SlideShare une entreprise Scribd logo
1  sur  13
Télécharger pour lire hors ligne
Средно општинско училиште
             „Крсте Петков Мисирков“



Проектна задача за Матура:

                    Физика

                    Тема:

Нуклеарна фузија и фисијa




Изработил:                 Ментор:
Стефан Мијаковски          проф. Благојче Кривевски




                     март 2012

                    Демир Хисар
Содржина




   Вовед ---------------------------------------------------------------------------- 2



   Историја ------------------------------------------------------------------------ 2



   Нуклеарна фузија ------------------------------------------------------------- 4



   Други видови на фузија ----------------------------------------------------- 7



   Ладна фузија ------------------------------------------------------------------ 7



   Нуклеарна фисија ------------------------------------------------------------ 8



  Заклучок ----------------------------------------------------------------------- 12



  Користена литература ------------------------------------------------------ 12




                                                                                          2
Вовед
Благодарејќи на новите научни сознанија, ние денес ги познаваме процесите во природата
многу подобро од порано, при што секогаш наново нас не обзема восхит од убавината и
совршенството кои се откриваат во заемно дејство на различни фактори и сили. Секое
ново откритие го зголемува впечатокот дека барем во најосновните нешта постои некоја
смисла и ред. Се покажува дека и постоењето на нас самите како живи, свесни битија,
исто така сосема органски и хармонично се вклопува во тој ред.

Физиката е без сомнение поуспешна од сите други науки. Нејзината „моќ на објаснување“
се протега од најмалите атомски честички до цели галаксии и галактички јата. Честопати
се согледува само оној дел кој на човекот му овозможува да завладее со својот свет.
Современата физика има и своја друга страна. Таа страна во физиката во последно време
ја направила крајно примамлива, пред се за оние кои сакаат да размислуваат. За тоа во
најголема мера придонеле „Теориите на ХХ век“: Ајнштајновата теорија на релативноста
и квантнатамеханика, за која се врзани имињата на Бор, Хајзенберг и Шредингер. Двете
областиземени заедно, што често се нарекуваат и „современа физика“, имаат во себе
нешто длабоко мистично.




Историја
Радиоактивноста ја открил францускиот научник Анри Бекерел во 1896 додека работел на
фосфоросцентни материјали. Овие материјали светат во мрак доколку предходно се
изложат на светлост, тој мислел дека сјајот произведен во катодични зракови цевки од
страна на X-зраци можеби е поврзан со фосфоросценцијата. Затоа завиткал фотографска
плочка во црна хартија и ставил разни фосфоросцентни минерали на неа. Добивал
негативни резултати сè додека не почнал да користи ураниумови соли. Резултатот од овие
синтези бил длабоко поцрнување на плочките.

Сепак набрзо станало јасно дека поцрнувањето нема поврзаност со фосфоросценцијата
затоа што плочките црнеле и во мрак. Станало јасно постои некоја друга врста зрачење,
кое продира преку хартија и предизвикува црнење на плочките.

Отпочеток се мислело дека зрачењево е поврзано со ново откриените x-зраци. Сепак
покасните истражувања на Бекерел, Пјер Кири, Марија Кири, Ернест Радерфорд и други
откриле три различни видови радиоактивности: алфа, бета и гама распаѓање.

Опасноста од радиоактивност не е откриена веднаш. Акутното радиоактивно труење е
брзо откриено. Не се знаело дека внесувањето во организмот на радиоактивни материјали
предизвикува канцер или други сериозни проблеми. Многу лекари и фирми почнале да
рекламираат радиоактивни супстанци како лекови.

                                                                                        3
За време на втората светска војна, се дошло до идејата дека радиоактивната енергија може
да се користи како оружје за масовно уништување.

Покасно се развиени нуклеарни реактори за подморници, бродови и за комерцијална
употреба.

Откривањето на електронот од страна на Џозеф Џон Томсон било прв индикатор дека
атомот имал внатрешна структура. На крајот на XX век прифатениот модел на атомот бил
оној на Џ.Џ. Томсон, т.н. „plum pudding“ модел во кој атомот претставувал голема
позитивно наелектризирана топка со мали негативно наелектризирани електрони до неа.

Во 1919 год. Ернест Радерфорд, бомбардирајќи азот со алфа-честички ја изведува првата
нуклеарна трансформација(трансмутација) на еден хемиски елемент во друг. При тој
процесот настанал кислород, така е извршена првата нуклеарна рекација: азот-14 + α
(алфа-честичка) → кислород-17 + р (протон). Во 1932 год. Радерфордовите колеги Џон
Кокрофт и Ернест Волтон бомбардирале атом на литиум-7 со протони, кој се распаднал на
две алфа-честички. Тој експеримент е наречен цепење на атомот.

Со Радерфордовата претпоставка за расејувањето на α-честичките се создадоа услови за
појава на планетарниот модел за градбата на атомот. Според него, најголемото количество
на маса е сконцентрирано во централниот дел, околу кој кружат електроните, слично како
планетите околу Сонцето.

Откако Џејмс Џедвик го откри неутронот во 1932 год., италијанскиот физичар Енрико
Ферми во 1934 год. озрачува ураниум со спори неутрони и забележува дека како производ
се јавуваат неколку нови атоми, кои се разликуваат по времето на полураспаѓање. Ферми

                                                                                       4
мислел дека бомбардирањето на ураниум-235 со спори неутрони предизвикувало
нуклеарна реакција, при која настанале нови радиоактивни елементи, со атомски број над
92, нестабилни хемиски елементи со реден број 93, 94 и поголеми броеви, кои се викаат
трансураниумски елементи.

До крајот на векот, физичарите откриле три вида зрачење кои произлегуваат од атомот и
ги нарекле алфа, бета и гама-зрачење. Во 1905 година, Ајнштајн ја формулирал идеата за
еквиваленција меѓу масата и енергијата.




Нуклеарна фузија
Кога две јадра со мала маса доаѓаат во близок контакт можно е под дејство на силните
сили на врзување (електронегативност и енергија на јонизација) тие да се спојат. Потребна
е голема енергија од надвор за да ги доближи јадрата до толкава мала далечина за силите
на сврзување да подејствуваат, така што нуклеарната фузија може да се случи само при
високи температури или висока густина. Кога јадрата се доволно блиску, силите на
сврзување стануваат поголеми од електромагнетното одбивање и тие се спојуваат во едно
ново јадро. При ова се ослободува голема енергија, бидејќи силите на сврзување на секое
јадро се наголемуваат со наголемувањето на масениот број на новодобиеното јадро.




Нуклеарна фузија е процес во кој се спојуваат повеќе атомски јадра кои формираат едно
потешко јадро. При овој процес се ослободува или се апсорбира енергија зависно од
масата на јадрата кои се вклучени во реакцијата. Јадрата на железото и на никелот имаат

                                                                                          5
најголема врзувачка енергија и спрема тоа тие се најстабилни. Фузија на две полесни јадра
на железо и никел доведува до ослободување на енергија, фузија на потешки јадра на
железо и на никел доведува до апсорбција на енергија.

