- Шта је нуклеарна енергија?
- Како се добија нуклеарна енергија?
- Чему служи нуклеарна енергија?
- Предности нуклеарне енергије
- Недостаци нуклеарне енергије
- Карактеристике нуклеарне енергије
- Примери нуклеарне енергије
Објашњавамо шта је нуклеарна енергија и како се добија. Такође, чему служи, предности, мане и неки примери.
Атомска енергија је сигурна, прилично ефикасна и разноврсна.Шта је нуклеарна енергија?
Нуклеарна енергија или атомска енергија је резултат реакција које се дешавају у атомским језгрима или између њих, односно то је енергија ослобођена у нуклеарним реакцијама. Ове реакције се могу јавити спонтано или вештачки.
Нуклеарне реакције су процеси комбиновања или фрагментације језгара атоми И субатомске честице. Атомска језгра се могу комбиновати или фрагментирати, ослобађајући или апсорбујући велике количине енергије у процесу. Када се језгра фрагментирају, процес је познат као нуклеарна фисија, а када се комбинују назива се нуклеарна фузија.
Нуклеарна фисија се дешава када је тешко атомско језгро фрагментирано на неколико језгара мањих тежина, у стању да производи слободне неутроне, фотоне и фрагменте језгра. Нуклеарна фузија се дешава када се неколико атомских језгара са сличним наелектрисањем комбинује да би формирало ново, теже језгро. Ове реакције се дешавају у језгрима атома одређених изотопа хемијски елементи као уранијум (У) или водоник (Х).
Велика количина енергије укључена у нуклеарне реакције је у основи последица чињенице да се део масе реагујућих честица директно претвара у енергију. Овај процес је тврдио немачки физичар Алберт Ајнштајн постављајући своју једначину:
Е = мц²
Где:
- И: Енергија
- м: маса
- ц: брзина светлости
Као што видите, једначина коју је предложио Ајнштајн повезује масу и енергију.
Енергија ослобођена у нуклеарним реакцијама може се користити за стварање електрична енергија у термонуклеарним електранама, у нуклеарној медицини, у индустрији, у рударству, у археологија и у многим другим апликацијама.
Његова главна употреба је у генерисању електрична енергија, где се нуклеарна енергија користи за грејање великих томова из Вода или да генерише гасови, чији калоријска енергија затим се користи за погон великих турбина које производе електричну енергију.
Контролисано коришћење нуклеарне енергије користи се у добротворне сврхе. То је веома важан извор енергије, али се, нажалост, користи и у војне сврхе за производњу нуклеарног оружја за масовно уништење.
Како се добија нуклеарна енергија?
Нуклеарна енергија се добија као резултат нуклеарне реакције у одређеним атомским језгрима одређених хемијских елемената. Неки од најважнијих процеса за добијање нуклеарне енергије су фисија изотопа уранијума-235 (235У) елемента уранијума (У) и фузија изотопа деутеријум-трицијума (2Х-3Х) елемента водоника (Х) , мада се такође нуклеарна енергија може добити из нуклеарних реакција у изотопима торијум-232 (232Тх), плутонијум-239 (239Пу), стронцијум-90 (90Ср) или полонијум-210 (210По).
Фисија уранијума-235 (235У) је егзотермна реакција, односно ослобађа много енергије. Ослобођена енергија загрева медијум у коме се реакција одвија, а то може бити вода, на пример.
Да би дошло до фисије, изотоп 235У је бомбардован неутрони бесплатно (иако се такође може бомбардовати са протона, друга језгра или гама зраци) чија је брзина веома контролисана. На овај начин, слободни неутрон може бити апсорбован од стране језгра, узрокујући да се дестабилизује и фрагментира, и генерише друга мања језгра, слободне неутроне, друге субатомске честице и велике количине енергије. Важно је контролисати брзину неутрона, јер ако је веома висока, они би се једноставно могли сударити са језгром или проћи кроз њу, и не би били апсорбовани да би произвели фисију.
