TOP
KOMPENDIUM fizika - physics - natuurkunde - physique
Elementarne cestice

FIZIKA
PHYSICS
NATUURKUNDE
PHYSIQUE

Elektroni

elementarne cestice

atom i jezgro atoma

razbijanje jezgra

nukleoni
proton
neutron

elektron
elektron-neutrino
barion
foton
hadron

fermioni:
kvark
lepton

leptoni
elektron
elektron-neutrino
muon
muon neutrino
tauon
tauon neutrino


mesoni
Pion i Kaon

bosoni
gluoni
graviton


termodinamika



Priprema i piše:
Salih Čavkić
Maasmechelen
Belgium


 


Kompendium fizika 
(kratki sadržaj učenja i istraživanja u zakonima prirode, karakteristika materije i energije)
compendium physics - kort samenvatting natuurkunde
Kurzfassung Physik 
(Lehre von unbelebten Dingen der Natur, die exakt meßbar sind) 
Compendium Physique 
(recherche des lois de la nature, les caractères du matériel et de l'énergie)


(nukleus nastavak)
Razbijanje jezgra i lančana reakcija

Transuranski elementi ili transuran, ime za radioaktivni, umjetno dobiveni kemijski element koji slijedi periodički sistem elementa urana (atomski broj 92). Ovdje pripadaju elementi 93 do 103 sve do akcinida. Tehnički važan element je plutonijum. O postojanju super teških elemenata (114 i većih) još postoji nedoumica.

Razbijena materija, materija koji sadrži cjepiva atomska jezgra (nuklide), a koji mogu postavljanjem u jedan atomski reaktor održavati lančanu reakciju posredstvom oslobađanja slobodnih neutrona. Nuklidi koji se posredstvom termičkih neutrona (nije usporeno) mogu razbiti, napr. su: 235U, 233 U i 239 U.
Prvi naimenovani nuklid javlja se sa 0,71% u prirodnom uranu; obadva druga nuklida nastaju za vrijeme lančane reakcije.


Šta je lančana reakcija?

Lančana reakcija nastupa kada jedan neutron iz jedne već razbijene reakcije bude primljen od nekog drugog uranijeva jezgra. Kada više od jednog neutrona prilikom razbijanja izazove novo cjepanje, onda će se broj cijepanja vremenom povećati i lančana reakcija će se završiti eksplozivno.

Ako broj eksplodirajućih jezgara svaku generaciju utrostruči, onda kažemo da reakcija ima multiplikativni faktor 3 (vidi figuru 'razbijanje atoma'). Što je veći faktor umnožavanja, s time mora da bude i veći blok uranijuma; neutroni moraju da pogode uranijevo jezgro prije nego napuste masu.
Umnožavajući faktor je 1 ako je samo jedan neutron u vrijeme reakcije razbijanja preuzet u jedno drugo uranijevo jezgro. Ovo se naziva koncentrirana, ili koncentrična, lančana reakcija. Koja je proizišla iz kritične mase ili kritičnog volumena, to je ustvari najmanja masa kod cijepanja materije, pri čemu razbijena jezgra mogu sami sebe održavati u lančanoj reakciji. Volumen komada URANA tako je mali da se većina neutrona izgubi iz mase prije nego što dotaknu neko jezgro, slučaj je da tada samo jedan neutron dotakne jezgro.


Uran ili uranijum

Uran je kemijski elemenat, simbol U, atomski broj 92, relativna atomska masa 238,029, tri prirodna, radioaktivna izotopa: 234 U (poluvrijeme starenja 235 000 godina), 235 U (710 000 000 godina) i 238 U (4.500 000 000 godina).
Uran je srebreno bijel, mekahan metal sa tačkom taljenja 1132°C; ima gustoću od 18 700 kg/m3.
Za upoređivanje; voda ima gustoću od 998 kg/m3, a olovo 11900 kg/m3. Zemljina kora prema procjeni ima 0,0004% urana. Nije tako rijedak, ali zbog različitog pojavljivanja u više od 100 minerala moguće je dobivati uran; uran 235 U daje se termički odvajati (polako) u 238 U i 234 U sa brzim neutronima. Kao razbijajuće (cijepajuće) materije za energetske reaktore upotrebljavaju se uranijevi spojevi (napr. UO2).
Nakon mljevenja rudače slijedi fizička koncentracija. Pročišćavanje se obično čini izmjenom jona i ekstrakcijom. Većinom se dobiveni metal, sa uranijevim spojevima, postavlja u tetrafluorid (UF4) i nakon toga se reducira.

