Descriere: În timpul celui de-al doilea război mondial, oamenii de ştiinţă din Germania şi America s-au întrecut pentru a face o bombă puternică, utilizând energia din nucleele atomilor. De atunci, oamenii au învăţat să folosească energia nucleară pentru e genera electricitate.
În Chicago, SUA, o echipă de oameni de ştiinţă condusă de profesorul italian Enrico Fermi a reuşit să provoace prima reacţie nucleară controlată. Era anul 1942, şi această realizare a condus la dezvoltarea bombei atomice. Ceea ce au reuşit să facă oamenii de ştiinţă adesea numim “scindarea atomului”. Dar, pentru a fi mai precişi, ei au găsit o cale de a scinda nucleul – masa de protoni şi neutroni din centrul unui atom. În acest proces se distrugea o cantitate mică de materie. Dar, aşa cum prezisese fizicianul Albert Einstein, în locul ei era eliberata o cantitate mare de energie – sub formă de căldură. În cazul bombei atomice, procesul avea loc foarte rapid, având ca rezultat o explozie bruscă şi devastatoare de energie. În centralele nucleare are loc acelaşi tip de reacţie, dar la o rată mai lentă şi controlată cu grijă.
Fisiunea nucleară
Scindarea nucleului unui atom se numeşte fisiune nucleară. Aceasta este provocată prin bombardarea combustibilului cu neutroni. Un neutron loveşte un nucleu, determinându-l să se scindeze şi să emită mai mulţi neutroni. Aceştia lovesc alte nuclee, provocând alte scindări şi eliberarea altor neutroni. Această succesiune se numeşte reacţie în lanţ. În cazul unei bombe atomice, reacţiei în lanţ i se permite să continue necontrolată. Acesta este motivul pentru care energia eliberată în timpul procesului de fisiune se acumulează pentru a provoca o explozie violentă. La un reactor nuclear, bare de reglare metalice absorb o parte din neutroni, încetinind reacţia şi rata la care se eliberează energia.
Materiale fisionabile
Numai câteva elemente pot fi utilizate drept combustibili nucleari deoarece, pentru a intra într-o reacţie de fisiune în lanţ, atomii trebuie să aibă nuclee relativ mari şi instabile. Asemenea elemente sunt cunoscute sub numele de materiale fisionabile. Unul dintre cele mai larg folosite la centralele nucleare este uraniu-235, care are 92 de protoni si 143 de neutroni în nucleul său. Fisiunea nucleară a unei mase de uraniu produce o energie de peste două milioane de ori mai mare decât cea obţinută prin arderea unei mase de carbune de aceeaşi greutate.
Chiar şi în cazul unui material fisionabil adecvat, o reacţie în lanţ va înceta dacă este prezentă numai o cantitate mică din material. Numai dacă masa depăşeste o anumită valoare, numita masă critică, reacţia în lanţ se va autoîntreţine. De exemplu, în cazul uraniului-235 masa critică este de aproximativ 50kg.
Pentru bombele atomice se folosesc explozivi obişnuiţi pentru a presa laolaltă două bucăţi de material fisionabil, fiecare sub masa critică. Masa totală este mai mare decât masa critică, astfel încât o reacţie în lanţ se creează repede şi provoacă o explozie nucleară.
Reactorul nuclear al lui Enrico Fermi constă dintr-o masa de grafit şi bare de combustibil de uraniu. S-a mai adăugat grafit şi uraniu până când cantitatea de uraniu prezentă a fost suficientă pentru a întreţine o reacţie în lanţ. Grafitul avea rolul unui moderator – un material care încetineşte neutronii pentru a-i face mai eficienţi în provocarea fisiunii. Pe masură ce neutronii se lovesc de nucleele moderatorului, pierd energie şi încetinesc, aşa cum o bila de biliard încetineste daca se loveşte de alta.
|
