Jana Nachtigalová Martin Šmídek Pavlína Dvořáková Pavel Linhart Štěpení jádra Jana Nachtigalová Martin Šmídek Pavlína Dvořáková Pavel Linhart

Štěpení jader atomů V jádře atomu jsou protony a neutrony vzájemně poutány velkými jadernýmmi silami. Tyto síly jsou mnohonásobně větší než odpudivé síly, působící mezi protony. Podaří-li se jádro atomu vhodného prvku rozdělit na dvě přibližně stejně velké části, uvolňuje se jeho vnitřní energie. Způsob jak toho dosáhnout, je možný např. zasahováním jádra letícími neutrony.

Štěpná reakce 1. Štěpení jádra samovolné nebo po získání energie 2. Obvykle se dodá energie záchytem neutronu. 3. Doprovázena vznikem neutronů s energiemi v oblasti jednotek.

Řetězová reakce Jestli-že, se jádro vhodného prvku podaří rozdělit na dvě zhruba stejně velké části ( jak jsem uvedla výše např. letícím neutronem ), uvolní se jeho vnitřní energie. Tento proces poměrně dobře probíhá u izotopu uranu. Jádro tohoto izotopu se po zásahu neutronu rozpadne na dvě části, přičemž se uvolní vazebná energie jaderných částic. Popsanému ději říkáme štěpení jádra. Kdyby se toto stalo pouze s jedním atomem uranu, získanou energii bychom prakticky nemohli využít neboť by byla příliš malá. Při rozpadu tohoto izotopu uranu se však z původního jádra uvolní ještě další neutrony, které mohou štěpit jádra dalších atomů. Tímto se prudce zvyšuje počet štěpených atomů, nastává řetězová reakce a v krátkém čase se prudce zvýší množství uvolněné energie. Pokud řetězová reakce není zastavena na určité úrovni, uvolněné množství se projeví jako obrovský výbuch. Takto pracuje atomová bomba. Pro užitečné využití uvolněné energie (např. v elektrárně ) je potřeba štěpnou reakci stabilizovat na takové úrovni, jakou potřebujeme. Provádí se to tak, že přebytečné uvolněné neutrony se zachycují nějakou látkou, aby se štěpení udrželo na potřebné úrovni. Probíhající reakce se pak nazývá řízená štěpná reakce.

Řetězová reakce - historie Poprvé fyzikové realizovali řízenou řetězovou štěpnou reakci pod tribunou stadiónu Chicagské university v roce 1942. Bylo to období druhé světové války, hrozilo, že štěpení zneužije nacistické Německo. Proto se velká skupina fyziků dala dobrovolně do služeb vojáků a pracovala na teoretickém i praktickém zvládnutí štěpné reakce v laboratořích v městečku Los Alamos v Novém Mexiku (USA). První výsledek jejich práce vybuchl v poušti Alamogordo před svítáním 16.července 1945. Štěpná reakce fungovala dokonale. Definitivně předvedla štěpná reakce svoji sílu 6.srpna 1945 nad Hirošimou a o tři dny později nad Nagasaki. Po skončení války bylo věnováno dostatek úsilí a pozornosti i řízené štěpné reakci pro mírové účely. Experimentální jaderné reaktory byly postaveny v USA, Velké Británii, Francii a Sovětském svazu. Elektrickou energii se podařilo poprvé vyrobit pomocí jaderného reaktoru v USA v roce 1951. Jaderná energetika dospěla v současnosti do takové podoby, že některé státy získávají tímto způsobem významný podíl elektrické energie.

Hirošima a Nagasaki varují. Město, jemuž se dostalo celosvětového věhlasu tím nejtragičtějším možným způsobem, je japonská Hirošima. Události 6.srpna 1945, kdy byla na město svržena první (a doufejme, že navždy i předposlední) atomová bomba v dějinách lidstva, připomíná muzeum a Mírový park. Jeho nejznámější součástí je tzv. A-Bomb Dome. Ruiny budovy zanechané ve stejném stavu jako po výbuchu se dostaly na seznam světového dědictví UNESCO. Nás může těšit, že jednu z mála staveb, jejíž skelet dokázal přečkat i ničivou sílu atomové bomby projektoval český architekt Jan Letzl. V 8:15hod vypustila Enola Gay bombu Little Boy ve výšce 9600m z pumovnice. Výška jejího výbuchu nad zemí byla nastavena na 610m a bomba vybouchla 43 sekund po svém vypuštění. Při následné explozi zahynulo nebo bylo smrtelně zraněno 80 000 lidí a z 90 000 budov bylo zničeno 62 000.

Hirošima po svržení bomby.

Technické údaje bomby svržené na Hirošimu. Chlapeček (Little Boy) Výbušná síla: ekvivalent 20.000 tun TNT délka: 3 metry šířka: 0,7 metrů váha: 4080 kg princip: uvnitř bomby spojil výbuch konvenční trhaviny dvě částice Uranu 235, což vyvolalo řetězovou reakci použití: Hirošima

Enrico Fermi 1901-1954 1926- se stal profesorem teoretické fyziky na univerzitě v Římě 1932- se seznámil s pracemi Jamese Chadwicka a rozhodl se navázat na jeho pokusy 1938-získal Nobelovu cenu za objev umělých radioaktivních prvků.

Zapamatuj si Proniknutím neutronu do jádra atomu uranu dojde k rozštěpení jádra na dvě části. Při štěpné reakci uranu se uvolňuje ohromné množství energie. Produktem štěpné reakce jsou radionuklidy.