Πώς παράγεται τεράστια θερμότητα σε πυρηνική αντίδραση;

Η τεράστια θερμότητα που παράγεται σε μια πυρηνική αντίδραση προέρχεται από τη μετατροπή μιας μικροσκοπικής ποσότητας μάζας σε μια τεράστια ποσότητα ενέργειας , όπως περιγράφεται από τη διάσημη εξίσωση του Einstein E =MC².

Εδώ είναι μια κατανομή:

1. Πυρηνική σχάση:

* Η διαδικασία: Στην πυρηνική σχάση, ένας βαρύς ατομικός πυρήνας, όπως το ουράνιο-235, βομβαρδίζεται με νετρόνια. Αυτό αναγκάζει τον πυρήνα να χωριστεί σε δύο ελαφρύτερους πυρήνες, απελευθερώνοντας ενέργεια και περισσότερα νετρόνια. Αυτά τα νετρόνια μπορούν στη συνέχεια να προκαλέσουν περαιτέρω αντιδράσεις σχάσης, δημιουργώντας μια αλυσιδωτή αντίδραση.

* μάζα: Το άθροισμα των μαζών των πυρήνων της κόρης (οι διαχωρισμένοι πυρήνες) είναι ελαφρώς * λιγότερο * από τη μάζα του αρχικού πυρήνα ουρανίου. Αυτή η διαφορά στη μάζα, γνωστή ως μάζας ελάττωμα , μετατρέπεται σε ενέργεια σύμφωνα με το e =mc².

* απελευθέρωση ενέργειας: Αυτή η μετατροπή της μάζας σε ενέργεια είναι αυτό που απελευθερώνει την τεράστια θερμότητα σε έναν πυρηνικό αντιδραστήρα. Η ενέργεια απελευθερώνεται με τη μορφή κινητικής ενέργειας των προϊόντων και των νετρονίων σχάσης, τα οποία στη συνέχεια συγκρούονται με άλλα άτομα, μεταφέροντας ενέργεια και προκαλώντας τους να ζεσταθούν.

2. Πυρηνική σύντηξη:

* Η διαδικασία: Στην πυρηνική σύντηξη, δύο ελαφριές ατομικές πυρήνες, όπως το Δευτερίριο και το Τριτένιο, αναγκάζονται μαζί κάτω από ακραία θερμότητα και πίεση. Αυτό τους προκαλεί να συγχωνευθούν σε έναν βαρύτερο πυρήνα, να απελευθερώνουν ενέργεια και ένα νετρονόμο.

* μάζα: Η μάζα του συντηγμένου πυρήνα είναι ελαφρώς * λιγότερο * από τη συνδυασμένη μάζα των δύο αρχικών πυρήνων. Και πάλι, αυτό το μαζικό ελάττωμα μετατρέπεται σε ενέργεια.

* απελευθέρωση ενέργειας: Η ενέργεια που απελευθερώνεται στη σύντηξη είναι σημαντικά μεγαλύτερη από ό, τι στη σχάση, γι 'αυτό θεωρείται μια δυνητικά ισχυρότερη και καθαρότερη πηγή ενέργειας.

Βασικά σημεία:

* Ενέργεια δέσμευσης: Η ενέργεια που συγκρατεί τα νουκλεόνια (πρωτόνια και νετρόνια) μαζί μέσα στον πυρήνα ονομάζεται ενέργεια δέσμευσης. Η διαφορά στην ενέργεια δέσμευσης μεταξύ των αντιδραστηρίων και των προϊόντων καθορίζει την ποσότητα ενέργειας που απελευθερώνεται.

* ισοδυναμία μαζικής ενέργειας: Η εξίσωση E =MC² υπογραμμίζει τη θεμελιώδη ισοδυναμία της μάζας και της ενέργειας. Μια μικρή ποσότητα μάζας μπορεί να μετατραπεί σε μια τεράστια ποσότητα ενέργειας.

* Αλυσιδωτές αντιδράσεις: Οι αντιδράσεις σχάσης μπορεί να είναι αυτοσυντηρούμενοι μέσω αλυσιδωτών αντιδράσεων, ενώ οι αντιδράσεις σύντηξης απαιτούν ειδικές συνθήκες (υψηλές θερμοκρασίες και πίεση) για να διατηρηθούν.

Στην ουσία, η θερμότητα που παράγεται σε πυρηνικές αντιδράσεις προέρχεται από τη μετατροπή μιας μικροσκοπικής ποσότητας μάζας σε μια τεράστια ποσότητα ενέργειας. Αυτή η μετατροπή διέπεται από τους νόμους της πυρηνικής φυσικής και τη θεμελιώδη σχέση μεταξύ μάζας και ενέργειας που περιγράφεται από τη θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν.