Založ si blog

Jadrová reakcia

Maďarský fyzik Leo Szilárd v roku 1933 prišiel s myšlienku, že pri bombardovaní jadier nestabilných izotopov neutrónmi, ak by jeden neutrón vyrazil z jadrá 2 neutróny a jeho hmotnostné číslo by sa zmenilo o 1. Vznikol by ľahší izotop a časť energie by sa vyžiarila. Keďže uvoľnené neutróny zasiahnu ďalšie dve jadrá, tým vzniká reťazovú reakciu na úrovni jadier izotopov, uvoľňujú sa systémom 1+2+4+16. Jeho pokusy s beríliom a indiom zlyhali. Až po objavení štiepenia jadier v roku 1938 si Szilárd uvedomil, že je možné využiť neutróny na štiepenie jadier, ktoré indukujú ďalšie neutróny. V roku 1939 Szilárd a Fermi pozoroval pri bombardovaní uránu 235U  pomalými neutrónmi, že počet neutrónov ktoré vyžaroval urán bol väčší ako počet neutrónov, ktoré reakciu vyvolali a ich energia bola vyššia ako energia pomalých neutrónov. Fermi vypočítal na základe týchto pokusov tzv. kritický stav pre jadrovú reakciu. Kritický stav nastáva vtedy keď je dosť neutrónov na udržanie reťazovej reakcie a pri podkritickom stave sa reťazová reakcia zastavuje. Pri nadkritickom stave prebehne reťazová reakcia lavínovite. Z týchto výsledkov určil aj nadkritické množstvo ránu 235U. Nadkritické množstvo udáva minimálnu hmotnosť gule pri danom priemere štiepného materiálu, tak aby bola hustota neutronov dostatočná na spustenie lavínovej reťazovej reakcie. Znamená to, že musíme stlačiť guľu zo štiepneho materiálu tak aby v danom priestore bol dostatok neutrónov na spustenie lavínovej reťazovej reakcie. Pre urán 235U vypočítal hmotnosť gule 48kg pri polomere 18cm. Pri lavínovej reťazovej reakcii neutróny majú vysokú kinetickú energiu, neviažu sa do jadier ale jadrá rozbíjajú na stabilné fragnenty a neutróny. Pri tom sa vyžaruje z jadier alfa žiarenie a silné gama žiarenie. Beta žiarenie vzniká z uvoľnených elektrónov. Pri ožarovaní vzorky uránu 235U pomalými neutrónmi sa uvoľňujú neutróny s vyššou energiou. Keby sme tieto neutróny spomalili a ožarovali nimi druhú vzorku tak tie neutróny budú uvoľňovať neutróny s druhej vzorky. Môžeme zdroj neutrónov odstaviť, pretože sa vzorky navzájom odstreľujú neutrónmi tak, že medzi sebou vyvolávajú reťazovú reakciu. Na spomalenie môžeme použiť hmotu kde atómy sú dosť husté a stabilné. Vyhovuje tomu napr. uhlík vo forme grafitu, voda a ťažká voda pod vysokým tlakom. To je princíp jadrového reaktora. Nemecký vedci zistili pri pokusoch s ožarovaním prírodného uránu, že keď dlhšie ožarovali prírodný urán ktorý tvorí až 99,3% uránu 238U začal sa urán zohrievať, vyžaroval silné beta žiarenie a neutróny ktoré mali silnejšiu energiu ako pri uráne 235U. Z toho predpovedali, že vzniká pri hustom odstreľovaní uránu 238U nový štiepiteľný prvok, ktorý má lepšie vlastnosti ako 235U. Na spomalenie neutrónov pri 238U je potrebný moderátor kde sa budú neutróny od jadier odrážať, budú rezonovať. Vyhovuje tomu grafit alebo ťažká voda. Pre spomalenie neutrónov pri uráne 235U je potrebný moderátor ktorý viac neutróny zabrzdí, vyhovuje tomu obyčajná čistá demineralizovaná voda pod vysokým tlakom. Pri vysokom tlaku voda nevrie.

