Η πυρηνική σχάση είναι η διαδικασία διαίρεσης ενός ασταθούς ατομικού πυρήνα σε άλλους, πιο σταθερούς πυρήνες. Αυτή η διαδικασία ανακαλύφθηκε το 1939 από τους Otto Hahn (1879-1968) και Fritz Strassmann (1902-1980).
Η πυρηνική σχάση του ουρανίου είναι η πιο γνωστή, καθώς χρησιμοποιείται για την παραγωγή ενέργειας μέσω πυρηνικών αντιδράσεων.
Η διαδικασία βασικά συνίσταται στο να κάνει ένα νετρόνιο να χτυπήσει τον πυρήνα ενός ατόμου και θα χωριστεί σε δύο πιο σταθερούς πυρήνες και θα απελευθερώσει νετρόνια, τα οποία θα φτάσουν και σε άλλα άτομα προκαλώντας αντίδραση στο φυλακή.
Πυρηνική σχάση και πυρηνική σύντηξη
Η πυρηνική σχάση είναι ο διαχωρισμός των πυρήνων των ατόμων. Για παράδειγμα, όταν χτυπηθεί από ένα νετρόνιο (n), το άτομο ουρανίου (U) μπορεί να διαλυθεί και να δημιουργήσει άτομα βαρίου (Ba) και krypton (Kr) και τρία ακόμη νετρόνια (n).
Η πυρηνική σχάση ουρανίου μπορεί να απελευθερώσει την ενέργεια του 8.107 kJ / g.
Ο Πυρηνική σύντηξη είναι η αντίθετη διαδικασία στη σχάση. Αντί να χωρίζει τον πυρήνα του ατόμου, ο πυρήνας δύο ή περισσότερων ατόμων ενώνεται.
Η πιο συνηθισμένη αντίδραση είναι η ένωση δύο ισοτόπων του στοιχείου υδρογόνου (Η). τρίτιο (1Η3) και δευτέριο (1Η2) ενώστε μαζί σχηματίζοντας ένα άτομο ηλίου (2αυτός4), ένα νετρόνιο (n) και απελευθερώνει μεγάλες ποσότητες ενέργειας.
Αυτή είναι μια πολύ πιο βίαιη διαδικασία. Η ενέργεια που απελευθερώνεται είναι περίπου 3,108 kJ / g. Από αυτό προέρχεται η λειτουργία της πιο καταστροφικής βόμβας στον πλανήτη: η βόμβα υδρογόνου.
Επιπλέον, ενώ είναι δυνατόν να ελεγχθεί η πυρηνική σχάση, που χρησιμοποιείται σε αντιδραστήρες σε πυρηνικούς σταθμούς, το ίδιο δεν συμβαίνει με την πυρηνική σύντηξη.
Εφαρμογές πυρηνικής σχάσης
Η πυρηνική σχάση χρησιμοποιείται στις ακόλουθες δραστηριότητες:
- Φάρμακο: Η ραδιενέργεια προκύπτει από την πυρηνική σχάση. Έτσι, χρησιμοποιείται σε ακτινογραφίες και θεραπείες όγκων.
- Παραγωγή ενέργειας: Η πυρηνική σχάση είναι μια εναλλακτική λύση στην παραγωγή ενέργειας με πιο αποτελεσματικό και καθαρό τρόπο, καθώς δεν εκπέμπει αέρια. Οι πυρηνικοί αντιδραστήρες είναι σε θέση να ελέγχουν τη βία της διαδικασίας σχάσης επιβραδύνοντας τη δράση των νετρονίων, ώστε να μην συμβεί έκρηξη. Αυτός ο τύπος ενέργειας που ονομάζουμε Πυρηνική ενέργεια.
- Ατομικές βόμβες: Οι ατομικές βόμβες λειτουργούν ως αποτέλεσμα διαδικασιών πυρηνικής σύντηξης και σχάσης και έχουν υψηλή καταστροφική ισχύ. Η αντίδραση πυρηνικής σχάσης προκάλεσε το έργο του Μανχάταν, που δημιουργήθηκε με σκοπό την κατασκευή πυρηνικών όπλων.
Ωστόσο, παρά τα πλεονεκτήματα και τις εφαρμογές της, η ενέργεια που παράγεται σε πυρηνικούς σταθμούς δημιουργεί πυρηνικά απόβλητα.
Έτσι, η κύρια ζημιά από την εφαρμογή της σχάσης είναι ο κίνδυνος ατυχήματος λόγω της χρήσης ραδιενεργού υλικού. Η επαφή με αυτά τα υπολείμματα μπορεί να οδηγήσει στην εμφάνιση διαφόρων ασθενειών, όπως ο καρκίνος και ακόμη και ο θάνατος.
Αυτή η κατάσταση μπορεί να εξηγηθεί από Ατύχημα στο Τσερνομπίλ, που πραγματοποιήθηκε στις 26 Απριλίου 1986. Θεωρείται το πιο σοβαρό στην ιστορία της εμπορικής πυρηνικής ενέργειας, προκαλώντας τεράστια απελευθέρωση πυρηνικών αποβλήτων.
Επίσης, ξέρετε για το Βόμβα της Χιροσίμα.
