Nükleer fisyon, kararsız bir atom çekirdeğini diğer daha kararlı çekirdeklere bölme işlemidir. Bu süreç, 1939'da Otto Hahn (1879-1968) ve Fritz Strassmann (1902-1980) tarafından keşfedildi.
Uranyumun nükleer fisyon en iyi bilinenidir, çünkü nükleer reaksiyonlar yoluyla enerji üretimi için en çok kullanılanıdır.
İşlem temel olarak bir nötronun atomun çekirdeğine çarpmasından oluşur ve ikiye bölünür. daha kararlı çekirdekler ve nötronları serbest bırakır, bu da diğer atomlara da ulaşarak reaksiyona neden olur. hapis.
Nükleer Fisyon ve Nükleer Füzyon
Nükleer fisyon, atom çekirdeklerinin parçalanmasıdır. Örneğin, bir nötron (n) tarafından vurulduğunda, uranyum atomu (U) parçalanabilir ve baryum (Ba) ve kripton (Kr) atomları ve üç tane daha nötron (n) oluşturabilir.
Uranyum nükleer fisyon 8.10 enerjisini serbest bırakabilir7 kJ/g.
bu Nükleer füzyon fisyon işleminin tersidir. Atomun çekirdeğini bölmek yerine, iki veya daha fazla atomun çekirdeği birleşir.
En yaygın reaksiyon, hidrojen (H) elementinin iki izotopunun birleşimidir. trityum (
1H3) ve döteryum (1H2) bir helyum atomu oluşturarak bir araya gelirler (2o4), bir nötron (n) ve büyük miktarda enerji açığa çıkarır.Bu çok daha şiddetli bir süreç. Serbest bırakılan enerji yaklaşık 3.108 kJ/g. Ondan gezegendeki en yıkıcı bombanın işleyişi geliyor: hidrojen bombası.
Ayrıca, nükleer santrallerdeki reaktörlerde kullanılan nükleer fisyonun kontrol edilmesi mümkün iken, nükleer füzyonda aynı şey olmaz.
Nükleer fisyon uygulamaları
Nükleer fisyon aşağıdaki faaliyetlerde kullanılır:
- İlaç: Radyoaktivite nükleer fisyondan kaynaklanır. Bu nedenle röntgen ve tümör tedavilerinde kullanılmaktadır.
- enerji üretimi: Nükleer fisyon, gaz yaymadığı için daha verimli ve temiz enerji üretiminde bir alternatiftir. Nükleer reaktörler, bir patlamanın meydana gelmemesi için nötronların hareketini yavaşlatarak fisyon sürecinin şiddetini kontrol edebilmektedir. Bu tür enerji dediğimiz Nükleer enerji.
- atom bombaları: Atom bombaları, nükleer füzyon ve fisyon süreçleri sonucunda çalışır ve yüksek yıkıcı güce sahiptir. Nükleer fisyon reaksiyonu, nükleer silah yapmak amacıyla oluşturulan Manhattan Projesi'ne yol açtı.
Ancak avantajlarına ve uygulamalarına rağmen nükleer santrallerde üretilen enerji nükleer atıklara yol açmaktadır.
Bu nedenle, fisyon uygulamasından kaynaklanan ana hasar, radyoaktif madde kullanımından kaynaklanan kaza riskidir. Bu kalıntılarla temas, kanser ve hatta ölüm gibi çeşitli hastalıkların ortaya çıkmasına neden olabilir.
Bu durum şu şekilde örneklenebilir: Çernobil kazası26 Nisan 1986'da gerçekleşti. Ticari nükleer enerji tarihinde en ciddi olarak kabul edilir ve büyük bir nükleer atık salınımına neden olur.
Ayrıca hakkında bilgi Hiroşima Bombası.
nükleer fisyon süreci
İşlem, nötronun atom çekirdeği üzerindeki insidansının bir sonucu olarak ortaya çıkar. Bölünebilir bir çekirdeğe sahip atomun bombardımanını hızlandırdığınızda, ikiye bölünür.
