Chimie nucleară şi Comunitatea

Source: http://chemcases.com/nuclear/index.htm

Goluri: În această sesiune va fi introdus la:

• Relaţia dintre energie si materie
• Originile energiei nucleare
• Utilizarea energiei nucleare pentru putere şi arme
• Ridicat de energie radiaţie
• Cum a petrecut combustibililor nucleari de putere sunt surse potenţiale de arme nucleare
• Insight în întrebări cu privire la problemele nucleare, care sunt în ştiri în aceste vremuri de tulburări.

Albert Einstein ca amintire de la US National Academiei de Ştiinţe

Energia si materia: ştiinţă nucleară a început cu Albert Einstein, care a recunoscut faptul că materia si energia sunt echivalente. Am auzit toate ecuaţia: E = mc 2 Aceasta a fost înţelegerea lui Einstein la inceputul secolului trecut. Energie - capacitatea de a furniza căldură sau de munci, a avut o problemă cu echivalenţa - masa universului fizic.

Originile a energiei nucleare : Ştim că atomii - particulele fundamentale ale materiei - constau dintr-o nucleu mic, dens înconjurat de brichetă, particule încărcate sau valuri, denumite electroni.

Poate că vă amintiţi că transformările vedem în lume, arderea combustibililor, cresterea plantelor, ruginite de fier, sunt toate rezultatele de miscarea electronilor cu o incarcatura negativa, care sunt sursa de a face şi de rupere a chimice obligaţiuni. Dar în acest sistem, problema este conservat - nu există nici o pierdere sau câştig în masă a speciilor chimice implicate.

Nucleul atomic este rareori afectat de chimie se întâmplă în jurul valorii de ea. Nucleul este compus din protoni - perceput pozitiv particule incarcate cu o masă de 1 UMA (unităţi atomice greutate), şi neutroni - particulele similare din aceeaşi masă, dar cu nici o taxă.

La scurt timp după descoperirea neutronului de către Chadwick în 1932, oamenii de stiinta au inceput sa foloseasca neutroni ca marcatori chimice - de tragere-le la atomi de alte elemente.Elementul uraniu, cu un număr atomic de 92, este minat în diferite locaţii din întreaga lume (aproape de Moab, UT, de exemplu). U natural constă în 99,3% din izotopul cu masa atomică 238 şi 0,7% din izotopul de cântărire 235.

Când neutronii sunt tras la uraniu, un lucru neobisnuit sa intamplat, care a fost numit fisiunea nucleară:

235 U 92+ 1 n 0 -> produse de fisiune+ (2,5) 1 n 0 + Energie

Observarea atenta a produselor de fisiune - un amestec de nuclee atomice de alte elemente, greutate moleculară mai mică şi neutroni, a arătat că masa a produselor de fisiune a fost mai mică decât masa de uraniu! Propunerea lui Einstein că masa si energia sunt interconvertable a fost confirmată. Pierderea de masă în produse de fisiune a dus la producerea de energie - energie care probabil a fost utilă.

Energia nucleară pentru putere si arme: energia eliberata de fisiune incantati Oamenii de ştiinţă europeni care a descoperit fenomenul. Şi alte probleme care au recunoscut din ecuaţie simplă, mai sus, că o conversie puternică şi rapidă a materiei la energie ar putea rezulta în urma fenomenului de fisiune.

Uită-te la ecuaţie. Fiecare neutron produce aproximativ 2,5 neutroni prin reacţia cu 235 U 92, în plus faţă de energie. Teoretic, în cazul în care aceste produse recent neutroni ar putea fi direcţionat înapoi la cauza fisiune în alte nuclee U, şi de energie de presă s-ar putea concepe o sursă controlabil, susţinerea de energie. O astfel de controlabil "reacţie în lanţ" a fost demonstrat pentru prima dată în 1942, la Universitatea din Chicago, de către savantul italian, Enrico Fermi.Uraniu "combustibil" a fost moderat în reacţie în lanţ de către absorbanţi de neutroni, care ar putea fi adăugate şi eliminate pentru a face anumite reacţii nu au "fugit" de presă şi de cantităţi uriaşe de energie din fisiune cauzate de neutroni prea multe.

