Kuo skiriasi branduolių sintezė ir dalijimasis?

Branduolio sintezė ir dalijimasis yra natūralūs fiziniai procesai, kurie išskiria energiją dėl atomų sąveikos. Šios energijos yra daug didesnės nei cheminių reakcijų. Nors sintezė ir dalijimasis yra gamtos reiškiniai, be kurių gyvybė žemėje negalėtų egzistuoti, dėmesį dažniausiai patraukia žmogaus sukurtas šių jėgų panaudojimas. Branduolinės energijos naudojimas arba netinkamas naudojimas apibrėžė didžiąją dalį mūsų šiuolaikinio pasaulio, o tai vienodai žada ir kelia grėsmę.

Kas yra branduolio dalijimasis

Paprasčiau tariant, branduolio dalijimasis yra atomo padalijimas į du ar daugiau mažesnio atominio svorio atomų. Kai bendra mažesnių atomų masė yra mažesnė už pradinio atomo masę, masių skirtumas paverčiamas energija. Kaip Einšteinas mokė savo garsiąja lygtimi E=mc2, mažas masės kiekis virsta dideliu energijos kiekiu. Taip yra dėl didžiulio energijos potencialo, susieto su atomo branduoliu.

apgauti kodas, skirtas ps4

Branduolio dalijimasis gamtoje

Branduolio dalijimasis vyksta natūraliai visą laiką. Sunkieji elementai, tokie kaip uranas ir toris, nuolat lėtai, spontaniškai dalijasi, todėl susidaro radioaktyvumas ir šiluma. Ši šiluma sušildo planetos plutą ir išlydytą šerdį. Besisukanti šerdis sukuria magnetinį lauką, kuris apsaugo visą gyvybę nuo mirtinos kosminės ir saulės spinduliuotės. Manoma, kad radioaktyvaus skilimo šiluma taip pat skatina plokščių tektoniką.

Ankstyvoji atominė fizika

1913 m. danų mokslininkas Nielsas Bohras suprato, kad atomas yra miniatiūrinė saulės sistema, kurioje elektronai skrieja aplink branduolį nustatytose vietose, kurias jis apibūdino kaip apvalkalus. Kai elektronas judėjo tarp apvalkalų, spinduliuotė buvo išspinduliuojama arba absorbuojama. XX amžiaus trečiajame ir trečiajame dešimtmečiuose buvo atlikta daug eksperimentų, siekiant toliau tirti ir patobulinti atominį modelį.

Manheteno projektas

Suvokus, kad sunkaus atomo branduolio bombardavimas energingomis dalelėmis gali prasidėti grandininė reakcija, bombos galimybė tapo reali. JAV inicijavo Manheteno projektą, kurio kulminacija buvo atominės bombos numetimas ant Japonijos miestų Hirosimos ir Nagasakio.

Branduolio dalijimosi naudojimas energijai gaminti

Nors destruktyvus dalijimosi reakcijos potencialas buvo aiškus, buvo ir daugiau perspektyvių pritaikymų ateičiai. Kaip energijos šaltinis, branduolinė energija buvo milijonus kartų tankesnė nei įprastas kuras. Dėmesys buvo nukreiptas į komercinio masto dalijimosi reaktorių dizainą. Pirmasis prisijungęs prie interneto buvo Shippingport, Pensilvanijoje 1957 m. ir galėjo generuoti 60 MWe.

Branduolinių atliekų tvarkymas

Dėl entuziazmo dėl branduolinės energijos per ateinančius dešimtmečius buvo pradėta eksploatuoti dešimtys reaktorių, o 1990 m. JAV buvo 107 reaktoriai. Nors tai turėjo daug privalumų, praktinė šių įrenginių eksploatavimo patirtis taip pat išryškino rimtas problemas. Šalutiniai dalijimosi produktai, ypač didelio aktyvumo radioaktyviosios atliekos, gali išlikti pavojingi daugelį metų. Branduolinės avarijos, tokios kaip Trijų mylių saloje 1979 m. ir Černobylyje 1986 m., parodė, kad net pažangi inžinerija negali sumažinti visos rizikos, susijusios su branduolinės energijos gamyba iš dalijimosi šaltinių.

Vienas iš galimų šios problemos atsakymų buvo branduolių sintezė. Teoriškai branduolių sintezė gali generuoti net didesnį energijos kiekį nei dalijimasis, nesukeliant pavojingų atliekų.

gta san andreas lėktuvo kodai

Kas yra branduolinė sintezė?

Branduolio sintezė yra priešinga dalijimuisi, nes ji apima dviejų ar daugiau atomų susiliejimą, kad susidarytų naujas, sunkesnis elementas. Naujai suformuotame atome masė bus šiek tiek mažesnė nei atomų, kurie buvo panaudoti jam sukurti, suma. Trūksta masė paverčiama energija. Sintezės metu gaunama energija yra kelis kartus didesnė nei gaunama dalijimosi procese. Nors sintezės metu susidaro kai kurie radioaktyvūs šalutiniai produktai, jie yra labai trumpalaikiai, palyginti su skilimu.

Branduolio sintezė gamtoje

Akivaizdžiausias natūralus branduolių sintezės pavyzdys yra mūsų Saulė. Dėl didžiulės šilumos ir gravitacijos Saulės centre vandenilio elementai susilieja sudėtingomis sąveikomis ir susidaro helis, o procese susidaro didžiulis energijos kiekis. Saulėje ši vandenilio ir helio sintezė vyksta maždaug 4,5 milijardo metų ir turėtų tęstis dar mažiausiai 5 milijardus, kol baigsis vandenilio kuras.

Pastangos pasiekti branduolinę sintezę

Pasiekti tvarią sintezės reakciją buvo daug sunkesnis kelias nei 1940-ųjų skilimo pastangos. Taip yra dėl esminio barjero, su kuriuo susiduria inžinieriai, kaip įveikti elektrostatinį atstūmimą tarp atomų ir priversti juos susilieti neišeikvojant daugiau energijos nei gaunama. Gamtoje tai pasiekiama esant itin aukštai temperatūrai, kuri siekia milijonus laipsnių. Daug dešimtmečių ir milijardai dolerių buvo išleista visame pasaulyje, ir vis dar neaišku, kada (jei kada nors) pradės veikti veikianti branduolinės sintezės jėgainė.

Branduolinės energetikos ateitis

Neutralių anglies energijos šaltinių eroje branduolinė energija galėtų atlikti svarbų vaidmenį. Naujos dalijimosi reaktorių konstrukcijos gali efektyviai perdirbti radioaktyviąsias atliekas ir panaudoti jas daugiau energijos generuoti. Tačiau branduolių sintezė išlieka šventuoju energijos gamybos graliu. Jei tai pavyks pasiekti, mūsų energijos rūpesčiai bus baigti.