Mifano ya nishati ya nyuklia. Reactor ya kwanza ya nyuklia - Nani aliigundua? Bidhaa ya ziada ya bomu la atomiki

Kwa asili, nishati ya nyuklia hutolewa katika nyota, na kwa mwanadamu hutumiwa hasa katika silaha za nyuklia na nishati ya nyuklia, hasa, kwenye mitambo ya nyuklia.

Misingi ya kimwili

Nishati ya dhamana

Ingawa kiini kina viini, hata hivyo, wingi wa kiini sio tu jumla ya wingi wa nukleoni. Nishati ambayo hushikilia viini hivi pamoja huzingatiwa kama tofauti ya wingi wa kiini na wingi wa nukleoni zake za kibinafsi, hadi sababu fulani. c 2 , ambayo inahusiana na wingi na nishati kwa equation E = m ⋅ c 2 . (\displaystyle E=m\cdot c^(2).) Kwa hiyo, kwa kuamua wingi wa atomi na wingi wa vipengele vyake, mtu anaweza kuamua wastani wa nishati kwa nucleon iliyoshikilia viini mbalimbali pamoja.

Inaweza kuonekana kutoka kwa grafu kwamba viini vyepesi sana vina nishati ndogo ya kuunganisha kwa kila nukleoni kuliko viini ambavyo ni nzito kidogo (upande wa kushoto wa grafu). Hii ndiyo sababu athari za thermonuclear (yaani, muunganisho wa nuclei nyepesi) hutoa nishati. Kinyume chake, viini vizito sana vilivyo upande wa kulia wa grafu vina nguvu za chini za kuunganisha kwa kila nukleoni kuliko viini vya wingi wa kati. Katika suala hili, mgawanyiko wa viini nzito pia ni mzuri kwa nguvu (yaani, hutokea kwa kutolewa kwa nishati ya nyuklia). Inapaswa pia kuzingatiwa kuwa wakati wa fusion (upande wa kushoto) tofauti ya wingi ni kubwa zaidi kuliko wakati wa fission (upande wa kulia).

Nishati inayohitajika kugawanya kabisa kiini ndani ya nucleons ya mtu binafsi inaitwa nishati ya kumfunga E kutoka kwa msingi. Nishati mahususi ya kumfunga (yaani, nishati inayofunga kwa nucleon, ε = E Na / A, wapi A- idadi ya nucleons katika kiini, au idadi ya molekuli), si sawa kwa vipengele tofauti vya kemikali na hata kwa isotopu za kipengele sawa cha kemikali. Nishati mahususi ya kufunga ya nukleoni kwenye kiini hutofautiana kwa wastani kutoka 1 MeV kwa nuclei nyepesi (deuterium) hadi 8.6 MeV kwa viini vya misa ya kati (yenye nambari ya molekuli LAKINI≈ 100). Kwa nuclei nzito ( LAKINI≈ 200), nishati maalum ya kumfunga ya nucleon ni chini ya ile ya nuclei ya misa ya wastani, kwa takriban 1 MeV, ili mabadiliko yao kuwa nuclei ya uzito wa wastani (mgawanyiko katika sehemu 2) inaambatana na kutolewa kwa nishati katika kiasi cha MeV 1 kwa nucleon, au takriban MeV 200 kwa kila kiini. Kubadilika kwa nuclei nyepesi kuwa viini vizito hutoa faida kubwa zaidi ya nishati kwa kila nukleoni. Kwa hiyo, kwa mfano, majibu ya mchanganyiko wa deuterium na tritium nuclei

ikifuatana na kutolewa kwa nishati ya 17.6 MeV, yaani 3.5 MeV kwa nucleon.

Mgawanyiko wa nyuklia

Kuonekana kwa nyutroni 2.5 kwa kila tukio la mpasuko huruhusu mwitikio wa mnyororo kutokea ikiwa angalau moja ya nyutroni hizi 2.5 inaweza kutoa mpasuko mpya wa kiini cha urani. Kwa kawaida, neutroni zinazotolewa hazipasu mara moja viini vya urani, lakini lazima kwanza zipunguzwe hadi kasi ya joto (2200 m/s at T=K300). Kupunguza kasi kunapatikana kwa ufanisi zaidi kwa msaada wa atomi zinazozunguka za kipengele kingine na ndogo A, kama vile hidrojeni, kaboni, n.k. ya nyenzo inayoitwa msimamizi.

Viini vingine pia vinaweza kutengana kwa kunasa neutroni za polepole, kama vile 233U au 239. Walakini, mgawanyiko wa neutroni za haraka (nishati ya juu) ya viini kama 238 U (ni mara 140 zaidi ya 235 U) au 232 (ni mara 400 zaidi ya U 235 kwenye ukoko wa dunia) pia inawezekana.

Nadharia ya msingi ya fission iliundwa na Niels Bohr na J. Wheeler kwa kutumia mfano wa kushuka wa kiini.

Mgawanyiko wa nyuklia pia unaweza kupatikana kwa chembe za alfa za haraka, protoni, au deuteroni. Hata hivyo, chembe hizi, tofauti na neutroni, lazima ziwe na nishati ya juu ili kushinda kizuizi cha Coulomb cha nucleus.

Kutolewa kwa nishati ya nyuklia

Athari za nyuklia za exothermic zinajulikana kutoa nishati ya nyuklia.

Kawaida, kupata nishati ya nyuklia, mmenyuko wa mgawanyiko wa nyuklia wa uranium-235 au nuclei ya plutonium hutumiwa, mara chache zaidi nuclei zingine nzito (uranium-238, thorium-232). Nuclei hugawanywa wakati neutroni inawapiga, na neutroni mpya na vipande vya fission hupatikana. Neutroni za mgawanyiko na vipande vya mgawanyiko vina nishati ya juu ya kinetic. Kama matokeo ya mgongano wa vipande na atomi zingine, nishati hii ya kinetic inabadilishwa haraka kuwa joto.

Njia nyingine ya kutoa nishati ya nyuklia ni kupitia muunganisho wa thermonuclear. Katika kesi hii, nuclei mbili za vipengele vya mwanga huunganishwa kwenye moja nzito. Kwa asili, taratibu hizo hutokea kwenye Jua na katika nyota nyingine, kuwa chanzo kikuu cha nishati zao.

Nuclei nyingi za atomiki hazina msimamo. Baada ya muda, baadhi ya viini hivi hubadilika kuwa viini vingine, na kutoa nishati. Jambo hili linaitwa kuoza kwa mionzi.

