Energia Nucleară

“O descoperire in sine nu este niciodata buna sau rea… Bun sau rau este numai modul in care oamenii o folosesc.”

Karl Winnacker

Energia Nucleara reprezinta energia eliberata în timpul fisiuni sau fuziunii nucleilor atomici.

În timpul celui de al-II-lea razboi mondial, oamenii de stiinta din Germania si America s-au întrecut pentrua face o bomba puternica, utilizand energia din nucleul atomilor.În Chicago o echipa de oameni de stiinta condusa de profesorul italian Enrico Fermi a reusit sa provoace prima reactie nucleara controlata.Era a bombei atomice.Ei au gasit o cale de a fisiona nucleul.În acest proces se distingea o cantitate mica de materie,dar era eliberata o cantitate mare de energie sub forma de caldura.În cazul bombei atomice procesul avea loc foarte rapid,având ca rezultat o explozie brusca si devastatoare de energie.În centralele nucleare are loc acelasi tip de reactie dar la o rata mai lenta si controlata cu grija..

Enrico Fermi.

Centrala nucleara (CN)

C N

Reactii nucleare – sunt transformarile suferite de nucleele atomilor unor substante,când sunt bombardate cu particule a, b si neutroni.

a) avem reactii endoenergetice, care se petrec numai cu absorbtia unei parti din energia cinetica a particulelor incidente.

b) avem reactii exoenergetice , în care se elibereaza energie nucleara sub forma de energie cinetica, se mai numesc si reactii exoterme, deoarece se elibereaza energie si sub forma de caldura.

Într-o reactie nucleara numarul de nucleoni care intra în reactie, este egal cu numarul de nucleoni rezultati din reactie.

Fisiunea nucleara

În 1934 Enrico Fermi a studiat reactii pe nuclee grele, la bombardarea acestora cu neutroni, observând ca la bombardarea uraniului apar multi produsi derivati emitatori b- radioactivi. În experientele lor Joliot Curie si Savitch, stimulati de Fermi au gasit printre produsii derivati un element b- activ, pe care l-au luat drept un izotop al radiului.

Otto Hahn si Strassman au încercat sa identifice acest izotop , gasind spre surprinderea lor ca activitatea b- trebuie sa apartina unui nizotop de bariu si nu se lasa identificat ca radiu. În publicatia lor (ianuarie 1939) Hahn si Strassman trageau de aici concluzia , ca la bombardarea cu neutroni lenti nucleul de uraniu se scinda în doua fragmente, aproximativ egale ca marime, eliberându-se în acest proces caldura si neutroni.

Fisiunea – este scindarea unui nucleu greu în doua nuclee medii.

Explicatia se poate face cu ajutorul modelului picatura al nucleului – un neutron lent (termic) captat de un nucleu greu, comunica nucleonilor acestuia energia lui de legatura si energia lui cinetica (vezi figura) si ca urmare creste agitatia termica a nucleonilor, nucleul începe sa vibreze, se alungeste învingând fortele de tensiune superficiala, pâna când fortele de respingere electrostatica dintre nucleoni , îl rup în doua parti.

Energia din starea de excitare a nucleului care este supus fisiunii se numeste energie critica; de exemplu 23592U are Wc = 6,5MeV; 23892U are Wc = 7MeV. Sunt mai usor fisionabile nucleele cu un numar de masa impar (23592U, 239Pu) cu neutroni lenti si 23892U cu neutroni rapizi.

Fisiunea nucleara elibereaza o însemnata cantitate de energie, care se poate calcula prin diferenta de masa, fiind de aproximativ 200MeV; deci 1kg 23592U produce prin fisiune 8.1013J, energie care este echivalenta cu arderea a 2500tone de huila. Neutronii rezultati în urma proceselor de fisiune nucleara, dispun de o energie cinetica mare, ei putând îndeplini rolul de particule proiectil, daca întâlnesc în drumul lor alte nuclee fisionabile.

Reactia în lant

În fisiunea nucleelor de uraniu s-a gasit o reactie care este declansata de un neutron si care la rândul ei elibereaza 1-3 neutroni; prin aceasta procesul furnizeaza proiectile noi si exista posibilitatea ca procesul de fisiune sa fie mentinut, fara alimentare cu neutroni din exterior, sub forma unei reactii continue pâna la epuizarea completa a materialului fisionabil, deci avem o reactie în lant; lucru care se poate întâmpla la nuclee de 23592U, 23392U, 23992U unde neutronii expulzati provoaca la rândul lor fisiunea altor nuclee. Uraniul natural este format dintr-un amestec de trei izotopi 23592U23892U si 23492U(0,00548%, dar la reactia în lant participa exclusiv 23592U, dar nu toti neutronii rezultati în urma fisiunii pot produce alte fisiuni, o parte dintre ei fiind captati de nuclee impuritate, altii de nuclee de 23892U, iar alta parte ies din volumul de uraniu.