Суперпрофилно ядрено делене и синтез
12 март 2018 г., 8 минути време за четене
Ядрените реакции са, както подсказва името им, реакции, включващи ядрата на определени атоми.
Когато ядрата на тези атоми реагират заедно, това води до голямо освобождаване на енергия.
Учените напълно са разбрали интереса, който могат да имат за овладяване на тази енергия: укротяването на големи количества енергия, получени в резултат на ядрени реакции, е целта, която се преследва например при изграждането на ядрени централи.
Има два различни начина за получаване на големи количества енергия чрез манипулиране на ядрата на един или повече атоми:
- Първият включва разделяне на ядрата на атома и освобождава много енергия. Тук е ядрено делене.
- Второто е да обедини ядра от различни атоми. Тогава говорим за ядрен синтез.
Ядрено делене
Определение за ядрено делене
Деленето е ядрена трансформация, при която ядрото на атома казва "Разцепен" се разделя на две по-малки ядра.
В областта на ядрената енергия ядреното делене е разделяне на ядрото на атом. Това ядро се трансформира в няколко фрагмента, чиято маса е почти равна на половината от първоначалната маса на ядрото.
Разликата в масата между състоянието на ядрото, предшестващо реакцията, и състоянието на ядрата в резултат на реакцията също се нарича липса на маса.
Айнщайн доказа с известната си формула значителното освобождаване на енергия от ядрени реакции
Тази липса на маса представлява около 0,1% от първоначалната маса на ядрото.
Алберт Айнщайн демонстрира, че много малка липса на маса се превръща в много голямо количество енергия.
Изразяваме го с известното му уравнение:
В това уравнение:
- Е съответства на получената енергия
- м е липсващата маса
- срещу е константа: това е скоростта на светлината или около 300 000 000 m/s (метър в секунда)
С това уравнение разбираме, че енергията, причинена от ядрено делене, е екстремна, тъй като тя се извежда директно от квадрата на скоростта на светлината.
Как да се предизвика ядрено делене ?
Индуцирано делене
Ядреното делене може да се случи, когато ядрото на тежък атом улови неутрон. Това се нарича индуцирано делене.
Деленето е a индуцирана трансформация и изисква значително влагане на енергия за постигане.
Тази енергия обикновено е под формата на неутрон, който се проектира с висока скорост, т.е. с висока кинетична енергия, върху ядрото на атом.
Най-често използваното индуцирано делене е уран 235, уран 238 и плутоний 239.
По време на делене веднага се излъчват така наречените „бързи“ неутрони. Резултатът от делене, индуцирано от неутрон, зависи много от енергията на последния. Ето защо сто нуклиди различни могат да бъдат излъчени в резултат на делене на уран.
Резултатите а висока топлинна енергия получена от кинетичната енергия на фрагменти и частици, излъчени в резултат на делене.
Ядрените централи използват контролирана верижна реакция на ядрено делене.
Всъщност частиците, излъчени след делене, се проектират с висока скорост, което причинява многобройни сблъсъци и взаимодействия с атомите на пресечения материал.
Именно тази техника се използва за генериране на електричество в ядрени реактори.
Спонтанно делене
Говорим за спонтанно ядрено делене, когато ядрото се разпада на няколко части без предварително поглъщане на частица.
Спонтанното делене е възможно само защото изотопите са нестабилни. Това може да се види по-специално за много тежки ядра.
Всъщност енергията на свързване на нуклон, тоест енергията, която трябва да бъде доставена на ядрото в покой, за да го дисоциира на изолирани и неподвижни нуклони, е по-малка, отколкото за по-малко тежки ядра, получени от спонтанно делене.
Разбира се, и по същия начин, както при индуцираното делене, продуктите на делене са радиоактивни.
Контролът на ядреното делене: верижната реакция
Като цяло, деленето също е придружено от образуването на високоенергийни неутрони, които от своя страна могат да ударят други ядра и да причинят други цепнатини: по този начин явлението може да продължи и да даде "верижна реакция".
Концепция за верижна реакция
Верижната реакция е процесът, при който неутроните, отделени по време на първото ядрено делене, произвеждат допълнително делене в поне едно друго ядро. Генерираното ядро от своя страна произвежда неутрони, които също ще доведат до ядрено делене: процесът се повтаря.
Тези верижни реакции могат или не могат да бъдат контролирани.