Rozszczepienie jądrowe to proces dzielenia niestabilnego jądra atomowego na inne, bardziej stabilne jądra. Proces ten odkryli w 1939 roku Otto Hahn (1879-1968) i Fritz Strassmann (1902-1980).
Najbardziej znane jest rozszczepienie jądrowe uranu, ponieważ jest ono najczęściej wykorzystywane do wytwarzania energii w reakcjach jądrowych.
Proces zasadniczo polega na tym, że neutron uderza w jądro atomu i rozpada się na dwie części bardziej stabilne jądra i uwolnią neutrony, które dotrą również do innych atomów wywołując reakcję w więzienie.
Rozszczepienie jądrowe i synteza jądrowa
Rozszczepienie jądrowe to rozszczepienie jąder atomów. Na przykład uderzony neutronem (n) atom uranu (U) może się rozpaść i wytworzyć atomy baru (Ba) i kryptonu (Kr) oraz jeszcze trzy neutrony (n).
Rozszczepienie jądrowe uranu może uwolnić energię 8,107 kJ/g.
TEN Fuzja nuklearna jest to proces odwrotny do rozszczepienia. Zamiast rozszczepiać jądro atomu, jądro dwóch lub więcej atomów łączy się ze sobą.
Najczęstszą reakcją jest połączenie dwóch izotopów pierwiastka wodoru (H). tryt (1H3) i deuter (1H2) łączą się tworząc atom helu (2on4), neutron (n) i uwalnia duże ilości energii.
To znacznie bardziej brutalny proces. Uwolniona energia wynosi około 3,108 kJ/g. Stąd bierze się funkcjonowanie najbardziej niszczycielskiej bomby na planecie: bomby wodorowej.
Co więcej, chociaż możliwe jest kontrolowanie rozszczepienia jądrowego stosowanego w reaktorach w elektrowniach jądrowych, to samo nie dzieje się w przypadku syntezy jądrowej.
Zastosowania rozszczepienia jądrowego
Rozszczepienie jądrowe jest wykorzystywane w następujących czynnościach:
- Lekarstwo: Radioaktywność wynika z rozszczepienia jądra. W związku z tym jest stosowany w prześwietleniach i leczeniu nowotworów.
- Produkcja energii: Rozszczepienie jądrowe jest alternatywą w produkcji energii w bardziej wydajny i czysty sposób, ponieważ nie emituje gazów. Reaktory jądrowe są w stanie kontrolować gwałtowność procesu rozszczepienia, spowalniając działanie neutronów, tak aby nie doszło do wybuchu. Ten rodzaj energii nazywamy Energia nuklearna.
- Bomby atomowe: Bomby atomowe działają w wyniku procesów syntezy jądrowej i rozszczepienia i mają dużą siłę niszczącą. Reakcja na rozszczepienie jądrowe dała początek Projektowi Manhattan, stworzonemu w celu budowy broni jądrowej.
Jednak pomimo swoich zalet i zastosowań energia wytwarzana w elektrowniach jądrowych powoduje powstawanie odpadów jądrowych.
Tak więc główną szkodą wynikającą z zastosowania rozszczepienia jest ryzyko wypadku z powodu użycia materiału radioaktywnego. Kontakt z tymi pozostałościami może prowadzić do pojawienia się różnych chorób, takich jak nowotwory, a nawet śmierć.
Przykładem takiej sytuacji może być: Wypadek w Czarnobylu, który miał miejsce 26 kwietnia 1986 roku. Jest uważana za najpoważniejszą w historii komercyjnej energii jądrowej, powodując ogromne uwolnienie odpadów jądrowych.
Dowiedz się również o Bomba w Hiroszimie.
proces rozszczepienia jądrowego
Proces ten zachodzi w wyniku pojawienia się neutronu na jądrze atomowym. Kiedy przyspieszysz bombardowanie atomu, który ma jądro rozszczepialne, rozpada się on na dwie części.
Dzięki temu pojawiają się dwa nowe jądra i uwalniane są do 3 neutronów i duża ilość energii.
Uwolnione neutrony mogą dotrzeć do innych jąder i dać początek nowym neutronom. Tak więc Reakcja łańcuchowa, czyli ciągły proces, który uwalnia dużą ilość energii jądrowej.
Rozszczepienie jądrowe uranu
Najbardziej znaną reakcją rozszczepienia jądrowego jest ta, która zachodzi w przypadku uranu. Kiedy jeden neutron z wystarczającą energią dociera do jądra uranu, uwalniając neutrony, które mogą powodować rozszczepienie innych jąder. Wiadomo również, że ta reakcja uwalnia duże ilości energii.
Z uranu (U) można wytworzyć kilka produktów, takich jak bar (Ba), krypton (Kr), brom (Br), lantan (La), cyna (Sn), molibden (Mo), jod (I) i itr ( Y).
Ćwiczenia dotyczące rozszczepienia jądrowego
Pytanie 1
(Ufal) Równanie:
reprezentuje reakcję:
a) konwersja katalityczna.
b) rozpad promieniotwórczy.
c) redoks.
d) rozszczepienie jądrowe.
e) synteza jądrowa.
Prawidłowa alternatywa: d) rozszczepienie jądra.
Kiedy neutron (n) uderza w niestabilne jądro atomowe, takie jak uran (U), następuje rozerwanie i uwolnienie bardziej stabilnych jąder atomowych. Neutrony również wytworzone w tej reakcji dotrą do innych jąder, powodując reakcję łańcuchową.
pytanie 2
Jaka jest różnica między rozszczepieniem a syntezą jądrową?
Odpowiedź: Podczas gdy w rozszczepieniu jądrowym następuje podział jądra atomowego, w fuzji jądra atomowe łączą się.
pytanie 3
(Ufal) Rozszczepienie jądrowe to podział ciężkiego i niestabilnego jądra atomowego, który zachodzi na przykład przez bombardowanie tego jądra neutronami, uwalniając energię. Alternatywą, która poprawnie reprezentuje równanie rozszczepienia jądrowego, jest:
)
B)
do)
re)
Prawidłowa alternatywa: d) .
Liczba masowa pierwiastka odpowiada sumie protonów i neutronów. W pierwszym elemencie równania mamy 92 protony w atomie uranu, co odpowiada liczbie atomowej, oraz 143 neutrony, obliczone przez odjęcie liczby protonów od masy.
Z = p = 92
A = p + n = 235
n = A - p = 235 - 92 = 143
Oprócz neutronów uranowych mamy jeszcze jeden neutron, który zbombardował jądro atomowe i łącznie 144 neutrony w pierwszym członie.
W drugim członie równania suma liczb atomowych baru (Ba) i kryptonu (Kr) wynosi 92 protony.
56 + 36 = 92
Liczba neutronowa baru (Ba) wynosi 84, a kryptonu (Kr) 57. Wartości te uzyskujemy odejmując od masy liczbę protonów.
A = p + n = 140
n = A - p = 140 - 56 = 84
A = p + n = 93
n = A - p = 93 - 36 = 57
W elemencie będącym wtedy mamy 144 neutrony, ponieważ dodajemy neutrony z dwóch jąder atomowych z trzema uwolnionymi w reakcji.
84 + 57 + 3 = 144
Dlatego równanie jest poprawne: 92 protony i 144 neutrony w każdym elemencie równania.
Zobacz pytania egzaminacyjne na studia na ten temat z przygotowanej przez nas listy: ćwiczenia radioaktywne.
