Accidente nucleare

Trimis la data: 2004-05-17
Materia: Diverse
Nivel: Gimnaziu
Pagini: 12
Nota: 7.57 / 10
Downloads: 14829
Autor: Alexandru M.
Dimensiune: 288kb
Voturi: 1043
Tipul fisierelor: doc
Acorda si tu o nota acestui referat:
Nu este o noutate pentru nimeni că energia nucleară este pe larg folosită sub diferite forme, în folosul omenirii. Cu toate beneficiile, riscurile la care ne expunem astfel, datorate unor situaţii accidentale pot atinge nivele catastrofale. Dar ca să înţelegem mai bine aceasta, să aflăm mai întâi mai multe detalii despre fenomenele şi principiile care stau la baza utilizării energiei nucleare.
Reacţii nucleare � sunt transformările suferite de nucleele atomilor bombardaţi cu particule şi neutroni.
ACCIDENTE NUCLEARE
- referat la fizica -


Nu este o noutate pentru nimeni că energia nucleară este pe larg folosită sub diferite forme, în folosul omenirii. Cu toate beneficiile, riscurile la care ne expunem astfel, datorate unor situaţii accidentale pot atinge nivele catastrofale. Dar ca să înţelegem mai bine aceasta, să aflăm mai întâi mai multe detalii despre fenomenele şi principiile care stau la baza utilizării energiei nucleare.
Reacţii nucleare – sunt transformările suferite de nucleele atomilor bombardaţi cu particule (, ( şi neutroni.
a) Reacţii endoenergetice: dacă avem energia de reacţie Q ( 0; acestea se petrec cu absorbţia unei părţi din energia cinetică a particulelor incidente.
b) Reacţii exoenergetice: dacă avem energia de reacţie Q ( 0, în acest caz se eliberează energie nucleară sub formă de energie cinetică; se mai numesc şi reacţii exoterme, deoarece se eliberează şi energie termică.
Exemplu: bombardarea nucleului de azot cu o particulă (:
147N + 42( ( 178O + 11H unde 11H ( 11p,
deci rezultă un izotop oxigen şi un proton, iar:
73Li + 11p ( 2 42( + Q unde Q ( 836.109J;
94Be + 42( ( 126C + 10n, 10n este un neutron care se transmută.
Fisiunea nucleară
În 1939 s-a ajuns la concluzia , că la bombardarea cu neutroni lenţi, nucleul de uraniu se rupe în două fragmente, aproximativ egale, eliberându-se în acest proces căldură şi neutroni.





Exemple: 10n + 23592U ( 14556Ba + 8836Kr + 3 10n
10n + 23592U ( 14054Xe + 9436Sr + 2 10n
Definiţie: Fisiunea – este scindarea unui nucleu greu în două nuclee medii.
Explicaţia se poate face cu ajutorul modelului picătură al nucleului – un neutron lent (termic) captat de un nucleu greu, îi transmite acestuia energia lui de legătură şi energia lui cinetică (vezi figura) şi ca urmare creşte agitaţia termică a nucleonilor, nucleul începe să vibreze, se alungeşte învingând forţele de tensiune superficială, până când forţele de respingere electrostatică dintre nucleoni , îl rup în două părţi.
Energia din starea de excitare a nucleului care este supus fisiunii se numeşte energie critică; de exemplu 23592U are Wc = 6,5MeV; 23892U are Wc = 7MeV. Sunt mai uşor fisionabile nuclee cu număr de masă impar: (23592U, 239Pu) cu neutroni lenţi şi 23892U cu neutroni rapizi.
Cantitatea de energie eliberată este însemnată şi se poate calcula prin diferenţa de masă, fiind de aproximativ 200MeV; deci 1kg 23592U produce prin fisiune 8.1013J, energie care este echivalentă cu arderea a 2500tone de huilă. Neutronii rezultaţi în urma proceselor de fisiune nucleară, dispun de o energie cinetică mare, ei putând îndeplini rolul de particule proiectil, dacă întâlnesc în drumul lor alte nuclee fisionabile.
Reacţia în lanţ
În fisiunea nucleelor de uraniu s-a găsit o reacţie, declanşată de un neutron, care la rândul ei eliberează 1÷3 neutroni; prin aceasta procesul furnizează proiectile noi şi există posibilitatea ca procesul de fisiune să fie menţinut, fără alimentare cu neutroni din exterior, sub forma unei reacţii continue până la epuizarea completă a materialului fisionabil, deci avem o reacţie în lanţ; lucru care se poate întâmpla la nuclee de 23592U, 23392U, 23992U unde neutronii expulzaţi provoacă la rândul lor fisiunea altor nuclee. Uraniul natural este format dintr-un amestec de trei izotopi 23592U(0,714%), 23892U (99,28%) şi 23492U(0,00548%, dar la reacţia în lanţ participă exclusiv 23592U, dar nu toţi neutronii rezultaţi în urma fisiunii pot produce alte fisiuni, o parte dintre ei fiind captaţi de nuclee ale impurităţilor, alţii de nuclee de 23892U, iar altă parte ies din volumul de Uraniu.





