Jaderné reakce Autor: Mgr. Eliška Vokáčová Gymnázium K. V. Raise, Hlinsko, Adámkova , duben

Jaderné reakce Obr. 1

Jaderné reakce K jaderným reakcím dochází při srážkách atomových jader. Při reakcích se může jeden nuklid měnit v druhý. Elektrický náboj i počet nukleonů zůstává stejný před reakcí i po reakci.

Ernest Rutherford V roce 1919 uskutečnil Rutherford první jadernou reakci, kdy došlo k přeměně prvků. Přeměna dusíku na kyslík. Obr. 2

Při jaderných reakcích dochází k uvolnění obrovského množství energie – v jaderných reaktorech nebo při jaderném výbuchu bomby. Uvolněná energie má podobu záření, projeví se tlakovými a tepelnými účinky. Může být přeměněna na energii elektrickou – v jaderných elektrárnách.

Druhy jaderných reakcí: a) jaderné štěpení – těžké jádro se rozdělí na dvě jádra lehčí, nastává v jaderném reaktoru, v jaderných bombách, b) jaderné slučování (syntéza) – ze dvou lehčích jader se vytvoří jádro těžší, je zdrojem energie v nitru Slunce a ostatních hvězd.

Termonukleární syntéza na Slunci – příklad reakce Slučování jader vodíku vede postupně ke vzniku jader hélia. Obr. 3

Albert Einstein určil, že energie obsažená v látce souvisí s hmotností vztahem E = energie, m = hmotnost, c = rychlost světla ( v 1 kg látky je ukryta energie J) Energie uvolňovaná při jaderných reakcích je milionkrát větší než u reakcí chemických.

Uvolňování jaderné energie Jaderná energie se může uvolňovat při štěpení jader v řetězové jaderné reakci, která probíhá pouze v tzv. štěpných materiálech. V přírodě – jediný štěpný materiál, který je obsažen v množství 0,7 % v uranu 238. Z uranu 238 se uměle vyrábí také plutonium 239, které může být použito v jaderných zbraních.

Řetězová reakce: do jádra narazí neutron, rozštěpí ho na dvě jádra a dále vzniknou 2-3 nové neutrony, které mohou štěpit další jádra. Je-li množství štěpné látky velké (kritická hmotnost), má řetězová reakce charakter jaderného výbuchu.

Příklad reakce:

Princip jaderné bomby: dva kusy uranu 235 nebo plutonia v menším než kritickém množství jsou explozí klasické výbušniny vrženy proti sobě - proběhne řetězová reakce, při které se uvolní obrovská energie a látka se zahřeje na miliony stupňů Celsia. Obr. 4

Vědci zkoumají využití termojaderných reakcí – jaderné slučování při vysokých teplotách (miliony stupňů Celsia). Při vysokých teplotách se ionizuje plyn, vzniká plazma tvořené kladně a záporně nabitými částicemi. Technickým problémem je, kde udržet plazma – využívá se tokamak = magnetická nádoba tvaru prstence. Silné magnetické pole zabraňuje dotyku plazmatu a stěny komory.

Obr. 5 Tokamak

Při jaderných reakcích se uvolňuje pouze asi 1 % energie obsažené v látce. BUDOUCNOST: Veškerá energie se uvolňuje při srážkách částice a její antičástice. Při srážce obě částice zanikají, dochází k tzv. anihilaci (zániku) hmoty.

Použité zdroje KOLÁŘOVÁ, Růžena; BOHUNĚK, Jiří; ŠTOLL, Ivan. Fyzika pro 9. ročník základní školy. Dotisk 1. vydání. Nakladatelství Prometheus, spol. s r. o., Praha 4, Učebnice pro základní školy. ISBN Zdroje obrázků: Federal Government of the United States. [cit ]. Dostupný pod licencí Creative Commons na WWW:, obr. 1http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/79/Operation_Upshot-Knothole_- _Badger_001.jpg/705px-Operation_Upshot-Knothole_-_Badger_001.jpg Unknown. [cit ]. Dostupný pod licencí Creative Commons na WWW:, obr. 2http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6a/Ernest_Rutherford.jpg NASA Goddard Laboratory for Atmospheres. [cit ]. Dostupný pod licencí Creative Commons na WWW:, obr. 3http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/df/Sun_in_X-Ray.png Original uploader was Pitel at cs.wikipedia. [cit ]. Dostupný pod licencí Creative Commons na WWW:, obr. 4Pitelcs.wikipediahttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/41/Princip_jaderne_naloze.svg/709px- Princip_jaderne_naloze.svg.png Michel Maccagnan. [cit ]. Dostupný pod licencí Creative Commons na WWW:, obr. 5http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/2a/KSTAR_tokamak.jpg/800px- KSTAR_tokamak.jpg