Veštačka Radioaktivnost (seminarski Rad) Wwwmaturskiorg Nuklearna Fisija Otkriće

veštačka radioaktivnost (seminarski rad) . www.maturski.org nuklearna fisija otkriće fisije već 1869. god

Veštačka radioaktivnost
(seminarski rad)
.
www.maturski.org
Nuklearna fisija
Otkriće fisije
Već 1869. godine, kada je Anri Bekerel otkrio radioaktivnost. Otpočet
je razvoj nuklearne fizike. Godine 1932. Džejms Čedvik je otkrio
neutron i time su naučnici dobili kompletan model atoma koji se
sastojao od jezgra i omotača. U jezgru se nalaze protoni i neutroni a
u omotaču elektroni. godine 1932. Džon Kokroft i Ernest Volton su prvi
put cepali atom. Godine 1934. Bračni par Irena Žolio i Federik Žolio
je otkrio veštačku radioaktivnost koja može biti izazvana
bombardovanjem stabilnih atoma alfa zracima (jezgrima atoma helijuma).
Zajedno sa njima na projektu je radio i Pavle Savić. Iste godine
Enriko Fermi je objavio rezultate bombardovanja atoma uranijuma
neutronima. U decembru 1938. godine nemački fizičari Oto Han i Fric
Fermi su objavili rezultate bombardvanja neutronima atoma uranijuma.
Međutim, u ovom otkriću mnogi neopravdano zanemaruju ulogu Lise
Majtner koja je, zbog opasnosti po život prebegla iz Nemačke (čak se
pričalo da ju je Štrasman prebacio u gepeku svopg automobila).
Nuklearna fisija,
takođe poznata kao atomska fisija, je proces u nuklearnoj fizici u
kojem se jezgro jednog atoma deli na dva ili više manjiih jezgara kao
fisionih proizvoda i obično još nekoliko nusproduktnih čestica. Dakle,
fisija je jedna vrsta transmutacije hemijskih elemenata.
Nusprodukti fisije mogu biti neutroni, zatim fotoni i to obično u
obliku gama zraka, kao i drugi delići nuklearne fragmentacije kakve su
na primer beta čestice i alfa čestice. Fisija težih elemenata je
egzotermna reakcija pri kojoj može da se oslobodi korisna energija u
ogromnim iznosima i to u dva oblika; kao energija gama zraka i kao
kinetička energija fragmenata fisije (zagrevajući masivni materijal
unutar kojeg se fisija odvija).

Značaj
Energija nuklearne fisije koristi se za proizvodnju električne
energije u nuklearnim reaktorima ali služi za održavanje eksplozije u
nuklearnom oružju (atomskoj bombi). Fisija je praktična kao izvor
energije u nuklearnim elektranama zato što neki materijali, koej
nazivamo nuklearnim gorivom, proizvode nove neutrone kao delove
fisionog procesa, a započinju novu fisiju kada su pogođeni novim
neutronima. Nuklearno gorivo može da bude deo samoodržavajuće
nuklearne reakcije obično nazvane lančana reakcija, koja oslobađa
energiju kontrolisanom brzinom u nuklearnom reaktoru ili veoma velikom
nekontrolisanom brzinom u nuklearnim oružjima. Iznos slobodne ili
raspoložive energije koja je sadržana u nuklearnom gorivu je milion
puta veća od slobodne energije koja se sadrži u istoj masi hemijskog
goriva, kao što je na primer benzin, što čini nuklearnu fisiju veoma
privlačnim izvorom energije; jedino što su otpadni proizvodi nuklearne
fisije takođe veoma radioaktivni i ostaju takvi hiljadama godina, čime
se uvećava problem nuklearnog otpada. Problemn odlaganja nuklearnog
otpada i ogromni destruktivni potencijal nuklearnog oružja u ogromnom
su neskladu sa prvobitnim željenim svojstvima fisije kao izvora
energije, što daje stalno podsterk novim političkim debatama koje se i
dalje vode oko pitanja nuklearne energije.
Nuklearna fuzija
Fuzija je nuklearni proces u kome se dva laka jezgra kombinuju da bi
se stvorilo jedno, teže jezgro. Primer fuzije, koji je veoma važan za
termonuklearno oružje i u budućnosti za nuklearne reaktore, je
reakcija između dva različita vodonikova izotopa da bi se stvorio
izotop helijuma:

