O le Manatu Fa'aletino o le Malosiaga Fa'aniukilia
O le malosiaga faaniukilia o se tasi o punaoa o le malosiaga e sili ona malosi ma finauina i tagata i aso nei. I le isi itu, e mafai ona gaosia le tele o le eletise ma e matua maualalo lava le kasa o le kaponi. I le isi itu, o le malosiaga faaniukilia e mafua ai popolega e uiga i le saogalemu o le reactor, otaota oona o le radioactive, ma le lamatiaga o le faateleina o auupega. Ina ia malamalama pe aisea e matua malosi ai le malosiaga faaniukilia ma pe faapefea ona faaaogaina, e manaomia ona tatou toe iloiloina manatu faavae faaletino: le fausaga o le nucleus atomika, malosiaga faaniukilia, malosiaga fusifusia, radioactivity, ma le faagasologa o le fission ma le fusion e liua ai le tele i le malosiaga.
Fausaga ma le Nucleus o le Atomika
O atoma e aofia ai se nucleus laʻitiiti ma mafiafia e siʻomia e se ao o electrons. O loʻo iai i le nucleus ni protons e molia lelei ma ni neutrons e le faʻavae. Toetoe lava o le mamafa atoa o le atoma e faʻaputu i totonu o le nucleus, ma avea ai ma se nofoaga e teu ai le malosi tele. E tusa ma le 10.000 taimi e laʻititi ai le nucleus nai lo le atoma atoa, ae o lona mamafa e sili atu i le 99,9% o le mamafa atoa o le atoma.
O le mea e malie ai, o protons, e tutusa le mamafa lelei, e tatau ona tete'e le tasi i le isi ona o le malosiaga eletise. Peita'i, e tumau pea le mautu o le nucleus ona o le malosi malosi o le fa'aniukilia, o se malosiaga fa'avae e galue i ni mamao pupuu (i le fa'atonuga o se femtometer, 10⁻¹⁵ m) ae e sili atu le malosi nai lo le malosiaga eletise i na mamao. O lenei malosiaga malosi o le fa'aniukilia e "fa'apipi'i" ai protons ma neutrons i totonu o se nucleus.
Malosiaga Fa'apipi'i ma le Fa'aletonu o le Mass
E fesoʻotaʻi le mautu o le faʻaniukilia ma le manatu o le malosi faʻapipiʻi, o le malosi lea e manaʻomia e vavaeʻese ai se nucleus i ona vaega o protons ma neutrons. I le tulaga faaletino, e mafua mai le malosi faʻapipiʻi ona pe a tuʻufaʻatasia nucleons (protons ma neutrons) e fausia ai se nucleus, o le aofaʻi atoa o le nucleus e mafua mai ai e laʻititi teisi nai lo le aofaʻi o le tele o nucleons taʻitasi. O lenei eseesega i le tele e taʻua o le mass defect.
O le faaletonu o le tele e fesoʻotaʻi tuusaʻo ma le malosi e ala i le fua faʻatatau lauiloa a Einstein:
E=m²
Ona o le saoasaoa o le malamalama (c) e matuā tele lava, e oo lava i se vaega itiiti lava e mafai ona maua ai le tele o le malosi. O le mafuaʻaga autū lea e tele atu ai le malosi e maua mai i tali faaniukilia nai lo tali faʻakemikolo (e pei o le mu). I tali faʻakemikolo, o mea e suia muamua lava o sootaga eletise i le va o atomu; ae i tali faaniukilia, o mea e suia o le fausaga o le nucleus lava ia.
Radioactivity: Pala o le Fa'aniukilia
E lē o ni vaega uma o le atomika e mautu. O vaega e lē mautu o le a pala i le radioactive e oo atu ai i se tulaga e sili atu ona mautu. O lenei pala e mafai ona i ai i le tulaga o:
1. Fa'asalalauga o le Alpha (α): le fa'asa'olotoina o le nucleus o le helium (2 protons ma le 2 neutrons).
2. Beta radiation (β): o le suiga o neutrons i protons (pe vice versa) faatasi ai ma le faʻasaʻolotoina o electrons poʻo positrons ma neutrinos.
