Energetica nucleara

Trimis la data: 0000-00-00 Materia: Fizica Nivel: Liceu Pagini: 5 Nota: / 10 Downloads: 12703
Autor: Matei Horatiu Dimensiune: 25kb Voturi: Tipul fisierelor: doc Acorda si tu o nota acestui referat: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
vezi mai multe detalii vezi mai putine detalii
Raporteaza o eroare
În 1934 Enrico Fermi a studiat reacţii pe nuclee grele, la bombardarea acestora cu neutroni, observând că la bombardarea uraniului apar mulţi produşi derivaţi emiţători - radioactivi. În experienţele lor Joliot Curie şi Savitch, stimulaţi de Fermi au găsit printre produşii derivaţi un element - activ, pe care l-au luat drept un izotop al radiului.

Energetica nucleara

Energia electrica se produce la scara industriala în instalatii numite
centrale electrice. În functie de tipul de energie transformata în
energie electrica, cele mai importante pot fi:

termocentrale - în care se transforma energie termica, rezultata prin
arderea

combustibililor;

hidrocentrale - în care se transforma energia potentiala a apei;

nuclearo-electrice - în care se transforma energia rezultata din
reactiile

nucleare.

Centrala nucleara (CN)

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
C N

Energia necesara în aceste centrale se obtine în urma reactiilor
nucleare.

Reactii nucleare - sunt transformarile suferite de nucleele atomilor
unor substante,când sunt bombardate cu particule a, b si neutroni.

a) daca energia de reactie Q < 0, avem reactii endoenergetice, care se
petrec numai cu absorbtia unei parti din energia cinetica a
particulelor incidente.

b) daca energia de reactie Q > 0, avem reactii exoenergetice , în care
se elibereaza energie nucleara sub forma de energie cinetica, se mai
numesc si reactii exoterme, deoarece se elibereaza energie si sub
forma de caldura.

Într-o reactie nucleara numarul de nucleoni care intra în reactie,
este egal cu numarul de nucleoni rezultati din reactie.

Exemple: bombardarea nucleului de azot cu o particula a:

14[7]N + 4[2]a -> 17[8]O + 1[1]H unde 1[1]H =3 1[1]p, deci rezulta un
izotop al oxigenului si un proton, iar reactia se numeste transmutatie
nucleara.

7[3]Li + 1[1]p -> 2 4[2]a + Q unde Q ~= 836.10^9J; 9[4]Be + 4[2]a ->
12[6]C + 1[0]n, 1[0]n este un neutron care se transmuta.

Fisiunea nucleara

În 1934 Enrico Fermi a studiat reactii pe nuclee grele, la bombardarea
acestora cu neutroni, observând ca la bombardarea uraniului apar multi
produsi derivati emitatori b^- radioactivi. În experientele lor Joliot
Curie si Savitch, stimulati de Fermi au gasit printre produsii
derivati un element b^- activ, pe care l-au luat drept un izotop al
radiului.

Otto Hahn si Strassman au încercat sa identifice acest izotop , gasind
spre surprinderea lor ca activitatea b^- trebuie sa apartina unui
nizotop de bariu si nu se lasa identificat ca radiu. În publicatia lor
(ianuarie 1939) Hahn si Strassman trageau de aici concluzia , ca la
bombardarea cu neutroni lenti nucleul de uraniu se scinda în doua
fragmente, aproximativ egale ca marime, eliberându-se în acest proces
caldura si neutroni.

0x08 graphic
Z/2

0x08 graphic
0x08 graphic
1[0]n 1[0]n

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
-> -> 1[0]n

0x08 graphic
1[0]n

0x08 graphic
Z/2

Q >>>

0x08 graphic
Exemple: 1[0]n + 235[92]U -> 145[56]Ba + 88[36]Kr + 3 1[0]n

1[0]n + 235[92]U -> 140[54]Xe + 94[36]Sr + 2 1[0]n

Fisiunea - este scindarea unui nucleu greu în doua nuclee medii.

Explicatia se poate face cu ajutorul modelului picatura al nucleului -
un neutron lent (termic) captat de un nucleu greu, comunica
nucleonilor acestuia energia lui de legatura si energia lui cinetica
(vezi figura) si ca urmare creste agitatia termica a nucleonilor,
nucleul începe sa vibreze, se alungeste învingând fortele de tensiune
superficiala, pâna când fortele de respingere electrostatica dintre
nucleoni , îl rup în doua parti.

