Πυρηνική σχάση
Η πυρηνική σχάση είναι ένα είδος πυρηνικής αντίδρασης. Είναι όταν ένα άτομο διασπάται σε μικρότερα άτομα. Ορισμένες αντιδράσεις σχάσης εκλύουν πολλή ενέργεια και χρησιμοποιούνται στα πυρηνικά όπλα και στους πυρηνικούς αντιδραστήρες. Η πυρηνική σχάση ανακαλύφθηκε τον Δεκέμβριο του 1938 από τον Γερμανό πυρηνικό χημικό Otto Hahn και τον βοηθό του Fritz Strassmann στο Βερολίνο.
Ένα άτομο είναι το μικρότερο σωματίδιο που αποτελεί ένα χημικό στοιχείο (π.χ. υδρογόνο, οξυγόνο, μαγνήσιο). Όλα τα άτομα είναι πολύ μικρά. Τα άτομα αποτελούνται από τρία συστατικά ή σωματίδια: Πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια. Τα πρωτόνια και τα νετρόνια είναι συγκεντρωμένα μαζί σε μια σφαίρα που ονομάζεται πυρήνας, στο κέντρο κάθε ατόμου. Τα ηλεκτρόνια περιφέρονται γύρω από τον πυρήνα στο "ηλεκτρονικό νέφος". Στοιχεία που έχουν μεγάλους πυρήνες, όπως το ουράνιο και το πλουτώνιο, μπορούν να οδηγηθούν σε σχάση.
Εάν ένας (σχετικά) πολύ μεγάλος ατομικός πυρήνας χτυπηθεί από ένα αργά κινούμενο νετρόνιο, μερικές φορές θα γίνει ασταθής και θα διασπαστεί σε δύο πυρήνες. Όταν ο πυρήνας διασπάται (ή διασπάται) απελευθερώνει ενέργεια, κυρίως ως ακτίνες γάμμα και θερμότητα. Προκαλεί επίσης την απελευθέρωση μερικών νετρονίων από τον πυρήνα.
Για μερικά ισότοπα (ένα άτομο με την ίδια ποσότητα πρωτονίων αλλά διαφορετική ποσότητα νετρονίων) η σχάση αυτή μπορεί να απελευθερώσει πολλά νετρόνια. Εάν αυτά τα νετρόνια χτυπήσουν άλλα άτομα, θα κάνουν τα άλλα άτομα να διασπαστούν. Αυτό μπορεί να συμβεί ξανά και ξανά. Αυτό ονομάζεται πυρηνική αλυσιδωτή αντίδραση και μπορεί να απελευθερώσει τεράστια ποσά ενέργειας πολύ γρήγορα. Η ποσότητα ενέργειας που απελευθερώνεται από μια πυρηνική αλυσιδωτή αντίδραση μετριέται σε κιλοτόνους. Ένα κιλοτόνιο είναι το ίδιο με την ενέργεια χιλίων τόνων ΤΝΤ (τρινιτροτολουόλιο).
Σε μια πυρηνική βόμβα, αυτό πρέπει να συμβεί πολύ γρήγορα για να γίνει μια πολύ μεγάλη έκρηξη. Σε έναν πυρηνικό αντιδραστήρα αυτό πρέπει να συμβεί αργά για να παραχθεί θερμότητα. Η θερμότητα χρησιμοποιείται για να βράσει το νερό σε ατμό, ο οποίος κινεί έναν ατμοστρόβιλο για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Αναπαραγωγή πολυμέσων Εισαγωγικό βίντεο κλιπ για την πυρηνική σχάση.
Το διάγραμμα της πυρηνικής σχάσης δείχνει την απορρόφηση ενός νετρονίου από έναν πυρήνα ουρανίου, ο οποίος στη συνέχεια γίνεται ασταθής και διασπάται σε δύο νέα άτομα με απελευθέρωση ενέργειας και μερικών ακόμη νετρονίων.
Ερωτήσεις και απαντήσεις
Q: Τι είναι η πυρηνική σχάση;
A: Η πυρηνική σχάση είναι ένα είδος πυρηνικής αντίδρασης κατά την οποία ένα άτομο διασπάται σε μικρότερα άτομα, απελευθερώνοντας ενέργεια κατά τη διαδικασία.
Ερ: Ποιος ανακάλυψε την πυρηνική σχάση;
A: Η πυρηνική σχάση ανακαλύφθηκε τον Δεκέμβριο του 1938 από τον Γερμανό πυρηνικό χημικό Ότο Χαν και τον βοηθό του Φριτς Στράσμαν στο Βερολίνο.
Ερ: Από τι αποτελούνται τα άτομα;
Α: Τα άτομα αποτελούνται από τρία συστατικά ή σωματίδια - πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια. Τα πρωτόνια και τα νετρόνια είναι συγκεντρωμένα μαζί σε μια σφαίρα που ονομάζεται πυρήνας στο κέντρο κάθε ατόμου, ενώ τα ηλεκτρόνια περιφέρονται γύρω από τον πυρήνα στο "ηλεκτρονικό νέφος" του.
Ερ: Ποια στοιχεία μπορούν να υποστούν σχάση;
Α: Στοιχεία που έχουν μεγάλους πυρήνες, όπως το ουράνιο και το πλουτώνιο, μπορούν να υποστούν σχάση.
Ερ: Πώς συμβαίνει μια αλυσιδωτή αντίδραση κατά την πυρηνική σχάση;
Α: Εάν ένας (σχετικά) πολύ μεγάλος ατομικός πυρήνας χτυπηθεί από ένα αργά κινούμενο νετρόνιο, μερικές φορές θα γίνει ασταθής και θα διασπαστεί σε δύο πυρήνες. Όταν συμβαίνει αυτό, απελευθερώνεται ενέργεια καθώς και μερικά νετρόνια από τον πυρήνα. Εάν αυτά τα νετρόνια χτυπήσουν στη συνέχεια άλλα άτομα, θα τα κάνουν να διασπαστούν επίσης, προκαλώντας μια αλυσιδωτή αντίδραση που μπορεί να απελευθερώσει τεράστια ποσά ενέργειας.
Ερ: Τι μετράται κατά τη μέτρηση της ενέργειας που απελευθερώνεται από την έκρηξη μιας πυρηνικής βόμβας; Α: Το ποσό της ενέργειας που απελευθερώνεται από την έκρηξη μιας πυρηνικής βόμβας μετριέται σε κιλοτόνους- ένας κιλοτόνος ισοδυναμεί με την ενέργεια χιλίων τόνων ΤΝΤ (τρινιτροτολουόλιο).
Ερ: Πώς χρησιμοποιείται η θερμότητα που παράγεται κατά την πυρηνική σχάση;
Α: Σε έναν πυρηνικό αντιδραστήρα, η θερμότητα που παράγεται κατά την πυρηνική σχάση πρέπει να συμβεί αργά για να δημιουργηθεί θερμότητα, η οποία στη συνέχεια χρησιμοποιείται για να βράσει το νερό σε ατμό που γυρίζει τους ατμοστρόβιλους για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
