A nukleáris fizika története, a nukleáris energetika születése

Átírás

1 Tematika 1. Az atommagfizika elemei 2. A nukleáris fizika története, a nukleáris energetika születése 3. Magsugárzások detektálása és detektorai 4. Az atomreaktor 5. Reaktortípusok a felhasználás módja szerinti csoportosításban 6. Atomreaktorok generációi 7. Magyarországi atomerőművek 8. Mini atomerőművek 9. Reaktorbiztonság, sugárvédelem 10. Atomerőmű balesetek 11. Atomerőmű és környezetvédelem 12. Fúziós erőművek 13. Természetes reaktorok

2 A nukleáris fizika története, a nukleáris energetika születése 2. fejezet

3 1. Alkímia: A kezdetek o fémek arannyá és ezüstté alakítása (középkor) o a lényeg: elemek egymásba alakíthatóságának filozófiája! 2. Lavoisier ( ): o az első kémikus o a kémiai elem fogalmának megalkotása Az I. korszak: Wilhelm Conrad Röntgen ( ): o 1895: a röntgensugárzás felfedezése (X-sugarak) o Über eine neue Art von Strahlen közleménye o 1901: Nobel-díj 4. Becquerel és Curie házaspár: o 1903: a radioaktivitás felfedezése o M. Curie kétszeres Nobel-díjas (fizika: 1903, kémia:1911)

4 Az atommagra vonatkozó ismeretek főbb állomásai Az II. korszak: 1904 kb.1924: 5. Rutherford ( ): o 1900: radioaktív bomlás exponenciális törvénye: N t = N 0 e λt o 1901: felezési idő fogalma o 1902: bomlás elmélete o 1908: spontán radioaktivitás (Nobel-díj) o 1911: Rutherford atommodellje az atommag felfedezése o 1913: Rutherford Bohr atommodell (finomított modell) o 1919: az első mesterséges magátalakítás ( 2 He N 14 = 8 O H 1 ) és energia szabadul fel. 6. Magsugárzások felfedezése (1900-as évek eleje): o α-, β-, γ-sugárzás felfedezése o Alfa-sugarak: pozitív nyaláb, He atommagok alkotják o Béta-sugarak: negatív nyaláb, elektronok alkotják o Gamma-sugarak: a röntgen sugarakkal vannak összefüggésben, és nagy áthatoló képességük van.

5 Az atommagra vonatkozó ismeretek főbb állomásai Az II. korszak: 1904 kb.1924: 7. Soddy ( ): o o o Az izotóp fogalmának bevezetése Rutherford munkatársa, radioaktivitás kutatója A bomlási törvények kidolgozója (Fajans Soddy-féle eltolódási törvény) 8. Gamow ( ): o o o az alfa-bomlás elméleti úton való tanulmányozása Saját elmélet a radioaktív alfa-bomlásról (alagúteffektus) Elektron nem lehet az atommagban!

6 Az atommagra vonatkozó ismeretek főbb állomásai A III. korszak: : 9. Chadwick ( ): o 1920: Rutherford sejtése a magban lennie kell semleges részecskének is o 1932: a neutron felfedezése 10. Bothe, Geiger, Webster: o 1930: alfa-részecskéket használ lövedékként atommag kísérletekben o 1930: berillium bombázása alfa-részecskékkel nagyon erősen áthatoló sugárzás keletkezik, vastag ólomlemezen is áthatol, nem ionizál, vagyis töltéssel nem rendelkezik. Igen erős gamma-sugarak feltételezése 11. Cockroft és Walton: o 1932: Az első magátalakítás mesterségesen gyorsított részecskékkel

7 Az atommagra vonatkozó ismeretek főbb állomásai A IV. korszak: (magmodellek): 12. Elsasser ( ): o 1932: független részecske atommag modell megalkotása 13. Weizsäcker ( ): o Cseppmodell 14. Bohr ( ): o 1936: közbülsőmag elmélet felállítása: A lövedék legyen az töltött részecske vagy neutron behatol az atommagba és ott energiáját az összes részecskével kölcsönhatásba lépve szétosztja a nukleonok között. Ilyen módon tehát egy közbülső, erősen gerjesztett mag keletkezik. A magreakció második fázisában, végül ez a közös energia átadódik egyetlen részecskének, amely így elhagyja a magot. Ez a második lépés már nagyon sokféleképpen mehet végbe.

