Бөлүнүү реакциясы

Ядролук бөлүнүү - ядролук физикадагы эң кызыктуу жана таасирдүү жаратылыш кубулуштарынын бири. Оор атомдук ядролорду жеңил ядролорго бөлүү менен, бөлүнүү эбегейсиз көп энергияны бөлүп чыгарат, ал электр энергиясын өндүрүүдөн баштап ядролук куралга чейин ар кандай колдонмолордо колдонулат. Бул макалада бөлүнүүнүн негизги принциптери, анын ачылыш тарыхы, реакция механизми, күнүмдүк жашоодогу колдонулушу жана аны менен коштолгон кыйынчылыктар жана талаш-тартыштар кылдат каралат.

Бөлүнүү реакцияларынын негизги принциптери

Уран-235 же плутоний-239 сыяктуу оор атомдук ядро нейтронду сиңирип алып, туруксуз болуп калганда бөлүнүү реакциясы пайда болот. Бул туруксуздук ядронун бөлүнүү фрагменттери деп аталган эки же андан көп кичирээк ядролорго бөлүнүп, нейтрондорду жана энергияны бөлүп чыгаруусуна алып келет. Бөлүнүп чыккан энергия Альберт Эйнштейндин белгилүү

Бөлүнүү реакцияларынын ачылыш тарыхы

Ядролук бөлүнүүнүн ачылышы 20-кылымдын башындагы бир катар эксперименттердин жана түшүнүктүн өсүшүнүн натыйжасы болгон. 1938-жылы немис окумуштуулары Отто Хан жана Фриц Штрассманн Лиза Мейтнер жана Отто Роберт Фриш менен биргеликте ядролук бөлүнүүнү ачууга алып келген эксперименттерди жүргүзүшкөн. Алар уран-235 нейтрондор менен бомбаланганда, ал барий жана криптон ядролоруна бөлүнүп, кошумча нейтрондорду жана энергияны бөлүп чыгарарын аныкташкан.

Бул ачылыш Экинчи Дүйнөлүк Согуш учурунда ядролук реакторлорду жана ядролук куралдарды иштеп чыгууну кошо алганда, ядролук технологиянын өнүгүшүнө жол ачкан. Америка Кошмо Штаттары жетектеген Манхэттен долбоору 1945-жылы согушта колдонулган биринчи атомдук бомбаны түзүүгө жетишкен.

Бөлүнүү реакциясынын механизми

Бөлүнүү реакциясы бир нече негизги кадамдарды камтыйт:

Нейтрондордун абсорбциясы : Уран-235 же плутоний-239 сыяктуу оор атомдук ядро нейтронду сиңирип алат. Бул ядрону туруксуз жана бөлүнүүгө жакын кылат.
Ядролук бөлүнүү : Туруксуз ядро эки же андан көп бөлүнүү фрагменттерине бөлүнөт. Бул процесс эки же үч жаңы нейтронду жана электромагниттик нурлануу жана бөлүнүү фрагменттеринин кинетикалык энергиясы түрүндөгү энергияны бөлүп чыгарат.
Чынжыр реакциялары : Бөлүнүп чыккан нейтрондорду башка оор ядролор сиңирип алып, көбүрөөк бөлүнүү реакцияларын пайда кылышы мүмкүн. Эгерде жетиштүү нейтрон өндүрүлсө, бөлүнүү реакциялары чынжыр реакциясында улана алат.

Бул чынжыр реакциясы ядролук реакторлордун иштешинин жана атомдук бомбалардын жарылышынын негизиндеги принцип болуп саналат. Ядролук реактордо чынжыр реакциясы үзгүлтүксүз энергия өндүрүү үчүн башкарылат, ал эми ядролук куралда чынжыр реакциясы өтө кыска убакыттын ичинде абдан чоң жарылууну пайда кылуу үчүн ылдамдатылат.

Бөлүнүү реакциясынын колдонулушу

Ядролук бөлүнүү реакциялары ар кандай тармактарда колдонулуп келет, алардын эң көрүнүктүүсү - электр энергиясын өндүрүү жана ядролук курал.