3. Fa'asalalauga gamma (γ): o le fa'asalalauina o photons e maualuga le malosi ona o le suiga o le nucleus i se tulaga maualalo o le malosi.
E taua le radioactivity i le tulaga o le malosiaga faaniukilia auā o oloa o le fission ma le suauu faaniukilia e masani ona radioactive. O le malamalama i ituaiga o radiation ma le auala e puipuia ai e taua tele i le saogalemu o le reactor ma le puleaina o otaota.
O le isi manatu tāua o le afa-ola, o le taimi e manaʻomia mo le faʻaitiitia o le aofaʻi o nuclei radioactive i le afa. E eseese afa-ola mai vaega o le sekone i le miliona o tausaga, lea e iai sona aʻafiaga tuusaʻo i fuafuaga mo le teuina o otaota radioactive.
Fa'aputuga Fa'aniukilia: Punaoa o le Malosiaga i La'au Malosiaga Fa'aniukilia
O le tele o fale gaosi eletise faaniukilia (NPP) o loʻo faʻagaoioia nei i luga o le faʻavae o le nuclear fission, o le vaevaeina lea o nuclei mamafa i ni nuclei mama. O le faʻataʻitaʻiga sili ona taatele o le fission o le uranium-235 (U-235). A "puʻeina" se neutron e se nucleus U-235, e le mautu le nucleus (U-236) ona vaeluaina lea i ni fasi fission se lua, ma faʻasaʻoloto ai ni nai neutron faʻaopoopo faʻapea foʻi ma le malosi i le tulaga o le malosiaga kinetic o fasi, gamma radiation, ma le vevela.
O le malosi e fa'asa'olotoina i le fa'asologa o le fission e tusa ma le 200 MeV (mega-electron volts). Pe a fa'atusatusa i le malosi o se tali fa'akemikolo, lea e na'o ni nai eV i le molecule, e matua tele lava le eseesega.
Tali Fa'asolosolo ma Mea Fa'atelega
O le ki i le faʻaaogaina o le fission i totonu o se reactor o le chain reaction. O neutrons e faʻasaʻolotoina mai le tasi fission e mafai ona faʻaosofia ai fissions mulimuli ane. Mo se chain reaction ia faʻaauau pea ma le mautu, e tatau ona "paleni" le aofaʻi o neutrons e mafua ai fissions mulimuli ane. O lenei manatu e faʻaalia e le effective multiplication factor (kₑff):
– kₑff < 1 : fa'aitiitia le tali (subcritical) - kₑff = 1 : mautu le tali (critical) - kₑff > 1 : fa'ateleina le tali (supercritical)
E fa'agaoioia reactors eletise i le tulaga e gata ai i tulaga taua (kₑff ≈ 1) ina ia maua ai le vevela i se auala e le suia ma pulea lelei.
Fa'atonu, La'au Fa'atonutonu, ma le Fa'amālūlūina
O neutron fission e masani lava ona maualuga le malosi (neutron vave). Peita'i, o le avanoa e tupu ai le fission U-235 e maualuga atu mo neutron lemu (neutron vevela). O le mea lea, o le tele o reactors e fa'aogaina moderators (e.g., vai mama, vai mamafa, po'o le graphite) e fa'agesegese ai neutrons e ala i feto'ai.
Mo le puleaina o le aofaʻi o neutrons, e faʻaaogaina e reactors ni control rods e faia i mea e mitiia ai neutron e pei o le boron, cadmium, poʻo le hafnium. I le faʻaofiina poʻo le aveeseina o control rods, e mafai ai e le au faʻagaoioia ona faʻateleina pe faʻaitiitia le saoasaoa o le fission reactions.
O le vevela e maua mai ai e fa'aliliuina atu lea e se mea e fa'amālūlūina ai le ea—e masani lava o le vai—i se mea e fesuia'i ai le vevela e maua ai le ausa e fa'aliliu ai se turbine ma se generator. I le fa'avae, o le vaega o le turbine-generator e tutusa ma isi fale gaosi eletise fa'avevela; o le eseesega o lo'o i le puna o le vevela.
Fa'afefiloi Fa'aniukilia: Malosiaga Fetū ma le Fa'amoemoe i le Lumana'i
E ese mai i le fission, e iai se isi faiga faaniukilia e maua ai le malosi tele: o le nuclear fusion, o le tuufaatasia lea o nuclei mama i ni nuclei mamafa. I le La, e tuufaatasia le hydrogen e fausia ai le helium, ma faasaoloto ai le malosi e faasusulu ai fetu.