Maombi ya nishati ya nyuklia

Mgawanyiko

Kwa sasa, kati ya vyanzo vyote vya nishati ya nyuklia, nishati iliyotolewa wakati wa mgawanyiko wa nuclei nzito ina matumizi makubwa zaidi ya vitendo. Chini ya hali ya uhaba wa rasilimali za nishati, nguvu ya nyuklia kwenye vinu vya mtengano inachukuliwa kuwa ya kuahidi zaidi katika miongo ijayo. Katika mitambo ya nyuklia, nishati ya nyuklia hutumiwa kuzalisha joto linalotumiwa kuzalisha umeme na joto. Mimea ya nyuklia ilitatua shida ya meli zilizo na eneo la urambazaji lisilo na kikomo (vivunja barafu vya nyuklia, manowari ya nyuklia, wabebaji wa ndege za nyuklia).

Nishati ya mgawanyiko wa nyuklia wa uranium au plutonium hutumiwa katika silaha za nyuklia na nyuklia (kama kichochezi cha mmenyuko wa nyuklia na kama chanzo cha nishati ya ziada katika mgawanyiko wa nuclei na neutroni zinazotokana na athari za nyuklia).

Kulikuwa na majaribio ya injini za roketi za nyuklia, lakini zilijaribiwa pekee Duniani na chini ya hali zilizodhibitiwa, kwa sababu ya hatari ya uchafuzi wa mionzi katika tukio la ajali.

Mitambo ya nyuklia mwaka 2012 ilizalisha 13% ya umeme duniani na 5.7% ya jumla ya uzalishaji wa nishati duniani. Kulingana na ripoti ya Wakala wa Kimataifa wa Nishati ya Atomiki (IAEA), hadi kufikia 2013, kuna nyuklia 436 zinazofanya kazi. nishati(yaani, kuzalisha umeme na/au nishati ya joto inayoweza kutumika tena) katika nchi 31 za dunia. Aidha, katika hatua tofauti za ujenzi bado 73 nishati vinu vya nyuklia katika nchi 15. Hivi sasa, pia kuna karibu meli 140 za uso na nyambizi zinazofanya kazi ulimwenguni, kwa kutumia jumla ya vinu 180. Vinu kadhaa vya nyuklia vimetumiwa katika vyombo vya anga vya Sovieti na Amerika, ambavyo vingine bado viko kwenye obiti. Kwa kuongeza, idadi ya maombi hutumia nishati ya nyuklia inayozalishwa katika vyanzo visivyo na reactor (kwa mfano, katika jenereta za thermoisotope). Wakati huo huo, mjadala kuhusu matumizi ya nishati ya nyuklia hauacha. Wapinzani wa nishati ya nyuklia (haswa, mashirika kama Greenpeace) wanaamini kwamba matumizi ya nishati ya nyuklia yanatishia ubinadamu na mazingira. Watetezi wa nishati ya nyuklia (IAEA, Jumuiya ya Nyuklia ya Ulimwenguni, n.k.), kwa upande wao, wanasema kuwa aina hii ya nishati inapunguza uzalishaji wa gesi chafu kwenye angahewa na, wakati wa operesheni ya kawaida, hubeba hatari chache kwa mazingira kuliko aina zingine za uzalishaji wa nishati. .

Mchanganyiko wa nyuklia

Nishati ya fusion hutumiwa katika bomu ya hidrojeni. Shida ya muunganisho wa nyuklia unaodhibitiwa bado haujatatuliwa, lakini ikiwa shida hii itatatuliwa, itakuwa chanzo kisicho na kikomo cha nishati ya bei nafuu.

kuoza kwa mionzi

Nishati iliyotolewa na kuoza kwa mionzi hutumiwa katika vyanzo vya joto vya muda mrefu na seli za beta-voltaic. Aina ya kituo cha baina ya sayari kiotomatiki

Mwishoni mwa karne iliyopita, wanasayansi walishangaa kugundua kwamba atomi, au tuseme viini vya atomi, hujitenga zenyewe, na kutoa miale na joto. Waliita jambo hili. Na walipohesabu, walishangaa zaidi: 1 g ya radium, ikiwa inaharibika kabisa, inaweza kutoa joto kama kilo 500 za makaa ya mawe kwa kuchoma. Lakini haiwezekani kutumia mali hii - atomi huoza polepole sana kwamba nusu tu ya joto hutolewa katika miaka 2000.

Ni kama bwawa kubwa. Bwawa limefungwa, na maji hutiririka katika mkondo mdogo ambao hauna maana.

Sasa, kama bwawa lingefunguliwa, ikiwa watu wangejifunza jinsi ya kuharibu atomi!.. Wangepokea bahari ya nishati isiyo na mwisho. Lakini jinsi ya kufanya hivyo?

Wanasema kwamba hawapiga shomoro kutoka kwa kanuni, wanahitaji pellet ndogo. Na wapi kupata pellet ya kugawanya kiini cha atomi?

Wanasayansi kote duniani wamekuwa wakifanya kazi kwa bidii kwa miongo kadhaa. Wakati huu, walijifunza jinsi inavyofanya kazi, na wakapata "risasi" kwa ajili yake. Ilibadilika kuwa moja ya chembe ambazo ni sehemu ya kiini - neutron. Inapenya kwa urahisi atomi na kuvunja kiini.

Na kisha ikawa kwamba atomi za chuma cha urani, zikiwa zimegawanyika, hutoa neutroni mpya zinazoharibu atomi za jirani. Ukichukua kipande cha uranium, ambamo viini vingi vitaoza kwa wakati mmoja na neutroni nyingi mpya zitatolewa, mchakato wa mgawanyiko utakua kama maporomoko ya theluji milimani. Bomu la atomiki litalipuka.

Mpango wa kifaa cha reactor ya nyuklia. Fimbo nene nyeusi ni vifyonzaji vya neutroni. Katika reactor, maji yanawaka moto, na kisha huwasha maji kwenye mchanganyiko wa joto kwa chemsha. Mvuke unaosababishwa huzunguka turbine ya mmea wa nguvu.

Fikiria kwamba bwawa kubwa limeanguka. Maji yaliyokusanywa nyuma ya yote mara moja hukimbilia chini kwa nguvu. Nguvu ya mkondo ni kubwa, lakini inadhuru tu, kwa sababu inafagia kila kitu kwenye njia yake. Ndivyo ilivyo kwa atomi: nishati kubwa ya mlipuko inaweza tu kuharibu. Na watu wanahitaji nishati ya atomiki kujenga. Sasa, kama atomi ilitoa akiba yake katika sehemu tunazotaka! Hakuna nishati inahitajika - ilifunga damper. Ilichukua - (Unahitaji kiasi gani?) ilifungua viboreshaji viwili au vitatu: "Pata vile ulivyouliza!"

Na mtu huyo akazuia mlipuko huo.

"Mfanyakazi" mkuu katika "kiwanda cha nyuklia" ni nani? Neutroni. Ni yeye anayevunja viini vya uranium. Na kama sisi kuondoa baadhi ya wafanyakazi kutoka "kiwanda"? Kazi itaenda polepole.

