atominė energija

Chemija

2022

Aiškinamės, kas yra branduolinė energija ir kaip ji gaunama. Taip pat, kam jis skirtas, privalumai, trūkumai ir keletas pavyzdžių.

Atominė energija yra saugi, gana efektyvi ir universali.

Kas yra branduolinė energija?

Branduolinė energija arba atominė energija yra reakcijų, vykstančių atomo branduoliuose arba tarp jų, rezultatas, tai yra, tai yra energija, išsiskirianti branduolinėse reakcijose. Šios reakcijos gali atsirasti spontaniškai arba dirbtinai.

Branduolinės reakcijos yra branduolių susijungimo arba suskaidymo procesas atomai Y subatominės dalelės. Atominiai branduoliai gali susijungti arba susiskaidyti, procese išskirdami arba sugerdami didelius energijos kiekius. Kai branduoliai suskaidomi, procesas yra žinomas kaip branduolio dalijimasis, o kai jie susijungia, jis vadinamas branduolių sinteze.

Branduolio dalijimasis įvyksta, kai sunkusis atominis branduolys suskaidomas į kelis mažesnius branduolius svorio, galintis gaminti laisvuosius neutronus, fotonus ir branduolio fragmentus. Branduolio sintezė įvyksta, kai keli atomų branduoliai su panašiais krūviais susijungia ir sudaro naują sunkesnį branduolį. Šios reakcijos vyksta tam tikrų izotopų atomų branduoliuose cheminiai elementai kaip uranas (U) arba vandenilis (H).

Branduolinėse reakcijose dalyvaujantis didelis energijos kiekis iš esmės atsiranda dėl to, kad dalis reaguojančių dalelių masės energija paverčiama tiesiogiai. Šį procesą argumentavo vokiečių fizikas Albertas Einšteinas, pateikdamas savo lygtį:

E = mc²

Kur:

Kaip matote, Einšteino pasiūlyta lygtis susieja masę ir energiją.

Branduolinių reakcijų metu išsiskirianti energija gali būti naudojama generuoti elektros termobranduolinėse elektrinėse, branduolinėje medicinoje, pramonėje, kasyboje, in archeologija ir daugelyje kitų programų.

Jo pagrindinis naudojimas yra kartoje elektros energija, kur branduolinė energija naudojama dideliems šildymui apimtis iš Vanduo arba generuoti dujų, kurio kalorijų energijos tada jis naudojamas didelėms turbinoms, gaminančioms elektros energiją, varyti.

Kontroliuojamas branduolinės energijos naudojimas naudojamas labdaros tikslais. Tai labai svarbus energijos šaltinis, bet, deja, jis taip pat naudojamas kariniais tikslais masinio naikinimo ginklams gaminti.

Kaip gaunama branduolinė energija?

Branduolinės reakcijos sukelia labai nestabilius atomus.

Branduolinė energija gaunama vykstant branduolinei reakcijai tam tikruose cheminių elementų atominiuose branduoliuose. Kai kurie iš svarbiausių branduolinės energijos gavimo procesų yra urano (U) izotopo urano-235 (235U) dalijimasis ir elemento vandenilio (H) deuterio-tričio (2H-3H) izotopų susiliejimas. , nors taip pat Branduolinę energiją galima gauti iš branduolinių reakcijų torio-232 (232Th), plutonio-239 (239Pu), stroncio-90 (90Sr) arba polonio-210 (210Po) izotopuose.

Urano-235 (235U) dalijimasis yra egzoterminė reakcija, tai yra, išskiriama daug energijos. Išsiskyrusi energija šildo terpę, kurioje vyksta reakcija, kuri gali būti, pavyzdžiui, vanduo.

Kad įvyktų dalijimasis, 235U izotopas yra bombarduojamas neutronų nemokama (nors ji taip pat gali būti bombarduojama protonų, kiti branduoliai arba gama spinduliai), kurių greitis yra labai kontroliuojamas. Tokiu būdu branduolys gali sugerti laisvąjį neutroną, dėl kurio jis destabilizuojasi ir suskaidomas bei generuoja kitus mažesnius branduolius, laisvuosius neutronus, kitas subatomines daleles ir didelius energijos kiekius. Svarbu kontroliuoti neutronų greitį, nes jei jis yra labai didelis, jie gali tiesiog susidurti su branduoliu arba prasiskverbti pro jį ir nebūtų absorbuojami, kad susidarytų dalijimasis.

Branduolio dalijimosi metu susidaro laisvieji neutronai ir kitos dalelės.

Dalelės, susidariusios dėl branduolio skilimo, savo ruožtu gali būti absorbuojamos kitų gretimų branduolių, kurie taip pat bus dalijimasis, o dalelės, kurios susidaro dėl šio kito dalijimosi, vėl gali būti absorbuotos kiti branduoliai ir tt, gaminantys tai, kas vadinama: grandinine reakcija.

