Usina Nuclear Isar, Alemanha

Piscina de combustível nuclear usado

Turbina de uma usina nuclear

Fissão nuclear

Fissão nuclear

A fim de obter energia através da manipulação dos núcleos de um ou mais átomos pode fazer isso de duas maneiras: pela união núcleos de átomos diferentes (então falar sobre a fusão nuclear) ou a partir de núcleos de um determinado átomo (por fissão nuclear)

Na fissão nuclear chamar a divisão do núcleo de um átomo. O núcleo torna-se vários fragmentos com uma massa quase igual a metade da massa original mais duas ou três neutrões.

A soma das massas dos fragmentos é mais pequeno do que a massa original. Este "fictício" de massa (cerca de 0,1 por cento da massa original) foi convertida em energia de acordo com a equação de Einstein (E = mc2). Nesta equação E é a energia adquirida, ma massa de que se fala e c é uma constante, a velocidade da luz 299.792.458 m. / S2

A fissão nuclear pode ocorrer quando um núcleo de um átomo pesado capta um neutrão (fissão induzida), ou podem ocorrer espontaneamente, devido à instabilidade do isótopo (fissão espontânea)

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As reações nucleares em cadeia

Diagrama de uma cadeia de reações de fissão nuclear

 

A reacção em cadeia é um processo pelo qual os neutrões são libertados numa primeira fissão nuclear produzir fissão adicional, pelo menos, um núcleo. O núcleo, por sua vez, produz neutrões, e o processo é repetido.

Estas reacções em cadeia pode ser controlada ou não controlada. Reações controladas seria produzido em reações nucleares em usinas nucleares que geram eletricidade objetivo de forma constante. Reacções nucleares descontroladas ocorrer no caso de armas nucleares.

Se mais dois nêutrons são liberados em cada fissão induzida por nêutrons, então o número de fissões dobra a cada geração. Neste caso, existem 10 gerações fissões 1024 e 80 gerações em aproximadamente 6 x 1023 fissões.

Critical Mass

Massa crítica é a quantidade mínima de material físsil para uma reação em cadeia nuclear é mantido.

Apesar de fissão nuclear ocorre a cada dois ou três nêutrons, nêutron nem todos estão disponíveis para continuar a reação de fissão; alguns são perdidos. Se os neutrões libertados por reacção nuclear são perdidas mais rápido do que é formada pela taxa de fissão, a reacção em cadeia não será auto-sustentável e parar.

A quantidade de massa de material físsil crítica depende de vários factores:. Propriedades físicas, propriedades nucleares, a sua geometria e a sua pureza

A esfera tem a menor área possível para uma dada massa, e, portanto, minimiza o vazamento de nêutrons. Se você também limitado o material físsil com um refletor de nêutrons muito menos nêutrons são perdidos e massa crítica é reduzida.

A fissão nuclear controlada

Esquema de como os neutrões libertados são controlados para controlar a reacção de cisão em cadeia

 

Para manter um controle sustentado reação nuclear, para cada 2 ou 3 nêutrons liberados, apenas um deve ser autorizado a dar um outro núcleo de urânio. Se esta proporção é inferior a um, em seguida, a reacção vai morrer, e se for maior irá crescer descontroladamente (uma explosão atómica). Para controlar a quantidade de neutrões livres no espaço de reacção deve estar presente neutrões elemento absorvente. A maioria dos reatores são controlados por hastes de controle feitas de nêutrons material forte, como o boro ou cádmio absorventes.

Para além da necessidade de capturar neutrões, os neutrões são frequentemente muito mais energia cinética (movendo-se a alta velocidade). Estes neutrões rápidos são reduzidos através do uso de um moderador, tal como água pesada e água da torneira. Alguns reatores utilizam o grafite como moderador, mas este projeto tem vários problemas. Uma vez que os nêutrons rápidos são retardados, são mais propensos a produzir mais fissões nucleares ou ser absorvido pelo slider.

fissão nuclear espontânea

fissão nuclear espontânea

 

Nestas reacções a absorção de neutrões externo não é necessário. Em determinados isótopos de urânio, plutônio e acima de ter tal instável atômica estrutura fissiona espontaneamente.

A taxa de fissão espontânea é a probabilidade por segundo que um determinado átomo de fissão espontânea - isto é, sem qualquer intervenção externa. Plutônio 239 tem uma taxa muito elevada de fissão espontânea em comparação com a taxa de fissão espontânea do urânio-235

Vídeo fissão nuclear ilustrativo

No vídeo abaixo você pode ver como um nêutron arremessou um núcleo gera uma fissão nuclear levará a outra cadeia de fissão nuclear. Na primeira parte do vídeo é pequeno, então você pode vê-lo seqüência mais prolongada.

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Referências

Última revisão: 21 de abril de 2014