Aplicatie Din Perspectiva Elevului

download Aplicatie Din Perspectiva Elevului

of 35

  • date post

    30-Jan-2016
  • Category

    Documents

  • view

    5
  • download

    0

Embed Size (px)

description

!

Transcript of Aplicatie Din Perspectiva Elevului

  • Ce implicaii are energia asupra umanitii?Aplicaie din perspectiva elevului

  • REACII NUCLEARECum putem folosi resursele naturale pentru a crea energie?

  • Cuprins

    Scurt istoric .Definirea reaciilor nucleare,clasificare.Reacia de fisiuneReacia de fuziuneUtilizrile energiei nucleareAccidente nucleare.Msuri de protecieImplicaiile energiei nucleare asupra umanitii

  • Scurt istoricRezultatele bombardrii uraniului cu neutroni s-au dovedit a fi interesante i enigmatice. Studiate prima dat de Enrico Fermi n 1934, nu au fost interpretate corect dect dup muli ani.Pe 16 ianuarie 1939, danezul Niesl Bohr ajungea n Statele Unite pentru a locui cteva luni n Princeton, New Jersey, i hotrt s discute, n mod particular, unele probleme abstracte cu Albert Einstein Chiar nainte ca Bohr s prseasc Danemarca (la bordul unei vapor), doi dintre colegii si, Otto Robert Frisch i Lise Meitner (amndoi refugiai din Germania) i-au comunicat bnuiala c absorbia neutronului de nucleul de uraniu conduce uneori la spargerea nucleului n pri aproximativ egale i eliberarea unei enorme cantiti de energie, proces pe care ei l-au botezat fisiune nuclear (asemntor fisiunii/divizrii celulelor vii din biologie).

  • Particulele sau nucleele din starea final se numesc produi de reacie.Reacii nucleare sunt transformrile suferite de nucleele atomilor bombardai cu particule , i neutroni.Legi de conservare in reacii nucleareLegea conservrii energiei totale relativiste: Wa+Wx=Wy+Wb Legea conservrii sarcinii electrice ZX +Za = ZY + Zb Legea conservrii numrului de nucleoni XA + aA =YA + bA Energia nuclear este produs n urma reaciilor nucleare.Cum se produce energia nuclear?

  • Clasificarea reaciilor nuclearea) Reacii endoenergetice: dac avem energia de reacie Q 0; acestea se petrec cu absorbia unei pri din energia cinetic a particulelor incidente.b) Reacii exoenergetice: dac avem energia de reacie Q 0, n acest caz se elibereaz energie nuclear sub form de energie cinetic; se mai numesc i reacii exoterme, deoarece se elibereaz i energie termic.

  • Exemple de reacii nuclearebombardarea nucleului de azot cu o particul : (reacia numit transmutaie nuclear)147N + 42 178O + 11Hdeci rezult un izotop oxigen i un proton, iar:73Li + 11p 2 42 + Q unde Q 836.109J; 94Be + 42 126C + 10n, 10n este un neutron care se transmut.

  • Clasificarea reaciilor nucleareReacii de fisiune

    Reacii de fuziune

    Fisiunea spontan are loc n mod naturalProbabilitatea de realizare este mult mai mic dect a dezintegrrilor i Fisiunea indusControlatNecontrolat

    fuziuneControlatNecontrolat

  • Un reactor nuclear de fisiune natural poate s apar n unele circumstane care reproduc condiiile dintr-un reactor construit. Singurul reactor nuclear natural cunoscut s-a format acum 2 miliarde de ani la Oklo, n Gabon Africa. Asemenea reactoare nu se mai pot forma pe Pmnt: dezintegrarea radioactiv pe aceast durat imens de timp a redus proporia de U-235 n uraniul natural sub limita cerut pentru a susine o reacie nuclear n lan.Reactoarele nucleare naturale s-au format atunci cnd depozitele de minerale bogate n uraniu au fost inundate de apa freatic, acionnd ca un moderator de neutroni i determinnd iniierea reaciei n lan.

    Fisiunea spontan

  • Definiie:Fisiunea este scindarea unui nucleu greu n dou nuclee medii.Explicaia se poate face cu ajutorul modelului pictur al nucleului un neutron lent (termic) captat de un nucleu greu, i transmite acestuia energia lui de legtur i energia lui cinetic (vezi figura) i ca urmare crete agitaia termic a nucleonilor, nucleul ncepe s vibreze, se alungete nvingnd forele de tensiune superficial, pn cnd forele de respingere electrostatic dintre nucleoni , l rup n dou pri

  • Reacia de fisiune (indus) n lan

    n fisiunea nucleelor de uraniu s-a gsit o reacie, declanat de un neutron, care la rndul ei elibereaz 13 neutroni; prin aceasta procesul furnizeaz proiectile noi i exist posibilitatea ca procesul de fisiune s fie meninut, fr alimentare cu neutroni din exterior, sub forma unei reacii continue pn la epuizarea complet a materialului fisionabil, deci avem o reacie n lan In reacia de fisiune stimulat a izotopului de uraniu 235 rezult un nucleu compus instabil,prin captura unui neutron lent din care se rup nuclee cu A cuprins intre 54-56,respectiv 36-38.

