Kernspaltung Basics

Die Debatte über die Kernkraftwerke hat sich seit einiger Zeit im Gange, mit Kernphysiker und Gesetzgeber gleichermaßen um Begriffe zu werfen wie Kernspaltung, die kritische Masse, und Kettenreaktion. Aber wie funktioniert die Kernspaltung Arbeit genau?

In den 1930er Jahren entdeckten Wissenschaftler, dass einige Kernreaktionen initiiert und gesteuert werden. Wissenschaftler in der Regel die Aufgabe erfüllt, indem eine große Isotop mit einem zweiten bombardieren, kleinere - häufig ein Neutron. Die Kollision verursacht die größere Isotop auseinander brechen in zwei oder mehr Elemente, die aufgerufen wird, Kernspaltung. Abbildung 1 zeigt die Gleichung für die Kernspaltung von Uran-235.

Abbildung 1: Die Gleichung für die Kernspaltung.

Reaktionen dieser Art lösen auch viel Energie. Woher kommt die Energie? Nun, wenn Sie machen sehr eine genaue Messung der Massen aller Atome und subatomaren Teilchen Sie beginnen mit und alle Atome und subatomaren Teilchen Sie mit, am Ende und vergleichen dann die beiden, Sie feststellen, dass es einige "fehlende" Masse ist. Die Materie verschwindet während der Kernreaktion. Dieser Verlust der Materie heißt das Massendefekt. Die fehlende Materie in Energie umgewandelt.

Sie können tatsächlich die Menge an Energie, die während einer Kernreaktion mit einer ziemlich einfachen Gleichung entwickelt von Einstein hergestellt berechnen: E = mc². In dieser Gleichung, E hergestellt ist die Menge an Energie, m ist die "fehlende" Masse oder der Massendefekt, und c ist die Lichtgeschwindigkeit, die eine ziemlich große Zahl ist. Die Lichtgeschwindigkeit wird quadriert, dass ein Teil der Gleichung a machen sehr große Zahl, die, auch wenn sie von einer geringen Menge an Masse multipliziert, ergibt sich eine groß Menge an Energie.

Nehmen Sie noch einen Blick auf die Gleichung für die Spaltung von U-235. Man beachte, daß ein Neutron verwendet wurde, sondern drei hergestellt. Diese drei Neutronen, wenn sie andere U-235-Atome auftreten, können andere fissions initiieren, produziert noch mehr Neutronen. Es ist die alte Domino-Effekt. In Bezug auf die Kernchemie ist es eine Fortsetzung Kaskade von Kernspaltungen a genannt Kettenreaktion. Die Kettenreaktion von U-235 ist in Abbildung 2 dargestellt.

Figur 2: Kettenreaktion.

Diese Kettenreaktion hängt von der Freisetzung von mehr Neutronen als während der Kernreaktion eingesetzt wurden. Wenn Sie die Gleichung für die Kernspaltung von U-238, das reichlicher Isotop Uran zu schreiben, würde man ein Neutron verwenden und nur eine wieder heraus zu bekommen. Sie können eine Kettenreaktion mit U-238 haben. Aber Isotope, die produzieren ein Überschuss von Neutronen in ihrer Spaltung unterstützen eine Kettenreaktion. Diese Art von Isotop wird gesagt, dass spaltbares, und es gibt nur zwei Haupt spaltbaren Isotope während der Kernreaktionen verwendet - Uran-235 und Plutonium-239.

Eine gewisse Mindestmenge an spaltbarem Material wird benötigt, um eine sich selbst erhaltende Kettenreaktion zu unterstützen, und es ist auf diese Neutronen zusammen. Wenn die Probe klein ist, dann sind die Neutronen wahrscheinlich aus der Probe zu schießen, bevor sie eine U-235-Kern zu treffen. Wenn sie nicht einen U-235-Kern treffen, keine zusätzlichen Elektronen und keine Energie freigesetzt. Die Reaktion verpufft einfach. Die minimale Menge an spaltbarem Material erforderlich, um sicherzustellen, dass eine Kettenreaktion erfolgt die aufgerufen kritische Masse. Alles, was weniger als diesen Betrag genannt wird subkritischen.