TOATE REFERATELE - ADAUGA REFERAT

Energia Nucleara - Chimie

 

                     
          Energia Nucleară reprezintă energia eliberată în timpul fisiuni sau fuziunii nucleilor atomici.
           Până în anii 1800 principalul combustibil era lemnul,energia lui derivând din energia solara înmagazinată în plante în timpul perioadei lor de viaţa.Începând cu Revoluţia Industriala,oamenii au devenit dependenţi de combustibilul fosili (cărbuni,petrol,gaze naturale) care derivă de asemenea din energia solară înmagazinată.
            Arderea acestor combustibili produce reacţii chimice ce rezultă prin schimbarea structurii electronilor în atomi.O parte din energia eliberată sub formă de căldură păstrează combustibilul rămas suficient de cald pentru a întreţine reactia chimică.
În timpul celui de al-II-lea război mondial, oamenii de ştiintă din Germania şi America s-au întrecut pentrua face o bombă puternică, utilizănd energia din nucleul  atomilor.În Chicago o echipă de oameni de ştiinţă condusă de profesorul italian Enrico Fermi a reuşit să provoace prima reacţie nucleară controlată.Era a bombei atomice.Ei au găsit o cale de a fisiona nucleul.În acest proces se distingea o cantitate mică de materie,dar era eliberată o cantitate mare de energie sub formă de căldură.În cazul bombei atomice procesul avea loc foarte rapid,având ca rezultat o explozie bruscă şi devastatoare de energie.În centralele nucleare  are loc acelaşi tip de reacţie ,   

dar la o rată mai lentă şi controlată cu grijă.

             Energia nucleară poate fi obţinută în 2 moduri diferite: prin fisiunea unui nucleu greu sau prin fuziunea a 2 nuclei uşori.Reacţiile de fusiune sunt dificil de menţinut pentru că cei 2 nuclei se resping,dar spre deosebire de reacţiile de fisiune,fuziunea nu creeaza produşi radioactivi.

               Fisiunea nu este provocată prin bombardarea unui combustibil cu neutroni.Un nucleu loveşte un altnucleu,determinându-l să se scindeze şi să emită mai mulţi neutroni.Acestea lovesc alte nuclee,provocând alte scindări şi eliberarea altor neutroni.Aceasta succesiune se numeşte reacţie în lanţ.În cazul unei bombe atomice,reacţia în lanţ i se permite să continue necontrolată.Din această cauză energia eliberată în timpul procesului de fisiune se acumulează şi provoacă o explozie violentă.La un reactor nuclear,există bare metalice de reglare care absorb o parte din nuleu,încetinând reacţia şi rata la care se eliberează energia.

                 Numai câteva elemente pot fi utilizate drept combustibil nuclear deoarece,pentru a intra într-o reacţie de fisiune în lanţ,atomii trbuie să aibe nuclee relativ mari şi instabile.Asemenea elemente se numesc materiale fisionabile.Unul dintr cele mai larg folosite la centrale nucleare este 235U care are 92 protoni,143 neutroni în nucleul său.Când un nucleu de 235U este lovit de un neutron,el devine instabil şi se scindează,eliberând energie şi alţi neutroni.Aceştia scindează alt nucleu de Uraniu.Fisiunea nucleară a unei mase de uraniu produce o energie de peste două milioane de ori mai mare decât cea obişnuită prin arderea unei mase de cărbune de aceeaşi greutate.

                 Pentru ca o reacţie în lanţ să nu înceteze şi să se producă în continuare,trebuie să existe o cantitate suficient de mare de combustibil.Numai dacă masa lui depăşeşte o anumită valoare numită masă critică,reacţia în lanţ se va autoîntreţine.De exemplu:pentru 235U masa critică este de aproximativ 50 kg.

                  În bombele atomice se folosesc explozivi obişnuiţi pentru a presa laolaltă 2 bucăţi de material fisionabil,fiecare sub masa critică.Rezultă o masă totală mai mare decât masa critică,astfel încât se produce o reacţie în lanţ şi provoacă o explozie nucleară.

