Почему уран и плутоний?
Ядерная энергетика и оружие используют уран и плутоний благодаря уникальным свойствам этих элементов захватывать нейтроны и делиться с высвобождением энергии.
Принцип деления
Уран-235 и плутоний-239 наиболее часто используются в реакциях деления. Основной принцип заключается в том, что при захвате нейтрона ядро этих изотопов становится нестабильным и распадается на более легкие элементы, выделяя при этом 2-3 дополнительных нейтрона и большое количество энергии.
Эта энергия, достигаемая в форме тепла, может быть использована как для создания ядерных взрывов, так и для мирных целей — например, в ядерных реакторах для выработки электричества.
Особенности изотопов
- Уран-235: природный уран содержит только около 0,7% урана-235, поэтому для ядерного топлива или оружия требуется обогащение. Уран-235 легко захватывает нейтроны и имеет относительно низкую критическую массу для достижения цепной реакции.
- Плутоний-239: не встречается в природе и производится в реакторах, устанавливая уран-238 под облучение нейтронами. Плутоний-239 также имеет низкую критическую массу и способен к безопасному хранению в небольших количествах.
Практическое применение
Ядерные реакторы используют управляемую цепную реакцию для производства энергии. Реакторы снабжены замедлителем нейтронов, который помогает поддерживать стабильную и контролируемую реакцию деления. Подобные системы позволяют использовать высвобождаемую энергию для нагрева воды, что, в свою очередь, приводит в движение генераторы, производящие электричество.
Теги: ядерная физика, уран-235, плутоний-239, деление, критическая масса.
Категория: Физика
Теги: ядерная физика, энергетика, высвобождение энергии