Нуклеарна фузија на лесни елементи ослободува енергија која е извор на зрачење на
ѕвезди или предизвикува експлозија во нуклеарните бомби. Нуклеарна фузија на тешки
елементи се јавува при екстремно високи енергетски услови при експлозија на супернова.
Нуклеарна фузија во ѕвездите и во супернова е примарен процес по кој се создаваат нови
хемиски елементи во природата.

Потребна е прилична енергија да би се принудило јадрото на фузија, па и кога е во
прашање најлесниот елемент водород. Но фузијата на лесни јадра при која се создаваат
тешки јадра и слободни неутрони, обично ослободува повеќе енергија отколку што се
троши за нивното поврзување. Спрема тоа, тоа е егзотермна реакција или процес кој може
самиот себе да се одржува.

Енергијата која се ослободува во повеќето нуклеарни реакции е многу поголема отколку
во хемиските реакции, затоа што е енегијата на врската која ги држи нуклидите на јадрато
заедно е многу поголема од енергијата која ги задржува електроните во електронската
обвивка. На пример, енергијата на јонизација која се добива при придружување или
додавање на еден електрон на јадрото на водород (при формирање на атом на водород)
изнесува 13,6 eV што е помалку од еден милионити дел од енергијата која се ослободува
во фузионата реакција деутериум-трициум која изнесува 17 MeV.

Ако се соединат две јадра на деутериум и да дадат едно јадро на хелиум, енергијата на
врската ке се зголеми за 24 MeV. Таа енергија представува 0,6% од енергијата на
мирување на јадрото на деутериумот. Од ова се гледа дека нуклеарната физика е околу 6
пати поповолна за добивање на нуклеарна енергија. Покрај тоа, во водите (реките, езерата,
морињата и океаните) постојат практично неисцрпни резерви на деутериум, што не е
случај со останатите енергенти. Светските резерви на природен гас и нафта ќе бидат
исцрпени во наредните неколку децении. Резервите на уран и јаглен можат да траат во
најдобар случај уште неколку стотина години. Покрај тоа, нуклеарната фузија е и во
еколошка предност во однос на нуклеарната фисија. Во процесот на соединување на
лесните јадра нема настанување на радиоактивна супстанца како во случајот со
распаѓањето на јадрото на уранот. Меѓутоа, соединувањето на јадрата да се одвива
непрекинато потребно е да се обезбедат посебни услови кои како прво се карактеризираат
со висока температура. Заради тоа нуклеарната фузија уште се вика и термонуклеарна
фузија. На таква температура суптанцата е во плазматична состојба. Не постои материјал
од кој би се направило нешто во кое би се чувала плазмата, па се измислени „магнетските
боци“ во кој со помош на магнетските полиња може да се спречи нејзиното напуштање на
уредите за термонуклеарна фузија.

Во природата постои дејствување со чија помош е возможно да се одржат заедно
честичките на високотемпературна плазма. Тоа е гравитационото привлекување, но тоа е
способно за тоа тогаш кога е масата на плазмата приближно еднаква на масата на


                                                                                         6
Сонцето. Овој начин на фаќање на плазмата се реализира во термонуклеарните реакции во
една ѕвезда.

Согорувањето на водород во хелиум се вика протон-протонски циклус. Овој извор
претставува основен извор на енергија (нуклеарна) во Сонцето и во останатите ѕвезди,
претежно составени од водород. Од шест протони на почетокот, на крајот се јавуваат два.
Преостанатите четири протони влегуваат во јадрото на хелиумот (алфа честички) со два
позитрони, две неутрино честички и два гама-фотони.

Појавата при која масата на атомското јадро е помала од масата на збирот на неговите
протони и неутрони се вика дефект на маса. Пример за оваа појава е атомот на хелиумот.
Хелиумовото јадро се состои од 2 протони и 2 неутрони. Наместо 2 протони и електрони
можеме во оваа пресметка да земеме 2 водородни атоми, бидејќи и тие се состојат исто
така од по еден протон и еден електрон. Атомската маса на водородот е 1,008131, а на
неутронот 1,00895. Два водородни атоми и два протони би требало заедно да дадат
(2·1,008131) + (2·1,00895) = 4,03416. Меѓутоа атомската маса на хелиумот која се состои
од истите честички изнесува точно 4,00384 значи за 0,03032 единици атомска маса
помалку. Таа разлика се вика дефект на маса на хелиумот. Равенката за дефект на маса е:
Δm = Zmp + ( A - Z )mn - mj

Вкупната кинетичка енергија на честичките настанати во процесот на фузијата е околу 26
MeV.




Други видови на фузија
Некои други видови на фузија може да се карактеризираат како „ладни“ во некоја смисла,
но се друг вид од горенаведената дискусија. Терминот „ладна“ фузија може да биде
искористен и при реакции во кои ниедна фаза од реакцијата не е на висока темепреатура,
со исклучок на реактивните продукти, или дека енергиите кои се потребни за реакција се
мали и е потребна ниска температура. Некои други видови на на фузија се „жешки“ во кои
се одвиваат реакции со макроскопски региони со висока температура и притисок.




Ладна фузија
Ладната фузија се засновала според идејата околку тоа дека хемиските елемент паладиум
и титаниум би можеле да катализираат фузија поради големата способност на овие
елементи да апсорбираат големо количество на и тоа баш неговиот изотоп деутериум, со
надеж дека атомите на деутутериум би биле толку близу што би предизвикале фузија на
домашна темепература. Специјалната способност на паладиумот да абсорбрира водород
била разотктирена во почетоците на 19 век од Томас Грам (Thomas Graham). Во почетокот
на 20 век двајца германски науцчници, Ф.Панет (F. Paneth) и К.Питерс (K. Peters),
                                                                                          7
направиле рекација при која дошло преторање на водородот во хелиум при спонтана
нуклерна реакција, во која мали количества на водород биле апсорбриани од страна на
паладиумот и тоа на собна темература. Овие автори подоцна заклучија деа хелиумот кој го
измерија бил создаден од воздухот кој бил во близина на реакцијата, а не бил чист
продукт на реацијата.



Локално ладна фузија

Фузија со катализиран мион е добро усовршен и репродуктибилен процесс кој се одвива
при ниска темпераура. Овај процесс го проучувал Стивен Џонс (Steven Jones) во раните
1980-ти. Сепак поради големата енергија потребна да се создадат миони не можно да се
добие енергија за користење.



„Ладна“ фузија

Во фузијата предизвикана од судир на мали честички, микроскопски делчиња од тешка
вода, од редот на 100-1000 молекули, се забрзуваат за да се судрат со целта такашто
нивната температура достигнува скоро 105 келвини која е за 10000 пати помала од
температурата потребна за жешка фузија. Во 1989 година, Фридлендер (Friedlander) и
неговите колеги набљудувале 1010 повеќе фузни реакции од очекувањата со стандардна
фузна теорија. Денешни истражувања објаснуваат дека поранешнните пресметувњата за
ефективната температура на која се постигнуваат најголем број фузни реакции не ги
земала предвид некои молекуларски феномени кои ги зголемуваат ефективните судир.
Овој процесс е еден вид на микроскопска форма на фузија.

