-raspad:4 238 2342 92 90
A AZ ZX Y na primer U Th
- raspad:
Kad je u jezgru višak neutrona u odnosu na protone,neutron se transformiše u proton,uz
emisiju elektrona i čestice antineutrina.1 10 1
1
3 31 2
A AZ Z
n p e
X Y na primer
H He e
:
:
Kada je u jezgru višak protona u odnou na neutrone,proton se transformiše u neutron uz
emisiju pozitrona i neutrina. 1 11 0
1
11 116 5
A AZ Z
p n e
X Y na primer
C Be e
Veštačka radioaktivnostPrilikom veštačke radioaktivnosti najčešće
dolazi do emisije elektrona ili pozitrona da bi u novom jezgru nastao povoljan odnos
protona i neutrona.Veštačka radioaktivnost otkrivena je 1934.
godine. Brzo posle toga broj radioaktivnih atomskih vrsta sa postojećih 50 povećao
se na današnjih oko 1000.
Fisija Fisija je nuklearni proces u kome se teško
jezgro razdvaja (cepa) na dva manja jezgra.
Cepanje se vrši bombardovanjem uranovog jezgra neutronima.
Za bombardovanje se koriste spori neutroni.
Primer fisije je iskorišćen u izradi atomske bombe.
235 1 141 9292 0 56 36
10 2003 nU n Ba Kr MeV
U reakciji dolazi do oslobađanja 2-3 neutrona i velike količine energije.
Nastali neutroni mogu izazvati i izazivaju cepanje novih jezgara i
oslobađanje novih neutrona, usled čega dolazi do nekontrolisane
LANČANE REAKCIJE.
Fisijom može nastati bilo koja kombinacija lakših jezgara, sve dok zbir protona i neutrona u novonastalim jezgrima ne
prelazi broj u početnom jezgru. Velika količina energije se može osloboditi
u procesu fisije zato što zbir masa lakših jezgara (produkata) manji od mase jezgra
koje se cepa u procesu fisije. Za odvijanje lančane reakcije potrebno je
obezbediti dovoljno veliku masu urana, kako bi se neutroni mogli sudarati s
dovoljnim brojem jezgara.
Ta masa, ispod koje se lančana reakcija ne može odvijati, naziva se kritična masa.Ako postignemo masu urana veću od
kritične, dolaziće do lančane reakcije, koja traje 10-6 (milioniti deo) sekunde.
Iz jednog kilograma urana oslobađa se energija od nekoliko milijardi džula.
FuzijaFuzija je nuklearni proces u kojem se dva
laka jezgra spajaju da bi se stvorilo jedno, teže jezgro.
Pri tom spajanju nastaje jezgro čija je masa manja od zbira masa početnih
jezgara. Da bi došlo do takvog spajanja, potrebna
je velika kinetička energija čestica, jer treba savladati odbojne sile između
jezgara.
(Na primer, za spajanje dva protona potrebno je uložiti 0,1 MeV energije, a to znači da je potrebno obezbediti vrlo visoku temperaturu 10-20 miliona C).
Reakcije fuzije se odvijaju već milijardama godina u svemiru. Ove reakcije su izvori energije većine zvezda, pa tako i našeg
Sunca. Naučnici su uspjeli da proizvedu reakciju
fuzije na Zemlji tek u poslednjih šezdesetak godina.
Fuzija koja se odvija na zvezdama je sledeća:1 1 2 01 1 1 1
2 1 31 1 2
3 3 4 12 2 2 12
H H D e Energija
D H He Energija
He He He H Energija
Ove reakcije se odvijaju i na Suncu. Reakcije se odvijaju sve dok se ne stvori Fe,
jezgro sa najvećom količinom vezane energije.
Kada jezgro dostigne masu 60, više se ne odvija fuzija na zvezdi, jer su uslovi
energetski nepovoljni za proizvodnju jezgra veće mase.
Onda kada se većina jezgra neke zvezde pretvori u gvožđe, ona se približava kraju
svog života.
Eksplozija hidrogenske bombe je prva nuklearna fuzija koja je proizvedena na zemlji.
Smatra se da je najlakše izazvati fuziju atoma deuterijuma i tricijuma:
2 2 3 11 1 2 0
2 2 3 11 1 1 1
3 2 4 11 1 2 0
3,2
4
17,6
D D He n MeV
D D T H MeV
T D He n MeV
Ove reakcije teku nekontrolisano i veoma brzo. Ukoliko bi se reakcije fuzije mogle usporiti, imali bi mogućnost proizvodnje
tzv. čiste, jeftine energije, jer deuterijuma u vodi ima 0,015 atomskih procenata.
Danas se istražuje proces fuzije sa nadom da ćemo uskoro biti u prilici da
kontrolišemo proces.
Defekt mase U procesu fisije i fuzije, deo nuklearne energija
koja je bila akumulirana u jezgrima, prelazi u druge vidove energije.
Primećeno je da se u toku ovih procesa smanjuje masa, tj. da je masa produkata manja od mase
reaktanata. Razlika mase, naziva se defekt mase i ona se u
toku reakcije pretvara u energiju.
42He4,0340 4,00390,0301
mm
Energija koja se oslobađa može da se izračuna iz Ajnštajnove relacije:
2E m c
2
Emc
Albert Ajnštajn
(1879 – 1955)
2E m c
Gubitak mase je merljiv samo kod onih reakcija kod kojih se izdvajaju izuzetno
velike količine enrgije.Na primer, kod reakcije za 1 mol atoma:
3 2 4 11 1 2 0 17,6T D He n MeV
19 23
22 8
5
17,6 1,6 10 6,02 10
3 10
1,88 10
Emc
m kg