Hivi ndivyo boiler ya atomiki, au kinuni ya nyuklia, inavyofanya kazi. Hiki ni kisima kikubwa chenye kuta nene za zege (zinahitajika ili mionzi yenye madhara kwa watu isitoke nje). Kisima kinajazwa na grafiti, nyenzo sawa zinazotumiwa kutengeneza miongozo ya penseli. Kuna mashimo katika kujaza grafiti ambapo fimbo za uranium zimewekwa. Wakati kuna kutosha kwao, nambari inayotakiwa ya neutroni "zinazofanya kazi" inaonekana na mmenyuko wa atomiki huanza.

Ili kuidhibiti, kuna vijiti vya chuma kwenye mashimo mengine, ambayo hukamata na kunyonya nyutroni. Hii ni "flaps" katika bwawa.

Hakuna nishati inayohitajika au kuna hatari ya mlipuko, vijiti vya kufunga hushushwa mara moja, neutroni zinazotolewa kutoka kwenye viini vya urani hufyonzwa, huacha kufanya kazi, na majibu huacha.

Ni muhimu kwa majibu kuanza, vijiti vya shutter vinafufuliwa, neutroni "zinazofanya kazi" huonekana kwenye reactor tena, na joto katika boiler huongezeka (Je! Unahitaji nishati ngapi? Pata!).

Vinu vya nyuklia vinaweza kuwekwa kwenye vinu vya nguvu za nyuklia, kwenye manowari za nyuklia, kwenye chombo cha kuvunja barafu cha nyuklia. Wao, kama boilers za kawaida za mvuke, kwa utii hugeuza maji kuwa mvuke, ambayo itazunguka turbines. Kilo mia tano za mafuta ya atomiki - yaliyomo kwenye masanduku kumi tu - yanatosha kwa meli ya kuvunja barafu ya Lenin kusafiri mwaka mzima. Je, unaweza kufikiria jinsi faida ilivyo: huna haja ya kubeba mamia ya tani za mafuta na wewe, unaweza kuchukua mizigo muhimu zaidi badala yake; huwezi kwenda bandarini kwa kuongeza mafuta kwa mwaka mzima, haswa kwani huko Kaskazini sio rahisi kila wakati kufanya hivyo. Ndio, na mashine zinaweza kuwekwa kwa nguvu ...

Katika mitambo ya nyuklia iliyopo, nishati hupatikana kwa kuharibu nuclei yenye idadi kubwa ya chembe (katika nuclei ya uranium, kwa mfano, kuna zaidi ya mia mbili yao). Na ingawa bado kuna mafuta mengi kama haya Duniani, lakini siku moja yataisha ... Je, kuna njia ya kupata nishati ya nyuklia kutoka kwa vitu vingine? Na wanasayansi wamegundua!

Ilibadilika kuwa atomi, kwenye kiini ambacho kuna chembe mbili tu: protoni moja na neutroni moja, zinaweza pia kutumika kama chanzo cha nishati. Lakini haitoi wakati wanagawanyika, lakini wakati wanachanganya, au, kama wanasema, wakati wa awali, nuclei mbili.

Atomi za hidrojeni kwa hili zinahitaji kuwashwa hadi mamilioni ya digrii. Kwa joto hili, viini vyao huanza kusonga kwa kasi kubwa na, baada ya kuharakisha, wanaweza kushinda nguvu za kukataa za umeme zilizopo kati yao. Wanapokaribia vya kutosha, nguvu za nyuklia za kivutio huanza kutenda na viini huunganisha. Maelfu ya mara joto zaidi hutolewa kuliko wakati wa mgawanyiko wa nyuklia.

Njia hii ya kupata nishati inaitwa mmenyuko wa thermonuclear. Miitikio hii hukasirika katika vilindi vya nyota zote za mbali na Jua lililo karibu, ambalo hutupatia mwanga na joto. Lakini Duniani, hadi sasa wamejidhihirisha kwa namna ya mlipuko mbaya wa bomu la hidrojeni.

Sasa wanasayansi wanafanya kazi ya kufanya viini vya hidrojeni vichanganywe hatua kwa hatua. Na tunapojifunza jinsi ya kudhibiti athari za nyuklia, tutaweza kuchukua fursa ya hifadhi isiyo na kikomo ya nishati iliyo ndani ya maji, ambayo inajumuisha hidrojeni na ambayo hifadhi zake hazipunguki.

Nishati iliyo katika viini vya atomiki na kutolewa wakati wa athari za nyuklia na kuoza kwa mionzi.

Kulingana na utabiri, mafuta ya kikaboni yatatosha kukidhi mahitaji ya nishati ya wanadamu kwa miongo 4-5. Nishati ya jua inaweza kuwa chanzo kikuu cha nishati katika siku zijazo. Kipindi cha mpito kinahitaji chanzo cha nishati ambacho kwa kweli hakiwezi kuisha, cha bei nafuu, kinachoweza kufanywa upya na kisichochafua mazingira. Na ingawa nishati ya nyuklia haikidhi kikamilifu mahitaji haya yote, inaendelea kwa kasi na matumaini yetu ya kutatua mzozo wa nishati duniani yanahusishwa nayo.

Kutolewa kwa nishati ya ndani ya nuclei ya atomiki inawezekana kwa mgawanyiko wa nuclei nzito au awali ya nuclei ya mwanga.

Tabia ya atomu. Atomi ya kipengele chochote cha kemikali huwa na kiini na elektroni zinazoizunguka. Nucleus ya atomi imeundwa na neutroni na protoni. Jina la kawaida la protoni na neutroni ni neno nukleoni. Neutroni hazina chaji ya umeme protoni zina chaji chanya, elektroni - hasi. Malipo ya protoni ni sawa katika moduli kwa malipo ya elektroni.

Idadi ya protoni za nucleus Z inalingana na nambari yake ya atomiki katika mfumo wa upimaji wa Mendeleev. Idadi ya neutroni katika kiini, isipokuwa chache, ni kubwa kuliko au sawa na idadi ya protoni.

Uzito wa atomi umejilimbikizia kwenye kiini na imedhamiriwa na wingi wa nucleons. Uzito wa protoni moja ni sawa na wingi wa neutroni moja. Uzito wa elektroni ni 1/1836 ya wingi wa protoni.

Kama kipimo cha wingi wa atomi kinatumika kitengo cha molekuli ya atomiki(a.m.u.) sawa na 1.66 10 -27 kg. 1 amu takriban sawa na wingi wa protoni moja. Tabia ya atomi ni nambari ya wingi A, sawa na jumla ya idadi ya protoni na neutroni.

Uwepo wa nyutroni huruhusu atomi mbili kuwa na wingi tofauti kwa chaji sawa za umeme za kiini. Sifa za kemikali za atomi hizi mbili zitakuwa sawa; atomi kama hizo huitwa isotopu. Katika fasihi, upande wa kushoto wa muundo wa kitu hicho, nambari ya misa imeandikwa juu, na idadi ya protoni imeandikwa hapa chini.

