Energia jądrowa
Energia jądrowa to energia wydzielana podczas przemian jądrowych. Uwalnianie się energii podczas tych przemian związane jest z różnicami w energii wiązania poszczególnych jąder atomowych.
Spis treści |
[edytuj] Przyczyny uwalniania się energii jądrowej
Jądra żelaza (56Fe) są najbardziej stabilnymi ze wszystkich jąder, co oznacza największą energię wiązania w przeliczeniu na jeden nukleon. Jądra masywniejsze od jąder żelaza mają stopniowo coraz mniejszą energię wiązania na nukleon. Dlatego rozszczepiając ciężkie jądro na mniejsze fragmenty, uzyskuje się energię. Podobnie dzieje się podczas łączenia jąder lżejszych od jądra żelaza. Różnice w energiach wiązania i, co za tym idzie, wydzielana energia są tak duże, że następuje mierzalny spadek masy produktów takich reakcji jądrowych (część masy zamienia się na energię). Zmiana masy ma miejsce również podczas endotermicznych reakcji chemicznych gwałtownego utleniania (spalania) tradycyjnych paliw, ale jest ona w tym przypadku nieporównanie mniejsza. Reakcje jądrowe w przeliczeniu na jednostkę masy - są około milion razy bardziej efektywne od reakcji chemicznych.
[edytuj] Energia jądrowa w naturze
Reakcja syntezy jądrowej jest głównym źródłem energii emitowanej przez ciała niebieskie. Jest ona źródłem promieniowania Słońca i innych gwiazd. Z kolei we wnętrzu Ziemi, znajduje się pewna ilość ciężkich pierwiastków promieniotwórczych ulegających ciągłemu rozpadowi. Energia ta, poza energią pozostałą po formowaniu się Ziemi, może być źródłem wzrostu temperatury ziemi wraz z głębokością.
[edytuj] Wykorzystanie energii atomowej
Reakcja rozszczepienia ciężkich jąder może być kontrolowana i jest wykorzystywana w energetyce w elektrowniach jądrowych. Najczęściej stosowanym surowcem jest uran-235. Wytwarzana w ten sposób energia wewnętrzna jest wykorzystywana do napędzania turbin generatorów energii elektrycznej. Obecnie ok. 7% energii zużywanej przez ludzkość w tym 15,7% energii elektrycznej jest produkowanej z energii jąder atomowych. W Stanach Zjednoczonych ok. 20%, a we Francji aż 80% energii elektrycznej pochodzi z elektrowni jądrowych.
Stosowany jest również napęd atomowy (okręty podwodne, lotniskowce). Energia rozpadu promieniotwórczego służy również do zasilania aparatury pomiarowej sond kosmicznych (szczególnie tych, które penetrują peryferyjne obszary Układu Słonecznego).
Od lat pięćdziesiątych XX w. trwają prace nad kontrolowanym przeprowadzaniem reakcji fuzji lekkich jąder atomowych. Mimo wielu prób, do tej pory nie udało się zbudować instalacji pozwalającej uzyskiwać użyteczną energię w sposób ciągły i stabilny na drodze fuzji jądrowej.