Tuuma lõhustumine: mis see on, protsess, rakendused, tuumasüntees ja õppused

Tuuma lõhustumine on ebastabiilse aatomituuma jagamine teisteks, stabiilsemateks tuumadeks. Selle protsessi avastasid 1939. aastal Otto Hahn (1879–1968) ja Fritz Strassmann (1902–1980).

Uraani tuumalõhustumine on tuntuim, kuna seda kasutatakse enim tuumareaktsioonide abil energia saamiseks.

Protsess seisneb põhimõtteliselt neutroni panemises aatomi tuuma ja see jaguneb kaheks stabiilsemad tuumad ja vabastavad neutronid, mis jõuavad ka teistesse aatomitesse, põhjustades reaktsiooni vangla.

Tuuma lõhustumise protsessi skeem

Tuuma lõhustumine ja tuumasüntees

Tuuma lõhustumine on aatomite tuumade lõhustamine. Näiteks neutroni (n) tabamisel võib uraani aatom (U) laguneda ja tekitada baariumi (Ba), krüptooni (Kr) ja veel kolme neutroni (n) aatomeid.

Uraani tuumalõhustumine võib vabastada 8.10 energia⁷ kJ / g.

THE Tuumasüntees see on lõhustumisele vastupidine protsess. Aatomi tuuma lõhestamise asemel liitub kahe või enama aatomi tuum omavahel.

Kõige tavalisem reaktsioon on vesiniku (H) elemendi kahe isotoobi liitumine. triitium (

₁H³) ja deuteerium (₁H²) ühinevad, moodustades heeliumi aatomi (₂ta⁴), neutron (n) ja vabastab suures koguses energiat.

See on palju vägivaldsem protsess. Vabanev energia on umbes 3,10⁸ kJ / g. Sellest tuleneb planeedi kõige hävitavama pommi: vesinikupommi toimimine.

Kuigi tuumaelektrijaamade reaktorites kasutatavat tuuma lõhustumist on võimalik kontrollida, ei juhtu sama ka tuumasünteesiga.

Tuuma lõhustumise rakendused

Tuuma lõhustumist kasutatakse järgmistes tegevustes:

1. Ravim: Radioaktiivsus tuleneb tuuma lõhustumisest. Seega kasutatakse seda röntgenkiirguses ja kasvajaravis.
2. Energia tootmine: Tuuma lõhustumine on alternatiiv energia tootmisel tõhusamal ja puhtamal viisil, kuna see ei eralda gaase. Tuumareaktorid suudavad lõhustumisprotsessi vägivalda kontrollida, pidurdades neutronite tegevust, nii et plahvatust ei toimu. Seda tüüpi energiat nimetame Tuumaenergia.
3. Aatomipommid: Aatomipommid töötavad tuumasünteesi- ja lõhustumisprotsesside tulemusena ning neil on kõrge hävitav jõud. Tuumalõhustumisreaktsioon andis alguse Manhattani projektile, mis loodi tuumarelvade ehitamiseks.

Vaatamata eelistele ja rakendustele tekitab tuumaelektrijaamades toodetud energia tuumajäätmeid.

Seega on lõhustumise rakendamise peamine kahju radioaktiivse materjali kasutamisest tingitud õnnetusoht. Kokkupuude nende jääkidega võib põhjustada mitmesuguste haiguste, näiteks vähi ja isegi surma tekkimist.

Seda olukorda võib näiteks näidata Tšernobõli õnnetus, mis toimus 26. aprillil 1986. Seda peetakse kommertsliku tuumaenergia ajaloos kõige tõsisemaks, põhjustades tuumajäätmete tohutut eraldumist.

Tea ka Hiroshima pomm.

tuuma lõhustumise protsess

Protsess toimub neutroni esinemise tulemusena aatomituumas. Kui kiirendate lõhustuva tuumaga aatomi pommitamist, jaguneb see kaheks.

Sellega ilmub kaks uut tuuma ning vabaneb kuni 3 neutronit ja suur hulk energiat.

Vabanenud neutronid võivad jõuda teiste tuumadeni ja tekitada uusi neutroneid. Seega a Ahelreaktsioon, see tähendab pidev protsess, mis vabastab suures koguses tuumaenergiat.

Uraani tuumalõhustumine

Tuntuim tuumalõhustumisreaktsioon on see, mis toimub uraaniga. Kui üks neutron piisava energiaga jõuab see uraani tuuma, vabastades neutronid, mis võivad põhjustada teiste tuumade lõhustumist. See reaktsioon vabastab teadaolevalt ka suures koguses energiat.

Uraanist (U) võib moodustada mitmeid tooteid, nagu baarium (Ba), krüptoon (Kr), broom (Br), lantaan (La), tina (Sn), molübdeen (Mo), jood (I) ja ütrium ( Y).

Harjutused tuuma lõhustumisel

küsimus 1

(Ufal) Võrrand:

tähistab reaktsiooni:

a) katalüütiline muundamine.
b) radioaktiivne lagunemine.
c) redoks.
d) tuuma lõhustumine.
e) tuumasüntees.

Vt vastus

Õige alternatiiv: d) tuuma lõhustumine.

Kui neutron (n) tabab ebastabiilset aatomituumat, näiteks uraani (U), toimub stabiilsemate aatomituumade katkemine ja vabanemine. Selles reaktsioonis tekkivad neutronid jõuavad ka teistesse tuumadesse, põhjustades ahelreaktsiooni.

2. küsimus

Mis vahe on lõhustumisel ja tuumasünteesil?

Vt vastus

Vastus: Kui tuuma lõhustumisel on aatomituuma jagunemine, siis sulandumisel aatomituumad ühinevad.

3. küsimus

(Ufal) Tuuma lõhustumine on raske ja ebastabiilse aatomituuma jagunemine, mis toimub näiteks pommitades seda tuuma neutronitega, vabastades energiat. Tuuma lõhustumise võrrandit õigesti esindav alternatiiv on:

)

B)

ç)

d)

Vt vastus

Õige alternatiiv: d) .

Elemendi massinumber vastab prootonite ja neutronite summale. Võrrandi esimeses liikmes on uraani aatomis 92 prootonit, mis vastab aatomnumbrile, ja 143 neutronit, arvutatuna prootonite arvu massist lahutades.

Z = p = 92

A = p + n = 235
n = A - p = 235 - 92 = 143

Lisaks uraanneutronitele on meil veel üks neutron, mis pommitas aatomituuma, ja esimeses liikmes kokku 144 neutronit.

Võrrandi teises liikmes on baariumi (Ba) ja krüptooni (Kr) aatomnumbrite summa kokku 92 prootonit.

56 + 36 = 92

Baarium (Ba) neutronite arv on 84 ja krüptoon (Kr) 57. Nende väärtuste saamiseks lahutame massist prootonite arvu.

A = p + n = 140
n = A - p = 140 - 56 = 84

A = p + n = 93
n = A - p = 93 - 36 = 57

Sel juhul on meil 144 neutronit, kui lisame reaktsioonis vabanenud kolme aatomi tuuma neutronid.

84 + 57 + 3 = 144

Seetõttu võrrand on õige: võrrandi igas liikmes 92 prootonit ja 144 neutronit.

Vaadake meie koostatud loendis ülikooli sisseastumiseksami küsimusi selle teema kohta: radioaktiivsuse harjutused.