Kaip minėta aukščiau, valdomos branduolinės grandininės reakcijos turi daug naudingų pritaikymų. Tačiau kai grandininė reakcija yra nekontroliuojama, ji tęsiasi tol, kol nebelieka dalijimosi medžiagos, o tai įvyksta per trumpą laiką. Šis nekontroliuojamas procesas yra atominių bombų, kurias JAV numetė ant Japonijos, veikimo pradžia. Antrasis pasaulinis karas.

Kita vertus, deuterio ir tričio poros (2H-3H) sintezė yra paprasčiausias egzistuojantis branduolių sintezės procesas. Kad ši sintezė įvyktų, būtina suartinti du protonus (vieną iš 2H, o kitą iš 3H), kad susidarytų stiprios branduolinės sąveikos jėgos (jėgos, jungiančios nukleonus, tai yra protonus ir neutronus, ir kurios turi įveikti atstūmimo jėga tarp protonų, nes jie turi tą patį krūvį) viršija elektrostatinės sąveikos jėgas, nes protonai turi teigiamą krūvį, todėl jie linkę vienas kitą atstumti. Tam pasiekti taikomi tam tikri spaudimai ir dekompresijos, taip pat temperatūros labai specifinis. Šis sintezės procesas gamina 4He branduolį, neutroną ir daug energijos.

Branduolinės reakcijos sukuria nestabilius atomus.

Branduolio sintezė yra procesas, kuris vyksta spontaniškai žvaigždės, pavyzdžiui, Saulė, bet kuri taip pat buvo sukurta dirbtinai.

Paprastai branduolinių reakcijų metu susidaro nestabilūs atomai, kurie, norėdami stabilizuotis, išskiria energijos perteklių aplinką nurodytam laikui. Ši skleidžiama energija vadinama jonizuojančia spinduliuote, kuri turi pakankamai energijos jonizuoti reikalas aplink jį, todėl radiacija itin pavojinga visoms gyvybės formoms.

Kam skirta branduolinė energija?

Branduolinė energija naudojama taikiai ne tik elektros gamybai (kuri jau dabar yra labai svarbi šiuolaikiniame pramoniniame pasaulyje), bet ir tinkamai ir ištraukiamai šilumos energijai gaminti. mechaninė energija, ir net jonizuojančiosios spinduliuotės formos, kurios gali būti naudojamos medicininėms ar chirurginėms medžiagoms sterilizuoti. Jis taip pat naudojamas varyti transporto priemones, pavyzdžiui, atominius povandeninius laivus.

Branduolinės energijos privalumai

Branduolinės energijos pranašumai yra šie:

  • Mažai teršia. Kol neįvyksta avarijų ir tinkamai šalinamos radioaktyviosios atliekos, atominės elektrinės aplinką teršia mažiau nei degindamos. iškastinis kuras.
  • Saugus. Tol, kol bus laikomasi reikalavimų saugumo, branduolinė energija gali būti patikima, nuosekli ir švari.
  • Efektyvus. Tokio tipo branduolinių reakcijų metu išsiskiriančios energijos kiekiai yra didžiuliai, palyginti su žaliava jie reikalauja.
  • Universalus. Svarbus yra radiacijos ir kitų branduolinės energijos formų pritaikymas įvairiose žmogaus žinių srityse, pavyzdžiui, medicinoje.

Branduolinės energijos trūkumai

Branduolinė energija yra pavojinga civiliams gyventojams ir net gyvūnų gyvybei.

Branduolinės energijos trūkumai yra šie:

  • Rizikingas Nelaimingų atsitikimų atvejais, pavyzdžiui, įvykusiame su Černobylio atominiu reaktoriumi pirmajame Sovietų Sąjunga, civiliams gyventojams ir net gyvuliams kyla didelė radioaktyviosios taršos rizika.
  • Išmetimas. Radioaktyvius šalutinius produktus iš atominių elektrinių sunku apdoroti, o kai kurių jų pusėjimo trukmė yra labai ilga (laikas, per kurį radioaktyvus atomas suyra).
  • Brangus Atominių elektrinių kūrimas ir panaudojimas technologija paprastai tai labai brangu.

Branduolinės energijos charakteristikos

Apskritai, branduolinė energija yra galinga, efektyvi, tikras žmogaus fizikos meistriškumo pasiekimas. Tačiau tai taip pat rizikinga technologija: pamačius katastrofas, sukeltas atominių bombų Hirosimoje ir Nagasakyje, arba Černobylio avariją SSRS, žinoma, kad šios technologijos kelia realų pavojų gyvybei planetoje. mes tai žinome.

Branduolinės energijos pavyzdžiai

Taikus šios energijos panaudojimo pavyzdys yra bet kuri atominė elektrinė, tokia kaip Ikatoje, Japonijoje. Karingo panaudojimo pavyzdys buvo bombardavimas miestai Japonės iš Hirosimos ir Nagasakio 1945 m. per Antrąjį pasaulinį karą.

!-- GDPR -->