Bases de la fission nucléaire

Le débat sur les centrales nucléaires a été en cours depuis un certain temps, avec des physiciens nucléaires et des législateurs semblables jetant autour des termes comme la fission nucléaire, la masse critique, et réaction en chaîne. Mais comment fonctionne la fission nucléaire, exactement?

Dans les années 1930, les scientifiques ont découvert que certaines réactions nucléaires peuvent être initiées et contrôlées. Les scientifiques généralement accompli cette tâche en bombardant une grande isotope avec un deuxième, plus petit - communément un neutron. La collision a provoqué la plus grande isotope à se briser en deux ou plusieurs éléments, que l'on appelle fission nucléaire. La figure 1 montre l'équation de la fission nucléaire de l'uranium-235.

Bases de la fission nucléaire

Figure 1: L'équation de la fission nucléaire.



Ce type de réactions libèrent également beaucoup d'énergie. D'où vient l'énergie? Eh bien, si vous faites très mesure précise des masses de tous les atomes et des particules subatomiques vous commencer et tous les atomes et des particules subatomiques vous vous retrouvez avec, puis comparer les deux, vous trouverez qu'il ya une certaine masse "disparus". Matière disparaît au cours de la réaction nucléaire. Cette perte de la matière est appelée la défaut de masse. La matière manquante est convertie en énergie.

Vous pouvez effectivement calculer la quantité d'énergie produite lors d'une réaction nucléaire avec une équation assez simple développé par Einstein: E = mc2. Dans cette équation, E est la quantité d'énergie produite, m est le «manquant» de masse, ou le défaut de masse, et c est la vitesse de la lumière, ce qui est un assez grand nombre. La vitesse de la lumière est au carré, ce qui rend cette partie de l'équation d'un très grand nombre qui, lorsque multiplié par encore une petite quantité de masse, donne un grand quantité d'énergie.

Un autre regard sur l'équation de la fission de l'U-235. Notez que d'un neutron a été utilisé, mais trois ont été produites. Ces trois neutrons, si elles rencontrent d'autres atomes U-235, peuvent initier d'autres fissions, produisant encore plus de neutrons. Il est l'ancien effet domino. En termes de chimie nucléaire, il est une cascade continue de fissions nucléaires appelé réaction en chaîne. La réaction en chaîne de U-235 est représentée sur la Figure 2.

Bases de la fission nucléaire

Figure 2: Réaction en chaîne.

Cette réaction en chaîne dépend de la libération de plus de neutrons que ont été utilisées lors de la réaction nucléaire. Si vous deviez écrire l'équation de la fission nucléaire de l'uranium 238, l'isotope plus abondant de l'uranium, vous devriez utiliser un neutron et seulement obtenir un arrière. Vous ne pouvez pas avoir une réaction en chaîne avec U-238. Mais isotopes qui produisent un excès de neutrons dans leur fission soutenir une réaction en chaîne. Ce type d'isotope est dit être fissionnable, et il ya seulement deux principaux isotopes fissiles utilisées lors de réactions nucléaires - l'uranium 235 et le plutonium-239.

Une certaine quantité de matière fissile minimum est nécessaire pour soutenir une réaction en chaîne auto-entretenue, et il est lié à ces neutrons. Si l'échantillon est petit, alors les neutrons sont susceptibles de tirer sur l'échantillon avant de frapper un noyau U-235. Si elles ne frappent pas un noyau U-235, pas d'électrons supplémentaires et aucune énergie sont libérés. La réaction épuise simplement. Le montant minimum de matière fissile nécessaire pour veiller à ce que la réaction en chaîne se produit est appelé le masse critique. Rien de moins que ce montant est appelé sous-critique.


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