Атомна енергія . Світ прекрасний

31.08.2015

Атомна енергія

Ядерна енергія (атомна енергія) – внутрішня енергія атомних ядер, що виділяється при деяких ядерних перетвореннях.

Використання ядерної енергії базується на здійсненні ланцюгових реакцій розподілу важких ядер і реакцій термоядерного синтезу легких ядер.

Атомна енергія – енергія, що виділяється в ході перетворень атомних ядер. Ці перетворення можуть відбуватися спонтанно (див. Радіоактивність) або від діяння нейтронів і прискорених заряджених частинок (див. Ядерні реакції). Ця енергія в мільйони разів перевищує хімічну енергію, напр. при горінні.

Атомна енергія зумовлена ядерними силами, що діють між нуклонами, тобто нейтронами, протонами.

Енергія зв’язку, що припадає на 1 нуклон, неоднакова для різних ядер. Вона сама для ядер середньої ваги (8,6 Мев), для важких ядер – ок. 7,5 Мев, для легких ядер змінюється від 1,1 Мев (дейтерій) до 7,0 Мев (4 He). Перетворення ядер з меншою енергією зв’язку, що припадає на 1 нуклон, в ядра з більшою енергією зв’язку супроводжується виділенням енергії. Наприклад, якщо розділити ядро з атомна маса А = 200 і середньою енергією зв’язку нуклонів 7,5 Мев на два ядра з середньою енергією 8,6 Мев, то при цьому виділиться енергія Е = 200 X (8,6-7,5 ) = 220 Мев. Якщо утворити ядро гелію з двох ядер дейтерію, то виділиться енергія Е = 4 (7-2 · 1,1) = 23,6 Мев.

Для отримання атомної енергії можна користуватися ядерними реакціями поділу та ядерними реакціями синтезу. Реакції синтезу можуть відбуватися тільки тоді, коли ядра наближаються одна до одної на відстань, менше 10 -13 см, на якій починають діяти ядерні сили. Зближення ядер протидіють кулонівські сили відштовхування, тому, щоб ці сили подолати, ядра повинні мати достатню енергію. Отримання вільних нейтронів і прискорення руху заряджених частинок вимагає витрати енергії. Ймовірність попадання таких частинок в ядра дуже мала. Тому витрачена енергія перевищує енергію, що виділяється при ядерних реакціях. Енергетичний виграш можна отримати тільки в тому випадку, коли перетворення відбувається внаслідок ланцюгових реакцій. Реакції синтезу можуть бути ланцюговими при дуже високих т-рах – в десятки і навіть сотні мільйонів градусів (див. Термоядерні реакції). При цих умовах речовина існує у вигляді плазми, і енергія окремих частинок плазми (? = 3 / 2 kT) достатня для подолання кулонівського відштовхування. Такі високі т-ри існують у надрах зірок, однією з яких є Сонце. Саме внаслідок термоядерних реакцій синтезу Сонце випромінює енергію. В області оволодіння керованими термоядерними реакціями синтезу вже вирішена одна з основних проблем – термічну ізоляцію плазми, яка здійснюється за допомогою магнітних полів. Особливо важливим у реакціях синтезу є те, що як «пальне» для них можна використовувати дейтерій в практично необмеженій кількості. Дейтерій ж міститься у важкій воді, яка є домішкою до води морів і [океан] ів. Ланцюгові реакції поділу можуть відбуватися тому, що поділ кожного ядра супроводжується виділенням кількох нейтронів, при захопленні їх іншими ядрами знову можуть викликати ділення з виділенням нових нейтронів, і т д. Якщо створити умови, при яких кількість виділених нейтронів, що викликають розподіл нових ядер, буде, в середньому більше одиниці на одну поділку, то ланцюгова реакція безперервно розвиватися. Якщо ж ланцюгова реакція розвивається дуже швидко, то вона набуває характер вибуху, напр. в атомній бомбі. Після вибуху атомної бомби виникає дуже висока т-ра. яка є необхідною умовою протікання термоядерних реакцій; це використовується поки що лише у водневій бомбі. Швидкість ланцюгових реакцій розподілу регулюють поки тільки в ядерних реакторах. Енергія, що виділяється в результаті цих реакцій, відводиться від реактора у вигляді тепла за допомогою теплоносіїв, якими можуть бути вода, пара, рідкі метали, гази тощо Ця теплова енергія використовується на ядерних електростанціях і в атомних двигунах.

Використання атомної енергії стимулюється, насамперед, тим, що вже на першому етапі її використання вартість електроенергії, одержуваної від атомних та вугільних станцій, приблизно однакова.

Економічне перевага атомних електростанцій над тепловими безперервно зростати як внаслідок їх вдосконалення, так і внаслідок подорожчання кам’яного вугілля, торфу, нафти і природного газу, запаси яких у верхніх шарах Землі швидко зменшуються. При сучасних темпах зростання використання енергії цих запасів палива може вистачити на 100-150 років, використання ядерних реакцій поділу урану, торію і плутонію зможе збільшити цей термін ще на 200-300 років.

Тільки оволодіння термоядерними реакціями синтезу забезпечить людство енергією в необмеженій кількості і на необмежений термін.

Використання в енергетиці

Першу в світі атомну електростанцію був побудований в СРСР і пущено 27 червня 1954.

У 1959 в СРСР закінчено будівництво першого в світі криголама «Ленін» з атомним двигуном. Будується кілька атомних електростанцій – у Воронезької обл. потужністю 420 тис. кВт, на Уралі потужністю 400 тис. кВт, у Ленінградській обл. потужністю 420 тис. кВт та ін. У вересні 1958 пущена перша черга атомної електростанції. Загальна проектна потужність станції становить 600 тис. кВт.

Короткий опис статті: атомна енергія, Ядерна енергія (атомна енергія) – внутрішня енергія атомних ядер, що виділяється при деяких ядерних перетвореннях. Використання ядерної енергії базується на здійсненні ланцюгових реакцій д енергія, реакцій, синтезу, атомних, енергії, ядерних, поділу, можуть, атомної, енергією, нейтронів, частинок, реакціями, енергію, дуже, ланцюгових, яка виділяється, внаслідок, є

Джерело: Атомна енергія » Світ прекрасний

Також ви можете прочитати