ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑ
Έκλυση ραδιενέργειας δεν έχουμε μόνο με την μεταστοιχείωση αλλά και με τεχνητούς τρόπους τις πυρηνικές αντιδράσεις!!!
Οι αντιδράσεις οι όποιες βομβαρδίζοντας τον πυρήνα ενός ατόμου με ένα σωματίδιο με υψηλή κινητική ενεργεία και αλλάζουν την δομή του πυρήνα ονομάζονται ΠΥΡΗΝΙΚΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ .
ΥΠΑΡΧΟΥΝ ΧΙΛΙΑΔΕΣ ΠΥΡΗΝΙΚΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΔΕΝ ΕΚΠΕΜΠΟΥΝ ΟΛΕΣ ΟΜΩΣ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑ!!!ΣΕ ΑΝΤΙΘΕΣΗ ΜΕ ΤΗΝ ΜΕΤΑΣΤΟΙΧΕΙΩΣΗ ΠΟΥ ΕΚΠΕΜΠΕΤΑΙ ΠΑΝΤΑ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑ!!!
Αξίζει να δούμε 2 ειδή πυρηνικών αντιδράσεων την πυρηνική σχάση και την πυρηνική σύντηξη.
Πυρηνική Σύντηξη
Πυρηνική σύντηξη λέμε το φαινόμενο όπου 2 ασταθείς ελαφρύ πυρήνες ενώνονται για να φτιάξουν ένα βαρύτερο πιο σταθερό πύρηνα.Κατά την πυρηνική σύντηξη εκλύεται ενέργεια καθώς η μάζα των αρχικών πυρήνων είναι μεγαλύτερη σε σχέση με τον νέο πυρήνα που προκύπτει! Κατά την πυρηνική σύντηξη δεν εκλύεται πάντα ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑ αυτό εξαρτάται από το είδος των πυρήνων που θα συνενωθούν!
Πυρηνικές Αντιδράσεις
Δυο ελαφριοί πυρήνες ενώνονται και σχηματίζουν ένα βαρύτερο πιο σταθερό εκλύοντας ενέργεια !!!
Πυρηνική σχάση
Ως πυρηνική σχάση ορίζεται το φαινόμενο κατά το οποίο ένας βαρύς πυρήνας διασπάται σε δύο μικρότερους πυρήνες.
Το 1939, οι Otto Hahn και Fritz Strassman ανακάλυψαν την πυρηνική σχάση, κατά το βομβαρδισμό του ουρανίου με νετρόνια και στα προϊόντα της αντίδρασης βρέθηκαν δύο στοιχεία ενδιάμεσης μάζας, το λανθάνιο και το βάριο.
Ο πυρήνας αποτελεί μια διεγερμένη κατάσταση που διαρκεί 10 s περίπου ενώ οι πυρήνες Χ και Υ προκύπτουν ως θραύσματα της σχάσης.
Στη σχάση η μάζα ηρεμίας του αρχικού πυρήνα είναι μεγαλύτερη από τη μάζα ηρεμίας των προϊόντων της αντίδρασης.
Παρατηρούμε μια πυρηνική σχάση όπου ένα νετρόνιο βραδείας κινήσεως προκαλεί την διάσπαση.
-12
Σε κάθε αντίδραση σχάσης, εκλύονται 200 MeV ενέργειας . Σε κάθε σχάση υπάρχουν πολλοί πυρήνες που υπακούουν στην αρχή διατήρησης της μάζας , του φορτίου και του συνολικού αριθμού νουκλεονίων και επομένως τα προϊόντα της σχάσης μπορεί να είναι πολλοί συνδυασμοί πυρήνων.
Κατά τη σχάση προκύπτουν συνήθως δύο ή τρία νετρόνια και κατά μέσο όρο έχει υπολογιστεί ότι απελευθερώνονται 2,47 νετρόνια ανά σχάση.
Τα θραύσματα σχάσης και τα νετρόνια αποκτούν πολύ μεγάλη κινητική ενέργεια όταν συντελεστεί η σχάση.