Om de ştiinţă maghiar, Leo Szilard, un expatriat în Statele Unite, a alertat Albert Einstein chiar înainte de al doilea război mondial, care a avut loc chimie fisiune posibilitatea de a armelor de distrugere în masă, mult dincolo de orice heretofore imaginat.

În anumite condiţii, reacţia în lanţ ar putea fi condensat într-o explozie milisecunde de fisiune, dezlănţuirea de energie enorm. De comunicaţii lui Einstein cu preşedintele Franklin Roosevelt a dus la "Proiectul Manhattan", care a demonstrat arme de fezabilitate şi a condus la utilizarea a două arme în Japonia.

Stiinta a fost critic. Doar 235 U 92 este fisionabil la ratele de necesare pentru o armă, mult mai frecvente 238 U 92 nu este. Plante atât de complicate de separare au fost construite pentru a face separarea. (În secolul 21, este prezenţa acestor "gaz de separare" uraniului plante, care este unul marca de prezenţa a capacităţilor nucleare.)

Dar 238 U 92 joacă un rol în procesul de fisiune. Deşi nu se fisiune, izotopul reactioneaza cu neutroni şi trece printr-o serie de transformări nucleare care apar rapid ca rezultat producerea unui nou element, plutoniu (Pu). În ecuaţiile, ß -1 este un electron, sau în limba în care oamenii de stiinta nucleara, un "beta" de particule:

238 U 92 + 1 n 0 -> 239 U 92

239 U 92 -> 239 Np 93 + § -1 t 1 / 2 = 23.5 min.

239 Np 93 > --- 239 Pu 94+ § -1 t 1 / 2 = 2.33 zile

Plutoniu astfel produs, este ea însăşi fisionabile şi oameni de ştiinţă din Proiectul Manhattan izolat Pu de bombardament de neutroni de 238 U 92 si a demonstrat ca pe o sursă de arme nucleare.

În decenii de la al doilea război mondial, plutoniu a fost sursa de cele mai multe dispozitive de fisiune nucleară.

Radiaţii: Dacă studiem tabelul periodic al elementelor vedem că multe tipuri de nucleii de elemente mai grele se degradează pe perioade de timp pe care le putem masura - acestea sunt instabile. Ca nucleul se degradează, energia şi materia este eliberata sub forma de radiatii. Am văzut proprietăţi ale uneia dintre aceste specii - neutroni, neacoperite, cu o greutate atomica de unul. O altă particulă, particula alfa, un+ 2, are o sarcină pozitivă şi o greutate de 4 UMA.Electroni de mare energie numite particule beta (b -) sunt emise în unele dezintegrari radioactive.Alte tranziţii de presă de energie fara masa in forma de gamma (g) radiaţii. Radiatii de mare energie, în special g radiaţii dăunătoare cauze transformări chimice în organismele vii.

Combustibilului uzat şi a armelor nucleare: naţiunilor lumii utilizării energiei nucleare provenite de la uraniu îmbogăţit la aproximativ 4% 235 U 92. În "bare de combustibil", cum este uraniul fissioned iar energia este întocmit în urma reacţiei de fisiune, neutronii unele reacţionează cu cea mai mare parte a uraniului, nonfissionable 238 U 92. Acest proces produce o cantitate mica de Pu în combustibil uzat tije. Aceste tije, apoi, să devină o sursă potenţială pentru coridoarele sumele minute de Pu produse într-o încercare de a face arme. Controlul de bare de combustibil uzat în condiţii de siguranţă şi a lor de unică folosinţă, astfel, devine o preocupare la nivel mondial în cadrul eforturilor de a limita proliferarea armelor nucleare.