                 Reactorul nuclear a lui Enrico Fermi era format dintr-o masă de grafit şi bare de combustibil de Uraniu s-a adăugat grafit şi uraniu până când cantitatea de Uraniu a fost suficientă pentru a întreţine o reacţie în  lanţ . Grafitul avea rolul demoderator să încetinească neutronii pentru a-I face mai eficienţi în provocarea fisiunii.Asemenea neutroni se numesc neutroni termici deoarece,când sunt încetinii,ei au aproximativ aceeaşi energie ca şi energia termică a atomilor şi moleculelor din jur.

                  Primele reactoare nucleare utilizate pe scară largă au fost construite în 1944 la Hansford,Washington,pentru producerea de armament nuclear.Combustibilul folosit este Uraniul metalic natural,iar moderatorul grafitul.Şi astăzi majoritatea reactoarelor nucleare moderne sunt reactoare cu neutroni termici pentru că ele utilizează un moderator pentru a încetini neutronii rapizi.Cele 3 moderatoare utilizate în reactoarele moderne cu neutroni termici sunt grafitul,care constă di carbon pur,apă ”grea” care conţine izotopul stabi de hidrogen numit deuteriu în locul hidrogenului obişnuit şi apă “uşoară” sau obişnuită.

                   Întru-n reactor nuclear căldura generată în combustibil prin fisiune este îndepărtată printr-un agent răcitor lichid sau gazos.Acest agent răcitor trece printr-un shimbător de căldură şi încălzeşte apa transformând-o în aburi.Aburii sunt folosiţi pentru acţionarea turbinelor.În reactorul cu apă în fierbere şi reactorul cu apă grea care generează aburi,agentul răcitor este apa.În reactoarele sub presiune se foloseşte apa la o presiune de aproximativ 150 atmosfere.Ea este pompată prin canale unde temperatura este de aproximativ 325 grade C,iar de aici apa supraîncălzită este pompată printr-un generator de aburi şi transformată în aburi.Aburii pun în mişcare unul sau mai multe turbine, apoi se condensează şi sunt pompaţi din nou către generatorul de aburi.În reactoarele cu apă în fierbere apa este pompată prin canale la ppppppp şi fierbe generând aburi care sunt pompaţi direct la turbine şi apoi condensaţi şi ajung înapoi în reactor.

            Utilizarea apei “grele” a fost mai ales dezvoltată în Canada.Principalul său avantaj este acela că risipeşte cei mai puţini neutroni.Utilizarea apei “uşoare” permite construcţia reactoarelor compacte.Acestea sunt utilizate la acţionarea submarinelor şi a unor nave spaţiale.

              Toate reactoarele nucleare moderne se bazează pe fisiunea nucleară.Un alt tip de reacţie nucleară,numită fusiune , asigură energia soarelui.La presiuni eeeeeee ţi la temperatura de aproximativ 15 mlioane de grade celsius care există în soare,nuclei de hidrogen se combină şi determină cea mai mare parte di energia eliberată de Soare.În fusiunea nucleară două nuclee atomice cu relaţii uşoare se unesc pentru a forma unul mai greu şi eliberează energie.Cea mai uşoară reacţie de fusiune este aceea dintre 2 izotopi ai hidrogenului şi anume deuteriu şi tritiu.Tritiul este uşor de obţinut,

Iar mările conţin cantităţi mari de deuteriu.Dar este nevoie de temperaturi de 100-300 de milioane centigrade în asemenea reacţi şi nici un material nu poate rezista la asemenea căldură.De aceea combustibilul trebuie ţinut departe de pereţii recipientului prin câmpuri magnetice.Dacă fusiunea nucleară va putea fi pusă în practică , ea va oferi următoarele avantaje:

a)        va avea o sursă nelimitată de combustibil şi anume deuteriuldin oceane.

b)        nu va exista posibilitatea de accidente în ractoarele nucleare,deoarece cantitatea de combustibil în acesta este foarte mic.

c)         rezultă reziduri mult mai puţin radioactive şi mai uşor de mânuit decât cele din reacţiile de fisiune.

     Experimentele din anii 1990 cu un dispozitiv de fusiune pentru testări, Joint European Torus , au confirmat faptul că această tehnică funcţioneaza şi un reactor de fusiune experimental poate fi construit cândva la începutul secolului XXII.      

 


Pentru a vedea tot referatul

CLICK AICI

descarcat de 1879 ori

nota totala 5.63

autor: dan


Inscriere in newsletter

Referate liceu (1282)

Ultimele cautari

Cele mai downloadate

 


acasa -
Viata de Student Referate Grile Spiru Haret