Fizika | Energetika » Atommaghasadás, láncreakció

Atommaghasadás, láncreakció  Ismertesse az atommaghasadás folyamatát a mellékelt ábra segítségével! A nehéz atommagokból energia szabadul fel, ha ezek könnyebb atommagokra hasadnak el. Kísérlet: (Otto Hahn, Fritz Strassmann,Lise Meitner) Uránt neutronokkal sugároztak be. Az uránatommag hasadása neutron hatására: a hasadás során 3 szabad neutron keletkezik, miközben az urán egy kriptonra és egy báriumra hasad. Ezek között a protonok közötti taszítás kisebb, mint az uránmagban volt. Ebből ered a keletkező magok kötési energiájának növekedése, a magenergia felszabadulása. Az így nyert energiát a hasadványmagok és a keletkező szabad neutronok viszik magukkal mozgási energia formájában. Mivel a hasadványmagok radioaktívak, így sugárzás útján további energia szabadul fel.  Értékelje a maghasadás felfedezésének jelentőségét! Azért nagy jelentőségű, mert az uránmagok hasadásakor felszabadult teljes energia

mólnyi mennyiség esetén ami kinyerhető, az 20 millió MJ. Ennyi energia kb ezer tonna szén elégetésével nyerhető. Gyakorlati célra akkor használható, ha az atommagok száma mólnyi mennyiségre növelhető és a hasadási folyamat önfenntartó lesz.  Mutassa be a mellékelt ábra alapján a maghasadás láncreakciójának létrejöttét! A hasadáskor keletkező szabad neutronok lehetővé teszik, hogy a lövedéktermelő hasadási folyamat önfenntartóvá váljon, és a hasadások száma lavinaszerűen megnőjön.  Említsen meg legalább két olyan tényezőt, amely szükséges a folyamat megvalósulásához! o A hasadó nehézatommagok átlagosan 1-nél több szabad neutront termeljenek o Ezek közül átlagban több mint 1 hasítson újabb atommagot.  Fogalmazza meg a szabályozott és szabályozatlan láncreakció közötti különbséget! o Szabályozott láncreakció: az egyidejű hasadások számának túlzott növekedését meg kell

akadályozni és a folyamatot egyensúlyban kell tartani. A kritikus tömeg alatt van a hasadóanyag; a láncreakció beindulását neutronlassító közeg (víz, grafit) alkalmazásával érik el. A láncreakció szabályozását neutronelnyelő szabályozórudak mozgatásával érik el. o Szabályozatlan láncreakció: dúsítani kell az uránt; a hasadó anyag tömege érjen el bizonyos kritikus értéket: kritikus tömeg.  Ismertesse az atomreaktor felépítését és működésének alapelvét a mellékelt ábra felhasználásával! Az atomreaktor olyan berendezés, ahol nukleáris reakció útján nagymennyiségű hő termelődik. 2 fajta reaktor van: egyik maghasadással a másikban magfúzió során keletkezik hő. Minden jelenlegi atomerőmű egy központi reaktor köré épül és egységnyi tüzelő anyagra vonatkoztatva több villamos energiát termel, mint bármilyen más erőmű. Az uránt hosszú hengerekben helyezik el a reaktor központi részében magjában.

A reaktor lényeges része ez a moderátor, amivel lassítani lehet a maghasadás során a neutronok gyorsaságát. Anyaga grafit vagy víz A víz a benne lévő hidrogénmag azaz sok proton miatt az ütközések során fékezi a neutronokat. A láncreakció sebességét szabályzó rudakkal állítják be. Ezeknek a neutronelnyelő rudaknak az anyaga kadmium vagy bórozott acél. Szabályozás: a rudak kihúzásával növelni lehet a neutronok számát, beljebb tolásával csökkenteni. Tehát a magreakció hőt termel, amit a hűtővíz, ami felforrósodik a gőzfejlesztőbe, visz, ahol a hűtővíz gőzzé alakul, amit a gőzturbina villamos energiává alakít. Az elektromosságot elvezetik, a hideg vizet szállító szeparált vezeték pedig a gőzt újból vízzé alakítja.  Ismertesse, hogy milyen szerepet játszott Szilárd Leó és Wigner Jenő az atomreaktor létrehozásában! Ők építették meg Chicagóban az első atomreaktort, ahol szabályzott láncreakciót

valósítottak meg. Szilárd Leó: hasadásos láncreakció elmélete  Ismertesse a mellékelt ábra alapján az atombomba működését! Az erősen dúsított urán- vagy plutóniumtöltetet kisebb részekre osztva helyeznek el a bombában. Ezeket hagyományos robbanótöltettel lövik össze, hogy együtt legyen a láncreakció megvalósításához szükséges kritikus tömeg. Eszközök: maghasadás, láncreakció, az atombomba felépítésének szemléltető ábrája