Odkrycie reakcji rozpadu jądra
Zanim wybuchła druga wojna światowa dwaj niemieccy chemicy Fritz Strassman i Otto Hahn przeprowadzili eksperyment, w wyniku którego przy pomocy neutronów rozszczepili jądro uranu. Hahn - radiochemik specjalista od razu rozpoznał prawdziwość reakcji rozszczepienia. Po ogłoszeniu rezultatów Strassmana i Hahna naukowcy natychmiast zaczęli spekulować nad zastosowaniem energii jądrowej do konstrukcji:
- Reaktora jądrowego. Reakcja rozszczepiania ciężkich jąder mogłaby bowiem przebiegać w sposób kontrolowany przez człowieka. Niezliczone zasoby energii, którą mógłby wykorzystać człowiek byłyby spożytkowane w pokojowy sposób.
- Niszczycielska broń. Broń jakiej do tej pory ludzkość nie widziała, o sile rażenia milionowo przekraczającej środki konwencjonalne. Tutaj reakcja rozszczepiania ciężkich jąder mogłaby przebiegać w niekontrolowany sposób.
W ówczesnych czasach szczególnie ta druga opcja okazała się być bardzo atrakcyjną dla polityków, a to za sprawą wiszącej w powietrzu drugiej wojny światowej. Kiedy kolejna wojna światowa wybuchła światowe mocarstwa rozpoczęły ze sobą wyścig, którego celem było władanie bronią jądrową, a tym samym dyktowaniem porządku na świecie.
Chłodziwo reaktorów jądrowych
Wielki problem w konstrukcji bezpiecznych reaktorów jądrowych stanowi dobór odpowiedniego chłodziwa. Jest to substancja odbierająca ciepło od nieustannie reagującego paliwa jądrowego, a także służy do napędzania turbin elektrowni. W przeszłości stosowano wiele rodzajów chłodziwa, między innymi ciężką i zwykłą wodę, okazało się jednak, że substancje te powodują szybka korozję rur. Kolejne używane chłodziwo ciekły difenyl z czasem ulega rozkładowi, natomiast ciekły potas i sód są niebezpieczne w użyciu, gdyż eksplodują po zetknięciu z wodą. Najlepszym rozwiązaniem wydaje się być chemicznie obojętny hel, jednak wadą tego rozwiązania są bardzo wysokie koszty. Najpopularniejszym obecnie chłodziwem jest zwykła woda.
Paliwo wykorzystywane w reaktorach jądrowych
Jako paliwo w reaktorach jądrowych najczęściej stosowany jest wzbogacony uranem - 235 uran - 238. Wykorzystywany jest również pluton - 239, który jest produkowany w reaktorze z izotopu naturalnego uranu - 238 po wcześniejszej reakcji z cząstkami neutronów. Obecne elektrownie znajdujące się między innymi w Japonii, Rosji, Kanadzie, Stanach Zjednoczonych dysponują reaktorami o mocy nawet 1000MW. Elektrownia w Czarnobylu składała się przykładowo z czterech reaktorów z których każdy miał moc 1000MW.
Promieniowanie ALFA, BETA, GAMMA
Promieniowanie alfa to rodzaj promieniowania jonizującego cechującego się małą przenikalnością. Promieniowanie alfa to strumień cząstek alfa.
Cząstka alfa (helion) składa się z dwóch protonów i dwóch neutronów. Ma ładunek dodatni i jest identyczna z jądrem atomu izotopu 4He, więc często oznacza się ją jako He2+. Nazwa pochodzi od greckiej litery α.
Cząsteczki alfa są wytwarzane przez jądra pierwiastków promieniotwórczych, jak uran (pierwiastek) i rad (pierwiastek).
Proces ten określa się jako rozpad alfa. Jądro, które wyemituje cząstkę alfa pozostaje zwykle w stanie wzbudzonym, co wiąże się z dodatkową emisją kwantu gamma. W rozpadzie alfa udział biorą oddziaływania silne.
Promieniowanie beta (promieniowanie β) - jeden z rodzajów promieniowania jonizującego wysyłanego przez promieniotwórcze jądra atomowe podczas przemiany jądrowej.
Promieniowanie beta powstaje podczas rozpadu beta, jest strumieniem elektronów lub pozytonów poruszających się z prędkością zbliżoną do prędkości światła. Promieniowanie beta jest silnie pochłaniane przez materię, przez którą przechodzi. Promieniowanie to jest zatrzymywane już przez miedzianą blachę.