Во сонолуминисценција аукустични шок бранови создаваат привремени меурчинња кој
пукаат веднаш по нивното создавање создавајќи многу висока температура и висок
притисок. Во 2002, Руси П. Талејаркан (Rusi P. Taleyarkhan) ја истражуваше можноста за
фузија со меурчиња. А, тоа е можно поради темературата и притисок кој се создаваат и се
доволни за жешка фузија.

Фузија од катализација на антиматерија се добива од мали количини антиматерија кои се
користат за да започне мала фузна експлозија. Овај процес се проучува главно поради
овозможувањето на предлогот на НАСА за движење на вселенските летала со помош на
нуклеарни пулсеви во вид на мали фузни експлозии.

Некои од овие експерименти се „нерамнотежни систем“ во кои многу високи температури
и притисоци се произведуваат во релативно мали региони поврзани со материјал со многу
пониска температура. Тод Рајдер (Todd Rider) во неговиот докторски труд за Институтот
за Технологија во Масачусетс направил теоретска расправа за сите „нерамнотежни фузни
системи“. Тој докажа дека сите системи ќе бидат во загуба на енергија поради брзото
течење на енергија поради Bremsstrahlung (рапидно забавување на честиците поради
                                                                                          8
голема радијација и опаднување на брзината експоненцијално кога електроните од
плазмата ќе се судрат со честици на пониска температура). Овој проблем во жешка фузија
не е толку нагласен поради тоа што плазмата при овај процес е доста изедначена во поглед
на температурата.




Нуклеарна фисија
Нуклеарната фисија, исто така позната и како атомска фисија, е процес во нуклеарната
физика во кој јадрото на еден атом се дели на два или повеќе помали јадра како фисиони
продукти, и обично уште неколку нуспродуктивни честички. Значи, фисијата е една врста
на трансмутација на хемиските елементи. Нуспродуктите на фисијата можат да бидат
неутрони, потоа фотони и тоа обично во облик на гама зраци, како и други делови на
нуклеарна фрагментација како на пример бета честички и алфа честички. Фисијата на
тешки елементи е една од егзотермните реакции при која може да се ослободи корисна
енергија во прилично големи количини и тоа во два облици: како енергија на гама зраци и
како кинетичка енергија од фрагментите на фисијата (со загревање на масивен материјал
во внатрешноста каде се одвива фисијата).




                                                                                       9
Енергијата од нуклеарната фисија се користи за производство на електрична енергија во
нуклеарните реактори, но служи и за одржување на експлозијата во нуклеарното оружје
(атомските бомби). Фисијата е практична како извор на енергија во нуклеарните
електрани затоа што некои материјали, кои ги викаме нуклеарно гориво, произведуваат
нови неутрони како делови на фисиониот процес, а исто така и започнуваат нова фисија
кога се погодени од слободни електрони. Нуклеарното гориво може да биде дел од
сомоодржувањето на нуклеарната реакција, обично се вика ланчана реакција, која
ослободува енергија со контролирана брзина во нуклеарниот реактор или со многу
неконтролирана брзина во нуклеарните оружја.

Количеството на слободна или расположлива енергија која се состои во нуклеарното
гориво е милион пати поголема од слободната енергија која се состои во иста маса на
хемиско гориво, како што е на пример бензинот, што ја прави фисијата многу атрактивен
извор на енергија. Единствено што отпадните продукти на нуклеарната фисија се многу
радиоактивни и остануваат такви со милениуми, со што се зголемува проблемот со
нуклеарниот отпад.

Во 1939 година потврдено е дека, ако јадрото на уран се бомбардира со неутронски
проектили, тоа се цепи на два дела при што се ослободува огромно количество на
енергија. Со тоа е извршена првата фисија на уран кој е бомбардиран со спори неутрони.
Елементот уран во природата се наоѓа како смеса од три изотопи: U-234, U-235 и U-238,
кои секогаш се сретнуваат во однос од: 0,006 : 0,712 : 99,282%. Сите три изотопа
на уранот се трансформираат под дејство на неутрони, но секој на различен начин. Ако
U-238 се изложина дејство од термални неутрони, јадрото на уранот прима еден неутрон и се
трансформира во U-239 кој е радиоактивен и не постои слободен во природата. U-239 се
распаѓа со бета емисија со време на полураспаѓање од 23 минути во нептониум кој со бета
емисија се трансформира во ураниум(238) се дели само под дејство на брзи неутрони,
додека пак ураниум(235) се дели под дејство и на брзи и на спори термални неутрони со
енергија од 0,026 eV. Кога U-235 ќе се бомбардира со спори неутрони дел од него (околу
15% ) се трансформира во U-236 чие време на полураспаѓање е 2,4·107 години. Останатиот
дел од сложените јадра се наоѓа во многу висока ексцитирана состојба. Односно јадрото е
во многу висок степен на возбуденост.




                                                                                        10
Дезекцитацијата на U-235 се одвива со цепење на ураниум на два нестабилни фрагмента и
2-3 неутрона по јадро. Бројот на неутрони кои се ослободуваат во процесот на фисија
изнесуваат просечно 2 до 3 по јадро нa ураниумот. Со оглед на тоа средниот број на
ослободени неутрони е околу 2,5. Во процесот на фисија покрај неутрони се ослободува и
огромно количество на енергија, неколку гама кванти и бета-честици. Неутроните
кои настануваат во процесот на фисија можат да се поделат на две групи: неутрони кои се
ослободуваат во моментот на фисија(моментни-миговни) и закаснети неутрони. Треба да
се истакне дека фисијата се врши на различни начини. Непостојат два елемента (изотопи) , кои
би биле секогаш исти продукти на распаѓање. Истражувањата идентификувале околу 200
различни нуклеиди чии редни броеви се наоѓаат помеѓу 30 (Zn) и 65(Tb), а масни броеви
помеѓу 72 и 162. На пример U-235 може да фисионирана повеќе од 30 начини, а притоа да
се формираат над 60 фисиони фрагменти.

Слично е установено и за други фисиони изотопи. Една од најважните особини на продуктите
на фисијата е нивната радиоактивност. Нестабилноста кај продуктите се јавува поради тоа
што бројот на неутрони во споредба со бројот на протони е многу поголем. Продуктите по
одредено време се трансформираат во други елементи односно даваат потомци, кои исто
така се радиоактивни и притоа во просек секој фрагмент на фисијата има по: 3 потомци,
по 3 степени на успешен бета распад, додека не се достигне стабилна состојба. Секое

                                                                                          11
распаѓање е пропратено со емисија на една бета честица од јадрото, што се забележува и
од атомските броеви.