Честице настале као резултат фисије језгра, могу заузврат да буду апсорбоване од стране других суседних језгара, које ће такође бити фисионе, а честице које настају као резултат ове друге фисије могу, опет, бити апсорбоване од стране друга језгра, и тако даље, производећи оно што је познато као: Ланчана реакција.
Контролисане нуклеарне ланчане реакције имају много корисних примена, као што је горе поменуто. Међутим, када је ланчана реакција неконтролисана, она се наставља све док више не буде материјала за фисију, што се дешава за кратко време. Овај неконтролисани процес је почетак операције атомских бомби које су САД бациле на Јапан у ВВИИ.
С друге стране, фузија пара деутеријум-трицијум (2Х-3Х) је најједноставнији процес нуклеарне фузије који постоји. Да би дошло до ове фузије потребно је приближити два протона (један из 2Х а други из 3Х) како би силе јаке нуклеарне интеракције (силе које уједињују нуклеоне, односно протоне и неутроне, а које морају савладати сила одбијања између протона, пошто имају исто наелектрисање) превазилазе силе електростатичке интеракције, пошто протони имају позитивно наелектрисање, па теже да се одбијају. Да би се то постигло, примењују се одређени притисци и декомпресије, као и температуре врло специфична. Овај процес фузије производи језгро 4Хе, неутрон и велику количину енергије.
Нуклеарна фузија је процес који се јавља спонтано у Звездице, на пример, Сунце, али које је такође генерисано вештачки.
Генерално, нуклеарне реакције производе нестабилне атоме, који, да би се стабилизовали, емитују вишак енергије у Животна средина за одређено време. Ова емитована енергија се назива јонизујуће зрачење, које има довољно енергије да јонизује материја око ње, због чега је зрачење изузетно опасно за све облике живота.
Чему служи нуклеарна енергија?
Мирољубиве употребе нуклеарне енергије су бројне, не само за производњу електричне енергије (која је већ од огромног значаја у данашњем индустријализованом свету), већ и за производњу употребљиве и увлачиве топлотне енергије, или механичка енергија, па чак и облици јонизујућег зрачења који се могу користити за стерилизацију медицинског или хируршког материјала. Такође се користи за погон возила, као што су атомске подморнице.
Предности нуклеарне енергије
Предности нуклеарне енергије су:
- Мало загађује. Све док нема акцидената и радиоактивног отпада се правилно одлаже, нуклеарне електране мање загађују животну средину него сагоревају фосилна горива.
- Сафе. Све док захтеви за безбедност, нуклеарна енергија може бити поуздана, доследна и чиста.
- Ефикасно. Количина енергије коју ослобађају ове врсте нуклеарних реакција су огромне у поређењу са количином сировина захтевају.
- Свестран. Примена зрачења и других облика нуклеарне енергије у различитим областима људског знања, попут медицине, је значајна.
Недостаци нуклеарне енергије
Недостаци нуклеарне енергије су:
- Ризичан У случајевима удеса, попут оне која се догодила са нуклеарним реактором у Чернобиљу у првом Совјетски Савез, цивилно становништво, па чак и животињски свет, изложени су високом ризику од радиоактивне контаминације.
- Одлагање. Радиоактивним нуспроизводима из нуклеарних електрана је тешко руковати, а неки имају веома дуг полуживот (време које је потребно да се радиоактивни атом распадне).
- Скупо Стварање нуклеарних електрана и коришћење ових технологије обично је веома скупо.
Карактеристике нуклеарне енергије
Уопштено говорећи, нуклеарна енергија је моћна, ефикасна, истинско достигнуће људског овладавања физиком. Међутим, то је и ризична технологија: након виђења катастрофа изазваних атомским бомбама у Хирошими и Нагасакију, или несреће у Чернобиљу у СССР-у, познато је да ова врста технологије представља реалну опасност по живот на планети. ми знамо.
Примери нуклеарне енергије
Мирни пример коришћења ове енергије је свака нуклеарна електрана, попут оне у Икати, у Јапану. Пример његове ратне употребе било је бомбардовање градова Јапанке из Хирошиме и Нагасакија 1945. током Другог светског рата.