|
Nuklearna fizika je jedna od grana fizike i predstavlja nauku o jezgru atoma. Naučnici su kroz izučavanje atoma i njegovog jezgra pronašli načine da razbiju osnovnu strukturu atoma i time oslobode veliku količinu energije. Kada se jedan atom razbije, javlja se lančana reakcija i razbijaju se i ostali atomi. Kontrolisano izazivanje nuklearnih reakcija unutar velikih atomskih (nuklearnih) centrala daje velike količine energije koja se koristi za grejanje i proizvodnju električne energije.
Lančane nuklearne reakcije
Uranijum-235 je jedan od oblika uranijuma koji se koristi za lančane nuklearne reakcije, jer su njegovi atomi nestabilni i lako se razbijaju. Ako je komad uranijuma veći od određene veličine (tzv. kritične mase), njegovi atomi počinju da se raspadaju automatski. Kritična masa uranijuma-235 je veličine teniske loptice - ako je komad uranijuma veći, atomi počinju da se raspadaju, pri čemu svaki od njih otpušta po 2 ili 3 neutrona. Svaki neutron dalje utiče na ostale atome razbijajući ih na isti način. Svaki put kada se razbije atom, oslobodi se velika količina energije - tako na primer, 1 kg uranijuma raspadanjem oslobodi istu količinu energije kao 2 miliona kg uglja! Lančana reakcija ovog tipa može se odvijati beskonačno.
Proces lančanih nuklearnih reakcija
Nuklearna fisija
Postoje 2 vrste nuklearnih reakcija - nuklearna fisija i nuklearna fuzija. Atomske centrale koriste proces nuklearne fisije kako bi proizvele energiju. Ovaj proces se odvija tako što se unutar fisionih nuklearnih reaktora vrši "bombardovanje" atomskih jezgara neutronima kako bi se atomi razbili. Ovo razbijanje se naziva fisija, a lančanom reakcijom raspadaju se i ostali atomi, pri čemu se jedan deo ukupne mase gubi, ali se oslobađa izuzetno velika količina energije.
Nuklearni fisioni reaktori
Unutar atomskih centrala nuklearnu energiju stvaraju nuklearni fisioni reaktori. U centru reaktora zaštićenog kupolom od betona nalaze se šipke uranijuma-235 čiji se atomi razbijaju u lančanim nuklearnim reakcijama. Reakcije ubrzavaju šipke grafita, a usporavaju šipke bora ili kadmijuma. Oslobođena energija se koristi za zagrevanje ugljen-dioksida ili vode pri čemu se stvara para koja pokreće parne turbine za proizvodnju električne energije.
Nuklearna fuzija
Nuklearna fuzija je proces koji takođe stvara ogromne količine energije. Ovaj proces se odigrava prirodno u Sunčevom jezgru stvarajući energiju i svetlost kojom nas Sunce obasjava. Na temperaturi od oko 14 miliona Celzijusovih stepeni jezgra 2 atoma vodonika se spajaju. U tom procesu deo mase se gubi pretvarajući se u energiju. Naučnici pokušavaju da otkriju način da ovaj proces primene i u nuklearnim centralama kako bi dobili sigurniji i manje štetan način za dobijanje velikih količina energije.
Nuklearni fuzioni reaktori
Da bi se postigla temperatura neophodna za nuklearnu fuziju, atomi vodonika se zagrevaju unutar fuzionog reaktora. Jezgra atoma se razdvajaju od elektrona (negativno naelektrisanih čestica) i formira se poseban oblik materije koji se naziva plazma. Plazma mora imati temperaturu od oko 14 miliona Celzijusovih stepeni kako bi se izdvojena jezgra vodonika spojila. Ovako visoka temperatura unutar reaktora održava se pomoću stabilnog elektromagnetnog polja.
[Edit by Dusan: Prepisano copy/paste] sa linka: zvrk.rs/mskola/fizika/nuklearfiz/index.htm autora Sanje Jović
|
