βα Összeállította: és lácreakció CSISZÁR IMRE SZTE, Ságvári E. Gyakorló Gimázium SZEGED, 27. jauár 1932: J. Chadwick: eutro felfedezése A eutrora a mag em gyakorol taszítóer t, így köye a magba hatolhat. Külöböz atommagokat kezdtek besugározi eutroal. 1933. ja. 3.: Hitler hatalomra kerülése 1933: E. Fermi: az uráál agyobb redszámú, a természetbe fel em lelhetúj elemek mesterséges elállítását tzte ki célul. 238 U +?? A keletkezett magokat em tudta azoosítai. 1933: Iree Curie: Fermihez hasoló kísérletsorozatot végeztek a traszuráok keresésére. 1934: F.-J. és I. Curie: mesterséges radioaktivitás 238 U + 1934: P. Scherrer: 238 Th + 57 La 89 Ac traszurá? jelet s radioaktivitás Mesterségese el állított izotópok vagy sugárzás kibocsátásával másik atommaggá alakulak. M szerhibára godolt 1
1938. dec.: Hah és Strassma: maghasadás Késbb azt is kimutatták, hogy a kripto és a bárium mellett másfajta hasadási termékek is felléphetek. 235 236 139 94 + U U Ba + Kr + 3 + eergia 56 36 O. Hah (1879-1968) F. Strassma (192-198) 235 236 137 96 + U U Cs + Rb + 3 + eergia 55 37 + U Ba +... Azt a megleperedméyt kapták, hogy az urá besugárzását követe a jóval kisebb redszámú bárium mutatható ki. 56 hasadási termékek tömegszám szeriti eloszlása 235 236 144 9 + U U Xe + Sr + 2 + eergia 54 38 : Az a jeleség amely sorá a agy tömegszámú atomag két közepes tömegszámú atommaggá és éháy eutroá esik szét eergia felszabadulás kíséretébe. A természetbe el forduló atommagok közül csak az 235 U izotóp képes hasadásra. A maghasadás mechaizmusa: A maghasadás mechaizmusa: az 235 U befog egy eutrot 236U izotóppá változik az atommag rezgésbe jö, hasolóa egy vízcsepphez 235 U 236 U X Y eergia a mag két részre esik szét a két rész Coulomb taszítás miatt agy sebességgel szétlökdik 2
Megjegyzések: A keletkezett magok em stabil izotópok, a hasadási termékekbe több a eutro, mit ami stabil magokra jellemzlee, ezért a hasadási termékek radioaktívak.(β sugárzással bomlaak stabil magokká.) A keletkezeutrook száma a bomlás eredméyétl függe 2 vagy 3. Ezek a eutrook újabb urá magokak ütközve a hasadás lehetségét hordozzák magukba. A probléma az, hogy ezek a eutrook túl gyorsak (pj) a további hasításokhoz. Ezért le kell ket lassítai (,1aJ), hogy újabb hasadás következze be. A lassító közeg (moderátor) köymagokból álló ayag, pl.: víz vagy grafit. A maghasadás sorá jelets meyiségeergia szabadul fel Az urá fbb izotópjai: 99,3 %-a 238 U 238 239 239 + U U β Np,7 %-a 235 U 93 β 239 94Pu Neutro veszteség 1 g urá hasadásakor 825MJ (5t szé) Neutro yereség Mo. éves elektromoseergia-fogyasztása: 19 toa tiszta 235 U 47.. toa feketekszé A természetes urába a jóval gyakoribb 238 U elyeli a gyors eutrookat, tehát a természetes urába ics lácreakció. 3
1934. márc.: Szilárd Leo: a lácreakció titkos szabadalma a Brit Admiralitáshoz +...?... 2 +...?... + ENERGIA Magfizikai lácreakció: A maghasadás sorá keletkezeutrook újabb hasadásokat idézek el, és ez a folyamat ismétldik. 1939 márc.: Szilárd Leo Erico Fermi F-J. Curie Kísérletileg megvalósítják Szilárd Leo 1939. május 3: Szilárd Leo (1898-1964) Mide késze állt, em volt egyéb teed k, mit az, hogy elfordítsuk egy kapcsolót, hátrad ljük és ézzük a katódcs képery jét. Ha felvillaások jeleek meg rajta, ez azt jeleti, hogy az uráhasadás sorá eutrook is kibocsátásra kerülek, ekkor viszot küszöbö áll az atomeergia agyaráyú felszabadítása. Elfordítottuk a kapcsolót és láttuk a villaó féyeket: Néztük ket egy darabig, majd midet lekapcsoltuk és hazametük. Eze az éjszaká kevés kétségem volt afel l, hogy a világ agy baj el tt áll. Sokszorozási téyez : Ha számú hasadás sorá keletkezeutrookból számú idéz elújabb hasadást, akkor a k = háyados. A lácreakció akkor öfetartó, ha: k > 1 Elevezések: Ha k < 1 szubkritikus a reakció Ha k = 1 kritikus a reakció Ha k < 1 szuperkritikus a reakció 4
A eutrook lassítása: - a eutrookat a lassításhoz ki kell vezeti az Urából - Moderátor (lasító) közegek: - grafit: lassít, em yeli el a eutrookat (agyo tiszta kell) - Nehézvíz (D 2 O): lassít, em yeli el a eutrookat (drága) - Víz (H 2 O): lassít, de elyeli a eutrookat Fel kell dúsítai a 235 U meyiségét az Urába Szabályozhatóság kérdése: - a eutrook kb.,1 ms alatt váltaak ki újabb hasadást? - vaak ú. késeutrook 35 (55 ) 36 eutro 87 Br β 87Kr s 36 86 53 (23 ) 54 eutro 137 I β 137Xe - a késeutrook aráya,65% s 54 136 Kr Xe - a sokszorozási téyezezekkel lesz agyobb, mit 1 Atomermvek mködéséek Hagyomáyos er m m ködési vázlata: Eergiahordozó Gz Turbia Geerátor Áram Atomermvek mködéséek Atomer m vekél: a megoldadó probléma, hogy a víz radioaktív Több vízkör szükséges Eergiahordozó HcserélTurbia Geerátor Áram 5
Atomermvek mködéséek Atomermvek mködéséek Atomreaktor: ftelem eergia biztosítása urá moderátor eutrook lassítása víz, grafit abszorbes szabályozás cadmium, bór htés eergia elszállítása víz Atomer m vek m ködéséek Cserobil Urá Grafit Cadmium Víz f t elem moderátor szabályzó h tés Paks Urá Víz Cadmium Víz 6