Mafuta ya nyuklia yanayotumika katika vinu hivyo ni isotopu ya urani yenye uzito wa atomiki 235. Uranium asilia ni mchanganyiko wa isotopu tatu: uranium-234 (0.006%), uranium-235 (0.711%) na uranium-238 (99.283%). Isotopu ya uranium-235 ina mali ya kipekee - kama matokeo ya kunyonya kwa neutroni ya chini ya nishati, kiini cha uranium-236 hupatikana, ambacho hugawanyika - imegawanywa katika sehemu mbili takriban sawa, zinazoitwa bidhaa za fission (vipande). Nucleons ya kiini cha awali husambazwa kati ya vipande vya fission, lakini si wote - kwa wastani nyutroni 2-3 hutolewa. Kama matokeo ya mgawanyiko, misa ya kiini cha asili haijahifadhiwa kabisa, sehemu yake inabadilishwa kuwa nishati, haswa kuwa nishati ya kinetic ya bidhaa za fission na neutroni. Thamani ya nishati hii kwa atomi moja ya uranium 235 ni takriban 200 MeV.

Msingi wa reactor ya kawaida yenye uwezo wa 1000 MW ina takriban tani elfu 1 za uranium, ambayo ni 3 - 4% tu ni uranium-235. Kilo 3 za isotopu hii hutumiwa kila siku kwenye reactor. Kwa hivyo, ili kusambaza kinu na mafuta, kilo 430 za mkusanyiko wa uranium lazima zichaguliwe kila siku, na hii ni wastani wa tani 2150 za madini ya uranium.

Kama matokeo ya mmenyuko wa fission, neutroni za haraka huundwa katika mafuta ya nyuklia. Ikiwa wanaingiliana na viini vya jirani vya nyenzo za fissile na, kwa upande wake, kusababisha mmenyuko wa mgawanyiko ndani yao, ongezeko la kama la anguko la idadi ya matukio ya fission hutokea. Mmenyuko huu wa mgawanyiko unaitwa mmenyuko wa mnyororo wa nyuklia.

Ufanisi zaidi kwa maendeleo ya mmenyuko wa mnyororo wa fission ni neutroni na nishati ya chini ya 0.1 keV. Wanaitwa mafuta, kwa kuwa nishati yao inalinganishwa na nishati ya wastani ya mwendo wa joto wa molekuli. Kwa kulinganisha, nishati inayomilikiwa na neutroni iliyoundwa wakati wa kuoza kwa viini ni 5 MeV. Zinaitwa neutroni za haraka. Ili kutumia neutroni kama hizo katika mmenyuko wa mnyororo, nishati yao lazima ipunguzwe (ipunguzwe). Kazi hizi zinafanywa na retarder. Katika vitu vya msimamizi, neutroni za haraka hutawanywa na viini, na nishati yao inabadilishwa kuwa nishati ya mwendo wa joto wa atomi za dutu ya msimamizi. Graphite, metali za kioevu (baridi ya mzunguko wa 1) hutumiwa sana kama msimamizi.

Maendeleo ya haraka ya mmenyuko wa mnyororo yanafuatana na kutolewa kwa kiasi kikubwa cha joto na overheating ya reactor. Ili kudumisha hali ya kusimama ya reactor, vijiti vya kudhibiti huletwa ndani ya msingi wa reactor iliyotengenezwa kwa nyenzo ambazo huchukua neutroni za joto, kwa mfano, kutoka kwa boroni au cadmium.

Nishati ya kinetic ya bidhaa za kuoza inabadilishwa kuwa joto. Joto hufyonzwa na kipozeo kinachozunguka kwenye kinu cha nyuklia na kuhamishiwa kwa kibadilisha joto (saketi iliyofungwa ya 1), ambapo mvuke hutolewa (saketi ya 2), ambayo huzunguka turbine ya turbogenerator. Kipozaji kwenye kichezeo ni sodiamu kioevu (mzunguko wa 1) na maji (mzunguko wa 2).

Uranium-235 ni rasilimali isiyoweza kurejeshwa na ikiwa itatumiwa kabisa katika vinu vya nyuklia, itatoweka milele. Kwa hiyo, inaonekana kuvutia kutumia isotopu ya uranium-238, ambayo hutokea kwa kiasi kikubwa zaidi, kama mafuta ya awali. Isotopu hii haihimili mwitikio wa mnyororo chini ya ushawishi wa neutroni. Lakini inaweza kunyonya nyutroni za haraka, na kutengeneza uranium-239 katika mchakato huo. Katika nuclei ya uranium-239, uharibifu wa beta huanza na neptunium-239 (haipatikani katika asili) huundwa. Isotopu hii pia huoza na kugeuka kuwa plutonium-239 (sio asilia). Plutonium-239 huathirika zaidi na mmenyuko wa mgawanyiko wa neutroni ya joto. Kama matokeo ya mmenyuko wa mgawanyiko katika plutonium-239 ya mafuta ya nyuklia, nyutroni za haraka huundwa, ambazo, pamoja na urani, huunda bidhaa mpya za mafuta na fission ambazo hutoa joto katika vitu vya mafuta (TVLs). Matokeo yake, nishati zaidi ya mara 20-30 inaweza kupatikana kutoka kwa kilo ya uranium ya asili kuliko katika vinu vya kawaida vya nyuklia vinavyotumia uranium-235.

Katika miundo ya kisasa, sodiamu ya kioevu hutumiwa kama baridi. Katika kesi hii, reactor inaweza kufanya kazi kwa joto la juu, na hivyo kuongeza ufanisi wa joto wa mmea wa nguvu. hadi 40% .

Hata hivyo, sifa za kimwili za plutonium: sumu, molekuli ya chini ya muhimu kwa mmenyuko wa hiari wa fission, kuwaka katika mazingira ya oksijeni, brittleness na joto la kibinafsi katika hali ya metali hufanya iwe vigumu kutengeneza, kusindika na kushughulikia. Kwa hiyo, reactors za wafugaji bado hazijajulikana zaidi kuliko reactors za neutroni za joto.

4. Mitambo ya nyuklia

Kwa madhumuni ya amani, nishati ya atomiki hutumiwa katika mitambo ya nyuklia. Sehemu ya mitambo ya nyuklia katika uzalishaji wa umeme duniani ni karibu 14% .

Kwa mfano, fikiria kanuni ya kupata umeme katika Voronezh NPP. Kimiminiko cha kupozea kwa chuma kilicho na joto la 571 K hulishwa kupitia chaneli hadi kwa msingi wa reactor kupitia chaneli kwa shinikizo la 157 ATM (15.7 MPa), ambayo inapokanzwa kwenye reactor hadi 595 K. Kipolishi cha chuma kinatumwa kwa mvuke. jenereta, ambayo maji baridi huingia, na kugeuka kuwa mvuke na shinikizo la 65.3 ATM (6.53 MPa). Mvuke hutolewa kwa vile vya turbine ya mvuke, ambayo huzunguka turbogenerator.

