nukleáris energia

Kémia

2022

Elmagyarázzuk, mi az az atomenergia, és hogyan nyerik azt. Továbbá, hogy mire való, előnyei, hátrányai és néhány példa.

Az atomenergia biztonságos, meglehetősen hatékony és sokoldalú.

Mi az atomenergia?

Az atomenergia vagy az atomenergia az atommagokban vagy azok között végbemenő reakciók eredménye, vagyis a magreakciók során felszabaduló energia. Ezek a reakciók spontán vagy mesterségesen léphetnek fel.

A nukleáris reakciók olyan folyamatok, amelyekben az atommagok kombinálódnak vagy feldarabolódnak atomok Y szubatomi részecskék. Az atommagok egyesülhetnek vagy széttöredezhetnek, és a folyamat során nagy mennyiségű energia szabadul fel vagy nyel el. Amikor az atommagok széttöredeznek, a folyamatot maghasadásnak nevezik, ha pedig egyesülnek, azt magfúziónak nevezik.

A maghasadás akkor következik be, amikor egy nehéz atommag több kisebb magra töredezett súly, amely szabad neutronokat, fotonokat és az atommag töredékeit is képes előállítani. A magfúzió akkor következik be, amikor több hasonló töltésű atommag egyesül egy új, nehezebb atommagot. Ezek a reakciók bizonyos izotópok atommagjaiban játszódnak le kémiai elemek mint az urán (U) vagy a hidrogén (H).

A magreakciókban részt vevő nagy energiamennyiség alapvetően abból adódik, hogy a reagáló részecskék tömegének egy része közvetlenül energiává alakul. Ezt a folyamatot Albert Einstein német fizikus a következő egyenletével érvelte:

E = mc²

Ahol:

Mint látható, az Einstein által javasolt egyenlet a tömeget és az energiát kapcsolja össze.

A nukleáris reakciók során felszabaduló energiát elő lehet állítani elektromosság termonukleáris erőművekben, nukleáris gyógyászatban, iparban, bányászatban, in régészet és sok más alkalmazásban.

Fő felhasználása a generációs elektromos energia, ahol az atomenergiát nagy fűtésre használjuk kötetek tól től Víz vagy generálni gázok, akinek kalória energia azután elektromos áramot termelő nagy turbinák hajtására használják.

Az atomenergia ellenőrzött felhasználását jótékonysági célokra használják fel. Nagyon fontos energiaforrás, de sajnos katonai célokra is használják tömegpusztító nukleáris fegyverek előállítására.

Hogyan nyerik az atomenergiát?

A nukleáris reakciók során rendkívül instabil atomok keletkeznek.

Az atomenergiát bizonyos kémiai elemek egyes atommagjaiban végbemenő magreakció eredményeként nyerik. A nukleáris energia előállításának legfontosabb folyamatai közé tartozik az urán (U) elem urán-235 izotópjának (235U) hasadása és a hidrogén (H) elem deutérium-trícium (2H-3H) izotópjainak fúziója. , bár Atomenergia nyerhető a tórium-232 (232Th), plutónium-239 (239Pu), stroncium-90 (90Sr) vagy polónium-210 (210Po) izotópok magreakcióiból.

Az urán-235 (235U) hasadása exoterm reakció, vagyis sok energia szabadul fel. A felszabaduló energia felmelegíti azt a közeget, amelyben a reakció végbemegy, ami lehet például víz.

A hasadáshoz a 235U izotópot bombázzák neutronok ingyenes (bár azzal is bombázható protonok, más magok vagy gamma-sugarak), amelyek sebessége nagyon szabályozott. Ily módon egy szabad neutront elnyelhet az atommag, ami destabilizálhatja és széttöredezheti, és további kisebb atommagokat, szabad neutronokat, egyéb szubatomi részecskéket és nagy mennyiségű energiát generálhat. Fontos a neutronok sebességének szabályozása, mert ha nagyon nagy, akkor egyszerűen ütközhetnek az atommaggal vagy áthaladhatnak rajta, és nem abszorbeálódnának a maghasadáshoz.

Az atommaghasadás során szabad neutronok és egyéb részecskék keletkeznek.

Az atommag hasadása során keletkező részecskéket pedig más szomszédos magok is elnyelhetik, ami szintén hasadás lesz, a másik hasadás eredményeként keletkező részecskéket pedig ismét abszorbeálhatják más atommagok és így tovább, az úgynevezett láncreakciót létrehozva.

