E bine de stiut : Reactii nucleare
Diferenta dintre scoală si viată? La scoală ti se dă o lectie, apoi un test.
În viată, ti se dă un test care te învată o lectie.
Tom Bodett
Energia electrică atât de mult folosită în viata noastră, se produce la scara industrială în instalatii numite centrale electrice. În functie de tipul de energie care se transformă în energie electrică, ele pot fi: termocentrale, hidrocentrale, nuclearo-electrice.
Reactoarele nucleare sunt instalatii folosite pentru numeroase scopuri: pentru generarea de electricitate, producerea de căldură pentru încălzire domestică si industrială, producerea de hidrogen, la desalinizare, pentru propulsie nucleară marină, la productia de plutoniu, adesea pentru utilizarea în arme nucleare, la obtinerea diversilor izotopi radioactivi, cum ar fi cobaltul, molibdenul si altii, folositi în medicină.
Reactoarele nucleare sunt bazate pe fisiunea nucleară si unii le consideră a fi nesigure si având un risc asupra sănătătii, iar altii consideră a fi o metodă sigură si nepoluantă de generare a electricitătii. Aducând enorme avantaje, functionarea lor este dorită si pusă în aplicare. Se prevede construirea în viitor a mai multor centrale nucleare si mentinerea si prelungirea duratei de viată a celor existente.
Primele reactoare nucleare au apărut în mod natural. Cincisprezece reactoare de fisiune naturale au fost găsite în trei depozite separate de minereu într-o mină din vestul Africii. Aceste reactoare functionează de milioane de ani.
Reactorul nuclear din zilele noastre este o instalatie în care se produce o reactie nucleară în lant, controlată, spre deosebire de reactia în lant complet necontrolată a unei bombe atomice. Este format dintr-un ansamblu cilindric din oţel-inox, plasat într-un scut de beton placat cu oţel pentru protectie. Reactorul se încarcă cu uraniu natural – element combustibil. Materialul, combustibilul nuclear, în general se găseşte ca metal sau în diferite combinaţii chimice: oxizi, carburi etc. ale acelui metal. Combustibilul solid poate avea formă de bare, ţevi sau plăci îmbrăcate într-o apărătoare de protecţie. Apa este cea care este utilizată pentru răcire în reactoare. Sistemul de răcire al unui reactor nuclear este foarte important si trebuie multiplu asigurat, deoarece în cazul lipsei acesteia în timpul functionării unui reactor, se poate ajunge, din cauza supraîncălzirii sale rapide, la topirea reactorului, ceea ce poate fi o catastrofă nucleară.
Reacţii nucleare produse prin reacţii de fisiune au ca rezultat degajarea unor mari cantităţi de energie.
Aceasta provine din diferenta dintre energia nucleară de legătură a elementelor grele si a celor mijlocii rezultate din fisiune si din defectul de masă care corespunde unei mari cantităti de energie conform relatiei lui Einstein ∆E=∆mc2. Defectul de masă (pierdere) fiind diferenta dintre masa unui atom (suma masei protonilor, neutronilor, electronilor) si masa sa atomică, determinată cu ajutorul spectrografului de masă ( aparat care determină raportul dintre sarcina electrică a unei particule si masa sa, precum si masa izotopilor).
Posibilitatea utilizării energiei nucleare s-a realizat o dată cu descoperirea fisiunii nucleare şi procedeul obţinerii reacţiei în lanţ. Neutronii care se formează în procesul reacţiei nucleare, pot ieşi prin suprafaţa uraniului afară şi participă la dezvoltarea reacţiei în lanţ. Fiecare fisiune nucleară presupune spargerea nucleului unui atom de element radioactiv, în doi atomi mai mici, prin eliberarea unei energii uriaşe. Această energie este de un milion de ori mai mare decât energia eliberată de combustibilii clasici. Tot ceea ce rezultă din fisiunea nucleară este extrem de radioactiv. Practic, nucleul uraniului este lovit cu un neutron, nucleul se desparte în două nuclee mai mici (fisiunea nucleară), apar alţi doi-trei neutroni care lovesc alte nuclee şi tot aşa (reacţie nucleară în lanţ), se eliberează violent energie. Se stie că energia eliberată la fisiunea unui kilogram de uraniu corespunde căldurii de ardere a 3000 de tone huilă.