Katika vinu vya nyuklia, halijoto ya mvuke inayozalishwa ni ya chini sana kuliko katika jenereta ya mvuke ya mimea ya nguvu ya joto inayoendesha mafuta ya kikaboni. Kama matokeo, ufanisi wa joto wa mitambo ya nyuklia inayofanya kazi na maji kama kipozezi ni 30% tu. Kwa kulinganisha, katika mitambo ya nguvu inayofanya kazi kwenye makaa ya mawe, mafuta au gesi, hufikia 40%.

Mitambo ya nyuklia hutumiwa katika mifumo ya nguvu na joto kwa idadi ya watu, na mitambo ya mini-nyuklia kwenye vyombo vya baharini (meli za nyuklia, manowari ya nyuklia) hutumiwa kuendesha propellers).

Kwa madhumuni ya kijeshi, nishati ya nyuklia hutumiwa katika mabomu ya atomiki. Bomu la atomiki ni kinu maalum cha kasi cha nyutroni , ambapo mmenyuko wa mnyororo usio na udhibiti wa haraka na sababu ya juu ya kuzidisha neutroni hutokea. Hakuna wasimamizi katika kinu cha nyuklia cha bomu la atomiki. Vipimo na uzito wa kifaa kwa hiyo ni ndogo.

Malipo ya nyuklia ya bomu ya uranium-235 imegawanywa katika sehemu mbili, katika kila moja ambayo mmenyuko wa mnyororo hauwezekani. Ili kutekeleza mlipuko huo, moja ya nusu ya malipo hupigwa kwa nyingine, na inapounganishwa, mmenyuko wa mnyororo wa kulipuka hutokea karibu mara moja. Athari ya nyuklia ya kulipuka hutoa nishati kubwa. Katika kesi hii, joto la digrii milioni mia moja hufikiwa. Kuna ongezeko kubwa la shinikizo na wimbi kubwa la mlipuko huundwa.

Kinu cha kwanza cha nyuklia kilizinduliwa katika Chuo Kikuu cha Chicago (USA) mnamo Desemba 2, 1942. Bomu la kwanza la atomiki lililipuliwa mnamo Julai 16, 1945 huko New Mexico (Alamogordo). Ilikuwa kifaa kilichoundwa kwa kanuni ya fission ya plutonium. Bomu hilo lilikuwa na plutonium iliyozungukwa na tabaka mbili za vilipuzi vya kemikali na fuse.

Kiwanda cha kwanza cha nguvu za nyuklia, ambacho kilitoa sasa mnamo 1951, kilikuwa kinu cha nyuklia cha EBR-1 (USA). Katika USSR ya zamani - mmea wa nyuklia wa Obninsk (mkoa wa Kaluga, ulitoa sasa mnamo Juni 27, 1954). Kiwanda cha kwanza cha nguvu za nyuklia huko USSR na kinu cha haraka cha nyutroni chenye uwezo wa MW 12 kilizinduliwa mnamo 1969 katika jiji la Dimitrovgrad. Mnamo 1984, kulikuwa na mitambo 317 ya nyuklia inayofanya kazi ulimwenguni na uwezo wa jumla wa MW 191,000, ambayo wakati huo ilifikia 12% (1012 kWh) ya uzalishaji wa umeme wa ulimwengu. Kufikia 1981, mtambo mkubwa zaidi wa nguvu za nyuklia ulimwenguni ulikuwa mtambo wa nyuklia wa Biblis (Ujerumani), ambao nguvu yake ya joto ya mitambo ilikuwa 7800 MW.

athari za nyuklia huitwa athari za nyuklia za muunganisho wa nuklei nyepesi kuwa nzito zaidi. Kipengele kinachotumiwa katika muunganisho wa nyuklia ni hidrojeni. Faida kuu ya awali ya thermonuclear ni rasilimali isiyo na kikomo ya malighafi ambayo inaweza kutolewa kutoka kwa maji ya bahari. Hidrojeni kwa namna moja au nyingine hufanya 90% ya vitu vyote. Mafuta ya muunganisho wa nyuklia yaliyomo katika bahari ya dunia yatadumu kwa zaidi ya miaka bilioni 1 (mionzi ya jua na ubinadamu katika mfumo wa jua hautadumu kwa muda mrefu). Malighafi ya muunganisho wa nyuklia iliyo katika kilomita 33 ya maji ya bahari ni sawa katika maudhui ya nishati kwa rasilimali zote za nishati imara (kuna maji mara milioni 40 zaidi duniani). Nishati ya deuterium iliyo katika glasi ya maji ni sawa na kuchoma lita 300 za petroli.

Kuna isotopu 3 za hidrojeni : molekuli zao za atomiki ni -1.2 (deuterium), 3 (tritium). Isotopu hizi zinaweza kuzaliana athari kama hizo za nyuklia ambapo jumla ya bidhaa za mwisho za mmenyuko ni chini ya jumla ya molekuli ya dutu ambayo imeingia kwenye athari. Tofauti ya raia, kama ilivyo kwa mmenyuko wa mgawanyiko, ni nishati ya kinetic ya bidhaa za mmenyuko. Kwa wastani, kupungua kwa wingi wa dutu inayoshiriki katika mmenyuko wa mchanganyiko wa thermonuclear kwa 1 a.m.u. inalingana na kutolewa kwa nishati ya 931 MeV:

H 2 + H 2 \u003d H 3 + neutroni + 3.2 MeV,

H 2 + H 2 \u003d H 3 + protoni + 4.0 MeV,

H 2 + H 3 \u003d Yeye 4 + neutroni + 17.6 MeV.

Tritium ni kivitendo haipo katika asili. Inaweza kupatikana kwa mwingiliano wa neutroni na isotopu za lithiamu:

Li 6 + neutroni \u003d Yeye 4 + H 3 + 4.8 MeV.

Kuunganishwa kwa nuclei ya vipengele vya mwanga haitokei kwa kawaida (bila kujumuisha michakato katika nafasi). Ili kulazimisha viini kuingia kwenye mmenyuko wa fusion, joto la juu linahitajika (ya utaratibu wa 107 -109K). Katika kesi hiyo, gesi ni plasma ionized. Tatizo la kufungia plasma hii ni kikwazo kuu kwa matumizi ya njia hii ya kupata nishati. Joto la utaratibu wa digrii milioni 10 ni kawaida kwa sehemu ya kati ya Jua. Ni athari za nyuklia ambazo ni chanzo cha nishati ambayo hutoa mionzi kutoka kwa Jua na nyota.

Hivi sasa, kazi ya kinadharia na majaribio inaendelea kuchunguza mbinu za kufungwa kwa plasma ya magnetic na inertial.