Како што веќе напоменавме, со фисија на U-235 се ослободуваат уште по 2 до 3 неутрона
по јадро, овие неутрони ако се успорат предизвикуваат нова фисија, при што бројот
на неутрони расте. Со оглед на тоа дека секоја фисија на јадрото може да произведе по
една или повеќе нови фисии со што настанува верижна (синџереста) реакција. Кога
ќе сесумира сето ова доаѓаме до заклучок дека при секој нов акт на фисија се ослободува
огромна количина на енергија, тогаш верижната реакција води кон експлозивно
исчезнување на постоечката маса. Кај природниот ураниум не доаѓа до верижна реакција бидејќи
многу фактори спречуваат да дојде до неа. Така да јадрата на U-238 подлежат на фисија само
под дејство на брзи неутрони (чија енергијае над 1 еV ) и кои имаат мал ефикасен пресек.
Неутроните со помала енергија се апсорбирани од страна на U-238 без негова
понатамошна фисија. Ефикасниот пресек на U-235 за брзи неутрони е многу мал,
надворешните тела како и нечистотијата во рудата на ураниумот ги апсорбираат неутроните,
така да количината на неутрони со текот на времето опаѓа. Освен тоа извесен број на неутрони
остануваат неискористени(поради нивната енергија) што се одразува на понатамошниот
тек на верижната реакција. Според тоа сите наведени фактори, а и многу други влијаат на
понатамошниот тек на верижната реакција, која може да се менува од една насока
во друга во зависност од избраните услови. Односно ланецот на верижната реакција може
да се прекине, може да се стави во стационарен режим кој е карактеристичен за работата
на нуклеарните реактори, или може да дојде до експлозија што е
карактеристична за нуклеарните проектили.

Услови за течење на верижна реакција на фисија се следниве: за реакцијата на фисија да
тече несомнено треба да се задоволат некои услови. Првиот услов кој треба да се задоволи е
бројот на неутроните што се емитираат при секое наредно цепење да биде поголем од бројот
на емитираните неутрони од претходното цепење. За реакцијата непрекинато да тече
е потребно да се земе одредено количество на фисионен материјал. Најмалото количество
на фисионен материјал за кое е можно реакцијата да тече (со коефициент на
размножување 1) се нарекува критична маса. Течењето на реакцијата е можно само
ако масата на фисионото гориво е еднакво или поголемо од критичната маса.

Исто така многу значаен фактор за одвивање на верижната реакција на фисија е формата
на фисиониот материјал. Оваа форма треба да биде избрана така што бројот на секундарните
неутрони кои ја напуштаат површината на фисиониот материјал, да биде помал од бројот на
секундарните неутрони што остануваат во неговиот волумен. Друг услов кој треба да се
исполни е проектилите со кои се бомбардираат јадрата да бидат со карактеристична
енергија, со која би имале ефикасен пресек на јадрата од фисиониот материјал, бидејќи
најчесто за различни фисиони материјали се користат проектили (најчесто неутрони) со
различна енергија.


Заклучок

                                                                                           12
Нуклеарната фузија е спојување на повеќе атомски јадра во едно потешко јадро, при што
се ослободува или се апсорбира енергија. Нуклеарната фузија е примарен процес по кој се
создаваат нови хемиски елементиво природата. Единствена примена на нуклеарната
фузија се среќава кај хидрогенската бомба. Сеуште не може да се достигне контролирана
нуклеарна фузија. Оваа реакција се гледа како најеколошки пат за добивање на енергија.
Ладната фузија е термин за секоја нуклеарно фузиона реакција која се случува значително
под нормалните температури, но најчесто е користен за опишување на ниско
температурна реакција која може да биде постигната на релативно нормални
експериментални услови. Со процесот на нуклеарна фисија доаѓа до цепење на јадрото на
еден атом од кој произлегуваат две или повеќе нови јадра и се ослободуваат неутрони.
Нуклеарната фисија примена нашла во нуклеарните реактори за производство на
електрична енергија и за одржување на експлозијата кај атомските бомби.
Современата физика силно укажува на нов правец на мислење. Тој ни го открива космосот
кој е далеку од тоа да биде колосален, бесмислен случај.


Користена литература
http://sr.wikipedia.org/wiki/Nuklearna_fisija
http://mk.wikipedia.org/wiki/Нуклеарна_фузија
http://scribd.com/doc/27341294/Нуклеарна-фисија
http://mk.wikipedia.org/wiki/Нуклеарна_физика
Учебник по Физика за III година на реформираното гимназиско образование, Просветно
дело АД Скопје, 2009
http://mk.wikipedia.org/wiki/Студена_фузија




                                                                                     13

Contenu connexe

Tendances

„Тартиф“ - Жан Батист Поклен Молиер
„Тартиф“ - Жан Батист Поклен Молиер„Тартиф“ - Жан Батист Поклен Молиер
„Тартиф“ - Жан Батист Поклен МолиерAne Apostoloska
 
Biologija i godina ucebnik web (1)
Biologija i godina ucebnik web (1)Biologija i godina ucebnik web (1)
Biologija i godina ucebnik web (1)slave georgiev
 
umjernost u doba Nove Države
umjernost u doba Nove Državeumjernost u doba Nove Države
umjernost u doba Nove Državemarijamatijasevic
 
Fosilni goriva -ДИНО ,,СЛАВЧО СТОЈМЕНСКИ,,ВИНИЦА
Fosilni goriva -ДИНО ,,СЛАВЧО СТОЈМЕНСКИ,,ВИНИЦАFosilni goriva -ДИНО ,,СЛАВЧО СТОЈМЕНСКИ,,ВИНИЦА
Fosilni goriva -ДИНО ,,СЛАВЧО СТОЈМЕНСКИ,,ВИНИЦАJovanka Ivanova
 
окото како оптички систем
окото како оптички системокото како оптички систем
окото како оптички системIvanaTalevskaCere
 
микроскоп и телескоп
микроскоп и телескопмикроскоп и телескоп
микроскоп и телескопperobt93
 
Функција на мускулните клетки
Функција на мускулните клеткиФункција на мускулните клетки
Функција на мускулните клеткиAleksandar Arsovski
 
наука, етика и животна средина
наука, етика и животна срединанаука, етика и животна средина
наука, етика и животна срединаdr Šarac
 
Rat u jugoslaviji 1942 1945.
Rat u jugoslaviji 1942 1945.Rat u jugoslaviji 1942 1945.
Rat u jugoslaviji 1942 1945.Dušan Novakov
 
Osnovni principi zdrave ishrane- Milica Milovanović
Osnovni principi zdrave ishrane- Milica MilovanovićOsnovni principi zdrave ishrane- Milica Milovanović
Osnovni principi zdrave ishrane- Milica Milovanovićnasaskolatakmicenja
 
ликовите во „страданијата на младиот вертер
ликовите во „страданијата на младиот вертерликовите во „страданијата на младиот вертер
ликовите во „страданијата на младиот вертерElena Mitkovska
 
Опасност и заштита од струен удар
Опасност и заштита од струен ударОпасност и заштита од струен удар
Опасност и заштита од струен ударMarija Nedelkovska
 
Deca i porodicno nasilje
Deca i porodicno nasiljeDeca i porodicno nasilje
Deca i porodicno nasiljesaculatac
 
хеленистичко доба и његова култура
хеленистичко доба и његова културахеленистичко доба и његова култура
хеленистичко доба и његова култураUcionica istorije
 
заштита од зрачење
заштита од зрачењезаштита од зрачење
заштита од зрачењеDarko Sw-Haor
 

Tendances (20)

идеологија1
идеологија1идеологија1
идеологија1
 
Prezentacija proektna
Prezentacija proektnaPrezentacija proektna
Prezentacija proektna
 
„Тартиф“ - Жан Батист Поклен Молиер
„Тартиф“ - Жан Батист Поклен Молиер„Тартиф“ - Жан Батист Поклен Молиер
„Тартиф“ - Жан Батист Поклен Молиер
 
