Ядерная энергия атома – это потенциальная энергия связи между ядерными частицами (протонами и нейтронами), которая может выделяться при ядерных реакциях: при расщеплении или слиянии ядер.
ЧТО ТАКОЕ АТОМ?
Атом состоит из ядра и вращающихся вокруг него отрицательно заряженных электронов.
Ядро атома – это плотный центр атома, состоящий из положительно заряженных протонов и электрически нейтральных нейтронов, которые прочно удерживаются в центре ядра за счет энергии связи ядра.
ИЗОТОПЫ
Изотоп – это разновидность химического элемента, который имеет одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов в ядре атома. Например, дейтерий и тритий являются изотопами водорода.
СИНТЕЗ ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЙ
На Солнце реакции ядерного синтеза (соединения) происходят, когда ядра сближаются на расстоянии, по крайней мере в 30 000 000 раз меньшем, чем толщина волоса.
Чтобы на Земле происходили такие реакции, атомы должны быть чрезвычайно горячими и быстрыми – только так можно преодолеть силу электростатического кулоновского отталкивания.
Изотопы водорода дейтерий и тритий очень близки друг к другу.
Образуется атом гелия. В ходе реакции выделяется свободный нейтрон и энергия.
ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ ДЕЛЕНИЯ
Тяжелые и нестабильные ядра изотопов урана самопроизвольно (или после бомбардировки быстрыми нейтронами) распадаются на более легкие химические элементы.
Нейтрон попадает в ядро урана.
Нестабильный атом урана распадается на более легкие элементы и несколько свободных нейтронов. Энергия также выделяется.
Образовавшиеся свободные нейтроны.
ФУЗОР – это устройство, использующее сильное электрическое поле для создания условий для ядерного синтеза.
Благодаря сильному электрическому полю ядра атомов отделяются от электронов и перемещаются из положительно заряженной внешней решетки во внутреннюю отрицательно заряженную.
Ускоренные ядра пролетают через отрицательно заряженную сетку по инерции и движутся к центру, где могут столкнуться с другими ядрами.
При столкновении ядра могут сливаться и может происходить реакция ядерного синтеза. В этом фузоре произойдет синтез, если мы введем газообразный дейтерий.
Свечение в центре этого фузора происходит, когда замедленные ядра присоединяют свои потерянные электроны.
КАК МЫ ИСПОЛЬЗУЕМ АТОМНУЮ ЭНЕРГЕТИКУ?
ВЧЕРА
- Взрыв АТОМНОЙ БОМБЫ происходит в результате неконтролируемой цепной реакции деления ядер.
- Малые АТЭ используются в качестве источников энергии на подводных лодках, танкерах и ледоколах.
CЕГОДНЯ
- Крупные АТОМНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ в разных странах производят чрезвычайно большое количество электроэнергии и тепла.
- ЯДЕРНЫЕ БАТАРЕИ используются как долговременные источники энергии в космической технике: спутники, роверы.
ЗАВТРА
- Малые МОДУЛЬНЫЕ РЕАКТОРЫ планируются для борьбы с изменением климата, чтобы обеспечить устойчивое производство энергии для городов.
- РЕАКТОРЫ ТЕРМОЯДЕРНОГО СИНТЕЗА обеспечат эффективное и экологически чистое производство энергии с менее опасными радиоактивными отходами.
- Из-за чрезвычайно высокой плотности энергии ЯДЕРНЫЕ РЕАКТОРЫ будут основным источником энергии для космических кораблей.
ВЫЗОВ:
- Слева создай реакции синтеза и деления.
- Следи за реакцией.
- Обрати внимание на то, когда высвобождается энергия.
- Следи за плазмой справа от фузора.
- Попробовав различные реакции, ты получишь Квант энергии.