Bununla iki yeni çekirdek ortaya çıkar ve 3'e kadar nötron ve büyük miktarda enerji açığa çıkar.
Serbest kalan nötronlar diğer çekirdeklere ulaşabilir ve yeni nötronlara yol açabilir. Böylece, bir Zincirleme tepkiyani, büyük miktarda nükleer enerji açığa çıkaran sürekli bir süreç.
Uranyum nükleer fisyon
En iyi bilinen nükleer fisyon reaksiyonu, uranyum ile meydana gelen reaksiyondur. ne zaman biri nötron yeterli enerji ile uranyum çekirdeğine ulaşır ve diğer çekirdeklerin fisyonuna neden olabilecek nötronları serbest bırakır. Bu reaksiyonun aynı zamanda büyük miktarda enerji açığa çıkardığı da bilinmektedir.
Uranyumdan (U) baryum (Ba), kripton (Kr), brom (Br), lantan (La), kalay (Sn), molibden (Mo), iyot (I) ve itriyum gibi çeşitli ürünler oluşturulabilir ( Y).
Nükleer fisyon egzersizleri
soru 1
(Ufal) Denklem:
bir reaksiyonu temsil eder:
a) katalitik dönüşüm.
b) radyoaktif bozunma.
c) redoks.
d) nükleer fisyon.
e) nükleer füzyon.
Doğru alternatif: d) nükleer fisyon.
Bir nötron (n), uranyum (U) gibi kararsız bir atom çekirdeğine çarptığında, daha kararlı atom çekirdeklerinde bir bozulma ve salınım olur. Bu reaksiyonda da üretilen nötronlar diğer çekirdeklere ulaşarak zincirleme reaksiyonun oluşmasına neden olur.
soru 2
Fisyon ve nükleer füzyon arasındaki fark nedir?
Cevap: Nükleer fisyonda atom çekirdeğinin bölünmesi varken, füzyonda atom çekirdeği birleşir.
Soru 3
(Ufal) Nükleer Fisyon, ağır ve kararsız bir atom çekirdeğinin, örneğin bu çekirdeğin nötronlarla bombardıman edilmesi ve enerji açığa çıkmasıyla oluşan bölünmesidir. Bir nükleer fisyon denklemini doğru bir şekilde temsil eden alternatif:
)
B)
ç)
d)
Doğru alternatif: d) .
Bir elementin kütle numarası, proton ve nötronların toplamına karşılık gelir. Denklemin ilk üyesinde, uranyum atomunda atom numarasına karşılık gelen 92 proton ve kütleden proton sayısı çıkarılarak hesaplanan 143 nötron var.
Z = p = 92
A = p + n = 235
n = A - p = 235 - 92 = 143
Uranyum nötronlarına ek olarak, atom çekirdeğini bombalayan bir nötronumuz daha ve ilk üyede toplam 144 nötronumuz var.
Denklemin ikinci elemanında, baryum (Ba) ve kriptonun (Kr) atom numaralarının toplamı 92 protondur.
56 + 36 = 92
Baryumun (Ba) nötron sayısı 84 ve kriptonun (Kr) 57'dir. Bu değerleri kütleden proton sayısını çıkararak elde ederiz.
A = p + n = 140
n = A - p = 140 - 56 = 84
A = p + n = 93
n = A - p = 93 - 36 = 57
O zaman üyede 144 nötronumuz var, çünkü iki atom çekirdeğinden gelen nötronları reaksiyonda serbest bırakılan üçü ile ekliyoruz.
84 + 57 + 3 = 144
Bu nedenle, denklem doğru: denklemin her bir üyesinde 92 proton ve 144 nötron.
Hazırladığımız listede konuyla ilgili üniversite giriş sınavı sorularına bakın: radyoaktivite egzersizleri.