A szabályozott nukleáris láncreakcióknak számos előnyös alkalmazása van, amint azt fentebb említettük. Ha azonban a láncreakció ellenőrizetlen, addig folytatódik, amíg nincs több hasadási anyag, ami rövid időn belül megtörténik. Ez az ellenőrizetlen folyamat az Egyesült Államok által Japánra ledobott atombombák működésének kezdete. világháború.

Másrészt a deutérium-trícium pár (2H-3H) fúziója a létező legegyszerűbb magfúziós folyamat. Ahhoz, hogy ez a fúzió létrejöhessen, két protont közelebb kell hozni egymáshoz (az egyiket a 2H-ból, a másikat a 3H-ból), hogy az erős nukleáris kölcsönhatás erői (azok a nukleonokat, azaz protonokat és neutronokat egyesítő erők, amelyeket le kell győzni a protonok közötti taszítóerő, mivel azonos töltésűek) meghaladja az elektrosztatikus kölcsönhatási erőket, mivel a protonok pozitív töltésűek, így hajlamosak taszítani egymást. Ennek elérése érdekében bizonyos nyomásokat és dekompressziókat alkalmaznak, valamint hőmérsékletek nagyon konkrét. Ez a fúziós folyamat egy 4He atommagot, egy neutront és nagy mennyiségű energiát termel.

A nukleáris reakciók instabil atomokat termelnek.

A magfúzió egy olyan folyamat, amely spontán módon megy végbe csillagok, például a Nap, de amelyet szintén mesterségesen hoztak létre.

Általánosságban elmondható, hogy a nukleáris reakciók során instabil atomok keletkeznek, amelyek önmaguk stabilizálása érdekében többletenergiát bocsátanak ki környezet meghatározott ideig. Ezt a kibocsátott energiát ionizáló sugárzásnak nevezzük, amely elegendő energiával rendelkezik az ionizáláshoz ügy körülötte, ezért a sugárzás rendkívül veszélyes minden életforma számára.

Mire való az atomenergia?

Az atomenergia békés célú felhasználása számos, nemcsak villamosenergia-termelésre (amely a mai iparosodott világban már most óriási jelentőséggel bír), hanem hasznosítható és visszahúzható hőenergia, ill. mechanikus energia, sőt az ionizáló sugárzás olyan formái is, amelyekkel orvosi vagy sebészeti anyagok sterilizálhatók. Járművek, például atomtengeralattjárók meghajtására is használják.

Az atomenergia előnyei

Az atomenergia előnyei a következők:

  • Kissé szennyező. Amíg nincsenek balesetek és a radioaktív hulladékokat megfelelően ártalmatlanítják, az atomerőművek kevésbé szennyezik a környezetet, mint az égés fosszilis tüzelőanyagok.
  • Biztonságos. Amíg a követelményeknek Biztonság, az atomenergia megbízható, következetes és tiszta lehet.
  • Hatékony. Az ilyen típusú nukleáris reakciók által felszabaduló energia mennyisége hatalmas a mennyiségéhez képest nyersanyag követelnek.
  • Sokoldalú. Fontos a sugárzás és az atomenergia más formáinak alkalmazása az emberi tudás különböző területein, például az orvostudományban.

Az atomenergia hátrányai

Az atomenergia veszélyes a polgári lakosságra, sőt az állatok életére is.

Az atomenergia hátrányai:

  • Kockázatos Olyan balesetek esetén, mint amilyen az előbbi csernobili atomreaktorral történt szovjet Únió, a polgári lakosságot és még az állatok életét is nagy a radioaktív szennyeződés veszélye.
  • Ártalmatlanítás. Az atomerőművekből származó radioaktív melléktermékeket nehéz kezelni, és némelyiknek nagyon hosszú a felezési ideje (az az idő, amely alatt a radioaktív atom szétesik).
  • Drága Az atomerőművek létrehozása és ennek felhasználása technológia általában nagyon drága.

Az atomenergia jellemzői

Általánosságban elmondható, hogy az atomenergia erős, hatékony, a fizika feletti emberi uralom igazi vívmánya. Ez azonban kockázatos technológia is: a hirosimai és nagaszaki atombombák okozta katasztrófák, vagy a Szovjetunióban a csernobili katasztrófa láttán ismert, hogy ez a fajta technológia valós veszélyt jelent a bolygó életére. tudjuk.

Példák az atomenergiára

Az energia felhasználásának békés példája bármely atomerőmű, például az ikátai atomerőmű Japánban. Háborús használatára példa volt a bombázás városok Japán nők Hirosimából és Nagaszakiból 1945-ben a második világháború alatt.

!-- GDPR -->