Njia ya kutumia mashamba ya magnetic. Sehemu ya sumaku imeundwa ambayo huingia kwenye mkondo wa plasma inayosonga. Chembe za kushtakiwa zinazounda plasma, wakati wa kusonga kwenye uwanja wa sumaku, zinakabiliwa na nguvu zinazoelekezwa perpendicular kwa harakati za chembe na mistari ya shamba la magnetic. Kutokana na hatua ya nguvu hizi, chembe zitasonga kwa ond kando ya mistari ya shamba. Nguvu ya shamba la magnetic, denser mtiririko wa plasma inakuwa, na hivyo kujitenga yenyewe kutoka kwa kuta za shell.

Ufungaji wa plasma ya inertial. Milipuko ya nyuklia hufanyika kwenye reactor na mzunguko wa milipuko 20 kwa sekunde. Ili kutekeleza wazo hili, chembe ya mafuta ya nyuklia huwashwa kwa kutumia mionzi iliyolenga kutoka kwa leza 10 hadi joto la kuwasha la mmenyuko wa muunganisho kwa muda kabla ya kuwa na wakati wa kuruka mbali kwa umbali unaoonekana kwa sababu ya mwendo wa joto wa atomi (10-9). s).

Mchanganyiko wa thermonuclear ni msingi wa bomu ya hidrojeni (thermonuclear). Katika bomu kama hiyo, mmenyuko wa kujitegemea wa nyuklia wa asili ya kulipuka hufanyika. Kilipuko ni mchanganyiko wa deuterium na tritium. Kama chanzo cha nishati ya kuwezesha (chanzo cha joto la juu), nishati ya bomu ya nyuklia ya fission hutumiwa. Bomu la kwanza la nyuklia ulimwenguni liliundwa huko USSR mnamo 1953.

Mwisho wa miaka ya 50, USSR ilianza kufanya kazi juu ya wazo la fusion ya nyuklia katika mitambo ya aina ya TOKAMAK (chumba cha toroidal kwenye uwanja wa sumaku wa coil). Kanuni ya operesheni ni kama ifuatavyo: chumba cha toroidal kinahamishwa na kujazwa na mchanganyiko wa gesi ya deuterium na tritium. Sasa ya amperes milioni kadhaa hupitishwa kupitia mchanganyiko. Katika sekunde 1-2, joto la mchanganyiko huongezeka hadi mamia ya maelfu ya digrii. Plasma huundwa kwenye chumba. Kupokanzwa zaidi kunafanywa kwa sindano ya atomi ya neutral deuterium na tritium na nishati ya 100 - 200 keV. Joto la plasma hupanda hadi makumi ya mamilioni ya digrii na mmenyuko wa kujitegemea wa muunganisho huanza. Baada ya dakika 10-20, vipengele nzito kutoka kwa nyenzo za uvukizi wa sehemu ya kuta za chumba zitajilimbikiza kwenye plasma. Plasma hupungua, mwako wa thermonuclear huacha. Chumba lazima zizimwe tena na kusafishwa kwa uchafu uliokusanyika. Vipimo vya torus kwa nguvu ya joto ya reactor ya 5000 MW ni kama ifuatavyo: Radi ya nje -10m; Radi ya ndani - 2.5 m.

Utafiti wa kutafuta njia ya kudhibiti athari za nyuklia, i.e. matumizi ya nishati ya nyuklia kwa madhumuni ya amani yanaendelea kwa kasi kubwa.

Mnamo 1991, kituo cha pamoja cha Uropa nchini Uingereza kwa mara ya kwanza kilipata kutolewa kwa nishati kubwa wakati wa muunganisho wa nyuklia uliodhibitiwa. Hali bora ilihifadhiwa kwa sekunde 2 na ilifuatana na kutolewa kwa nishati ya utaratibu wa 1.7 MW. Joto la juu lilikuwa digrii milioni 400.

Jenereta ya nguvu ya nyuklia. Wakati deuterium inatumiwa kama mafuta ya nyuklia, theluthi mbili ya nishati lazima itolewe katika mfumo wa nishati ya kinetic ya chembe zinazochajiwa. Kwa njia za sumakuumeme, nishati hii inaweza kubadilishwa kuwa nishati ya umeme.

Umeme unaweza kupatikana katika hali ya stationary ya uendeshaji wa ufungaji na pulsed. Katika kesi ya kwanza, ioni na elektroni zinazotokana na mmenyuko wa kujitegemea wa fusion hupunguzwa na shamba la magnetic. Ion ya sasa imetenganishwa na sasa ya umeme kwa njia ya shamba la magnetic transverse. Ufanisi wa mfumo kama huo wakati wa kuvunja moja kwa moja itakuwa karibu 50%, na nishati iliyobaki itabadilishwa kuwa joto.

Injini za fusion (haijatekelezwa). Upeo: magari ya anga. Plasma ya deuterium iliyo na ioni kikamilifu yenye nyuzi joto bilioni 1 inashikiliwa katika nyuzi na uga wa sumaku wa miviringo ya juu zaidi. Kioevu cha kufanya kazi kinalishwa ndani ya chumba kupitia kuta, kuzipunguza, na joto, inapita karibu na safu ya plasma. Kasi ya axial ya outflow ya ions kwenye plagi ya pua ya magnetic ni 10,000 km / s.

Mnamo 1972, katika mkutano wa Klabu ya Roma - shirika linalochunguza sababu na kutafuta suluhisho la shida kwa kiwango cha sayari - ripoti iliyoandaliwa na wanasayansi E. von Weinzsacker, A. H. Lovins ilitengenezwa na kutoa athari ya bomu lililolipuka. . Kulingana na takwimu zilizotolewa katika ripoti hiyo, vyanzo vya nishati kwenye sayari - makaa ya mawe, gesi, mafuta na urani - vitadumu hadi 2030. Ili kutoa makaa ya mawe, ambayo itawezekana kupata nishati kwa dola 1, itakuwa muhimu kutumia nishati, gharama ya senti 99.

Uranium-235, ambayo hutumika kama mafuta kwa mitambo ya nyuklia, kwa asili sio mimi: ni 5% tu ya jumla ya urani ulimwenguni, 2% ambayo iko nchini Urusi. Kwa hiyo, mitambo ya nyuklia inaweza kutumika tu kwa madhumuni ya msaidizi. Masomo ya wanasayansi ambao walijaribu kupata nishati kutoka kwa plasma kwenye "TOKAMAKs" imebakia hadi leo zoezi la gharama kubwa. Mnamo 2000, kulikuwa na ripoti kwamba Jumuiya ya Atomiki ya Ulaya (CERN) na Japani zilikuwa zikiunda sehemu ya kwanza ya TOKAMAK.

Wokovu hauwezi kuwa "chembe ya amani" ya kiwanda cha nguvu za nyuklia, lakini "kijeshi" - nishati ya bomu la nyuklia.