Biologija i godina ucebnik web (1)
Biologija i godina ucebnik web (1)Biologija i godina ucebnik web (1)
Biologija i godina ucebnik web (1)
 
Rastenija biologija
Rastenija biologijaRastenija biologija
Rastenija biologija
 
umjernost u doba Nove Države
umjernost u doba Nove Državeumjernost u doba Nove Države
umjernost u doba Nove Države
 
Fosilni goriva -ДИНО ,,СЛАВЧО СТОЈМЕНСКИ,,ВИНИЦА
Fosilni goriva -ДИНО ,,СЛАВЧО СТОЈМЕНСКИ,,ВИНИЦАFosilni goriva -ДИНО ,,СЛАВЧО СТОЈМЕНСКИ,,ВИНИЦА
Fosilni goriva -ДИНО ,,СЛАВЧО СТОЈМЕНСКИ,,ВИНИЦА
 
Električno polje
Električno poljeElektrično polje
Električno polje
 
окото како оптички систем
окото како оптички системокото како оптички систем
окото како оптички систем
 
микроскоп и телескоп
микроскоп и телескопмикроскоп и телескоп
микроскоп и телескоп
 
Функција на мускулните клетки
Функција на мускулните клеткиФункција на мускулните клетки
Функција на мускулните клетки
 
наука, етика и животна средина
наука, етика и животна срединанаука, етика и животна средина
наука, етика и животна средина
 
Rat u jugoslaviji 1942 1945.
Rat u jugoslaviji 1942 1945.Rat u jugoslaviji 1942 1945.
Rat u jugoslaviji 1942 1945.
 
фотосинтеза
фотосинтезафотосинтеза
фотосинтеза
 
Osnovni principi zdrave ishrane- Milica Milovanović
Osnovni principi zdrave ishrane- Milica MilovanovićOsnovni principi zdrave ishrane- Milica Milovanović
Osnovni principi zdrave ishrane- Milica Milovanović
 
ликовите во „страданијата на младиот вертер
ликовите во „страданијата на младиот вертерликовите во „страданијата на младиот вертер
ликовите во „страданијата на младиот вертер
 
Опасност и заштита од струен удар
Опасност и заштита од струен ударОпасност и заштита од струен удар
Опасност и заштита од струен удар
 
Deca i porodicno nasilje
Deca i porodicno nasiljeDeca i porodicno nasilje
Deca i porodicno nasilje
 
хеленистичко доба и његова култура
хеленистичко доба и његова културахеленистичко доба и његова култура
хеленистичко доба и његова култура
 
заштита од зрачење
заштита од зрачењезаштита од зрачење
заштита од зрачење
 

En vedette

проектна задача по физика
проектна задача по физикапроектна задача по физика
проектна задача по физикаFesna
 
равномерно променљиво праволинијско кретање
равномерно променљиво праволинијско кретањеравномерно променљиво праволинијско кретање
равномерно променљиво праволинијско кретањеТања Давинић Михајловић
 
Heat transfer
Heat transfer Heat transfer
Heat transfer Aruna c p
 
Heat Transfer Lesson PowerPoint, Convection, Conduction, Radiation, Labs
Heat Transfer Lesson PowerPoint, Convection, Conduction, Radiation, LabsHeat Transfer Lesson PowerPoint, Convection, Conduction, Radiation, Labs
Heat Transfer Lesson PowerPoint, Convection, Conduction, Radiation, Labswww.sciencepowerpoint.com
 

En vedette (6)

проектна задача по физика
проектна задача по физикапроектна задача по физика
проектна задача по физика
 
равномерно променљиво праволинијско кретање
равномерно променљиво праволинијско кретањеравномерно променљиво праволинијско кретање
равномерно променљиво праволинијско кретање
 
топлотно ширење тела
топлотно ширење телатоплотно ширење тела
топлотно ширење тела
 
Conduction ppt
Conduction pptConduction ppt
Conduction ppt
 
Heat transfer
Heat transfer Heat transfer
Heat transfer
 
Heat Transfer Lesson PowerPoint, Convection, Conduction, Radiation, Labs
Heat Transfer Lesson PowerPoint, Convection, Conduction, Radiation, LabsHeat Transfer Lesson PowerPoint, Convection, Conduction, Radiation, Labs
Heat Transfer Lesson PowerPoint, Convection, Conduction, Radiation, Labs
 

