Πόση θερμότητα παράγεται σε πυρηνική αντίδραση και πόσο ζεστό;

Δεν είναι ακριβές να μιλάμε για τη "θερμότητα" που παράγεται από μια πυρηνική αντίδραση με τον τρόπο που συνήθως σκεφτόμαστε τη θερμότητα. Εδώ είναι γιατί:

* Οι πυρηνικές αντιδράσεις απελευθερώνουν ενέργεια, όχι θερμότητα απευθείας. Η θερμότητα είναι μια μορφή μεταφοράς ενέργειας που προκαλείται από διαφορά θερμοκρασίας. Οι πυρηνικές αντιδράσεις απελευθερώνουν ενέργεια με τη μορφή κινητική ενέργεια των σωματιδίων (όπως τα νετρόνια και τα σωματίδια άλφα) και ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία (ακτίνες γάμμα).

* Η ποσότητα ενέργειας που απελευθερώνεται είναι τεράστια. Οι πυρηνικές αντιδράσεις είναι απίστευτα ενεργητικές, απελευθερώνοντας πολύ περισσότερη ενέργεια από τις χημικές αντιδράσεις.

* Η θερμοκρασία είναι ένα μέτρο της μέσης κινητικής ενέργειας των σωματιδίων. Ενώ τα σωματίδια που απελευθερώνονται σε πυρηνικές αντιδράσεις έχουν υψηλή κινητική ενέργεια, η θερμοκρασία του περιβάλλοντος περιβάλλοντος θα αυξηθεί μόνο εάν η ενέργεια αυτή μεταφερθεί στη γύρω ύλη.

Εδώ μετράμε την ενέργεια των πυρηνικών αντιδράσεων:

* Η ενέργεια συνήθως μετράται σε joules (j) ή ηλεκτρονικά βολτ (eV).

* Η ενέργεια που απελευθερώνεται σε μια πυρηνική αντίδραση εξαρτάται από τη συγκεκριμένη αντίδραση. Για παράδειγμα, η σχάση του ουρανίου-235 απελευθερώνει σημαντική ποσότητα ενέργειας, ενώ η σύντηξη ισότοπων υδρογόνου (όπως στον ήλιο) απελευθερώνει ακόμη περισσότερο.

Εδώ είναι ο τρόπος με τον οποίο χρησιμοποιείται η πυρηνική ενέργεια για τη δημιουργία θερμότητας:

1. Πυρηνική σχάση: Σε έναν πυρηνικό αντιδραστήρα, οι ελεγχόμενες αντιδράσεις σχάσης απελευθερώνουν ενέργεια. Αυτή η ενέργεια θερμαίνει ένα ψυκτικό (συνήθως νερό).

2. Μεταφορά θερμότητας: Το θερμαινόμενο ψυκτικό μεταφέρει την ενέργειά του σε άλλο σύστημα, όπως μια γεννήτρια ατμού.

3. Δημιουργία ηλεκτρικής ενέργειας: Ο ατμός οδηγεί στροβίλους, οι οποίοι παράγουν ηλεκτρική ενέργεια.

Έτσι, ενώ είναι λανθασμένο να πούμε ότι μια πυρηνική αντίδραση παράγει "θερμότητα" με την παραδοσιακή έννοια, η ενέργεια που απελευθερώνεται από αυτές τις αντιδράσεις μπορεί να αξιοποιηθεί για να παράγει θερμότητα και να παράγει ηλεκτρική ενέργεια.

Σημαντική σημείωση: Η πραγματική θερμοκρασία της ίδιας της αντίδρασης δεν είναι κάτι που μπορούμε εύκολα να μετρήσουμε. Η απελευθέρωση ενέργειας διασκορπίζεται σε μια μεγάλη περιοχή και η θερμοκρασία του πυρήνα του αντιδραστήρα ελέγχεται προσεκτικά.