitude. Sa prosesong ito malaking halaga ng enerhiya ang pinakawalan at maraming mga neutron ang inilalabas.
Kapag ang mga neutron ay inilalabas ng paghahati ng nucleus, may kakayahang magdulot ng iba pang mga fission sa pamamagitan ng pakikipag-ugnay sa iba pang mga kalapit na nuclei. Kapag ang neutrons ay sanhi ng iba pang mga fission, ang mga neutron na ilalabas mula sa mga ito ay makakabuo ng mas maraming mga fission. Kaya't sa bilang isang malaking halaga ng enerhiya ay nabuo. Nangyayari ang prosesong ito sa isang maliit na bahagi ng isang segundo at kilala bilang isang reaksyon ng kadena. Ang nuclei na fissioned ay naglalabas ng isang milyong beses na mas maraming enerhiya kaysa sa nakuha sa pamamagitan ng pagsunog ng isang bloke ng karbon o pagsabog ng isang bloke ng dinamita ng parehong masa. Para sa kadahilanang ito, ang enerhiya ng nukleyar ay isang napakalakas na mapagkukunan ng enerhiya at ginagamit para sa mataas na mga kinakailangan sa enerhiya.
Ang paglabas ng enerhiya na ito ay nangyayari nang mas mabilis kaysa sa isang reaksyong kemikal.
Kapag nangyari ang mga neutron fission at isang neutron lamang ang pinakawalan na nagdudulot ng kasunod na fission, ang bilang ng mga fission na nagaganap bawat segundo ay pare-pareho at ang mga reaksyon ay maaaring maayos na makontrol. Ito ang prinsipyo kung saan sila nagtatrabaho mga reactor ng nukleyar.
Pagkakaiba sa pagitan ng pagsasanib at fission
Parehas ang mga reaksiyong nukleyar na naglalabas ng enerhiya na nilalaman sa nucleus ng isang atom. Ngunit may malaking pagkakaiba sa pagitan ng dalawa. Ang fission ng nuklear, tulad ng naitala, ay ang paghihiwalay ng mas mabibigat na nucleus sa mas maliit, sa pamamagitan ng banggaan ng mga neutron. Sa kaso ng pagsasanib ng nukleyar, ito ang kabaligtaran. Ito ay ang magaan na kumbinasyon ng core upang lumikha ng isang mas malaki at mas mabigat.
Halimbawa, sa nuclear fission, uranium 235 (ito ang nag-iisang isotope na maaaring sumailalim sa nuclear fission at matatagpuan sa likas na katangian) na pinagsasama sa isang neutron upang mabuo ang isang mas matatag na atomo na mabilis na naghahati atn barium 144 at krypton 89, kasama ang tatlong mga neutron. Ito ang isa sa mga posibleng reaksyon na nagaganap kapag pinagsama ang uranium sa neutron.
Sa operasyong ito, ang mga reactor na nukleyar na kasalukuyang matatagpuan at ginagamit para sa pagbuo ng gawaing elektrikal na enerhiya.
Upang maganap ang pagsasanib na nukleyar, kinakailangan upang magkaisa ang dalawang mas magaan na nuclei upang makabuo ng isang mas mabibigat. Sa prosesong ito isang malaking halaga ng enerhiya ang pinakawalan. Halimbawa, sa Sun proseso ng pagsasanib ng nukleyar ay patuloy na nagaganap kung saan ang mga atomo na may mas mababang masa ay nag-iisa upang mabuo ang mga mas mabibigat. Ang dalawang mas magaan na nuclei ay dapat na positibong sisingilin at lumapit sa bawat isa sa pag-overtake sa mga puwersang electrostatic ng pagtulak na mayroon. Nangangailangan ito ng isang malaking halaga ng temperatura at presyon. Sa ating planeta, yamang walang presyon na umiiral sa Araw, ang kinakailangang lakas na kinakailangan para mag-react ang nukleo at mapagtagumpayan ang mga kasuklam-suklam na puwersang ito nakamit ang mga ito sa pamamagitan ng isang maliit na butil na accelerator.
Ang isa sa mga pinaka-karaniwang reaksyon ng nukleyar na pagsasanib ay ang isa na binubuo ng kombinasyon ng dalawang mga isotop ng hydrogen, deuterium at tritium, upang mabuo ang isang helium atom kasama ang isang neutron. Kapag nangyari ito, sa Araw ay may mataas na presyon ng gravitational kung saan ang mga hydrogen atoms ay isinailalim at kailangan nila ng temperatura na 15 milyong degree Celsius upang i-fuse. Bawat segundo 600 milyong toneladang hydrogen fuse upang mabuo ang helium.
Kasalukuyan walang mga reactor na gumagana kasama ang pagsasanib ng nukleyar, dahil napakahirap na likhain muli ang mga kundisyong ito. Ang pinakanakakakita ay isang pang-eksperimentong nuclear fusion reactor na tinatawag na ITER na itinatayo sa Pransya at sinusubukan na matukoy kung ang proseso ng paggawa ng enerhiya na ito ay mabubuhay pareho sa teknolohikal at matipid, na nagsasagawa ng pagsasanib ng nukleyar sa pamamagitan ng magnetic confinement.
Kritikal na misa
Ang kritikal na masa ay ang hindi bababa sa halaga ng materyal na fissile kailangan iyon upang mapanatili ang isang reaksyon ng chain ng nukleyar at mabuo ang enerhiya sa isang pare-pareho na paraan.
Bagaman sa bawat nuclear fission sa pagitan ng dalawa at tatlong neutron ay ginawa, hindi lahat ng mga neutron na inilabas ay may kakayahang magpatuloy sa isa pang reaksyon ng fission, ngunit ang ilan sa kanila ay nawala. Kung ang mga neutron na ito na inilabas ng bawat reaksyon ay nawala sa isang rate na mas malaki kaysa doon ay may kakayahang mabuo ng fission, ang reaksyon ng kadena ay hindi mananatili at titigil ito.
Samakatuwid, ang kritikal na masa na ito ay nakasalalay sa maraming mga kadahilanan tulad ng mga katangiang pisikal at nukleyar, ang geometry at ang kadalisayan ng bawat atom.
Upang magkaroon ng isang reaktor kung saan makatakas ang mga pinakamaliit na neutron, kailangan ng isang globo na geometry, dahil mayroon itong pinakamaliit na posibleng lugar sa ibabaw upang ang neutron leakage ay nabawasan. Kung ang materyal na ginagamit namin sa fission nililimitahan namin ito sa isang neutron reflector, marami pang mga neutron ang nawala at ang kritikal na masa na kinakailangan ay nabawasan. Makakatipid ito ng mga hilaw na materyales.
Kusang fission nukleyar
Kapag nangyari ito, hindi kinakailangan na ang isang neutron ay kailangang ma-absorb mula sa labas, ngunit sa ilang mga isotop ng uranium at plutonium, pagkakaroon ng isang mas hindi matatag na istraktura ng atomic, may kakayahang kusang-loob na fission.
Samakatuwid, sa bawat reaksyon ng nuclear fission mayroong posibilidad bawat segundo na ang isang atom ay may kakayahang mag-fission nang kusa, iyon ay, nang walang namamagitan. Halimbawa, ang plutonium 239 ay mas malamang na kusang maglagay kaysa sa uranium 235.
Sa impormasyong ito inaasahan kong may nalalaman ka pa tungkol sa kung paano nalilikha ang enerhiya ng nukleyar para sa pagbuo ng elektrisidad sa mga lungsod.