Típusai Magreakciók
Típusai Magreakciók
Attól függően, hogy a lezajló folyamatok a atommagok során magreakciók, megkülönböztetni a maghasadás és magfúzió.
A nukleáris hasadási reakciót
Ha az eredmény a nukleáris reakció kernel hasad kisebb kernel, ez a reakció az úgynevezett maghasadás reakció.
Nukleáris hasadási spontán végbemehet, vagy a kölcsönhatás eredményeként a mag más részecskékkel.
Amikor a spontán, vagy spontán hasadási kernel osztja két egyenlő részre. Az ilyen felosztás csak akkor lehetséges, nehéz atommagok, amikor az erők elektrosztatikus taszítás protonok a sejtmagban több nukleáris energiát. Annak a valószínűsége, ez az esemény rendkívül kicsi. Például csak az egyik kétmillió urán atommag, a legnehezebb elem a természetben ment spontán szétesés öt milliárd év.
A legtöbb nukleáris hasadási reakciók a nehéz atommagok neutronok történhet.
1939-ben, a német kutatók Otto Hahn és Friedrich Wilhelm Strassmann, feltárása elemek után kialakult neutron besugárzásával urán, felfedezte a radioaktív izotóp a bárium, amelynek tömege lényegesen kisebb, mint az a tömeg urán. A tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy a bárium-ben alakult a bomlási urán atommag.
Magyarázata ennek a folyamatnak a szempontból a fizika adta az osztrák fizikus Liza Meytner és unokaöccse, angol atomfizikus Otto Robert Frisch. Úgy használta először a „szétválás”, és előadott változata a hasadási urán atommag hatása alatt egy neutron a 2 megközelítőleg azonos súlyú töredékek.
Tény, hogy minden úgy történik, mint ez. A maghasadás urán nehéz kernel kettéválik (néha három) magtömegből amelyek hasonló nagyságrendű.
A természetben, három izotópja urán 234 92 235 U. U 92 92 238 és az US különösen érdekes fizikusok reakció urán hasadási 92 235 U. Amikor a neutron belép bele, vannak kialakítva két vagy három-core fragmenst és neutron 2-3 második generáció. Ezek a neutronok is okozhat hasadás más urán atommag és a megjelenése a harmadik generációs 4-9 neutronok, ami bombázzák az új urán atommag. A folyamat a elosztjuk a lavina növekszik. Egy ilyen reakció az úgynevezett nukleáris hasadási láncreakció.
De ez az eset csak az ideális esetben. Tény, hogy nem minden a neutronok is okozhat hasadási urán 235 92 U. származó bányászott uránérc természetes urán százalékában 92 235 U csak 0,72%. Az aránya 92 234 U pedig még kevésbé - 0,0055%. A fennmaradó 99,2745% esik 92 238 U. Ez izotóp viszonylag stabil és könnyen elnyeli neutronokat anélkül, hogy elkezd egy láncreakció. Része neutronok által abszorbeált magok más elemek kialakított az előző lépésben a láncreakciót. Valamint azok koncentrációja nem lehet elég, hogy dolgozzon egy láncreakció. Ezért, hogy a láncreakció folytatódik, lényeges, hogy a következő fázisban a neutron reakció nagyobb volt, mint az előző.
Egy darab urán kis tömegű neutron tud repülni egyáltalán túl is, hogy ne kelljen szembenézni sem a mag. A minimális tömege az anyag, ami szükséges, hogy kezdeményezzen egy önfenntartó hasadási láncreakció, az úgynevezett critical mass. A természetes urán 235 U 92 kritikus tömege 50 kg.
Ennek eredményeként a hasadási reakció 235 U 92 képezhetők mintegy száz különböző izotópok: 144 56 Ba (bárium), 54 140 Xe (xenon), 94 38 Sr (stroncium), stb Minthogy az így kialakított atommagok, fragmentumok megfigyelt, túlzott mértékű neutronokat, nem stabilak. Előfordulnak szekvenciálisan β - úton bomlik amelynek eredményeként a protonok a sejtmagban nagyobb lesz, és a neutronok száma csökken. És ez így folytatódik mindaddig, amíg az új kernel nem lesz stabil.
A folyamat során a elválasztó egyik urán mag szabadul mozgási energiája 200 MeV. Ez egy óriási érték. És az emberiség megtanulta használni a javára magukat, ami egy szabályozott nukleáris reaktorok.
magfúzió
A folyamat a fúziós fény magok egy több nehéz, a mag az úgynevezett nukleáris fúziós reakció.
A nukleáris fúziós reakció - lényegében átellenes a hasadási reakció játszódik le, mint az unió a kisebb sejtmagok a nagyobb.
Az atommagok pozitív töltésű. Következésképpen, azok fúziós megakadályozzák elektrosztatikus taszítás erők ( „Coulomb gát”). De ha összeegyeztetni mag távolsággal egyenlő a méret a magok (1 0 -15 m), ami jár a nukleáris vonzóerő körülbelül 100-szor nagyobb, mint az elektrosztatikus taszítás erők. Így kezdeni a fúziós reakció, a magok kell legyőzni a „Coulomb gát”. Ez csak akkor lehetséges, ha a kinetikus energia a termikus mozgás a molekulák egy anyag több, mint a potenciális energia a Coulomb kölcsönhatás. Ehhez anyagot kell melegíteni, hogy nagyon magas hőmérsékleten (kb augusztus 10 - szeptember 10 K). Ezen a hőmérsékleten, ez egy ionizált plazmát. Ez különösen a halmazállapot, amelyben az atommag és elektronok, mint egymástól független.
szintézis reakció, kiterjesztve a ultramagas hőmérsékleten, úgynevezett fúziós reakció (a görög szavakat Therme, azaz „meleg”).
Fúziós reakciók zajlanak az energia felszabadulással jár. És ha a hasadási urán atommag energia szabadul fel a 200 MeV (0, 9 MeV nukleonpáronként 1) van allokálva 17,6 MeV a termonukleáris fúzió reakcióban a hidrogén izotóp magok deutérium és a trícium a kialakulását hélium:
A természetben fúziós reakciók zajlanak a csillagok.
Évek óta a fizikusok igyekeznek megtanulni, hogyan kell irányítani a termonukleáris reakciók. De ahhoz, hogy ez technikailag nehéz.
Először is meg kell szerezni a magas hőmérséklet a sorrendben augusztus 10-én K. Ezt a problémát meg lehet oldani az Institute of Atomenergia. I. V. Kurchatova, ami az elektromos kisülések hatalmas erőművek „tokamakká” (TOriodalnaya kamera tekercsek) a plazmában. Már 1969-ben sikerült a hőmérséklet körülbelül 3 M ° C
1983-ban, a telepítés a JET (Joint European Torus) jött létre Európában, ahol a plazma képes a hő akár 150 m ° C. Ez messze a világ legnagyobb tokamak.
De hogyan kell tartani a plazmát a kamra belsejében? Miután az összes, a természetben nincsenek anyagok, amelyek ellenállnak az ultra-magas hőmérsékleten több millió fok. Ez úgy történt, úgy, hogy a kamra egy toroidális mágneses mezőt, ahol a plazma a golyó formájú „lóg” az indukciós vonalak a mágneses mező, érintése nélkül a kamra falai.
Sajnos sokáig tartani a plazma még nem tanult. De ha a tudósok sikerül ezt az emberiség képes lesz irányítani a fúziós reakció, és kap szinte kimeríthetetlen energiaforrás.