Energia jądrowa

1. Energia jądrowa

2. Energia jądrowato energia wydzielanapodczas przemian jądrowych. Uwalnianie się energii podczas tych przemian związane jest z różnicami w energii wiązania poszczególnych jąder atomowych. Elektrownia jądrowa w Temelinie (Republika Czeska)

3. Dwie podstawowe metody wyzwalania energii jądrowej to rozszczepienie jąder ciężkich pierwiastków oraz synteza jądrowa, w trakcie której jądra lekkich pierwiastków, takich jak wodór, łączą się dając atom cięższego pierwiastka.

5. W procesie rozszczepiania jąder uwalniane są znaczne ilości energii, kiedy w wyniku zderzenia ze spowolnionym neutronem rozbity zostaje atom uranu. Po rozszczepieniu każdego z jąder uranu wyemitowane zostają kolejne trzy neutrony które rozszczep następne atomy uranu. W ten sposób wywołana zostaje samopodtrzymująca się reakcja łańcuchowa.

6. Energia wiązania • Energia wiązania -energia potrzebna do rozdzieleniaukładu na jego elementy składowe. Pojęcie to używane jest najczęściej w fizyce jądrowej i dotyczy wówczas jądra atomowego. Energia wiązania jądra atomowego określa energię potrzebną do rozdzielenia jądra atomowego na protony i neutrony. Energia wiązania jest ważnym kryterium decydującym o trwałości jądra atomowego. Używa się też pojęcia energia wiązania ostatniego nukleonu. W związku z równoważnością masy i energii, energię wiązania można obliczyć na podstawie różnicy mas jądra i nukleonów, z których jest zbudowane. Energią jest różnica mas, tj. masa nukleonów tworzących jądro, wziętych każdy z osobna, i masy jądra, pomnożona przez c2, gdzie c = 3 * 108 m/s jest prędkością światła w próżni.

8. Energia wiązania nukleonów w zależności od liczby masowej pierwiastków

9. Z przedstawionego wykresu można zauważyć, że energia wiązania nukleonów w jądrze zmienia się wraz z liczbą masową. Początkowo silnie wzrasta, osiąga wartości bliskie maksymalnej dla pierwiastków o liczbach masowych 52 – 88, a potem łagodnie maleje. Maksimum energii odpowiada pierwiastkom leżącym między chromem a strontem w układzie okresowym. Konsekwencją tego faktu jest konstatacja, że zarówno synteza nuklearna cięższych pierwiastków z lżejszych (np. H, D, He), jak i rozpad najcięższych pierwiastków (U, Pu) są procesami egzoenergetycznymi prowadzącymi do powstania dużych ilości energii.

10. Energia wiązania jądra sodu • - zapis ten informuje, że jądro sodu zawiera 11 protonów i 12 neutronów. masa protonu wynosi: mp = 1,007276u masa neutronu wynosi: mn = 1,008665u mproton + mneutron = 11 * 1,007276 + 12 * 1,008665 = 11,080036 + 12,10398 = 23,184016u • gdzie u - to jednostka masy atomowej. Masa składu jądra atomu sodu zwana jest masą zmierzoną. Różnica masy zmierzonej z masą doświadczalną. • masa atomowa sodu wynosi: mNa = 22,989770u jest to masa doświadczalna. • Różnica mas wynosi: mz − md = 23,184016 − 22,989770 = 0,194246u • Ubytek masy, jest równy energii, która przekształciła się w energię gdy powstawało jądro sodu. Energia wiązania jądra sodu wynosi: • ΔE = 0,194246 * 931.494MeV = 180,939 MeV. • Wynik ten nie jest prawdziwy gdyż masa atomu uwzględnia także masę elektronów atomu sodu, które nie są uwzględniane przy liczeniu masy składników jądra.

11. Reaktor jądrowy • Reaktor jądrowy – urządzenie, w którymprzeprowadza się z kontrolowaną szybkością reakcję rozszczepienia jąder atomowych.

14. Reaktor MARIA • Reaktor MARIA      Reaktor badawczy MARIA, obecnie jedyny czynny reaktor jądrowy w Polsce, to wysokostrumieniowy reaktor badawczy typu basenowego, o projektowej nominalnej mocy termicznej 30 MW i gęstości strumienia neutronów termicznych w rdzeniu wynoszącej 10 14 n/cm 2.s.      Reaktor MARIA eksploatowany był od grudnia 1974 roku w Instytucie Badań Jądrowych, a następnie od 1983 roku w Instytucie Energii Atomowej w Świerku, z przerwą na modernizację w latach 1985-93, przy czym w latach 1999-2002 przechodził proces konwersji z paliwa o wzbogaceniu 80% na paliwo o wzbogaceniu 36%. Paliwo reaktora umieszczone jest w oddzielnych kanałach rozmieszczonych w matrycy berylowej i chłodzonych wodą.

16. Energetyka jądrowa • Energetyka jądrowa – zespół zagadnień związanych z uzyskiwaniemna skalę przemysłową energii z rozszczepienia ciężkich jąder pierwiastków (głównie uranu 235). • Energię tę pozyskuje się głównie w wyniku rozszczepienia jąder atomowych w reaktorach jądrowych w elektrowniach jądrowych i na okrętach jądrowych. W niewielkim stopniu wykorzystuje się energię rozpadów promieniotwórczych np. w zasilaczach izotopowych (SNAP). Energetyka jądrowa obejmuje również problemy związane z wydobyciem uranu, przeróbką paliwa jądrowego oraz składowaniem odpadów jądrowych. Pierwsze elektrownie jądrowe pojawiły się w latach pięćdziesiątych, dynamiczny rozwój tej dziedziny rozpoczął się w 2. połowie lat sześćdziesiątych, w związku ze wzrostem kosztów energii uzyskiwanej ze spalania kopalin. Rozwój ten został prawie wstrzymany po katastrofie w Czarnobylu. W ostatnich latach obserwuje się działania świadczące o wzroście zainteresowania oraz powrót do planów rozwoju energetyki jądrowej.

18. Elektrownia jądrowa North Anna w pobliżu Charlottesville w stanie Wirginia (USA)

19. Elektrownia jądrowa w hrabstwie Gloucester w Wielkiej Brytanii

20. Koniec