Физика

Ядролық энергия


Әлемдегі электр энергиясын өндірудің негізгі түрлерінің ішінде атом электр энергиясы осы электр энергиясының 16% құрайды. Алайда, атом энергетикасына көбірек сенетін кейбір елдер бар: мысалы, Бразилияда пайдаланылатын электр энергиясының тек 3% -ын атом стансалары өндіреді, Францияда олар өндіретін электр энергиясының 78% алады (2008 ж. Деректер).

Америка Құрама Штаттарында 100-ден астам атом электр станциялары бар, дегенмен кейбір мемлекеттер бұл түрді басқаларына қарағанда көбірек пайдаланады; ал Бразилияда бізде тек екеуі жұмыс істейді: Angra 1 және Angra 2, үшінші (Angra 3) қондырылған, Альмиранте Альваро Альберто атом электр станциясының барлық құрамдас бөліктері.

Негізгі сұрақ: атом станциялары қалай жұмыс істейді?

Жаңадан бастаушылар үшін атом энергетикасы деген не екенін анықтау өте маңызды. Бұл атом ядроларын түрлендіруде бөлінетін энергия. Негізінен, атом ядросының бірнеше басқа жеңіл ядроларға немесе бір элементтің изотоптарына айналуы не болады.

The ядролық қалдықтар, бастапқы ядрода нейтрон соқтығысқаннан кейін бір ауыр ядроны кішірек және жеңілірек етіп бөлуден тұратын реакциялар атом электр станцияларында энергия өндірісінің негізі болып табылады.

Уран жер бетінде кең таралған элемент болғандықтан, бұл зауыттардың ядролық реакцияларында қолданылатын негізгі ресурс болып табылады. Мысалы, 238 уран (U-238), жартылай шығарылу кезеңі 4,5 миллиард жыл, планета уранының 99% құрайды; уран 235 (U-235) қалған уранның тек 0,7% құрайды, ал 234 (U-234) уран, тіпті сирек кездесетін U-238 ыдырауынан пайда болады.

Аз мөлшерде болғанымен, U-235-тің қызықты қасиеті бар, ол оны энергия өндірісі үшін де, ядролық бомба өндірісі үшін де пайдалы: ол табиғи түрде U-238 сияқты, альфа-сәуле арқылы ыдырайды, сонымен қатар кішкене бөліктерде өздігінен жарылып кетеді. уақыт аралығы. Алайда U-235 - бұл зардап шегетін элемент индукцияланған бөлінуегер бос нейтрон өз ядросынан өтіп кетсе, ол тез сіңіп, тұрақсыз болып, ыдырай бастайды.

U-235 ядросына жақындаған нейтронды қарастырайық. Нейтронды ұстаған кезде ядро ​​екі жеңіл атомдарға бөлініп, екі-үш нейтронды лақтырады - бұл сан уранның қалай бөлінгеніне байланысты. Жаңадан пайда болған екі атом олардың жаңа күйлеріне қалай сәйкес келетініне қарай гамма-сәуле шығарады.

U-235 атомында индукцияланған ыдыраудың пайда болу ықтималдығы өте жоғары: дұрыс жұмыс істейтін реакторда әрбір шығарылған нейтрон жаңа ыдырауды тудырады. Сонымен қатар, нейтронды ұстап алу және одан кейінгі ядро ​​бөлінісі 10 аралықтарында өте жылдам жүреді-12с. Бір ядро ​​бөліну арқылы жылу мен гамма-сәулелену түрінде де үлкен энергия шығарады. Бұл энергия өндірісі белгілі теңдеумен басқарылады. E = м.к.2, ыдырау өнімдері мен бастапқы атом арасындағы массалық айырмашылыққа байланысты.

Уранның сынамасы жоғарыда аталған қасиеттерге ие болу үшін оны U-235-тен 2% -ден 3% -ға көп мөлшерде байыту керек. 3% байыту энергия өндіруде жұмыс істейтін ядролық реакторда пайдалану үшін жеткілікті.