Energia din starea de excitare a nucleului care este supus fisiunii se
numeste energie critica; de exemplu 235[92]U are W[c] = 6,5MeV;
238[92]U are W[c] = 7MeV. Sunt mai usor fisionabile nucleele cu un
numar de masa impar (235[92]U, 239Pu) cu neutroni lenti si 238[92]U cu
neutroni rapizi.

Fisiunea nucleara elibereaza o însemnata cantitate de energie, care se
poate calcula prin diferenta de masa, fiind de aproximativ 200MeV;
deci 1kg 235[92]U produce prin fisiune 8.10^13J, energie care este
echivalenta cu arderea a 2500tone de huila. Neutronii rezultati în
urma proceselor de fisiune nucleara, dispun de o energie cinetica
mare, ei putând îndeplini rolul de particule proiectil, daca întâlnesc
în drumul lor alte nuclee fisionabile.

Reactia în lant

În fisiunea nucleelor de uraniu s-a gasit o reactie care este
declansata de un neutron si care la rândul ei elibereaza 1-3 neutroni;
prin aceasta procesul furnizeaza proiectile noi si exista
posibilitatea ca procesul de fisiune sa fie mentinut, fara alimentare
cu neutroni din exterior, sub forma unei reactii continue pâna la
epuizarea completa a materialului fisionabil, deci avem o reactie în
lant; lucru care se poate întâmpla la nuclee de 235[92]U, 233[92]U,
239[92]U unde neutronii expulzati provoaca la rândul lor fisiunea
altor nuclee. Uraniul natural este format dintr-un amestec de trei
izotopi 235[92]U(0,714%), 238[92]U (99,28%) si 234[92]U(0,00548%, dar
la reactia în lant participa exclusiv 235[92]U, dar nu toti neutronii
rezultati în urma fisiunii pot produce alte fisiuni, o parte dintre ei
fiind captati de nuclee impuritate, altii de nuclee de 238[92]U, iar
alta parte ies din volumul de uraniu.

0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
1[0]n 1[0]n -> 1[0]n -> ...

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic

Pentru a întretine reactia în lant, în medie cel puti unul din
neutronii rezultati dintr-un nucleu, trebuie sa produca o noua
fisiune. La o compozitie a materialului fisionabil aceasta conditie
este cel putin egala cu o valoare, numita masa critica.

Când mai mult de unul din neutronii expulzati dintr-un nucleu produc
noi fisiuni, numarul fisiunilor în unitatea de timp creste în
progresie geometrica si are loc explozia nucleara.

Daca numai un singur neutron dintr-un nucleu produce o noua fisiune,
numarul fisiunilor din unitatea de timp ramâne constant si atunci avem
reactie în lant controlata.

Energia eliberata în urma fisiunii nucleare este de 200MeV, iar la
fisiunea tuturor nucleelor dintr-un kg de uraniu, elibereaza energia
de 4,7.10^26MeV = 7,5.10^13J, deci de 3.10^16ori mai eficace decât
huila.

Fuziunea nucleara

La fisiune se câstiga energie, deoarece fragmentele nucleare poseda
energie de legatura medie per nucleon mai mare decât a nucleului de
uraniu si rezulta ideea ca energia eliberata la unirea
constituientilor nucleari într-un nucleu s-ar putea valorifica.

Fuziunea nucleara este reactia nucleara de sinteza a unui nucleu greu,
mai satbil, din nuclee mai usoare.