Το παρακάτω παράδειγμα χρησομποίηθηκε για να μας δείξει τι θα συμβεί στις δυο περιπτώσεις όπου στην πρώτη το νετρόνιο κινείται με μεγάλη ταχύτητα και στην δεύτερη το νετρόνιο κινείται με μικρή ταχύτητα. Η επιβράδυνση του νετρονίου στις πραγματικές σύνθηκες(μεσα στον αντιδραστήρα) γίνεται είτε με την χρήση γραφίτη είτε με βαρύ ύδωρ.
Το αυτοκίνητο έχει το ρόλο τού νετρονίου.
Η μπάλα από άχυρα έχει το ρολό του ατόμου που βομβαρδίζεται
ΣΤΑΔΙΑ ΠΥΡΗΝΙΚΗΣ ΣΧΑΣΗΣ
Στάδιο 1: Σύλληψη ενός (βραδέος) θερμικού νετρονίου από τον πυρήνα ουρανίου
Στάδιο 2: Η σύλληψη του νετρονίου, οδηγεί τον πυρήνα ουρανίου σε μια διεγερμένη κατάσταση, αυτή του , και η ενέργεια του πυρήνα τον κάνει να ταλαντώνεται βίαια.
Στάδιο 3: Ο πυρήνας παραμορφώνεται, ενώ οι απωστικές δυνάμεις πρωτονίου-πρωτονίου τείνουν να αυξήσουν την παραμόρφωση, ωθώντας στη δημιουργία 2 λοβών.
Στάδιο 4: Ο πυρήνας διασπάται σε 2 μέρη (θυγατρικοί πυρήνες, θραύσματα σχάσης) και κατά τη διάσπαση αυτή εκπέμπονται νετρόνια.
Τι είναι οι πυρηνικοί αντιδραστήρες και πώς λειτουργούν;
Σύστημα που διατηρεί αυτοσυντηρούμενη αλυσιδωτή αντίδραση.
Η πρώτη χρήση πυρηνικού αντιδραστήρα έγινε από τον Fermi, το 1942, στο Πανεπιστήμιο του Σικάγου, χρησιμοποιώντας ουράνιο ως καύσιμο.
Σε ένα τυπικό πυρηνικό αντιδραστήρα για παράγωγη ηλεκτρικής ενέργειας ο πυρήνας του αντιδραστήρα αποτελείται από 80 με 100 τόνους ουράνιου σε παραπάνω από 30.000 χιλιάδες ράβδους καυσίμου.
Οι ράβδοι καύσιμου αποδίδουν την θερμότητα που παράγουν στο νερό σε μια σειρά ατμοπάραγωγων(μποϊλερ) ή αμεσα(το δοχείο του αντιδραστήρα είναι και δοχείο ατμοπαραγωγής τύπου BWR). O ατμός συνεχίζει την πορεία του για την κίνηση ατμοστρόβιλων τουρμπίνες που συνδέονται με μια ηλεκτρική γεννήτρια. Ακολούθει η ψύξη του κορεσμένου ατμού, που εξέρχεται από τους ατμοστρόβιλους, ο οποίος συμπυκνώνεται και διοχετεύεται και πάλι στο σύστημα.Ο διαχωρισμός του νερού ψύξης σε δακτυλίους συμβάλλει στην ελαχιστοποίηση του ρίσκου να φτάσει το μολυσμένο νερό στο περιβάλλον.Οι μεγάλες ποσότητες ατμού που βλέπουμε να εξέρχονται προέρχονται από κύκλωμα νερού ψύξης, που είναι ανεξάρτητο από το σύστημα ατμοπαράγωγης.
Ο παραγόμενος ηλεκτρισμός είναι ίδιου τύπου με αυτόν που δημιουργείται με άλλους τρόπους, το λιγνίτη, το πετρέλαιο, το φυσικό αέριο.Απλώς η διάφορα έγκειται στην πηγή θερμότητας που χρησιμοποιείται για να παράγει τον ατμό.