Wanasayansi wa Urusi waliita uvumbuzi wao kuwa boiler ya mwako unaolipuka (FAC). Kanuni ya uendeshaji wa PIC inategemea mlipuko wa bomu ndogo ya nyuklia ya nyuklia katika sarcophagus maalum - cauldron. Milipuko hutokea mara kwa mara. Inashangaza kwamba shinikizo kwenye kuta za boiler wakati wa mlipuko katika PBC ni chini ya silinda za gari la kawaida.

Kwa uendeshaji salama wa KVS, kipenyo cha ndani cha boiler lazima iwe angalau mita 100. Kuta za chuma mbili na ganda la simiti lililoimarishwa lenye unene wa mita 30 zitapunguza mitetemo. Ni chuma cha hali ya juu pekee ndicho kitatumika kwa ujenzi wake kama vile kwa meli mbili za kisasa za kivita za kijeshi. Imepangwa kujenga KVS kwa miaka 5. Mnamo 2000, katika moja ya miji iliyofungwa ya Urusi, mradi ulitayarishwa kwa ajili ya ujenzi wa kituo cha majaribio kwa "bomu" la kilo 2-4 za nyuklia sawa. Gharama ya FAC hii ni dola milioni 500. Wanasayansi wamehesabu kuwa italipa kwa mwaka, na kwa miaka 50 itatoa umeme na joto bila malipo. Kulingana na kiongozi wa mradi huo, gharama ya nishati sawa na ile inayozalishwa kwa kuchoma tani moja ya mafuta itakuwa chini ya $10.

KVG 40 zinaweza kukidhi mahitaji ya sekta nzima ya nishati ya kitaifa. Mia moja - nchi zote za bara la Eurasian.

Mnamo 1932, positron iligunduliwa kwa majaribio - chembe yenye wingi wa elektroni, lakini kwa malipo mazuri. Hivi karibuni ilipendekezwa kuwa ulinganifu wa malipo upo katika asili: a) kila chembe lazima iwe na antiparticle; b) sheria za asili hazibadilika wakati chembe zote zinabadilishwa na antiparticles zinazofanana na kinyume chake. Antiprotoni na antineutron ziligunduliwa katikati ya miaka ya 1950. Kimsingi, antimatter inaweza kuwepo, inayojumuisha atomi, nuclei ambayo ni pamoja na antiprotoni na antineutroni, na shell yao huundwa na positrons.

Vikundi vya antimatter ya vipimo vya ulimwengu vinaweza kuunda antiworlds, lakini hazipatikani katika asili. Antimatter imeundwa kwa kiwango cha maabara pekee. Kwa hiyo, mwaka wa 1969, katika kasi ya Serpukhov, wanafizikia wa Soviet walisajili nuclei ya antihelium, yenye antiprotoni mbili na antineutron moja.

Kuhusiana na uwezekano wa ubadilishaji wa nishati, antimatter ni ya kushangaza kwa kuwa inapogusana na jambo, maangamizi (uharibifu) hutokea na kutolewa kwa nishati kubwa (aina zote mbili za suala hupotea, na kugeuka kuwa mionzi). Kwa hivyo, elektroni na positron, kuangamiza, hutoa fotoni mbili. Aina moja ya maada - chembe kubwa zilizochajiwa - hupita kwenye aina nyingine ya maada - hadi kwenye chembe zisizo na wingi zisizo na upande. Kutumia uhusiano wa Einstein juu ya usawa wa nishati na misa (E=mc 2), ni rahisi kuhesabu kwamba maangamizi ya gramu moja ya vitu huzalisha nishati sawa inayoweza kupatikana kwa kuchoma tani 10,000 za makaa ya mawe, na tani moja ya antimatter ingetosha kutoa sayari nzima kwa nishati kwa mwaka.

Wanajimu wanaamini kuwa ni maangamizi ambayo hutoa nishati kubwa ya vitu vya quasi-stellar - quasars.

Mnamo 1979, kikundi cha wanafizikia wa Amerika kiliweza kusajili uwepo wa antiprotoni za asili. Waliletwa na miale ya cosmic.

Nishati ya nyuklia ni ya kutisha na wakati huo huo ni nguvu ya ajabu. Kuoza kwa mionzi na athari za nyuklia ambazo hufanyika katika atomi hutoa kiasi kikubwa cha nishati ambayo watu hujaribu kutumia. Wanajaribu, kwa sababu maendeleo ya nishati ya nyuklia hayakuhusisha waathirika wengi tu, bali pia majanga (kwa mfano, mmea wa nyuklia wa Chernobyl). Hata hivyo, vinu vya nishati ya nyuklia ulimwenguni pote vinafanya kazi na kuzalisha takriban asilimia 15 ya nishati ya umeme ulimwenguni. Vinu vya nyuklia vinapatikana katika nchi 31 za dunia. Meli na nyambizi pia zina vifaa vya nyuklia. Kwa hali yoyote, mtazamo kuelekea nishati ya nyuklia na kwa ujumla kila kitu kinachohusiana na uharibifu wa nyuklia (kinyume na fusion) kinazidi kuwa mbaya kila mwaka. Siku itakuja ambapo nishati ya atomi itakuwa ya amani pekee.

Katika sehemu za mwisho za safu ya Chernobyl na kampuni ya runinga ya HBO, wanasayansi wa Urusi wanaonyesha ukweli juu ya sababu ya mlipuko wa kifaa cha 4 cha nguvu ya nyuklia ya Chernobyl, ambayo baadaye "ilichavusha" maeneo 17 ya Uropa. nchi zilizo na jumla ya eneo la kilomita za mraba 207.5,000 na cesium ya mionzi. Maafa katika kinu cha nyuklia cha Chernobyl yalifichua dosari za kimsingi katika kinu cha RBMK-1000. Pamoja na hayo, leo mitambo 10 ya RBMK-1000 bado inafanya kazi nchini Urusi. Je, ziko salama? Kulingana na wataalamu wa Magharibi katika fizikia ya nyuklia, ambao walishiriki maoni yao na tovuti ya Live Science, swali hili linabaki wazi.

Atomu Inajumuisha kiini ambacho chembe zinazoitwa elektroni huzunguka.

Viini vya atomi ni chembe ndogo zaidi. Wao ndio msingi wa dutu na maada zote.

Zina kiasi kikubwa cha nishati.

Nishati hii hutolewa kama mionzi wakati vipengele fulani vya mionzi vinaharibika. Mionzi ni hatari kwa maisha yote duniani, lakini wakati huo huo hutumiwa kuzalisha umeme na katika dawa.

Mionzi ni mali ya nuclei ya atomi zisizo imara ili kuangaza nishati. Atomi nyingi nzito hazina msimamo, na atomi nyepesi zina radioisotopu, i.e. isotopu za mionzi. Sababu ya kuonekana kwa radioactivity ni kwamba atomi hujitahidi kupata utulivu. Leo, aina tatu za mionzi ya mionzi zinajulikana: alpha, beta na gamma. Waliitwa baada ya herufi za kwanza za alfabeti ya Kigiriki. Nucleus kwanza hutoa miale ya alpha au beta. Lakini ikiwa bado haijatulia, basi mionzi ya gamma hutoka. Nuclei tatu za atomiki zinaweza kutokuwa thabiti, na kila moja inaweza kutoa aina yoyote ya mionzi.

