ACCIDENTE NUCLEARE
- referat la fizica -
Nu este o noutate pentru nimeni ca energia nucleara este pe larg folosita sub diferite forme, în folosul omenirii. Cu toate beneficiile, riscurile la care ne expunem astfel, datorate unor situatii accidentale pot atinge nivele catastrofale. Dar ca sa întelegem mai bine aceasta, sa aflam mai întâi mai multe detalii despre fenomenele si principiile care stau la baza utilizarii energiei nucleare.
Reactii nucleare – sunt transformarile suferite de nucleele atomilor bombardati cu particule (, ( si neutroni.
a) Reactii endoenergetice: daca avem energia de reactie Q ( 0; acestea se petrec cu absorbtia unei parti din energia cinetica a particulelor incidente.
b) Reactii exoenergetice: daca avem energia de reactie Q ( 0, în acest caz se elibereaza energie nucleara sub forma de energie cinetica; se mai numesc si reactii exoterme, deoarece se elibereaza si energie termica.
Exemplu: bombardarea nucleului de azot cu o particula (:
147N + 42( ( 178O + 11H unde 11H ( 11p,
deci rezulta un izotop oxigen si un proton, iar:
73Li + 11p ( 2 42( + Q unde Q ( 836.109J;
94Be + 42( ( 126C + 10n, 10n este un neutron care se transmuta.
Fisiunea nucleara
În 1939 s-a ajuns la concluzia , ca la bombardarea cu neutroni lenti, nucleul de uraniu se rupe în doua fragmente, aproximativ egale, eliberându-se în acest proces caldura si neutroni.
Exemple: 10n + 23592U ( 14556Ba + 8836Kr + 3 10n
10n + 23592U ( 14054Xe + 9436Sr + 2 10n
Definitie: 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, îi transmite 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 23592U are Wc = 6,5MeV; 23892U are Wc = 7MeV. Sunt mai usor fisionabile nuclee cu numar de masa impar: (23592U, 239Pu) cu neutroni lenti si 23892U cu neutroni rapizi.
Cantitatea de energie eliberata este însemnata si se poate calcula prin diferenta de masa, fiind de aproximativ 200MeV; deci 1kg 23592U produce prin fisiune 8.1013J, 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, declansata de un neutron, 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 23592U, 23392U, 23992U unde neutronii expulzati provoaca la rândul lor fisiunea altor nuclee. Uraniul natural este format dintr-un amestec de trei izotopi 23592U(0,714%), 23892U (99,28%) si 23492U(0,00548%, dar la reactia în lant participa exclusiv 23592U, dar nu toti neutronii rezultati în urma fisiunii pot produce alte fisiuni, o parte dintre ei fiind captati de nuclee ale impuritatilor, altii de nuclee de 23892U, iar alta parte ies din volumul de Uraniu.
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 din 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 ~ 200 MeV, iar pentru nucleele din 1 kg de 235U se elibereaza 4,7·1026MeV=7,5·1013J, deci de 3·1016 ori mai eficace decât huila.
Fuziunea nucleara este reactia nucleara de sinteza a unui nucleu greu, mai stabil, 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 usoar...