Pentru a întreţine reacţia în lanţ, în medie cel puţi unul din neutronii rezultaţi dintr-un nucleu, trebuie să producă o nouă fisiune. La o compoziţie a materialului fisionabil această condiţie este cel puţin egală cu o valoare, numită masă critică.
Când mai mult de unul din neutronii expulzaţi din nucleu produc noi fisiuni, numărul fisiunilor în unitatea de timp creşte în progresie geometrică şi are loc explozia nucleară.
Dacă numai un singur neutron dintr-un nucleu produce o nouă fisiune, numărul fisiunilor din unitatea de timp rămâne constant şi atunci avem reacţie în lanţ controlată.
Energia eliberată în urma fisiunii nucleare este de ~ 200 MeV, iar pentru nucleele din 1 kg de 235U se eliberează 4,7·1026MeV=7,5·1013J, deci de 3·1016 ori mai eficace decât huila.

Fuziunea nucleară este reacţia nucleară de sinteză a unui nucleu greu, mai stabil, din nuclee mai uşoare.
Dacă energia de legătură a unui nucleon a nucleelor iniţiale este mai mică decât a nucleului final, diferenţa va fi eliberată în cadrul reacţiei; acest lucru este valabil pentru nucleele uşoare: 11H, 21D, 31T, 32He, 73Li, deoarece din variaţia energiei de legătură pe nucleon, în funcţie de numărul de masă A, se constată a fi, ca până la aproximativ A = 6;
- crescător continuu şi care variază mult mai rapid în zona elementelor uşoare, decât
în zona elementelor grele şi deci energia degajată în procesul de fisiune va fi mult mai mare decât la reacţiile de fisiune (ex: 0,85 MeV/nucleon la fisiune şi 4,95 MeV/nucleon la fuziune)
Pentru a avea loc reacţia de fisiune, nucleele uşoare trebuie să se apropie la o distanţă mai mică de 10-15m, distanţă la care apar puternic forţele de respingere coulombiană, deci nucleele care se unesc trebuie să aibă o energie cinetică iniţială mare, care se poate obţine prin creşterea temperaturii la valori mari T ( 5.109K, de aceea aceste reacţii se mai numesc şi reacţii termonucleare.
Deocamdată, tehnologia actuală nu permite utilizarea acestora.
Reactoare nucleare
Reactorul nuclear este un sistem în care se autoîntreţine reacţia în lanţ, iar energia eliberată la fisiunea nucleelor poate fi folosită în mod controlat.
Primul reactor nuclear a fost construit de Enrico Fermi în anul 1942, în oraşul Chicago, iar următorul la Kurceatov în 1946 în fosta URSS.
În clasificarea reactoarelor nucleare avem mai multe criterii:
după energia neutronilor, care produc reacţa de fisiune avem:
reactoare cu neutroni lenţi şi reactoare cu neutroni rapizi;
după structura zonei active, avem: reactoare omogene (combustibilul nuclear este amestecat cu moderatorul, care este apa, apa grea, grafitul); heterogene (combustibilul nuclear este separat de moderator; sub formă de bare, distribuit uniform în masa moderatorului).
după concentraţia nucleelor 23592U, avem reactoare: cu uraniu slab îmbogăţit, mediu îmbogăţit şi puternic îmbogăţit.
după moderatorul folosit, avem reactoare cu apă obişnuită, apă grea, beriliu, grafit, compuşi organici.
după puterea reactoarelor, aceştia pot fi: de putere zero (până la 1kw); de putere medie (1÷50 kw); de putere mare (( 100 kw).
Centrale nucleare
Centralele nucleare sunt centralele în care se produce energie electrică pe baza energiei nucleare, obţinute din reacţii nucleare.
Schema de principiu al unei centrale nucleare, se poate reprezenta astfel:





Părţile constructive ale unui reactor:
Combustibilul nuclear – substanţa fisionabilă formată din bare de uraniu îmbogăţit 23592U sau izotopi artificiali ca 23994Pu, 23392U obţinuţi în reactoare, ca produse secundare prin captarea de neutroni10n de către 23892U şi 23291Th; uraniul îmbogăţit fisionează mai uşor dar este mai scump decât uraniul natural.
Moderatorul – este substanţa în care neutronii 10n sunt încetiniţi, prin ciocnirile succesive dintre ei şi nucleele moderatorului; neutronii încetiniţi, produc mai uşor fisiunea nucleelor 23592U şi sunt captaţi mai greu de 23892U. Au rol de control al reacţiei de fisiune.
Cei mai folosiţi moderatori sunt: apa, apa grea, grafitul, beriliu (apa grea este cel mai bun moderator, ea absoarbe foarte puţin neutronii, dar produce o încetinire mare a acestora).
Reacţia în lanţ este o reacţie exoenergetică, rezultând o cantitate mare de căldură preluată de agentul de răcire.
Agentul / fluidul de răcire – care circulă prin reactor şi transportă în exterior energia termică degajată în urma reacţiei de fisiune. Ca fluid de răcire se folosesc: apa, apa grea, metalele lichide, CO2, etc.
Barele de control şi barele de securitate – sunt substanţe care absorb neutronii şi sunt sub formă de bare de bor sau cadmiu.
Cuva reactorului – confecţionată din oţel sau fontă pentru a absorbi radiaţiile emise, iar partea exterioară a reactorului este un zid gros de beton, asigurându-se o bună protecţie contra radiaţiilor apărute.
România a fost a 11-a ţară din lume, care a instalat ...
Home | Termeni si conditii | Politica de confidentialitate | Cookies | Help (F.A.Q.) | Contact | Publicitate
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.