Jaderné reakce

Co to je? Reakce mezi atomovými jádry (naopak chemická reakce je rekce mezi elektronovými obaly, mohou se při ní vyměňovat elektrony) Jeden prvek se může měnit na jiný První úspěšný umělý pokus: E.Rutherford 1919: dusík 14 + helium 4 kyslík 17 + vodík 1 Zajímavé jsou reakce, při kterých se uvolňuje energie

Druhy reakcí Štěpení jader – těžké jádro se rozdělí na více lehčích a uvolní se energie Slučování jader (jaderná fúze) – dvě lehká jádra se sloučí na jedno těžší a uvolní se energie Uvolněná energie DE=Dmc2 (energie se uvolňuje, pokud jsou výsledná jádra lehčí než výchozí)

Štěpení jader Nejčastěji používán uran 235 (relativně vzácný) Pro srážce s neutronem se může jádro U235 rozštěpit na dvě lehčí jádra a 2-3 neutrony ty mohou narazit do dalšího jádra U235 a vyvolat štěpnou reakci  řetězová reakce Neomezujeme-li počet vzniklých neutronů, výkon stoupá  výbuch Ten nastává samovolně při překročení kritického množství (asi 44,5 kg) – princip uranové bomby Ostré použití bomby: Japonsko 1945 –obr.1, obr. 2, obr. 3 Omezujeme-li počet neutronů  řízená reakce (v reaktorech) Další štěpné materiály: plutonium 239 (výroba z uranu 238), uran 233 (výroba z thoria 232 v reaktorech)

Slučování jader Např. D+T He 4+n Atraktivní, bezpečná, leč obtížná Jádra D a T se odpuzují  je nuné je napřed k sobě dotlačit Tzn. Vrhnout je proti sobě vysokými rychlostmi Toho lze docílit zahřátím na vysokou teplotu (107 °C) Řízená reakce probíhá v TOKAMAKU – v něm se horký plyn (plazma) udržuje magnetickým polem a zahřívá se elektrickým proudem – zatím nefunguje dlouhodobě Neřízená reakce – zvládnutá dobře – vodíková bomba (jako rozbuška pro získání vysoké teploty slouží uranová bomba)

Anihilace hmoty Získá se všechna energie Setká se částice s antičásticí (má opačný náboj), obě zmizí a vznikne energie (záření gamma) – E=mc2 Neumíme využít

Využití – jaderný reaktor Primární, sekundární, terciární okruh Animace Primární okruh: palivové tyče, regulační tyče, havarijní tyče + voda (moderátor) – ta se zahřívá letícími neutrony) V parogenerátory předá energii vodě sekundárního okruhu; z té se stane pára a pohání turbínu Pomocí studené vody v terciárním (chladícím) okruhu pára po průchodu turbínou zkapalní a jde zpět do parogenerátoru