O le tali atu o le fusion e sili ona suʻesuʻeina mo le malosiaga i le Lalolagi o le deuterium–tritium (D–T):
D + T → He-4 + neutron + malosi
E tele le gafatia o le fusion ona e tele ana suauʻu (deuterium mai le sami) ma e ono itiiti ifo otaota radioactive e maua mai ai nai lo le fission. Peitaʻi, e matuā tele luʻitau: o nuclei e molia lelei e teteʻe le tasi i le isi, e manaʻomia ai le vevela maualuga tele (sefulu i le selau miliona tikeri) ina ia lava le malosi o vaega e faatoʻilalo ai le pa puipui o Coulomb. Talu ai e leai se koneteina meafaitino e mafai ona i ai se plasma vevela faapena, e faʻaaogaina ai le magnetic confinement (tokamak, stellarator) poʻo le inertial confinement (laser e matuā malosi tele).
E ui ina ua tele le alualu i luma ua faia, ae o le tuufaatasia mo le gaosiga o le eletise faapisinisi o loo feagai pea ma luitau faatekinolosi e pei o le mautu o le plasma, meafaitino e tete'e atu i neutron, ma le lelei atoa o le faiga.
Mai le Malosiaga Faaniukilia i le Eletise: Vaega o le Thermodynamic
I le itu faaletino, o se fale gaosi eletise faaniukilia o se afi vevela. O le malosiaga e gaosia e le fission (pe, mulimuli ane, fusion) e iu lava ina liua i le malosiaga fa'avevela. O lenei vevela e fa'aaogaina e fa'atupu ai le ausa e fa'aliliu ai se turbine. Ona o tulafono o le thermodynamics, o le lelei o le liua o le vevela i le eletise e fa'atapula'aina e le eseesega o le vevela i le va o le puna o le vevela ma le siosiomaga. O le mea lea, o mamanu o le reactor e mafai ona fa'agaoioia i le vevela maualuga e masani ona ofoina atu le lelei sili atu, ae mana'omia ai fo'i mea e sili atu ona alualu i luma ma faiga saogalemu.
Saogalemu ma le Fa'asalalauina o le La: O se Va'aiga Fa'aletino
O le saogalemu faaniukilia e faalagolago i le malamalama i le radiation ma le amioga a le reactor. E mafai e le radiation ionizing ona faaleagaina le tino ola pe afai e lava le tele o le fualaau faasaina. O le mea lea, e faaaoga ai e fale gaosi eletise faaniukilia le mataupu faavae o le puipuiga loloto, e aofia ai vaega o le puipuiga: le ufiufi o le suauu, le ipu reactor, le faiga faamalulu, ma le fausaga e taofia ai. Mai se vaaiga faaletino, o le sini autu o le taofiofia lea o le tali atu, ia soloia lelei le vevela, ma ia vavaeese oloa radioactive.
Fa'ato'a
O manatu fa'aletino o le malosiaga fa'aniukilia e taula'i i le malosiaga fusifusia fa'aniukilia, le fa'aletonu o le mamafa, ma le liua o le mamafa i le malosiaga e ala i le E = mc². O le Fission e fa'aaogaina ai le vaevaeina o nuclei mamafa ma se fa'asologa o gaioiga fa'atonutonu ma fa'atonutonu ma la'au fa'atonutonu, a'o le fusion e fa'ata'ita'i i faiga fetu e ala i le fa'apipi'iina o nuclei mama i lalo o tulaga ogaoga. O faiga uma e lua e fa'aalia ai le tele o le malosiaga o lo'o teuina i totonu o nuclei atomika. O le malamalama i nei fisiki fa'avae e taua tele ina ia le na'o le fefe po'o le fa'amoemoe e fa'atautaia ai talanoaga e uiga i le malosiaga fa'aniukilia, ae fa'apea fo'i i le malamalama fa'asaienisi e uiga i le auala e galue ai le tekinolosi, ona aoga, ma lamatiaga e mana'omia ona pulea ma le fa'aeteete.
