Atomenergia felhasználása

Az előadások a következő témára: "Atomenergia felhasználása"— Előadás másolata:

1 Atomenergia felhasználása

2 Elmélet:

3 Előzmények 1934: Szilárd Leó: magfizikai láncreakció ötlete
Atommag +neutron atommag + több neutron 1937: 92U n U Np Pu239 1938: Hahn és Strassman: láncreakció felfedezése 92U n1 = X96 + Y n + Q Lázas kutatás indul: Párizs, Berlin, Leningrád….

4 Otto Hahn Fizikusok kísérleti eszközei

5 Maghasadás folyamata 1. Atommag gerjesztett állapotba jut;
2. Atommag alakja deformálódik, befűződik; 3. Két részre hasad, közben 2-3 neutron is kilép. 92U235 + lassú 0n1 = 1.hasadv hasadv. + 2,4 0n1

6 Hasadványok tömegeloszlása
Az U235 hasadása nagy valószínűséggel aszimmetrikus: és közötti tömegeloszlás Tipikus folyamat: 92U235 + lassú 0n1 = =56Ba Kr89 +2,4n Stabil: 137Ba, 84Kr

7 Hasadványok bomlási sorai I.
Proton Neutron Elektron Anti-neutrino γ-sugárzás β- bomlással: 56Ba La Ce Pr Nd144

8 Hasadványok bomlási sorai II.
36Kr bomlási sora: Erősen radioaktívak β- bomlás: 36Kr Rb Sr89 39Y89 A hasadványok β- bomlása tartja fenn a láncreakciót az atomreaktorban. E nélkül a reaktor leállna nem lenne szabályozható!

9 Összefoglalva: 92U235 Maghasadásakor:
- Szükségszerű a neutronok kibocsátása; - Erősen radioaktív termékek jönnek létre.

10 U238 bomlási sora: 92U238 bomlási sora:
92U238 + gyors 0n U Np Pu239

11 Láncreakciók szabályozatlan szabályozott

12 Az első atommáglya: 1942. dec 2.
Chicago: Szilárd Leó, Arthur Compton, Enrico Fermi, Wigner Jenő

13 Építsünk atomerőművet !

14 Atomerőmű felépítése

15 Paksi atomerőmű honlapjáról anyagok :
A VVER reaktor típus Aktív zóna A primer kör A szekunder kör Biztonságvédelmi rendszerek Az atomerőművek típusai A forralóvizes atomreaktor (BWR) A gázhűtésű reaktorok (GGR) A gyors tenyészreaktor A különleges reaktorok A magas hőmérsékletű tóriumos reaktor A nyomottvizes reaktorok A nehézvizes reaktorok (HWR) Az RBMK egyedi reaktor

16 Enrico Fermi (1954), Frédérick Joliot-Curie ( ), Szilárd Leó ( ) és mások – a láncreakció (1939) Albert Einstein ( ), Szilárd, Teller Ede (1908-) és Wigner Jenő ( ) – levél F. D. Roosevelthez (1939) Atombomba

17

18 A döntés tudósok politikusok: Harry S. Truman öröksége katonák: Groves
ellene: Szilárd, Urey a demonstráció ötlete mellette: Oppenheimer és a többség politikusok: Harry S. Truman öröksége a háború gyors befejezése feltétel nélküli fegyverletétel a Szovjetunió katonák: Groves

19 Az atombomba működési elve
Az atombomba energiáját urán vagy plutónium hasadása szolgáltatja. Egy neutron által előidézett hasadás során átlagosan 2-3 neutron szabadul fel, és ezek a neutronok újabb hasadásokat idézhetnek elő. Annak a feltétele, hogy egy láncreakció önállóan fennmaradjon az, hogy a reakcióban keltett neutronok átlagosan legalább egy újabb hasadást idézzenek elő. A hasadás során felszabaduló neutronok újabb hasadást kelthetnek, elnyelődhetnek a bomba anyagában és kiléphetnek a felületen. Ez a három folyamat meghatároz egy kritikus tömeget, mely alatt a kilépő és elnyelődő neutronok miatt nem tud önfenntartó láncreakció kialakulni.

20 Mekkora ez a kritikus tömeg?
Tegyük fel, hogy a bomba gömb alakú és hogy a neutronsűrűség az anyagban állandó (ez utobbi feltétel biztosan csak közelítés)! A gömbtérfogatban lévő hasadóanyag tömege legyen: M. A hasadások száma a tömeggel arányos és tegyük fel, hogy hasadásonként átlagosan 2 neutron keletkezik, így a keletkező neutronok száma 2aM. A láncreakció feltétele, hogy a hasadások során keletkezett neutronok száma (2aM) ne legyen kisebb, mint az új hasadást előidéző (aM), elnyelődő (bM) és a felületen kiszökő (cF) neutronok számának összege. Az 235U kritikus tömege körülbelül 7 kg, a 239Pu kritikus tömege körülbelül 10 kg.

21 Urán bomba: Az összepréselés során a berillium olyan közel kerül a rádiumhoz, hogy együtt neutronforrásként üzemelnek. A kibocsátott neutronok hatására megindul a láncreakció. A plutóniumbomba nem valósítható meg a fenti módon, mert a 239Pu számottevő valószínűséggel bomlik hasadás révén és termel neutronokat Házilag hogyan készíthetünk egyet magunknak ?

22 Atombomba Teljes bemutató az atombomba történetéről
1945. aug. 6. és 9. uránbomba (Little Boy) plutóniumbomba (Fat Man)

23 Magfúzió:

24 Olyan magreakció, ahol két könnyű atommag (pl
Olyan magreakció, ahol két könnyű atommag (pl. hidrogén vagy lítium) izotópjai egyesülnek. E kezdeti atommagok össztömege meghaladja a végtermékét. A tömegkülönbség abból adódik, hogy a folyamat során energia szabadul fel. (Ennek oka, hogy az atomok közül a 26-os rendszámú vas a legstabilabb az ennél könnyebb atomok magfúziója, illetve a nehezebbek maghasadása egyaránt energiafelszabadulással jár.) A magfúzió megindulásához olyan közel kell vinni egymáshoz a reakcióba lépő atommagokat, hogy működésbe léphessenek a rövid hatótávolságú magerők; ez olyan nagy hőmérsékletű környezetben fordulhat elő, mint a Nap belseje és az atomrobbanások. A fúziós reaktorok kézben tartható módon próbálnak ilyen körülményeket teremteni - jelenleg kísérleti jelleggel.

25 Fúziós energia plakát teljes méretben

26

27

28

29

30 Találkozó: ½ 12 Petőfi híd budai hídfő BME menza előtt
December 3-án: BME Nukleáris Technikai Intézet December 10-én 2. Zh. Találkozó: ½ 12 Petőfi híd budai hídfő BME menza előtt