Atomenergia felhasználása

Elmélet:

Előzmények 1934: Szilárd Leó: magfizikai láncreakció ötlete Atommag +neutron atommag + több neutron 1937: 92U238 + 0n1 92U239 93Np239 94Pu239 1938: Hahn és Strassman: láncreakció felfedezése 92U238 + 0n1 = X96 + Y137 + 2n + Q Lázas kutatás indul: Párizs, Berlin, Leningrád….

Otto Hahn Fizikusok kísérleti eszközei

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. + 2. hasadv. + 2,4 0n1

Hasadványok tömegeloszlása Az U235 hasadása nagy valószínűséggel aszimmetrikus: 90-110 és 130-150 közötti tömegeloszlás Tipikus folyamat: 92U235 + lassú 0n1 = =56Ba144 + 36Kr89 +2,4n Stabil: 137Ba, 84Kr

Hasadványok bomlási sorai I. Proton Neutron Elektron Anti-neutrino γ-sugárzás β- bomlással: 56Ba144 57La144 58Ce144 59Pr144 60Nd144

Hasadványok bomlási sorai II. 36Kr bomlási sora: Erősen radioaktívak β- bomlás: 36Kr89 37Rb89 38Sr89 39Y89 A hasadványok β- bomlása tartja fenn a láncreakciót az atomreaktorban. E nélkül a reaktor leállna nem lenne szabályozható!

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

U238 bomlási sora: 92U238 bomlási sora: 92U238 + gyors 0n1 92U239 93Np239 94Pu239

Láncreakciók szabályozatlan szabályozott

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

Építsünk atomerőművet !

Atomerőmű felépítése

Paksi atomerőmű honlapjáról anyagok : A VVER-440-213 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

Enrico Fermi (1954), Frédérick Joliot-Curie (1900-1958), Szilárd Leó (1898-1964) és mások – a láncreakció (1939) Albert Einstein (1879-1955), Szilárd, Teller Ede (1908-) és Wigner Jenő (1902-1995) – levél F. D. Roosevelthez (1939) Atombomba

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

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.

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.

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 ?

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

Magfúzió:

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.

Fúziós energia plakát teljes méretben

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