Rozszczepienie jąder atomowych Energia wiązania na jeden nukleon wzrasta z liczbą masową aż do A ≈ 50. Jednak powyżej tej wartości ta energia maleje. Dzieje się tak dlatego, że siły jądrowe mają krótki zasięg i dla dwóch protonów oddalonych o więcej niż 2.5·10-15 m ich oddziaływanie jest raczej odpychające niż przyciągające. Konsekwencją tego jest występowanie zjawisk rozszczepienia i syntezy jądrowej. Jeżeli ciężkie jądro rozdzielimy na dwa mniejsze, te dwie części mogą mieć masę mniejszą niż masa jądra wyjściowego nawet o dziesiąte części procenta. Dlatego ciężkie jądra mają tendencję do rozpadania się na dwa mniejsze z wydzieleniem energii. Energia w bombie atomowej i reaktorach jądrowych jest wydzielana w procesach rozszczepienia jądrowego. Spontaniczne rozszczepienie jądra jest dozwolone przez zasadę zachowania energii. Jednak w naturalnych jądrach prawdopodobieństwo rozszczepienia jądra jest mniejsze niż prawdopodobieństwo rozpadu α. Prawdopodobieństwo rozszczepienia można wydatnie zwiększyć bombardując jądra neutronami. Tak dzieje się np. gdy jądro 235U lub 239Pu wychwyci powolny neutron. Różnica pomiędzy masą jądra uranu a sumą mas produktów rozszczepienia jest taka, że w przeciętnej reakcji wydziela się 200 MeV energii co stanowi równoważnik 0.1% masy uranu. Oznacza to, że z 1g uranu otrzymujemy energię równą: E = 0.001· mc 2 = 9·1010 J. Jest to około 3 miliony razy więcej niż energia wydzielana przy spalaniu 1g węgla. Z drugiej strony należy uwzględnić fakt, że uran jest dużo droższy od węgla i że instalacje w elektrownii jądrowej są też dużo droższe niż w konwencjonalnej. Ciągle jednak energia jądrowa jest znacznie tańsza niż z paliw tradycyjnych. Rozszczepienie jądrowe może w reakcji łańcuchowej stać się procesem samopodtrzymującym się. W każdej reakcji rozszczepienia powstają dwa lub trzy neutrony. Jeżeli przynajmniej jeden z nich wywoła kolejne rozszczepienie to proces będzie sam się podtrzymywał. Ilość materiału powyżej, której jest spełniony powyższy warunek nazywamy masą krytyczną . Po raz pierwszy reakcję rozszczepienia przeprowadzono (Enrico Fermi) na Uniwersytecie Chicago w 1942 r. Masa 235U i 239Pu może być też nadkrytyczna. Wtedy neutrony z jednego rozszczepienia wywołują więcej niż jedną reakcję wtórną (reakcja lawinowa). Cała masa nadkrytyczna może być zużyta (eksplodować) w czasie t
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)