Radioactivitatea, denumită din latină radius = rază, radiatie, este un fenomen rezultat din dezintegrarea radioactivă a atomilor sau, mai bine zis, a nucleelor acestora, proces prin care nucleul unui atom se transformă spontan în altă specie de nucleu atomic, adică în izotopi radioactivi care se dezintegrează. Transformarea este însotită de obicei de expulzarea unor particule subatomice cu o mare viteză, precum si emiterea unor unde electromagnetice cu lungime de undă foarte mică. Radioactivitatea produce deci eliberarea energiei către mediu. Speciile de atomi care suferă fisiunea sunt: Uraniu, Plutoniu, Toriu, Protactiniu, Radiu, Poloniu etc. Uraniu, de exemplu, este un element în stare metalică, de culoare albă si care are trei izotopi naturali radioactivi, dintre care mentionam Uraniu 238 – se întrebuintează ca material fisionabil în reactoarele nucleare si uraniul 235, la producerea bombei atomice. Izotopul are greutate atomică diferită, are însă acelasi număr atomic si implicit aceleasi proprietăti chimice.
Dar să ne reamintim ce este un atom. Un atom este un sistem neutru din punct de vedere electric, deoarece numărul sarcinilor electrice negative este egal cu numărul sarcinilor electrice pozitive; electronii sunt încărcati negativ, iar nucleul atomic este format din protoni – încărcati pozitiv si neutroni - neutri. În ansamblu un atom arată format din învelis electronic, nucleu si orbite. Orbitele sunt electronice si nucleare. Electronii se rotesc pe orbite electronice situate la exteriorul nucleului atomic. Miscarea electronilor se face numai pe anumite orbite; electronii si orbitele electronului reprezintă învelisul nucleului atomic sau norul electronic. Nucleul atomic reprezintă sâmburele atomului si este alcătuit din nucleoni, protoni si neutroni care sunt asezati si se rotesc pe orbite nucleare. Energia si masa nucleonilor este constantă dar există posibilitatea ca energia acestor nucleoni să crească sau să scadă prin dezintegrare nuclear - radioactivă care este transformarea spontană a nucleului atomic, în urma căruia din interiorul acestuia sunt expulzate diferite particule sub formă de radiatii α, β, γ.
După recentul cutremur si Tsunami din Japonia, la Centrala nucleară Fukushima Daiichi s-au distrus generatoarele diesel de la pompele care răcesc apa în reactoarele nucleare, apă care era în fierbere, declansând o mare presiune. Ne mai functionând energia electrică, pompele nu mai puteau scoate apa fierbinte din reactor. Ne mai vorbind că apa din reactor este afectată de radiaţii, fiind descompusă în hidrogen şi oxigen. După Tsunami, hidrogenul a ajuns la un punct la care a devenit un pericol de explozie. Posibil ca proiectanţii să nu fi luat în calcul posibilitatea ca sursa de energie să nu functioneze un timp mai îndelungat ? Dar cine si-a putut imagina un cutremur atât de puternic ?
Centrala nucleară are şase reactoare. Imposibilitatea de a răci combustibilul a provocat deja mai multe probleme grave, care au condus la explozii în clădirile care adăpostesc reactoarele 1,2 şi 3 şi la mai multe incendii la reactorul 4. S-au înregistrat de mai multe ori niveluri crescute ale temperaturii şi la reactoarele 5 şi 6. Situatia este monitorizată atent. 50 de specialisti (acum am fost informati că li s-au alăturat si altii) îsi pun viata în pericol, pentru a încerca să evite producerea unei catastrofe nucleare. Curajul lor este impresionant, este eroic. De eforturile lor depinde, în ultimă instanţă, deznodământul accidentului de la Fukushima. Pericolul la care sunt expuse persoanele trimise să lucreze în interiorul şi în imediata vecinătate a reactoarelor avariate este enorm, ei pot suferi din cauza radiaţiilor. Acolo nu mai există curent electric si ei încearcă să repare reactoarele avariate pe întuneric, la lumina lanternelor. Eroismul de care aceştia oameni dau dovadă a primit recunoaşterea supremă în Japonia miercuri, atunci când, într-o intervenţie televizată, considerată unică, împăratul japonez şi-a exprimat susţinerea pentru cei care intervin la centrala nucleară.
Presedintele Statelor Unite a rostit, ieri, o cuvântare, în care a spus că poporul japonez nu este singur în greaua încercare prin care trece.
Vavila Popovici, Raleigh - North Carolina
|
Vavila Popovici 3/19/2011 |
Contact: |
|
|