Takwimu inaonyesha nuclei tatu za atomiki.

Hazina msimamo na kila mmoja wao hutoa moja ya aina tatu za mihimili.

Chembe za alfa zina protoni mbili na neutroni mbili. Kiini cha atomi ya heliamu kina muundo sawa. Chembe za alfa husogea polepole na kwa hivyo nyenzo yoyote nene kuliko karatasi inaweza kushikilia. Hazitofautiani sana na viini vya atomi za heliamu. Wanasayansi wengi waliweka mbele toleo kwamba heliamu Duniani ni asili ya asili ya mionzi.

Chembe za Beta ni elektroni zenye nishati nyingi sana. Uundaji wao hutokea wakati wa kuoza kwa neutroni. Chembe za beta pia sio haraka sana, zinaweza kuruka kupitia hewa hadi mita moja. Kwa hiyo, karatasi ya shaba yenye unene wa millimeter inaweza kuwa kikwazo katika njia yao. Na ikiwa utaweka kizuizi cha risasi cha mm 13 au mita 120 za hewa, unaweza kupunguza nusu ya mionzi ya gamma.

Mionzi ya Gamma ni mionzi ya sumakuumeme ya nishati kubwa. Kasi yake ya harakati ni sawa na kasi ya mwanga.

Usafirishaji wa vitu vyenye mionzi unafanywa katika vyombo maalum vya risasi na kuta nene ili kuzuia kuvuja kwa mionzi.

Mfiduo wa mionzi ni hatari sana kwa wanadamu.

Inasababisha kuchoma, cataracts, husababisha maendeleo ya saratani.

Kifaa maalum, counter ya Geiger, husaidia kupima kiwango cha mionzi, ambayo hufanya sauti za kubofya wakati chanzo cha mionzi kinaonekana.

Nucleus inapotoa chembe, inageuka kuwa kiini cha kipengele kingine, hivyo kubadilisha namba yake ya atomiki. Hii inaitwa kipindi cha kuoza kwa kipengele. Lakini ikiwa kipengee kipya bado hakijatulia, basi mchakato wa kuoza unaendelea. Na kadhalika mpaka kipengele kinakuwa imara. Kwa vipengele vingi vya mionzi, kipindi hiki kinachukua makumi, mamia na hata maelfu ya miaka, hivyo ni desturi kupima nusu ya maisha. Chukua, kwa mfano, atomi ya plutonium-2 yenye wingi wa 242. Baada ya kutoa chembe za alpha na wingi wa atomiki wa 4, inakuwa atomi ya uranium-238 yenye molekuli sawa ya atomiki.

Athari za nyuklia.

Athari za nyuklia zimegawanywa katika aina mbili: fusion ya nyuklia na mgawanyiko (mgawanyiko) wa kiini.

Mchanganyiko au vinginevyo "uunganisho" unamaanisha kuunganishwa kwa nuclei mbili kwenye moja kubwa chini ya ushawishi wa joto la juu sana. Katika hatua hii, kiasi kikubwa cha nishati hutolewa.

Wakati wa fission na fission, mchakato wa fission ya kiini hutokea, wakati wa kutoa nishati ya nyuklia.

Hii hutokea wakati kiini kinapopigwa na neutroni katika kifaa maalum kinachoitwa "chembe accelerator".

Wakati wa mgawanyiko wa kiini na mionzi ya neutroni, kiasi kikubwa cha nishati hutolewa.

Inajulikana kuwa kupata kiasi kikubwa cha umeme, tu kitengo cha mafuta ya redio inahitajika.Hakuna mtambo mwingine wa nguvu unaoweza kujivunia kitu kama hicho.

Nguvu za nyuklia.

Kwa hivyo, nishati ambayo hutolewa wakati wa mmenyuko wa nyuklia hutumiwa kuzalisha umeme au kama chanzo cha nishati katika meli za chini ya maji na za juu. Mchakato wa kuzalisha umeme kwenye kinu cha nyuklia unategemea mgawanyiko wa nyuklia katika vinu vya nyuklia. Katika tank kubwa kuna vijiti vya dutu ya mionzi (kwa mfano, urani).

Wanashambuliwa na neutroni na kupasuliwa, ikitoa nishati. Neutroni mpya zimegawanyika zaidi na zaidi. Hii inaitwa mmenyuko wa mnyororo. Ufanisi wa njia hii ya kuzalisha umeme ni ya juu sana, lakini hatua za usalama na hali ya mazishi ni ghali sana.

Hata hivyo, wanadamu hutumia nishati ya nyuklia si kwa madhumuni ya amani tu. Katikati ya karne ya 20, silaha za nyuklia zilijaribiwa na kujaribiwa.

Hatua yake ni kutolewa kwa mtiririko mkubwa wa nishati, ambayo husababisha mlipuko. Mwishoni mwa Vita vya Kidunia vya pili, Merika ilitumia silaha za nyuklia dhidi ya Japan. Walidondosha mabomu ya atomiki kwenye miji ya Hiroshima na Nagasaki.

Matokeo yalikuwa mabaya tu.

Baadhi ya wahasiriwa wa kibinadamu walikuwa laki kadhaa.

Lakini wanasayansi hawakuishia hapo na kutengeneza silaha za hidrojeni.

Tofauti yao ni kwamba mabomu ya nyuklia yanategemea athari za mgawanyiko wa nyuklia, na mabomu ya hidrojeni kwenye athari za muunganisho.

njia ya radiocarbon.

Ili kupata habari kuhusu wakati wa kifo cha kiumbe, njia ya uchambuzi wa radiocarbon hutumiwa. Inajulikana kuwa tishu hai ina kiasi fulani cha kaboni-14, ambayo ni isotopu ya mionzi ya kaboni. Nusu ya maisha ambayo ni miaka 5700. Baada ya kifo cha kiumbe, hifadhi ya kaboni-14 katika tishu hupungua, kuoza kwa isotopu, na wakati wa kifo cha viumbe huamua kutoka kwa kiasi chake kilichobaki. Kwa hivyo, kwa mfano, unaweza kujua ni muda gani uliopita volkano ililipuka. Hii inaweza kutambuliwa na wadudu na poleni iliyohifadhiwa kwenye lava.

Je, mionzi inatumika vipi tena?

Mionzi pia hutumiwa katika tasnia.

Mionzi ya Gamma hutumiwa kuwasha chakula ili kukiweka safi.

Katika dawa, mionzi hutumiwa katika utafiti wa viungo vya ndani.

Pia kuna mbinu inayoitwa radiotherapy. Huu ndio wakati mgonjwa anamwagiliwa kwa dozi ndogo, na kuharibu seli za saratani katika mwili wake.