Odpowiedzi

2009-11-19T18:00:28+01:00
Energia jądrowa

Z tym rodzajem energii mamy kontakt najrzadziej, chociaż w ostatnim wieku pojęcie to stało się bardzo istotne. Energia jądrowa wykorzystywana jest w produkcji broni (bomby atomowe i wodorowe), medycynie, jak również przez elektrownie.
Energia ta wyzwala się podczas łańcuchowej reakcji rozszczepienia ciężkich jąder atomowych. Reakcja jest bardzo ciężka do wywołania, gdyż następuje w skutek pochłonięcia neutronu przez wystarczająco ciężkie jądro tarczy. Proces ten jest dla wielu jąder ciężkich egzotermiczny. Energia wydzielona np. podczas rozszczepienia jednego jądra izotopu uranu 235U wynosi 3,2 ∙ 10-11 J (ok. 200 MeV), czyli tyle, ile uzyskamy ze spalenia 50 mln atomów węgla. Używając porównania, które lepiej odda nam potęgę tej reakcji możemy napisać, że przy rozszczepieniu 1 g uranu uzyskuje się tyle energii, co przy spaleniu ponad 2 t węgla.
Energia ta jest oddawana głównie w postaci energii kinetycznej fragmentów. Następstwem ich wyhamowania w ośrodku jest jego nagrzewanie.
Oprócz wspomnianego izotopu uranu 235U, izotopami rozszczepialnymi są również 233U oraz izotop plutonu 239Pu. Stanowić mogą podstawowy składnik paliwa jądrowego do reaktorów lub rozszczepialną masę.
Nie poświęcamy więcej miejsca na opisanie złożonych reakcji. Chcielibyśmy tylko wspomnieć o specyficznym rodzaju energii jądrowej - o energii termojądrowej. Próby uzyskania kontrolowanej reakcji tego typu trwają już wiele lat, gdyż mogłaby ona posłużyć jako najbardziej wydajne źródło energii na świecie. Schemat reakcji termojądrowej wygląda w następujący sposób:

D + T 4He + n + 2,82∙10-12 J (17,6 MeV)
(D – jądro deuteru, T – jądro trytu)

Widzimy, że jest to synteza dwóch lekkich jąder, przy której wytwarza się ogromna ilość energii. Wspomnieliśmy, że jeszcze nie znaleziono sposobu na przeprowadzenie w pełni kontrolowanej reakcji. Jednym z powodów jest oddziaływanie elektrostatyczne (silne odpychanie) pomiędzy dwoma dodatnio naładowanymi cząstkami. Aby doprowadzić do rozpoczęcia reakcji należy odpowiednio zwiększyć energię kinetyczną tych cząsteczek, np. poprzez zwiększenie temperatury (do około 6 ∙ 107˚C). Dotychczas zjawisko to jest wykorzystywane na większą skalę jedynie w bombie wodorowej (deuter i tryt są izotopami wodoru, kolejno 2H i 3H), w której odpowiednie ilości deuteru i trytu są ogrzewane do temperatury potrzebnej do rozpoczęcia właściwej reakcji.
Czy o takie coś chodziło??