проектна задача физика мијак

  • 1. Средно општинско училиште „Крсте Петков Мисирков“ Проектна задача за Матура: Физика Тема: Нуклеарна фузија и фисијa Изработил: Ментор: Стефан Мијаковски проф. Благојче Кривевски март 2012 Демир Хисар
  • 2. Содржина Вовед ---------------------------------------------------------------------------- 2 Историја ------------------------------------------------------------------------ 2 Нуклеарна фузија ------------------------------------------------------------- 4 Други видови на фузија ----------------------------------------------------- 7 Ладна фузија ------------------------------------------------------------------ 7 Нуклеарна фисија ------------------------------------------------------------ 8 Заклучок ----------------------------------------------------------------------- 12 Користена литература ------------------------------------------------------ 12 2
  • 3. Вовед Благодарејќи на новите научни сознанија, ние денес ги познаваме процесите во природата многу подобро од порано, при што секогаш наново нас не обзема восхит од убавината и совршенството кои се откриваат во заемно дејство на различни фактори и сили. Секое ново откритие го зголемува впечатокот дека барем во најосновните нешта постои некоја смисла и ред. Се покажува дека и постоењето на нас самите како живи, свесни битија, исто така сосема органски и хармонично се вклопува во тој ред. Физиката е без сомнение поуспешна од сите други науки. Нејзината „моќ на објаснување“ се протега од најмалите атомски честички до цели галаксии и галактички јата. Честопати се согледува само оној дел кој на човекот му овозможува да завладее со својот свет. Современата физика има и своја друга страна. Таа страна во физиката во последно време ја направила крајно примамлива, пред се за оние кои сакаат да размислуваат. За тоа во најголема мера придонеле „Теориите на ХХ век“: Ајнштајновата теорија на релативноста и квантнатамеханика, за која се врзани имињата на Бор, Хајзенберг и Шредингер. Двете областиземени заедно, што често се нарекуваат и „современа физика“, имаат во себе нешто длабоко мистично. Историја Радиоактивноста ја открил францускиот научник Анри Бекерел во 1896 додека работел на фосфоросцентни материјали. Овие материјали светат во мрак доколку предходно се изложат на светлост, тој мислел дека сјајот произведен во катодични зракови цевки од страна на X-зраци можеби е поврзан со фосфоросценцијата. Затоа завиткал фотографска плочка во црна хартија и ставил разни фосфоросцентни минерали на неа. Добивал негативни резултати сè додека не почнал да користи ураниумови соли. Резултатот од овие синтези бил длабоко поцрнување на плочките. Сепак набрзо станало јасно дека поцрнувањето нема поврзаност со фосфоросценцијата затоа што плочките црнеле и во мрак. Станало јасно постои некоја друга врста зрачење, кое продира преку хартија и предизвикува црнење на плочките. Отпочеток се мислело дека зрачењево е поврзано со ново откриените x-зраци. Сепак покасните истражувања на Бекерел, Пјер Кири, Марија Кири, Ернест Радерфорд и други откриле три различни видови радиоактивности: алфа, бета и гама распаѓање. Опасноста од радиоактивност не е откриена веднаш. Акутното радиоактивно труење е брзо откриено. Не се знаело дека внесувањето во организмот на радиоактивни материјали предизвикува канцер или други сериозни проблеми. Многу лекари и фирми почнале да рекламираат радиоактивни супстанци како лекови. 3
  • 4. За време на втората светска војна, се дошло до идејата дека радиоактивната енергија може да се користи како оружје за масовно уништување. Покасно се развиени нуклеарни реактори за подморници, бродови и за комерцијална употреба. Откривањето на електронот од страна на Џозеф Џон Томсон било прв индикатор дека атомот имал внатрешна структура. На крајот на XX век прифатениот модел на атомот бил оној на Џ.Џ. Томсон, т.н. „plum pudding“ модел во кој атомот претставувал голема позитивно наелектризирана топка со мали негативно наелектризирани електрони до неа. Во 1919 год. Ернест Радерфорд, бомбардирајќи азот со алфа-честички ја изведува првата нуклеарна трансформација(трансмутација) на еден хемиски елемент во друг. При тој процесот настанал кислород, така е извршена првата нуклеарна рекација: азот-14 + α (алфа-честичка) → кислород-17 + р (протон). Во 1932 год. Радерфордовите колеги Џон Кокрофт и Ернест Волтон бомбардирале атом на литиум-7 со протони, кој се распаднал на две алфа-честички. Тој експеримент е наречен цепење на атомот. Со Радерфордовата претпоставка за расејувањето на α-честичките се создадоа услови за појава на планетарниот модел за градбата на атомот. Според него, најголемото количество на маса е сконцентрирано во централниот дел, околу кој кружат електроните, слично како планетите околу Сонцето. Откако Џејмс Џедвик го откри неутронот во 1932 год., италијанскиот физичар Енрико Ферми во 1934 год. озрачува ураниум со спори неутрони и забележува дека како производ се јавуваат неколку нови атоми, кои се разликуваат по времето на полураспаѓање. Ферми 4
  • 5. мислел дека бомбардирањето на ураниум-235 со спори неутрони предизвикувало нуклеарна реакција, при која настанале нови радиоактивни елементи, со атомски број над 92, нестабилни хемиски елементи со реден број 93, 94 и поголеми броеви, кои се викаат трансураниумски елементи. До крајот на векот, физичарите откриле три вида зрачење кои произлегуваат од атомот и ги нарекле алфа, бета и гама-зрачење. Во 1905 година, Ајнштајн ја формулирал идеата за еквиваленција меѓу масата и енергијата. Нуклеарна фузија Кога две јадра со мала маса доаѓаат во близок контакт можно е под дејство на силните сили на врзување (електронегативност и енергија на јонизација) тие да се спојат. Потребна е голема енергија од надвор за да ги доближи јадрата до толкава мала далечина за силите на сврзување да подејствуваат, така што нуклеарната фузија може да се случи само при високи температури или висока густина. Кога јадрата се доволно блиску, силите на сврзување стануваат поголеми од електромагнетното одбивање и тие се спојуваат во едно ново јадро. При ова се ослободува голема енергија, бидејќи силите на сврзување на секое јадро се наголемуваат со наголемувањето на масениот број на новодобиеното јадро. Нуклеарна фузија е процес во кој се спојуваат повеќе атомски јадра кои формираат едно потешко јадро. При овој процес се ослободува или се апсорбира енергија зависно од масата на јадрата кои се вклучени во реакцијата. Јадрата на железото и на никелот имаат 5
  • 6. најголема врзувачка енергија и спрема тоа тие се најстабилни. Фузија на две полесни јадра на железо и никел доведува до ослободување на енергија, фузија на потешки јадра на железо и на никел доведува до апсорбција на енергија. Нуклеарна фузија на лесни елементи ослободува енергија која е извор на зрачење на ѕвезди или предизвикува експлозија во нуклеарните бомби. Нуклеарна фузија на тешки елементи се јавува при екстремно високи енергетски услови при експлозија на супернова. Нуклеарна фузија во ѕвездите и во супернова е примарен процес по кој се создаваат нови хемиски елементи во природата. Потребна е прилична енергија да би се принудило јадрото на фузија, па и кога е во прашање најлесниот елемент водород. Но фузијата на лесни јадра при која се создаваат тешки јадра и слободни неутрони, обично ослободува повеќе енергија отколку што се троши за нивното поврзување. Спрема тоа, тоа е егзотермна реакција или процес кој може самиот себе да се одржува. Енергијата која се ослободува во повеќето нуклеарни реакции е многу поголема отколку во хемиските реакции, затоа што е енегијата на врската која ги држи нуклидите на јадрато заедно е многу поголема од енергијата која ги задржува електроните во електронската обвивка. На пример, енергијата на јонизација која се добива при придружување или додавање на еден електрон на јадрото на водород (при формирање на атом на водород) изнесува 13,6 eV што е помалку од еден милионити дел од енергијата која се ослободува во фузионата реакција деутериум-трициум која изнесува 17 MeV. Ако се соединат две јадра на деутериум и да дадат едно јадро