διαδικασία πυρηνικής σχάσης
Η διαδικασία συμβαίνει ως αποτέλεσμα της επίπτωσης του νετρονίου στον ατομικό πυρήνα. Όταν επιταχύνατε τον βομβαρδισμό του ατόμου που έχει έναν σχάσιμο πυρήνα, χωρίζεται σε δύο.
Με αυτό, εμφανίζονται δύο νέοι πυρήνες και απελευθερώνονται έως και 3 νετρόνια και μεγάλη ποσότητα ενέργειας.
Τα απελευθερούμενα νετρόνια μπορούν να φτάσουν σε άλλους πυρήνες και να δημιουργήσουν νέα νετρόνια. Έτσι, α Αλυσιδωτή αντίδραση, δηλαδή, μια συνεχής διαδικασία που απελευθερώνει μια μεγάλη ποσότητα πυρηνικής ενέργειας.
Πυρηνική σχάση ουρανίου
Η πιο γνωστή αντίδραση πυρηνικής σχάσης είναι αυτή που συμβαίνει με το ουράνιο. Όταν ένα νετρόνιο με αρκετή ενέργεια φτάνει στον πυρήνα του ουρανίου, απελευθερώνοντας νετρόνια που μπορούν να προκαλέσουν τη σχάση άλλων πυρήνων. Αυτή η αντίδραση είναι επίσης γνωστό ότι απελευθερώνει μεγάλες ποσότητες ενέργειας.
Από το ουράνιο (U) μπορούν να σχηματιστούν διάφορα προϊόντα, όπως βάριο (Ba), κρυπτό (Kr), βρώμιο (Br), λανθάνιο (La), κασσίτερος (Sn), μολυβδαίνιο (Mo), ιώδιο (I) και ύττριο ( Υ).
Ασκήσεις για πυρηνική σχάση
ερώτηση 1
(Ufal) Η εξίσωση:
αντιπροσωπεύει μια αντίδραση:
α) καταλυτική μετατροπή.
β) ραδιενεργή διάσπαση.
γ) redox.
δ) πυρηνική σχάση.
ε) πυρηνική σύντηξη.
Σωστή εναλλακτική λύση: δ) πυρηνική σχάση.
Όταν ένα νετρόνιο (η) χτυπά έναν ασταθές ατομικό πυρήνα, όπως το ουράνιο (U), υπάρχει διακοπή και απελευθέρωση πιο σταθερών ατομικών πυρήνων. Τα νετρόνια που παράγονται επίσης σε αυτήν την αντίδραση θα φθάσουν σε άλλους πυρήνες προκαλώντας μια αλυσιδωτή αντίδραση.
Ερώτηση 2
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της σχάσης και της πυρηνικής σύντηξης;
Απάντηση: Ενώ στην πυρηνική σχάση υπάρχει μια διαίρεση ενός ατομικού πυρήνα, στη σύντηξη οι ατομικοί πυρήνες ενώνονται.
ερώτηση 3
(Ufal) Η πυρηνική σχάση είναι η διαίρεση ενός βαρύ και ασταθούς ατομικού πυρήνα που συμβαίνει, για παράδειγμα, βομβαρδίζοντας αυτόν τον πυρήνα με νετρόνια, απελευθερώνοντας ενέργεια. Η εναλλακτική λύση που αντιπροσωπεύει σωστά μια εξίσωση πυρηνικής σχάσης είναι:
Ο)
ΣΙ)
ντο)
ρε)
Σωστή εναλλακτική λύση: δ) .
Ο αριθμός μάζας ενός στοιχείου αντιστοιχεί στο άθροισμα των πρωτονίων και των νετρονίων. Στο πρώτο μέλος της εξίσωσης έχουμε 92 πρωτόνια στο άτομο ουρανίου, το οποίο αντιστοιχεί στον ατομικό αριθμό και 143 νετρόνια, υπολογιζόμενο αφαιρώντας τον αριθμό των πρωτονίων από τη μάζα.
Ζ = p = 92
A = p + n = 235
n = A - p = 235 - 92 = 143
Εκτός από τα νετρόνια ουρανίου, έχουμε ένα ακόμη νετρόνιο που βομβάρδισε τον ατομικό πυρήνα και συνολικά 144 νετρόνια στο πρώτο μέλος.
Στο δεύτερο μέλος της εξίσωσης, το άθροισμα των ατομικών αριθμών βαρίου (Ba) και krypton (Kr) ανέρχεται σε 92 πρωτόνια.
56 + 36 = 92
Ο αριθμός νετρονίων του βαρίου (Ba) είναι 84 και το κρυπτό (Kr) είναι 57. Λαμβάνουμε αυτές τις τιμές αφαιρώντας τον αριθμό των πρωτονίων από τη μάζα.
A = p + n = 140
n = A - p = 140 - 56 = 84
A = p + n = 93
n = A - p = 93 - 36 = 57
Στο μέλος είναι τότε έχουμε 144 νετρόνια, καθώς προσθέτουμε τα νετρόνια από τους δύο ατομικούς πυρήνες με τα τρία να απελευθερώνονται στην αντίδραση.
84 + 57 + 3 = 144
Επομένως, η εξίσωση είναι σωστό: 92 πρωτόνια και 144 νετρόνια σε κάθε μέλος της εξίσωσης.
Δείτε τις ερωτήσεις για τις εισαγωγικές εξετάσεις στο πανεπιστήμιο στη λίστα που ετοιμάσαμε: ασκήσεις ραδιενέργειας.
