Kernenergie - Fisika - 2021
Van die belangrikste vorme van elektrisiteitsproduksie in die wêreld maak kernkrag ongeveer 16% van hierdie elektrisiteit uit. Daar is egter sommige lande wat meer van kernkrag afhanklik is: terwyl hulle in Brasilië byvoorbeeld slegs 3% van die elektrisiteit wat deur kernfabrieke gebruik word, in Frankryk vervaardig, is 78% van die elektrisiteit wat in Frankryk opgewek word (data van 2008).
In die Verenigde State is daar meer as 100 kernkragsentrales, hoewel sommige lande hierdie soort energie meer gebruik as ander; terwyl ons in Brasilië slegs twee in bedryf het: Angra 1 en Angra 2, met 'n derde (Angra 3) wat geïnstalleer is, is almal bestanddele van die kernkragsentrale Almirante Álvaro Alberto.
Die belangrikste vraag is: hoe kernfabrieke werk?
Vir die begin is dit belangrik om te definieer wat kernkrag is. Dit is die energie wat vrygestel word in die transformasie van atoomkerne. Wat wel gebeur, is die transformasie van 'n atoomkern in verskeie ander ligter kerne, of isotope van dieselfde element.
die kernkliëntereaksies wat bestaan ​​uit die opbreek van een swaarder kern in kleiner en ligter na 'n neutronbotsing in die aanvanklike kern, vorm die basis vir energieproduksie in kernkragsentrales.
Aangesien uraan 'n algemeen beskikbare element op aarde is, is dit die belangrikste bron wat gebruik word in die kernreaksies van hierdie plante. Uraan 238 (U-238), byvoorbeeld, wat 'n halfleeftyd van 4,5 miljard jaar het, maak 99% van die planeet se uraan uit; uraan 235 (U-235) maak slegs 0,7% van die oorblywende uraan uit en uraan 234 (U-234), selfs skaars, word gevorm deur die verval van U-238.
Alhoewel dit minder volop is, het U-235 'n interessante eienskap wat dit bruikbaar maak vir energieproduksie en kernbomproduksie: dit verval natuurlik, soos U-238, deur alfastraling en spontaan ook spontaan in 'n klein tyd interval. Die U-235 is egter 'n element wat kan ly geïnduseerde splitsingwat beteken dat as 'n vrye neutron sy kern kruis, dit onmiddellik geabsorbeer sal word, onstabiel sal word en sal verdeel.
Oorweeg dan 'n neutron wat 'n kern van U-235 nader. Wanneer die neutron vasgevang word, verdeel die kern in twee ligter atome en gooi twee tot drie neutrone - dit hang af van hoe uraan gesplit het. Die twee nuutgevormde atome straal gammastraling uit volgens hul pas in hul nuwe toestande.
Die waarskynlikheid dat geïnduceerde splitsing op 'n U-235-atoom plaasvind, is baie hoog: in 'n behoorlik funksionerende reaktor veroorsaak elke uitgeskote neutron 'n nuwe splitsing. Daarbenewens vind neutronvangs en daaropvolgende kernverdeling baie vinnig plaas met tussenposes van 10-12s. Om nie te praat nie dat 'n enkele kern, deur te splits, 'n enorme hoeveelheid energie vrystel, beide in die vorm van hitte en gammastraling. Hierdie energieproduksie word beheer deur die bekende vergelyking. E = mc2, as gevolg van die massaverskil tussen die splitsingsprodukte en die oorspronklike atoom.
Vir 'n uraanmonster wat bogenoemde eienskappe het, moet dit verryk word om 2% tot 3% meer as U-235 te bevat. Die verryking van 3% is voldoende vir gebruik in 'n kernreaktor wat in energieproduksie werk.