Štěpení atomu a řetězová reakce

Prezentace na téma: "Štěpení atomu a řetězová reakce"— Transkript prezentace:

1 Štěpení atomu a řetězová reakce
Zuzana Grohmannová Jaroslav Aguilar Mariano Aguilar Ondřej Bouček

2 Štěpení atomu Uran je kov sloužící jako palivo pro většinu jaderných elektráren. Používá se zvláštní izotop uranu, zvaný U-235, který má v jádru 235 nukleonů. Narazí-li do takového jádra neutron, rozštěpí se jádro na dvě menší jádra. Při tomto pochodu vzniká neviditelné záření, tzv. paprsky gama, a z rozbitého jádra vyletí vysokou rychlostí dva až tři neutrony. Tyto neutrony mohou rozštěpit jiné atomy U-235 a uvolnit z jejich jader energii a další neutrony, takže štěpení jader pokračuje. Takový proces se nazývá řetězová reakce. good

3 Jaderné štěpení je zvyklé na energii produkce pro jadernou energii a k explozi pohonu nukleárních zbraní. Štěpení je užitečné jako zdroj energie protože některé materiály jako jaderná paliva, tvoří neutrony jako součást procesu štěpení a také podstupují odjištěné štěpení když narazí volný neutron. Jaderná paliva mohou být dílem nepřetržité řetězové reakce, která uvolní energii v kontrolovaném poměru v nukleárním reaktoru nebo velmi rychlé nekontrolované míře v jaderné zbrani.

4 Druhy štěpení spontánní štěpení indukované štěpení samovolné štěpení

5 Štěpení

6 Rozlišujeme tři stupně multiplikačního faktoru k
k < 1 – podkritický – bez vnějšího zdroje neutronů ustane → urychlovačem řízené transmutory (jaderné přeměny) – vnější zdroj neutronů k = 1 – kritický – může probíhat řízená řetězová reakce → jaderné reaktory k > 1 – nadkritický – neřízená (lavinovitá) řetězová reakce → jaderné bomby

7 Otto Hahn Otto Hahn byl německý fyzikální chemik, žijící v letech Je objevitelem několika transuranů(chemický prvek hned za uranem) , obdržel Nobelovu cenu za chemii v roce 1944 spolu s Lise Meitnerovou ( ) a Fritzem Strassmannem ( ) za objev štěpení jádra uranu neutrony z roku Hahn spolu s dalšími německými atomovými fyziky protestoval proti zneužití objevu během druhé světové války (Gottingenským manifestem z roku 1957 fyzici odmítali jakkoli se účastnit přípravy jaderných zbraní).

8

9 Řetězová reakce Jeden ze způsobů spalování jaderného paliva je řetězová samoudržující se reakce. Základem řetězové reakce jsou exotermické reakce, které jsou iniciovány nějakou částicí a při těchto reakcích vznikají druhotné částice. Tyto druhotné částice opět iniciují další reakce, ty opět další a tak dále do té doby, než dojde k přerušení řetězce po sobě jdoucích reakcí v důsledku ztráty částice - nositele procesu. Základní příčiny ztrát částic jsou dvě: absorpce(pohlcování) částice bez emise(vyslání,vydání) druhé a únik částice za hranice látky, v níž probíhá řetězová reakce. Jestliže při každé reakci vznikne pouze jedna druhotná částice, pak se řetězová reakce nazývá nerozvětvená. Taková reakce nemůže být samoudržující. Jestliže se v každé reakci objeví více než jedna částice, vzniká rozvětvená řetězová reakce, neboť jedna z druhotných částic pokračuje v původním řetězci a ostatní částice zakládají nové řetězce, které se znovu větví. Rozvětvená řetězová reakce je znázorněna na obrázku 11.

10

11 Enrico Fermi Italský fyzik Enrico Fermi se narodil 29. září 1901 v Římě. V roce 1938 získal Enrico Fermi Nobelovu cenu za objev umělých radioaktivních prvků vyrobených neutronovým ozářením. Na chicagském stadionu Enrico Fermi poprvé uskutečnil kontrolovanou řetězovou reakci (2. prosince 1942). Jako jeden z mnoha známých fyziků se v Los Alamos podílel na výrobě atomové bomby - Projekt Manhattan Enrico Fermi zemřel 29. listopadu 1954 v Chicagu.

12 Enrico Fermi

13