  • Condiii de producere a reaciei de fisiune n lanObinerea unei energii nucleare care s poat fi utilizat n scopuri practicce trebuie ca reacia de fisiune s se autontrin. Aceast condiie poate fi ndeplinit dac se utilizeaz neutronii provenii din procesele de fisiune ca iniiatorii unor noi procese de fisiune, adic s aib loc o reacie n lan. Pentru aceasta este necesar :ncetinirea neutronilor, deoarece probabilitatea de captur a de ctre nuclee este cu att mai mare cu ct viteza lor este mai mic. Numrul neutronilor crete cu volumul de material fisionabil,iar pierderea de neutroni este proporional cu suprafaa materialului fisionabil. Prinmanevrarea acestor doi factori se obine situaia n care numrul neutronilor dintr-o generaie s fie mai mare sau cel puin egal cu al neutronilor din faza precedent.Masa respectiv de material fisionabil se mumete mas criticCnd mai mult de unul din neutronii expulzai din nucleu produc noi fisiuni, numrul fisiunilor n unitatea de timp crete n progresie geometric i are loc explozia nuclear .

  • De unde apare energia?In timpul fisiunii, o parte din mas este convertit n energie.mn + mU235= m1 + m2 + 2mn +mmasa nucleelor masa nucleelor dup fisiune defect de masnainte de fisiune Noile nuclee uoare se regsesc n deeurile radioactive Neutronii eliberai n timpul fisiunii declaneaz urmtoarea reacie de fisiune Energia eliberat este convertit n caldurFilm sau http://www.youtube.com/watch?v=Hmtto9HnLQA

  • Ce este fuziunea ?Cnd nuclee de atomi uori vin n contact, la temperaturi foarte ridicate, ei fuzioneaz i are loc o degajare enorm de energie. n centrul Soarelui sau stelelor, presiunea gravitaional imens, permite ca acest fenomen s aibe loc la temperaturi de aproximativ zece milioane de grade Celsius.La presiunile mult mai mici ce pot fi produse pe Pmant, temperatura necesar producerii fuziunii este 100-150 milioane de grade Celsius. Pentru a se atinge aceast temperatur este necesar o nclzire puternic i o reducere la maximum a pierderilor de cldur prin meninerea particulelor combustibile supranclzite la distan de pereii containerului. Aceasta se obine prin crearea unei "cuti" magnetice realizat de cmpuri magnetice puternice ce mpiedic pierderea de particule.

  • n procesul de fuziune doi atomi uori fuzioneaz (se unesc) pentru a crea unul mai greu. n timpul acestui proces, o cantitate imens de energie este eliberat, rezultat de pe urma forelor puternice ce acioneaz n nucleu.n imaginea de mai jos, deuteriul (un izotop al hidrogenului) fuzioneaz cu tritiul (alt izotop al hidrogenului), rezultnd heliu i un neutron.Reacia de fuziune

    Pentru ca nucleele s se apropie suficient de mult unul de celalalt i s nving forele electrice de respingere, ei trebuie s se ciocneasc la viteze foarte mari. Asta nseamn c particulele trebuie s aib temperaturi foarte ridicate: ntr-un reactor de fuziune temperatura este de 150 milioane grade. La aceast vitez nucleele de hidrogen se mic cu 1000 km/s.

  • Condiii de realizare a reaciei de fuziuneProblema de baz n atingerea fuziunii nucleare este cldura gazului i existena unei cantiti suficiente de nuclee pentru un timp ndelungat pentru a permite eliberarea unei energii suficiente pentru a ncalzi gazul.O alt problema este captarea energiei i convertirea n energie electric. La o temperatura de 100.000 C toti atomii de hidrogen sunt ionizai, gazul fiind compus din nuclee ncarcate pozitiv i electroni liberi ncrcai negativ, stare numit plasma.Plasma cald pentru fuziune nu se poate obine din materiale obinuite. Plasma s-ar raci foarte repede, i pereii vasului ar fi distrui de cldur. Dar plasma poate fi controlata cu ajotorul magneiilor urmand liniile de camp magnetic stand departe de perei.In 1980 a fost realizat un astfel de dispozitiv, n timpul fuziunii temperatura fiind de 3 ori mai mare ca a soarelui.O alt cale posibil de urmat este de a produce fiziune din deuteriu si tritiu pus intr-o sfer mic de sticl care s fie bombardat din mai multe locuri cu un laser pulsnd sau cu raze ionice grele. Acest procedeu produce o implozie a sferei de sticl, producndu-se o reacie termonuclear care aprinde carburantul.

  • Reaciile de fuziune constituie sursa energetic a stelelor de tipul Soarelui. Cel mai abundent element chimic n stele este hidrogenul (70%); urmtorul este heliul (25-30%); alte elemente n jur de 1%. Dup teoriile actuale, stelele se formeaz prin contracia gravitaional a norilor de materie interstelar. n urma contraciei, energia gravitaional eliberat se transform n energie de agitaie termic a particulelor. Astfel, temperatura crete pn la zeci i sute de milioane de grade, cnd ncep reaciile de fuziune termonuclear care creaz fore de presiune ce se opun forelor de contracie gravitaional, ceea ce mrete timpul de via al stelelor.Avnd n vedere proporia mare de hidrogen din stele, reaciile mai probabile sunt acelea n care fuzioneaz nucleele acestui element. Fuziunea nuclear, poate oferi n viitor modalitatea de producere n condiii de siguran a energiei.

    Fuziunea .Reacii nucleare n stele

  • Necesitatea unei surse sigure de energie

    Economia ntregii lumi depinde de asigurarea unei surse de energie sigure i inepuizabile. Astzi aceast cerere este satisfcut n principal de combustibilii fosili (petrol, crbuni i gaze naturale).Surse de energie sigure sunt necesare pentru a menine standardul nostru de via. Cercettorii din ntreaga lume lucreaz pentru a dezvolta o