Fermi spolupracoval zo začiatku aj s nemeckými vedcami, bol členom fašistickej strany v Taliansku ale ženu mal židovku. Na protest proti prenasledovaniu židov odišiel zo strany a odsťahoval sa do USA. Zaujímavá skutočnosť bola, že židovský fyzici Lise Meitnerová a Leo Szilárd poskytli návod nemeckým vedcom, spojeným okolo Heisenberga na vytvorenie atómovej bomby. Na odskúšanie reťazovej reakcie sa musel vyrobiť reaktor aby sa ukázalo či to prakticky bude aj fungovať a podľa toho vypočítať ostatné konštrukčné veci na výrobu atómovej bomby. Pretože prírodný urán obsahuje až 99,3% 238U bol lacný a bolo ho dosť, tak dali prednosť reaktoru s prírodným uránom. Ako moderátor chceli použiť grafit ale reakcia sa neuskutočnila, preto chceli vyskúšať ako moderátor ťažkú vodu, tej však mali málo a ťažká voda je veľmi drahá.

Využitie jadrových síl III

13.11.2023

Pokračujem v predchádzajúcich blogoch. Dúfam, že mi prepáčite, že nepíšem o politike. Pred vojnou v Nemecku bolo objavené štiepenie uránu. Po objavení kritického množstva, začali Nemeckí vedci zlúčení okolo Heisenberga uvažovať ako by sa dala využiť energia, ktorá sa uvoľní pri lavínovej reťazovej reakcii vo vojenskej oblasti. Uvedomovali si, že môžu vyrobiť [...]

Využitie jadrových síl II

08.11.2023

Pokračujem v predchádzajúcom blogu o jadrových o využití jadrových síl. Keď dopadne na atóm uránu 235U neutrón s malou energiou, tak ho pohlti a vznikne izotop 236U. Jadro atómu 236U sa rozpadne na 2 jadrá ktoré majú menšiu atómovú hmotnosť a od seba odletia. Pri tom sa uvoľnia aj 2 alebo 3 neutróny s vyššou energiou. Predstavme si, že máme oproti sebe 2 rovnaké [...]

Využitie jadrových síl

01.11.2023

Do tejto prepolitizovanej doby chcem napísať blog ktorý je mimo diania okolo nás. Napíšem niečo z histórie fyziky. Jadrá atómov drží pokope tzv. silná jadrová sila. Je taká silná, že dokáže udržať pokope aj protóny medzi ktorými pôsobia veľmi silné elektrostatické odpudivé sily. Jadrová sila pôsobí len na veľmi malé vzdialenosti. Jadrá atómov sú preto veľmi [...]

Boris Kollár

Boris Kollár chystá návrat do veľkej politiky

05.10.2024 07:05

Hnutie Sme rodina po prehratých parlamentných voľbách potrebovalo čas na konsolidáciu, povedal Boris Kollár.

Náboženstvo / Kresťanstvo / Cirkev / Kríž / Modlitba / Viera /

Varšavský arcibiskup vyzval na povinnú výuku náboženstva, aby mladí lepšie porozumeli svetu

05.10.2024 07:00

Varšavský arcibiskup kardinál Kazimierz Nycz vyzval na to, aby sa teraz nepovinná výučba náboženstva stala povinnou pre všetkých žiakov.

New York, One World Observatory, One World Trade Centre, WTC, vyhliadková plošina, Manhattan, Ground Zero

USA neobnovia právny štatút pre státisíce migrantov

05.10.2024 06:48

Administratíva amerického prezidenta Joea Bidena neobnoví program dočasného humanitárneho vstupu pre státisíce migrantov.

Trump

Trump: Izrael by mal zasiahnuť iránske jadrové zariadenia

05.10.2024 06:09

Donald Trump vyhlásil, že Izrael by mal v reakcii na nedávny raketový útok islamskej republiky zaútočiť na iránske jadrové zariadenia.

Štatistiky blogu

Počet článkov: 48
Celková čítanosť: 182170x
Priemerná čítanosť článkov: 3795x

Autor blogu

Kategórie