8 Az atommagra vonatkozó ismeretek főbb állomásai A V. korszak: (maghasadás): 15. Enrico Fermi ( ): o 1934: atommagok neutronokkal való bombázása, 92-nél magasabb rendszámú elemet állít elő o 1934: felveti, hogy nagy, nehéz magok esetleg széthasíthatók neutronnal való bombázásukkal atommaghasadás gondolata 16. Joliot Curie és Savić: o A neutronnal besugárzott uránium reakciótermékeit úgy keresték meg, hogy kémiailag különválasztották az urántól azt az anyagot, amely a besugárzás hatására fellépő radioaktivitásáért felelős. o 1938: az így keletkezett anyag a lantánhoz hasonló. A lantán az aktíniumhoz hasonló. a radioaktivitásért az aktínium a felelős. o Később derült ki, hogy ők már egy hasadási terméket fedeztek fel. 17. Otto Hahn ( ), Lise Meitner, Fritz Strassmann: o 1935: neutronokkal bombázott uránmagok reakciótermékeinek keresése o 1939: Kétséget kizáróan megállapítják, hogy az uránmag neutronokkal való bombázásakor egy teljesen új reakciótípus megy végbe, amelynek eredményeképpen közepesen nehéz atommagok keletkeznek.

9 Az atommagra vonatkozó ismeretek főbb állomásai A VI. korszak: (láncreakció): 18. Hahn, Bohr, Halban, Joliot, Szilárd Leó, Zinn, ( ): o 1939: Hasadásnál a két közepes rendszámú mag mellett szabad neutron is keletkezik. Később igazolódott, hogy ebben a reakcióban több neutron (kb. 3) is keletkezik. A láncreakció szempontjából döntő volt ez a szám. o Ötlet: A hasadásnál keletkezett neutronok, újra befoghatók, és általuk újra hasadás hajtható végre Láncreakció?? Lehet?? 19. Enrico Fermi vezetésével (Szilárd Leó, Wigner Jenő, Teller Ede): o december 2.: divergens láncreakció első megvalósítása. Atomenergiából állandó energiát (200 watt) nyer az emberiség 20. Damoklész kardja Atombomba a Manhattan-terv : o július 16: Alamogordo, USA. Első atombomba kísérlet o Az amerikai atomprogram tudományos vezetője: Oppenheimer o augusztus 6.: Hiroshima o augusztus 9.: Nagaszaki o 1949: Szovjetunió. Kurcsatov vezetésével robbantják első atombombájukat

10 Az atommagra vonatkozó ismeretek főbb állomásai A VII. korszak: (láncreakció alkalmazása): 21. A Pusztító: - Hidrogénbomba o 1945: Teller Ede javaslata a megvalósításra. o 1951: Az USA felrobbantja első hidrogénbombáját o 1953: A Szovjetunió elvégzi első hidrogénbomba robbantását o 1952: Anglia uránbombát robbant o 1957: Anglia először hidrogénbombát robbant o 1960: Franciaország atombombája o 1964: Kína atombombája o 1974: India atombombája 22. Az atomenergia használata barátságos célokra - Atomerőmű: o 1951: 250 kw (nagyobb mennyiségű) villamos energiát termeltek atomerőműben o 1954: Az első villamos hálózatra dolgozó atomerőmű (Szovjetunió), 5000 kw villamos teljesítménnyel o 1956: számottevő teljesítményű ipari erőmű, 60 MW, Calder Hall o 1958: Lenin jégtörő, 1961: Savannah, 1968: Otto Hahn hajók atommeghajtással

11

12 Chicago atommáglya: december 2. Chicago atommáglya emlékmű (napjainkban)