Ядерные реакции выделяют огромное количество энергии (известной как ядерная энергия), которая используется для производства электроэнергии на атомной электростанции.
Ядерная энергия обычно производится ядерным делением, ядерным синтезом и ядерным распадом .
В 1938 году немецкие химики Отто Хан, Фриц Штрассманн и австрийский физик Лиз Мейтнер провели эксперименты, в ходе которых были получены бомбардировщики нейтронами урана. В результате этого эксперимента относительно крошечный нейтрон разделил ядро массивных атомов урана на две примерно равные части и выпустил огромную энергию.
Ядерные эксперименты Отто Хана и его коллег популярны как ядерное деление.
Процесс ядерного деления производит свободные нейтроны и гамма-фотоны, при этом также выделяется очень большое количество энергии.
Деление ядра — это экзотермическая реакция, которая может выделять большое количество энергии в форме электромагнитного излучения, а также кинетическую энергию.
Ядерное деление иногда может происходить естественным образом (т.е. без нейтронной бомбардировки) как вид радиоактивного распада.
Ниже приведены основные типы ядерного деления —
Цепная реакция и
Реакция деления
Давайте обсудим их вкратце —
Когда одна ядерная реакция вызывает одну или несколько последующих ядерных реакций, она называется цепной реакцией.
Такая цепная реакция увеличивает вероятность самораспространяющейся серии ядерных реакций.
Ядерные цепные реакции выделяют в миллион раз больше энергии за реакцию, чем любая другая химическая реакция; следовательно, это также известно как взрывная или неконтролируемая цепная реакция.
Когда тяжелый атом испытывает ядерное деление, он обычно распадается на два или более осколков деления. Во время процесса испускается несколько свободных нейтронов, гамма-лучей и нейтрино, и в конечном итоге выделяется большое количество энергии.
Ниже приведены два примера цепной реакции:
235 U + → нейтронные осколки деления + 2,4 нейтрона + 192,9 МэВ
235 Pu + → нейтронные осколки деления + 2,9 нейтрона + 198,9 МэВ
В атомной бомбе используется технология цепной реакции, так как она требует постоянного источника энергии.
Реакция деления, в которой нейтроны (образующиеся при делении атомов топлива) используются, чтобы вызвать еще большее деление для выделения устойчивой энергии, известна как реакции деления.
Такие реакции медленные и контролируемые; поэтому также известен как контролируемая цепная реакция.
Вырабатывающий энергию (электричество) ядерный реактор является идеальным примером управляемой цепной реакции.
На основании свойств и типа использования деление / контролируемая цепная реакция классифицируется как —
Энергетические реакторы
Исследовательские реакторы
Заводчик реакторов
Эти энергетические реакторы обычно преобразуют кинетическую энергию продуктов деления в тепло; кроме того, тепло используется для нагрева рабочей жидкости, которая приводит в действие тепловой двигатель, который в конечном итоге генерирует механическую или электрическую энергию.
Ниже приведены основные компоненты ядерного реактора.
Ядерное топливо — такое как уран ( 233 U, 235 U), торий (Th 232 ), плутоний (Pu 239 ).
Модераторы — используются для контроля испускаемых нейтронов. Например, тяжелая вода, бериллий, графит и т. Д.
Охлаждающая жидкость — используется для охлаждения реактора. Например, вода, пар, гелий, CO 2 , воздух, расплавленные металлы и т. Д.
Контрольные стержни — используются для запуска и остановки реакции деления. Например, кадмиевые или борные стержни используются для этой цели.
Процесс слияния двух легких ядер с образованием тяжелого ядра известен как ядерный синтез; во время этого процесса высвобождается огромное количество энергии, известной как ядерная энергия.
Лучший пример ядерного синтеза — водородная бомба.
Водородная бомба примерно в 1000 раз мощнее атомной.