на хелиум, енергијата на врската ке се зголеми за 24 MeV. Таа енергија представува 0,6% од енергијата на мирување на јадрото на деутериумот. Од ова се гледа дека нуклеарната физика е околу 6 пати поповолна за добивање на нуклеарна енергија. Покрај тоа, во водите (реките, езерата, морињата и океаните) постојат практично неисцрпни резерви на деутериум, што не е случај со останатите енергенти. Светските резерви на природен гас и нафта ќе бидат исцрпени во наредните неколку децении. Резервите на уран и јаглен можат да траат во најдобар случај уште неколку стотина години. Покрај тоа, нуклеарната фузија е и во еколошка предност во однос на нуклеарната фисија. Во процесот на соединување на лесните јадра нема настанување на радиоактивна супстанца како во случајот со распаѓањето на јадрото на уранот. Меѓутоа, соединувањето на јадрата да се одвива непрекинато потребно е да се обезбедат посебни услови кои како прво се карактеризираат со висока температура. Заради тоа нуклеарната фузија уште се вика и термонуклеарна фузија. На таква температура суптанцата е во плазматична состојба. Не постои материјал од кој би се направило нешто во кое би се чувала плазмата, па се измислени „магнетските боци“ во кој со помош на магнетските полиња може да се спречи нејзиното напуштање на уредите за термонуклеарна фузија. Во природата постои дејствување со чија помош е возможно да се одржат заедно честичките на високотемпературна плазма. Тоа е гравитационото привлекување, но тоа е способно за тоа тогаш кога е масата на плазмата приближно еднаква на масата на 6
  • 7. Сонцето. Овој начин на фаќање на плазмата се реализира во термонуклеарните реакции во една ѕвезда. Согорувањето на водород во хелиум се вика протон-протонски циклус. Овој извор претставува основен извор на енергија (нуклеарна) во Сонцето и во останатите ѕвезди, претежно составени од водород. Од шест протони на почетокот, на крајот се јавуваат два. Преостанатите четири протони влегуваат во јадрото на хелиумот (алфа честички) со два позитрони, две неутрино честички и два гама-фотони. Појавата при која масата на атомското јадро е помала од масата на збирот на неговите протони и неутрони се вика дефект на маса. Пример за оваа појава е атомот на хелиумот. Хелиумовото јадро се состои од 2 протони и 2 неутрони. Наместо 2 протони и електрони можеме во оваа пресметка да земеме 2 водородни атоми, бидејќи и тие се состојат исто така од по еден протон и еден електрон. Атомската маса на водородот е 1,008131, а на неутронот 1,00895. Два водородни атоми и два протони би требало заедно да дадат (2·1,008131) + (2·1,00895) = 4,03416. Меѓутоа атомската маса на хелиумот која се состои од истите честички изнесува точно 4,00384 значи за 0,03032 единици атомска маса помалку. Таа разлика се вика дефект на маса на хелиумот. Равенката за дефект на маса е: Δm = Zmp + ( A - Z )mn - mj Вкупната кинетичка енергија на честичките настанати во процесот на фузијата е околу 26 MeV. Други видови на фузија Некои други видови на фузија може да се карактеризираат како „ладни“ во некоја смисла, но се друг вид од горенаведената дискусија. Терминот „ладна“ фузија може да биде искористен и при реакции во кои ниедна фаза од реакцијата не е на висока темепреатура, со исклучок на реактивните продукти, или дека енергиите кои се потребни за реакција се мали и е потребна ниска температура. Некои други видови на на фузија се „жешки“ во кои се одвиваат реакции со макроскопски региони со висока температура и притисок. Ладна фузија Ладната фузија се засновала според идејата околку тоа дека хемиските елемент паладиум и титаниум би можеле да катализираат фузија поради големата способност на овие елементи да апсорбираат големо количество на и тоа баш неговиот изотоп деутериум, со надеж дека атомите на деутутериум би биле толку близу што би предизвикале фузија на домашна темепература. Специјалната способност на паладиумот да абсорбрира водород била разотктирена во почетоците на 19 век од Томас Грам (Thomas Graham). Во почетокот на 20 век двајца германски науцчници, Ф.Панет (F. Paneth) и К.Питерс (K. Peters), 7
  • 8. направиле рекација при која дошло преторање на водородот во хелиум при спонтана нуклерна реакција, во која мали количества на водород биле апсорбриани од страна на паладиумот и тоа на собна темература. Овие автори подоцна заклучија деа хелиумот кој го измерија бил создаден од воздухот кој бил во близина на реакцијата, а не бил чист продукт на реацијата. Локално ладна фузија Фузија со катализиран мион е добро усовршен и репродуктибилен процесс кој се одвива при ниска темпераура. Овај процесс го проучувал Стивен Џонс (Steven Jones) во раните 1980-ти. Сепак поради големата енергија потребна да се создадат миони не можно да се добие енергија за користење. „Ладна“ фузија Во фузијата предизвикана од судир на мали честички, микроскопски делчиња од тешка вода, од редот на 100-1000 молекули, се забрзуваат за да се судрат со целта такашто нивната температура достигнува скоро 105 келвини која е за 10000 пати помала од температурата потребна за жешка фузија. Во 1989 година, Фридлендер (Friedlander) и неговите колеги набљудувале 1010 повеќе фузни реакции од очекувањата со стандардна фузна теорија. Денешни истражувања објаснуваат дека поранешнните пресметувњата за ефективната температура на која се постигнуваат најголем број фузни реакции не ги земала предвид некои молекуларски феномени кои ги зголемуваат ефективните судир. Овој процесс е еден вид на микроскопска форма на фузија. Во сонолуминисценција аукустични шок бранови создаваат привремени меурчинња кој пукаат веднаш по нивното создавање создавајќи многу висока температура и висок притисок. Во 2002, Руси П. Талејаркан (Rusi P. Taleyarkhan) ја истражуваше можноста за фузија со меурчиња. А, тоа е можно поради темературата и притисок кој се создаваат и се доволни за жешка фузија. Фузија од катализација на антиматерија се добива од мали количини антиматерија кои се користат за да започне мала фузна експлозија. Овај процес се проучува главно поради овозможувањето на предлогот на НАСА за движење на вселенските летала со помош на нуклеарни пулсеви во вид на мали фузни експлозии. Некои од овие експерименти се „нерамнотежни систем“ во кои многу високи температури и притисоци се произведуваат во релативно мали региони поврзани со материјал со многу пониска температура. Тод Рајдер (Todd Rider) во неговиот докторски труд за Институтот за Технологија во Масачусетс направил теоретска расправа за сите „нерамнотежни фузни системи“. Тој докажа дека сите системи ќе бидат во загуба на енергија поради брзото течење на енергија поради Bremsstrahlung (рапидно забавување на честиците поради 8
  • 9. голема радијација и опаднување на брзината експоненцијално кога електроните од плазмата ќе се судрат со честици на пониска температура). Овој проблем во жешка фузија не е толку нагласен поради тоа што плазмата при овај процес е доста изедначена во поглед на температурата. Нуклеарна фисија Нуклеарната фисија, исто така позната и како атомска фисија, е процес во нуклеарната физика во кој јадрото на еден атом се дели на два или повеќе помали јадра како фисиони продукти, и обично уште неколку нуспродуктивни честички. Значи, фисијата е една врста на трансмутација на хемиските елементи. Нуспродуктите на фисијата можат да бидат неутрони, потоа фотони и тоа обично во облик на гама зраци, како и други делови на нуклеарна фрагментација како на пример бета честички и алфа честички. Фисијата на тешки елементи е една од егзотермните реакции при која може да се ослободи корисна енергија во прилично големи количини и тоа во два облици: како енергија на гама зраци и како кинетичка енергија од фрагментите на фисијата (со загревање на масивен материјал во внатрешноста каде се одвива фисијата). 9