Promieniowanie gamma to wysokoenergetyczna forma promieniowania elektromagnetycznego. Za promieniowanie gamma uznaje się promieniowanie o energii kwantu większej od 10 keV, co odpowiada częstotliwości większej od 2,42 EHz, a długości fali mniejszej od 124 pm. Zakres ten częściowo pokrywa się z zakresem promieniowania rentgenowskiego. W wielu publikacjach rozróżnienie promieniowania gamma oraz promieniowania X opiera się na ich źródłach, a nie na długości fali. Promieniowanie gamma wytwarzane jest w wyniku przemian jądrowych albo zderzeń jąder lub cząstek subatomowych, a promieniowanie rentgenowskie, w wyniku zderzeń elektronów z atomami. Promieniowanie gamma jest promieniowaniem jonizującym i przenikliwym. Promienie gamma mogą służyć do sterylizacji sprzętu medycznego, jak również produktów spożywczych. W medycynie używa się ich w radioterapii (tzw. bomba kobaltowa) do leczenia raka, oraz w diagnostyce np. pozytonowa emisyjna tomografia komputerowa. Ponadto promieniowanie gamma ma zastosowanie w przemyśle oraz nauce, np. pomiar grubości gorących blach stalowych, pomiar grubości papieru, wysokości ciekłego szkła w wannach hutniczych, w geologii otworowej (poszukiwania ropy i gazu ziemnego), w badaniach procesów przemysłowych (np. przepływu mieszanin wielofazowych, przeróbki rudy miedzi).
Cząstka alfa (helion) składa się z dwóch protonów i dwóch neutronów. Ma ładunek dodatni i jest identyczna z jądrem atomu izotopu 4He, więc często oznacza się ją jako He2+. Nazwa pochodzi od greckiej litery α.
Cząsteczki alfa są wytwarzane przez jądra pierwiastków promieniotwórczych, jak uran (pierwiastek) i rad (pierwiastek).
Proces ten określa się jako rozpad alfa. Jądro, które wyemituje cząstkę alfa pozostaje zwykle w stanie wzbudzonym, co wiąże się z dodatkową emisją kwantu gamma. W rozpadzie alfa udział biorą oddziaływania silne.
Promieniowanie beta (promieniowanie β) - jeden z rodzajów promieniowania jonizującego wysyłanego przez promieniotwórcze jądra atomowe podczas przemiany jądrowej.
Promieniowanie beta powstaje podczas rozpadu beta, jest strumieniem elektronów lub pozytonów poruszających się z prędkością zbliżoną do prędkości światła. Promieniowanie beta jest silnie pochłaniane przez materię, przez którą przechodzi. Promieniowanie to jest zatrzymywane już przez miedzianą blachę.
Promieniowanie gamma to wysokoenergetyczna forma promieniowania elektromagnetycznego. Za promieniowanie gamma uznaje się promieniowanie o energii kwantu większej od 10 keV, co odpowiada częstotliwości większej od 2,42 EHz, a długości fali mniejszej od 124 pm. Zakres ten częściowo pokrywa się z zakresem promieniowania rentgenowskiego. W wielu publikacjach rozróżnienie promieniowania gamma oraz promieniowania X opiera się na ich źródłach, a nie na długości fali. Promieniowanie gamma wytwarzane jest w wyniku przemian jądrowych albo zderzeń jąder lub cząstek subatomowych, a promieniowanie rentgenowskie, w wyniku zderzeń elektronów z atomami. Promieniowanie gamma jest promieniowaniem jonizującym i przenikliwym. Promienie gamma mogą służyć do sterylizacji sprzętu medycznego, jak również produktów spożywczych. W medycynie używa się ich w radioterapii (tzw. bomba kobaltowa) do leczenia raka, oraz w diagnostyce np. pozytonowa emisyjna tomografia komputerowa. Ponadto promieniowanie gamma ma zastosowanie w przemyśle oraz nauce, np. pomiar grubości gorących blach stalowych, pomiar grubości papieru, wysokości ciekłego szkła w wannach hutniczych, w geologii otworowej (poszukiwania ropy i gazu ziemnego), w badaniach procesów przemysłowych (np. przepływu mieszanin wielofazowych, przeróbki rudy miedzi).
Elektrownia jądrowa
Elektrownia jądrowa – obiekt przemysłowo-energetyczny (elektrownia cieplna), wytwarzający energię elektryczną poprzez wykorzystanie energii pochodzącej z rozszczepienia jąder atomów, najczęściej uranu (uranu naturalnego lub nieco wzbogaconego w izotop U-235), w której ciepło konieczne do uzyskania pary, jest otrzymywane z reaktora jądrowego. Zobacz: Energetyka jądrowa.
Animowany schemat elektrowni z reaktorem wodnym wrzącym (Boilt Water Reactor)
Schemat cieplny elektrowni jądrowej z reaktorem wodnym ciśnieniowym. 1. Blok reaktora 2.Komin chłodzący 3. Reaktor 4. Pręty kontrolne 5.Zbiornikwyrównawczy chłodzenia 6. Generator pary 7. Zbiornik paliwa 8.Turbina 9. Turbina 10. Transformator11. Skraplacz 12. Stan gazowy 13. Stan ciekły 14. Powietrze 15. Wilgotne powietrze 16. Rzeka 17. Układ chłodzenia 18. I obieg 19. II obieg 20. Para wodna 21.Pompa
Subskrybuj:
Posty (Atom)