Năng lượng hạt nhân và phương pháp thu năng lượng hạt nhân

Định nghĩa năng lượng hạt nhân

Năng lượng hạt nhân là năng lượng hữu ích từ hạt nhân của một nguyên tử thu được bởi các lò phản ứng hạt nhân có điều khiển.

Công thức tính năng lượng hạt nhân được giải phóng:

(E = mc ^ {2} )

Trong đó:

E là năng lượng (J)

m là khối lượng (g)

c là tốc độ ánh sáng trong chân không (m / s)

Năng lượng được giải phóng là kết quả của sự chênh lệch giữa tổng khối lượng của các nguyên tố tham gia trước và sau phản ứng. Quá trình này là một phản ứng dây chuyền và năng lượng được giải phóng cho đến khi các nguyên tử trở nên ổn định.

Các phương pháp thu năng lượng hạt nhân

Có ba phương pháp thu năng lượng hạt nhân dựa trên phản ứng nhiệt hạch, phản ứng phân hạch và thối rữa (sự bức xạ).

– Phản ứng tổng hợp hạt nhân: là quá trình hợp nhất của hai hạt nhân thành một nguyên tử. Kết quả của phản ứng tổng hợp hạt nhân có thể giải phóng một lượng năng lượng khổng lồ dưới dạng nhiệt.

Phương trình phản ứng hạt nhân: (X_ {1} + X_ {2} -> X_ {3} + X_ {4} )

Trong đó:

(X_ {1} ), (X_ {2} ) là các hạt tương tác.

(X_ {3} ), (X_ {4} ) là các hạt sản phẩm.

Ví dụ:

(H_ {1} ^ {3} textrm {} + H_ {1} ^ {1} textrm {} -> He_ {1} ^ {4} textrm {} + n_ {0} ^ {1} textrm {} )

Phản ứng phân hủy: Còn gọi là phóng xạ là hiện tượng một số hạt nhân nguyên tử không bền tự biến đổi và phát ra bức xạ hạt nhân (thường được gọi là tia phóng xạ). Sự phóng xạ cũng giải phóng một lượng lớn năng lượng.

Phương trình phản ứng hạt nhân: A → B + C

Trong đó:

A là hạt nhân mẹ, B là hạt nhân con và C là hạt α hoặc β.

Ví dụ:

(U_ {92} ^ {235} textrm {} x -> U_ {82} ^ {206} textrm {} x + 8 alpha +6 beta ^ {-} )

– phản ứng phân hạch: Hạt nhân của một nguyên tử bị bắn phá bởi neutron thành những mảnh nhỏ khác với hạt nhân và neutron ban đầu.

phản ứng phân hạch là một phản ứng tỏa nhiệt. Tổng khối lượng của sản phẩm không bằng tổng khối lượng của chất phản ứng ban đầu. Khối lượng bị mất được chuyển thành nhiệt và bức xạ điện từ, và nó giải phóng một lượng lớn năng lượng rất hữu ích.

Ví dụ về phản ứng phân hạch Uranium:

(n_ {0} ^ {1} textrm {} + U_ {92} ^ {235} textrm {} -> Mo_ {42} ^ {95} textrm {} + La_ {57} ^ {139} textrm {} + 2n_ {0} ^ {1} textrm {} + 7 beta ^ {-} )