Ova reakcija oslobađa količinu energije koja je više od milion puta
veća od one koja se dobija običnom hemijskom reakcijom. Takva velika
količina energije se u procesu fuzije oslobađa kada se dva laka jezgra
spoje. Pri tom spajanju nastaje jezgro čija je masa manja od zbira
masa početnih jezgara. Iako je fuzija energetski pogodna reakcija za
laka jezgra, ne može da se desi pod normalnim uslovima na Zemlji jer
je potrebna da se utroši velika količina energije. Zbog toga što su
oba jezgra, koja ulaze u reakciju, pozitivno naelektrisana, dolazi do
jakog elektrostatičkog odbijanja kada se spajaju. Samo kada se veoma
jako stisnu jedan blizu drugog, oseti se uticaj jakih nuklearnih sila,
koje mogu da nadjačaju ove elektrostatičke sile i izazovu
sjedinjavanje jezgara.
Reakcije fuzije se odvijaju već milijardama godina u svemiru. U
stvari, reakcije fuzije su izvori energije većine zvezda, pa tako i
našeg Sunca. Naučnici su uspeli da proizvedu reakciju fuzije na Zemlji
tek u poslednjih šezdesetak godina. U početku su se radila
istraživanja malih razmera, u kojima se reakcija fuzije retko
dešavala. Međutim, ovi prvi eksperimenti su kasnije doveli do razvoja
termonuklearne fuzije (hidrogenska ili termonuklearna bomba).
Fuzija je proces koji se dešava na zvezdama, kao što je Sunce. Kad god
osetimo toplotu Sunca ili vidimo njegovu svetlost, mi ustvari,
posmatramo proizvod fuzije. Svi znamo da sav život na Zemlji postoji
upravo zato što se pomoću Sunčeve svetlosti proizvodi hrana i greje
Zemlja. Prema tome, može se reći da je fuzija osnova našeg života.
Kada se formira zvezda, ona se u početku sastoji iz vodonika i
helijuma koji se stvaraju u procesu koji se naziva Big Bang, proces
kojim je stvoren naš kosmos. Vodonikovi izotopi se sudaraju i spajaju
u helijumova jezgra. Kasnije, helijumova jezgra se sudaraju i
formiraju teže elemente. Fuzija je nuklearna reakcija u kojoj se
jezgra kombinuju da bi se stvorila teža jezgra, odnosno jezgra sa
većom atomskom masom. To je osnovna reakcija koja pokreće Sunce. Ove
reakcije se odvijaju sve dok se ne stvori jezgro sa najvećom količinom
vezane energije.
Kada jezgro dostigne masu 60, više se ne odvija fuzija na zvezdi, jer
je jezgro energetski nepovoljno za proizvodnju jezgra gvožđa veće
mase. Onda kada se većina jezgra neke zvezde pretvori u gvožđe, ona se
približava kraju svog života. Neke zvezde se skupljaju sve dok ne
postanu žar koji se hladi sačinjen od gvožđa. Međutim, ako je zvezda
dovoljno masivna, može da dođe do vrlo jake, blistave reakcije. Zvezda
će se iznenada raširiti i proizvesti, za veoma kratko vreme, više
energije nego što naše Sunce proizvede za vreme svog života. Kada se
ovo desi, kažemo da je zvezda postala supernova. Dok je zvezda u fazi
supernova, dešavaju se mnoge važne reakcije. Jezgra se ubrzavaju do
frekvencija mnogo većih od onih koje se nalaze na zvezdama u procesu
fuzije. Sa ovom dodatnom energijom, koja nastaje zbog njihove brzine,
jezgra se mogu spajati u elemente koji imaju veću masu od gvožđa. Ova
dodatna energija je potrebna da bi se prešla energetska barijera u
procesu stvaranja atoma većih atomskih masa. Eelementi kao što su
zlato, srebro i olovo, pronađeni na Zemlji su ostaci supernova
eksplozije. Izvori gvožđa, kojeg ima svuda na Zemlji su nastali
direktno iz reakcije supernova i iz mrtvih zvezda koje su u prošlosti
udarale u Zemlju.
Danas se istražuje proces fuzije sa nadom da ćemo uskoro biti u
prilici da kontrolišemo proces fuzije s ciljem da se proizvede tzv.
čista, jeftina energija.
www.maturski.org
5