  • 10. Енергијата од нуклеарната фисија се користи за производство на електрична енергија во нуклеарните реактори, но служи и за одржување на експлозијата во нуклеарното оружје (атомските бомби). Фисијата е практична како извор на енергија во нуклеарните електрани затоа што некои материјали, кои ги викаме нуклеарно гориво, произведуваат нови неутрони како делови на фисиониот процес, а исто така и започнуваат нова фисија кога се погодени од слободни електрони. Нуклеарното гориво може да биде дел од сомоодржувањето на нуклеарната реакција, обично се вика ланчана реакција, која ослободува енергија со контролирана брзина во нуклеарниот реактор или со многу неконтролирана брзина во нуклеарните оружја. Количеството на слободна или расположлива енергија која се состои во нуклеарното гориво е милион пати поголема од слободната енергија која се состои во иста маса на хемиско гориво, како што е на пример бензинот, што ја прави фисијата многу атрактивен извор на енергија. Единствено што отпадните продукти на нуклеарната фисија се многу радиоактивни и остануваат такви со милениуми, со што се зголемува проблемот со нуклеарниот отпад. Во 1939 година потврдено е дека, ако јадрото на уран се бомбардира со неутронски проектили, тоа се цепи на два дела при што се ослободува огромно количество на енергија. Со тоа е извршена првата фисија на уран кој е бомбардиран со спори неутрони. Елементот уран во природата се наоѓа како смеса од три изотопи: U-234, U-235 и U-238, кои секогаш се сретнуваат во однос од: 0,006 : 0,712 : 99,282%. Сите три изотопа на уранот се трансформираат под дејство на неутрони, но секој на различен начин. Ако U-238 се изложина дејство од термални неутрони, јадрото на уранот прима еден неутрон и се трансформира во U-239 кој е радиоактивен и не постои слободен во природата. U-239 се распаѓа со бета емисија со време на полураспаѓање од 23 минути во нептониум кој со бета емисија се трансформира во ураниум(238) се дели само под дејство на брзи неутрони, додека пак ураниум(235) се дели под дејство и на брзи и на спори термални неутрони со енергија од 0,026 eV. Кога U-235 ќе се бомбардира со спори неутрони дел од него (околу 15% ) се трансформира во U-236 чие време на полураспаѓање е 2,4·107 години. Останатиот дел од сложените јадра се наоѓа во многу висока ексцитирана состојба. Односно јадрото е во многу висок степен на возбуденост. 10
  • 11. Дезекцитацијата на U-235 се одвива со цепење на ураниум на два нестабилни фрагмента и 2-3 неутрона по јадро. Бројот на неутрони кои се ослободуваат во процесот на фисија изнесуваат просечно 2 до 3 по јадро нa ураниумот. Со оглед на тоа средниот број на ослободени неутрони е околу 2,5. Во процесот на фисија покрај неутрони се ослободува и огромно количество на енергија, неколку гама кванти и бета-честици. Неутроните кои настануваат во процесот на фисија можат да се поделат на две групи: неутрони кои се ослободуваат во моментот на фисија(моментни-миговни) и закаснети неутрони. Треба да се истакне дека фисијата се врши на различни начини. Непостојат два елемента (изотопи) , кои би биле секогаш исти продукти на распаѓање. Истражувањата идентификувале околу 200 различни нуклеиди чии редни броеви се наоѓаат помеѓу 30 (Zn) и 65(Tb), а масни броеви помеѓу 72 и 162. На пример U-235 може да фисионирана повеќе од 30 начини, а притоа да се формираат над 60 фисиони фрагменти. Слично е установено и за други фисиони изотопи. Една од најважните особини на продуктите на фисијата е нивната радиоактивност. Нестабилноста кај продуктите се јавува поради тоа што бројот на неутрони во споредба со бројот на протони е многу поголем. Продуктите по одредено време се трансформираат во други елементи односно даваат потомци, кои исто така се радиоактивни и притоа во просек секој фрагмент на фисијата има по: 3 потомци, по 3 степени на успешен бета распад, додека не се достигне стабилна состојба. Секое 11
  • 12. распаѓање е пропратено со емисија на една бета честица од јадрото, што се забележува и од атомските броеви. Како што веќе напоменавме, со фисија на U-235 се ослободуваат уште по 2 до 3 неутрона по јадро, овие неутрони ако се успорат предизвикуваат нова фисија, при што бројот на неутрони расте. Со оглед на тоа дека секоја фисија на јадрото може да произведе по една или повеќе нови фисии со што настанува верижна (синџереста) реакција. Кога ќе сесумира сето ова доаѓаме до заклучок дека при секој нов акт на фисија се ослободува огромна количина на енергија, тогаш верижната реакција води кон експлозивно исчезнување на постоечката маса. Кај природниот ураниум не доаѓа до верижна реакција бидејќи многу фактори спречуваат да дојде до неа. Така да јадрата на U-238 подлежат на фисија само под дејство на брзи неутрони (чија енергијае над 1 еV ) и кои имаат мал ефикасен пресек. Неутроните со помала енергија се апсорбирани од страна на U-238 без негова понатамошна фисија. Ефикасниот пресек на U-235 за брзи неутрони е многу мал, надворешните тела како и нечистотијата во рудата на ураниумот ги апсорбираат неутроните, така да количината на неутрони со текот на времето опаѓа. Освен тоа извесен број на неутрони остануваат неискористени(поради нивната енергија) што се одразува на понатамошниот тек на верижната реакција. Според тоа сите наведени фактори, а и многу други влијаат на понатамошниот тек на верижната реакција, која може да се менува од една насока во друга во зависност од избраните услови. Односно ланецот на верижната реакција може да се прекине, може да се стави во стационарен режим кој е карактеристичен за работата на нуклеарните реактори, или може да дојде до експлозија што е карактеристична за нуклеарните проектили. Услови за течење на верижна реакција на фисија се следниве: за реакцијата на фисија да тече несомнено треба да се задоволат некои услови. Првиот услов кој треба да се задоволи е бројот на неутроните што се емитираат при секое наредно цепење да биде поголем од бројот на емитираните неутрони од претходното цепење. За реакцијата непрекинато да тече е потребно да се земе одредено количество на фисионен материјал. Најмалото количество на фисионен материјал за кое е можно реакцијата да тече (со коефициент на размножување 1) се нарекува критична маса. Течењето на реакцијата е можно само ако масата на фисионото гориво е еднакво или поголемо од критичната маса. Исто така многу значаен фактор за одвивање на верижната реакција на фисија е формата на фисиониот материјал. Оваа форма треба да биде избрана така што бројот на секундарните неутрони кои ја напуштаат површината на фисиониот материјал, да биде помал од бројот на секундарните неутрони што остануваат во неговиот волумен. Друг услов кој треба да се исполни е проектилите со кои се бомбардираат јадрата да бидат со карактеристична енергија, со која би имале ефикасен пресек на јадрата од фисиониот материјал, бидејќи најчесто за различни фисиони материјали се користат проектили (најчесто неутрони) со различна енергија. Заклучок 12
  • 13. Нуклеарната фузија е спојување на повеќе атомски јадра во едно потешко јадро, при што се ослободува или се апсорбира енергија. Нуклеарната фузија е примарен процес по кој се создаваат нови хемиски елементиво природата. Единствена примена на нуклеарната фузија се среќава кај хидрогенската бомба. Сеуште не може да се достигне контролирана нуклеарна фузија. Оваа реакција се гледа како најеколошки пат за добивање на енергија. Ладната фузија е термин за секоја нуклеарно фузиона реакција која се случува значително под нормалните температури, но најчесто е користен за опишување на ниско температурна реакција која може да биде постигната на релативно нормални експериментални услови. Со процесот на нуклеарна фисија доаѓа до цепење на јадрото на еден атом од кој произлегуваат две или повеќе нови јадра и се ослободуваат неутрони. Нуклеарната фисија примена нашла во нуклеарните реактори за производство на електрична енергија и за одржување на експлозијата кај атомските бомби. Современата физика силно укажува на нов правец на мислење. Тој ни го открива космосот кој е далеку од тоа да биде колосален, бесмислен случај. Користена литература http://sr.wikipedia.org/wiki/Nuklearna_fisija http://mk.wikipedia.org/wiki/Нуклеарна_фузија http://scribd.com/doc/27341294/Нуклеарна-фисија http://mk.wikipedia.org/wiki/Нуклеарна_физика Учебник по Физика за III година на реформираното гимназиско образование, Просветно дело АД Скопје, 2009 http://mk.wikipedia.org/wiki/Студена_фузија 13