...Era anul 1942, si aceasta realizare a condus la dezvoltarea bombei atomice. Ceea ce au reusit sa faca oamenii de stiinta adesea numim scindarea atomului . Dar, pentru a fi mai precisi, ei au gasit o cale de a scinda nucleul masa de protoni si neutroni din centrul unui atom. In acest proces se distrugea o cantitate mica de materie. Dar, asa cum prezisese fizicianul Albert Einstein, in locul ei era eliberata o cantitate mare de energie sub forma de caldura. In cazul bombei atomice, procesul avea loc foarte rapid, avand ca rezultat o explozie brusca si devastatoare de energie. In centralele nucleare are loc acelasi tip de reactie, dar la o rata mai lenta si controlata cu grija.Fisiunea nuclearaScindarea nucleului unui atom se numeste fisiune nucleara. Aceasta este provocata prin bombardarea combustibilului cu neutroni. Un neutron loveste un nucleu, determinandu-l sa se scindeze si sa emita mai multi neutroni. Acestia lovesc alte nuclee, provocand alte scindari si eliberarea altor neutroni. Aceasta succesiune se numeste reactie in lant. In cazul unei bombe atomice, reactiei in lant i se permite sa continue necontrolata. Acesta este motivul pentru care energia eliberata in timpul procesului de fisiune se acumuleaza pentru a provoca o explozie violenta. La un reactor nuclear, bare de reglare metalice absorb o parte din neutroni, incetinind reactia si rata la care se elibereaza energia.Materiale fisionabileNumai cateva elemente pot fi utilizate drept combustibili nucleari deoarece, pentru a intra intr-o reactie de fisiune in lant, atomii trebuie sa aiba nuclee relativ mari si instabile. Asemenea elemente sunt cunoscute sub numele de materiale fisionabile. Unul dintre cele mai larg folosite la centralele nucleare este uraniu-235, care are 92 de protoni si 143 de neutroni in nucleul sau. Fisiunea nucleara a unei mase de uraniu produce o energie de peste doua milioane de ori mai mare decat cea obtinuta prin arderea unei mase de carbune de aceeasi greutate.Chiar si in cazul unui material fisionabil adecvat, o reactie in lant va inceta daca este prezenta numai o cantitate mica din material. Numai daca masa depaseste o anumita valoare, numita masa critica, reactia in lant se va autointretine. De exemplu, in cazul uraniului-235 masa critica este de aproximativ 50kg.Pentru bombele atomice se folosesc explozivi obisnuiti pentru a presa laolalta doua bucati de material fisionabil, fiecare sub masa critica. Masa totala este mai mare decat masa critica, astfel incat o reactie in lant se creeaza repede si provoaca o explozie nucleara.Reactorul nuclear al lui Enrico Fermi consta dintr-o masa de grafit si bare de combustibil de uraniu. S-a mai adaugat grafit si uraniu pana cand cantitatea de uraniu prezenta a fost suficienta pentru a intretine o reactie in lant. Grafitul avea rolul unui moderator un material care incetineste neutronii pentru a-i face mai eficienti in provocarea fisiunii. Pe masura ce neutronii se lovesc de nucleele moderatorului, pierd energie si incetinesc, asa cum o bila de biliard incetineste daca se loveste de alta.Asemenea neutroni sunt cunoscuti sub numele de neutroni termici, deoarece, cand sunt incetiniti, ei au aproximativ aceeasi energie ca si energia termica a atomilor si moleculelor din jur. Barele de reglare din cadmiu au fost inserate in masa de grafit si uraniu pentru a controla rata reactiei prin absorbtia unor neutroni.Uraniul din pila lui Fermi consta din 0,7 uraniu-235 si 99,3uraniu-23892 protoni si 146 neutroni atom. Cand uraniul-238 absorbea un neuron, nucleul rezultat de uraniu-239 nu fisiona. In schimb, el emitea fotoni sub forma de radiatii gamma, iar apoi emitea electroni particule cu o incarcatura de electricitate negativa cand doi dintre neutronii sai deveneau protoni. Nucleul rezultat, cu 94 de protoni si 145 de neutroni, era un izotop al unui element necunoscut inainte plutoniu-239, descoperit in anul 1942.Reactoare moderneMajoritatea reactoarelor nucleare moderne sunt reactoare cu neutroni termici pentru ca ele utilizeaza un moderator pentru a incetini neutronii rapizi. Cele trei moderatoare utilizate in reactoarele moderne cu neutroni termici sunt grafitul, care consta din carbon pur, apa grea , care contine izotopul stabil de hidrogen numit deuteriu utlizat deasemenea si drept combustibil pentru armele nucleare, in locul hidrogenului obisnuit, si apa usoara , sau obisnuita.Dintre cele trei moderatoare, initial era preferat grafitul, in special in Marea Br...
Download