Daca energia de legatura a unui nucleon a nucleelor initiale este mai
mica decât a

Nucleului final, diferenta va fi eliberata în cadrul reactiei; acest
lucru este valabil pentru nucleele usoare: 1[1]H, 2[1]D, 3[1]T,
3[2]He, 7[3]Li, deoarece din variatia energiei de legatura per
nucleon, în functie de numarul de masa A, se constata a fi, ca pâna la
aproximativ A = 6;

DW[1]/A - crescator continuu si care variaza mult mai rapid în zona
elementelor usoare, decât în zona elementelor grele si deci energia
degajata în procesul de fisiune va fi mult mai mare decât cea din
reactiile de fisiune (ex: 0,85MeV/nucleon la fisiune si
4,95MeV/nucleon la fuziune)

Pentru exemplificare dam câteva reactii de sinteza (fuziune) a unor
nuclee usoare si energia eliberata:

1[1]H + 3[1]H -> 4[2]He + 19,8MeV 3[1]H + 2[1]H -> 4[2]He + 1[0]n +
17,6MeV

2[1]H + 2[1]H -> 3[1]H + 1[1]p + 4,02MeV 2[1]H + 2[1]H -> 3[2]He +
1[0]n + 3,25MeV

3[1]H + 2[1]H -> 4[2]He + 1[1]p + 18,3MeV

Pentru a avea loc reactia de fisiune, nucleele usoare trebuie sa se
apropie la o distanta mai mica de 10^-15m, distanta la care apar
puternic fortele de respingere coulombiana, deci nucleele care se
unesc trebuie sa aiba o energie cinetica initiala mare, care se poate
obtine prin cresterea temperaturii la valori mari T ~= 5.10^9K, de
aceea aceste reactii se mai numesc si reactii termonucleare.

Reactoare nucleare

Reactorul nuclear este un sistem în care se autoîntretine reactia în
lant, iar energia eliberata la fisiunea nucleelor poate fi folosita în
mod controlat.

Primul reactor nuclear a fost construit de Enrico Fermi în anul 1942,
în orasul Chicago, iar Kurceatov în 1946 în fosta URSS.

În clasificarea reactoarelor nucleare avem mai multe criterii:

a. dupa energia neutronilor, care produc majoritatea reactiilor de
fisiune, avem reactoare cu: cD-neutroni lenti si cu cD-neutroni
rapizi;
b. dupa structura zonei active, avem reactoare: o omogene (în care
combustibilul nuclear este amestecat cu moderatorul, care este
apa, apa grea, grafitul); o heterogene (în care ...

Nota explicativa
Referatele si lucrarile oferite de Referate.ro au scop educativ si orientativ pentru cercetare academica.

Iti recomandam ca referatele pe care le downloadezi de pe site sa le utilizezi doar ca sursa de inspiratie sau ca resurse educationale pentru conceperea unui referat nou, propriu si original.

Referat.ro te invata cum sa faci o lucrare de nota 10!
Filmele zilei
Linkuri utile
Programeaza-te online la salonul favorit Descarca gratuit aplicatiile pentru iOS si Android Filmulete haioase Filme, poante si cele mai tari faze Jocuri Cele mai tari jocuri de pe net Referate scoala Resurse, lucrari, referate materiale pentru lucrari de nota 10 Bacalaureat 2019 Vezi subiectele examenului de Bacalaureat din 2019 Evaluare Nationala 2019 Ultimele informatii despre evaluare nationala
Toate imaginile, textele sau alte materiale prezentate pe site sunt proprietatea referat.ro fiind interzisa reproducerea integrala sau partiala a continutului acestui site pe alte siteuri sau in orice alta forma fara acordul scris al referat.ro. Va rugam sa consultati Termenii si conditiile de utilizare a site-ului. Informati-va despre Politica de confidentialitate. Daca aveti intrebari sau sugestii care pot ajuta la dezvoltarea site-ului va rugam sa ne scrieti la adresa webmaster@referat.ro.
Confidentialitatea ta este importanta pentru noi

Referat.ro utilizeaza fisiere de tip cookie pentru a personaliza si imbunatati experienta ta pe Website-ul nostru. Te informam ca ne-am actualizat politica de confidentialitate pentru a integra cele mai recente modificari privind protectia persoanelor fizice in ceea ce priveste prelucrarea datelor cu caracter personal. Inainte de a continua navigarea pe Website-ul nostru te rugam sa aloci timpul necesar pentru a citi si intelege continutul Politicii de Cookie. Prin continuarea navigarii pe Website-ul nostru confirmi acceptarea utilizarii fisierelor de tip cookie conform Politicii de Cookie. Nu uita totusi ca poti modifica in orice moment setarile acestor fisiere cookie urmarind instructiunile din Politica de Cookie.


Politica de Cookie
Am inteles