Атомдук электр станциялары : Ядролук реакторлор жылуулукту пайда кылуу үчүн бөлүнүү реакцияларын колдонушат, ал андан кийин турбиналарды кыймылдатып, электр энергиясын өндүргөн буу өндүрүү үчүн колдонулат. Ядролук реакторлор уран-235 же плутоний-239 сыяктуу отунду колдонушат жана кошумча нейтрондорду сиңирүү менен бөлүнүү реакциясынын ылдамдыгын жөнгө салуу үчүн башкаруу таякчаларын колдонушат.
- Басым астындагы суу реактору (БСР) : Бул типтеги реактор басым астындагы сууну муздаткыч жана модератор катары колдонот. Басым астындагы суу реакторду кайнабай жогорку температурада кармап турат, бул жылуулукту натыйжалуу өткөрүүгө мүмкүндүк берет.
- Кайнак суу реактору (КСР) : Бул типтеги реактор муздатуучу суунун реактордун ичинде түз кайнап, турбинаны иштетүүчү буу пайда кылууга мүмкүндүк берет. КСРлер КСРлерге караганда жөнөкөйүрөөк конструкцияга ээ.
- Ылдам реактор : Бул реактор модератордун кереги жок эле бөлүнүү реакциясын баштоо үчүн тез нейтрондорду колдонот. Ылдам реакторлор отунду натыйжалуураак колдонуп, аз калдыктарды чыгара алат.
Ядролук курал : Ядролук куралдар чоң жарылууларды пайда кылуу үчүн контролсуз бөлүнүү реакцияларын колдонушат. Хиросима менен Нагасакиге ташталган сыяктуу согушта колдонулган алгачкы атомдук бомбаларда уран-235 жана плутоний-239 отун катары колдонулган.

Кыйынчылыктар жана талаш-тартыштар

Бөлүнүү реакциялары энергия булагы катары чоң потенциалды сунуштаса да, алар менен байланышкан бир катар кыйынчылыктар жана талаш-тартыштар бар:

Радиоактивдүү калдыктар : Ядролук реакторлор айлана-чөйрөгө жана адамдардын ден соолугуна терс таасирин тийгизбөө үчүн атайын иштетүүнү жана сактоону талап кылган кооптуу радиоактивдүү калдыктарды чыгарат. Радиоактивдүү калдыктарды узак мөөнөттүү башкаруу чоң көйгөй бойдон калууда.
Ядролук коопсуздук : 1986-жылы Чернобылда жана 2011-жылы Фукусимада болгон сыяктуу ядролук кырсыктардын коркунучу ядролук реакторлордун коопсуздугуна байланыштуу кооптонууларды жаратат. Бул окуялар айлана-чөйрөгө жана адам калкына зыян келтириши мүмкүн болгон радиациянын потенциалдуу коркунучтарын баса белгилейт.
Ядролук куралдын жайылтылышы : Ядролук технологиянын жайылышы ядролук куралдын жоопкерчиликсиз мамлекеттердин же мамлекеттик эмес топтордун колуна түшүп калуу коркунучун жаратат. Ядролук куралды жайылтпоо аракеттери ядролук курал жасоодо колдонулушу мүмкүн болгон ядролук технологиялардын жана материалдардын жайылышын чектөөгө багытталган.
Экономика жана инвестиция : Атомдук электр станциясын куруу жана иштетүү үчүн олуттуу баштапкы инвестициялар талап кылынат. Курулуш, техникалык тейлөө жана калдыктарды башкаруу чыгымдары олуттуу экономикалык чектөөлөр болушу мүмкүн.

Бөлүнүү реакцияларынын келечеги

Негизги кыйынчылыктарга туш болгонуна карабастан, бөлүнүү реакцияларынын келечеги ар кандай изилдөөлөр жана инновациялар иштеп чыгууда болгондуктан, жаркын бойдон калууда:

Кийинки муундагы ядролук реакторлор : Жаңы реакторлор коопсуз, натыйжалуу жана аз калдык чыгаруу үчүн иштелип чыгууда. Чакан модулдук реакторлор (SMR) - бул келечектүү инновациялардын бири, алар ийкемдүүлүктү жана төмөн чыгымдарды сунуштайт.
Калдыктарды трансмутациялоо : Радиоактивдүү калдыктарды туруктуураак жана анча кооптуу эмес изотопторго айландыра турган технологияларды иштеп чыгуу боюнча изилдөөлөр жүрүп жатат. Бул ядролук калдыктардын көлөмүн жана коркунучун азайтышы мүмкүн.
Ядролук синтез : Ядролук синтезден айырмаланып, ядролук синтез боюнча изилдөөлөр өнүгүп жатат. Ядролук синтез ядролук синтезге караганда таза жана коопсуз энергия өндүрүү мүмкүнчүлүгүнө ээ, бирок техникалык кыйынчылыктар дагы эле олуттуу бойдон калууда.

Корутунду

Ядролук бөлүнүү ядролук физикадагы эң маанилүү ачылыштардын бири болуп саналат жана ал электр энергиясын өндүрүүгө жана ядролук куралды иштеп чыгууга олуттуу таасирин тийгизет. Энергия булагы катары чоң потенциалды сунуштоо менен, бөлүнүү коопсуздук, радиоактивдүү калдыктар жана ядролук куралдын жайылуу коркунучу менен байланышкан олуттуу кыйынчылыктарга туш болот. Изилдөөлөрдүн жана инновациялардын уланышы менен, бөлүнүүнүн келечеги келечектүү бойдон калууда, бул коопсуз жана туруктуу энергетикалык чечимдерге жол ачат.