2018. január 19., péntek, Sára, Marió napja
Gazdaság
A cikk emailben történő elküldéséhez kattintson ide, vagy másolja le és küldje el ezt a linket: http://magyaridok.hu/gazdasag/moderalt-lancreakcio-2431840/

Moderált láncreakció

A radioaktív elemek magját megfelelő energiájú neutronnal kell bombázni
Az atommagok kötési energiáját nevezzük atomenergiának, vagyis azt az energiát, amely az atommag hasadása során felszabadul. Az atomenergia a nukleáris erőművekben irányított láncreakció révén keletkezik, a felszabadult hőenergiát pedig áramtermelésre használják fel.

A láncreakció kontrollálásának, vagyis a maghasadás során felszabaduló elektronok lassításának módszerére Enrico Fermi és Bruno Pontecorvo olasz fizikusok jöttek rá kísérletezéseik közben. Fermi és munkatársai az atomok neutronnal történő besugárzása során jutottak el a mesterséges radioaktív elemekhez (az izotópokhoz) és a transzuránokhoz (az uránnál nagyobb rendszámú elemekhez) a béta-bomlás vizsgálata során. A radioaktív elemeknek három fajtáját ismerjük: az alfát, a bétát és a gammát. Fermi 1938-ban elnyerte a fizikai Nobel-díjat a neutronbesugárzással létrehozott új radioaktív elemek létezésének kimutatásáért, valamint az ehhez kapcsolódó felfedezéséért, a lassú neutronok által indukált ­magreakciók azonosításáért.

A maghasadás elnevezés valójában Lise Meitner osztrák–svéd atomfizikustól ered. Ő adott elméleti magyarázatot az első maghasadásra, amelyet kollégái, Otto Hahn és Fritz Strassmann hoztak létre 1938-ban.

A nukleáris reaktorokban leggyakrabban az urán izotópját használják tüzelőanyagként. A természetes urán 99,3 százaléka 238-as, 0,7 százaléka pedig 235-ös izotóp, de mivel az előbbi igen ritkán hasad, az üzemanyagokhoz a 235-ös szükséges. Ha a – perió­dusos rendszer végén lévő, nagy tömegszámú – hasadóképes elem atommagját megfelelő energiájú neutron találja el, az gerjesztett állapotba kerül. Alakja megnyúlik, majd két középnehéz atommagra hasad szét: ezt a jelenséget nevezzük maghasadásnak. A hasadás pillanatában a felszabaduló energia mellett két-három szabad neutron is keletkezik, amelyek energiájuk csökkentése után újabb hasításra képesek.

A maghasadás során először megnyúlik, majd kettéválik az atommag

Fotó: 123RF

A maghasadás során először megnyúlik, majd kettéválik az atommag

A láncreakció során a 235U magok hasadásakor keletkező neutronok végzik a további 235U magok elhasítását, így a folyamat önfenntartóvá válik. A nukleáris láncreakció gondolatát először Szilárd Leó vetette fel, elképzelését 1936-ban szabadalmaztatta. A 235U hasadásakor a magból nagy energiájú neutronok lépnek ki, amelyek csak igen kis valószínűséggel hoznak létre újabb maghasadást.

Ezért a gyors neutronokat lassító közegek, ún. moderátorok segítségével annyira le kell lassítani, hogy nagy valószínűséggel hozzanak létre újabb hasítást. Moderátorként hidrogén (H2O, könnyűvíz formájában), nehézhidrogén (D2O, nehézvíz formájában), szén (C, grafit formában) és berillium (Be) alkalmazható. Ezek közül a víz a legelterjedtebb moderátor. Kis mennyiségű hasadóanyag esetén a hasadások során keletkező neutronoknak igen nagy hányada kiszökik az anyagból anélkül, hogy hasadást okozna. Növelve a mennyiséget, a hasadást okozó neutronok száma eléri az önfenntartó láncreakcióhoz szükséges értéket.

Az első működő atomreaktor a grafitmoderátoros Fermi-féle reaktor volt, amely 1942. december 2-án indult el, és csak néhány percig működött. Célja még nem az áramtermelés volt – bár nagyjából 200 watt lehetett a teljesítménye –, hanem az, hogy igazolja a kutatásokat.

Kiemelt

Izgalmak a Műcsarnokban

Az elmúlt négy évben kialakult gyakorlat szerint a Műcsarnok építészeti adottságaira idén is nagy figyelmet fordítottak.

Poszt-trauma

Oknyomozó riporternek csapott fel a DK elnöke

Bizonyára ő is a Gőbölyös Soma-díjra hajt.

Megkapták a leckét a fideszes parasztok

Az SZDSZ émelyítő bűzét böfögte fel Vajda Mihály.

Elképesztő információ látott napvilágot

Élő adásban vedlett álcivillé a Független Diákszervezet.

Űrhajóval még nem jöttek

A bevándorlás egy álprobléma.

Hirdetés

Szívesen olvasna hasonló cikkeket? Csatlakozzon Facebook-csoportunkhoz!