Redukcija, reakcija je proces prilikom kojeg se preuzimaju elektroni. Za termičku produkciju u reaktorima upotrebljivi tip je 235 U vrlo radišan izotop čiji prirodni sadržaj možemo zaboraviti kroz podjelu izotopa.

Kemijski posmatrano uran je dosta reaktivan. Na vazduhu metal je prekriven sa jednim slojem oksida. Najvažniji spojevi su oksidi (napr. UO2, U3O8) i halogenidi ( napr. UF4 i UF6).

Poluvrijeme starenja, vrijeme u kojem se broj atoma kod radioaktivnog raspada svodi na raspadanje do polovine njegove prvobitne vrijednosti (poluvrijeme starenja 235 000 godina)
. Vrijeme starenja za svako radioaktivno atomsko jezgro je jedna karakteristična konstanta.

Ekstrakcija ili ekstrahacija, znači da se od mješavine odvaja jedna ili više komponenti pomoću sredstava za razgrađivanje.

Podjela izotopa je: podjela jedne prirodne mješavine izotopa u zasebne izotope, da bi se primijenili za oplemenjivanje urana i za pripremu teške vode.


Plutonijum

Plutonijum je umjetni radioaktivni kemijski elemenat, simbol Pu, atomski broj 94; atomska težina 244, radioaktivni izotopi do 246 Pu: 244Pu 244 Pu (instabilan); 232 Pu ima najduže poluvrijeme starenja od svih radioaktivnih elemenata (76 miliona godina). Tačka taljenja je 641°C; tačka vrenja 3232°C; relativna gustoća 19,8.
Plutonijum 239Pu, koji nastaje u atomskim reaktorima ima poluvrijeme od 24.400 godina, najvažniji je element za razbijanje u atomskim reaktorima.

Plutonijevi spojevi kao PuO2 i PuC, imaju višu tačku taljenja nego čisti plutonijum (Pu), upotrebljavaju se za cijepanje elemenata.

Plutonijum je vrlo otrovan. Za čovjeka on je smrtonosan već kod količine od 1 µg; naslojava se u koštanoj srži i može da nanese strašne posljedice zračenja (preko alfa čestica).

Razbijanje odn .cijepanje atoma


 

Zračenje



ustvari nisu čisti zraci. To su čestice materije, određenije to su helijumska jezgra, sa masom 4 i nabojem +2, uz to sa brzinom od 14.000 a 20.103 km/s.
nastaju kada jezgro postane nestabilno, naprimjer zbog prijema jednog neutrona. mogu biti opasni samo ako ih progutamo ili udišemo, znači ako dođu u tijelo ili ako dodirnemo izvor njihovih zraka.
se mogu lako zaustaviti sa komadom papira ili kartona. U vazduhu dostižu udaljenost od tek 3 cm, a u vodi to iznosi 0,2 mm.




Beta čestice (negativno nabijeni elektroni) veoma su mali. Oni imaju samo jednu jedinicu negativnog električnog naboja sa malom masom (skoro nulta masa), preciznije to je: 0,00000000000000000000000000000910534 kg, skoro zanemarljiva masa sa jednim nabojem i brzinom od 100 000 do 290 000 km/s. Ovi elektroni stvarno ne dolaze iz elektronskog oblaka koji cirkulira okolo jezgra, već se formiraju preko i iz jezgara koja posjedu previše neutrona za svoju stabilnost. Neutron koji je viška preformira se u proton u jednom odbačenom elektronu

:

Beta čestice se mogu zaustaviti sa metalnom folijom ili sa tanjim slojem stakla. Međutim, da bi zaustavili vrlo brze beta čestice, koje posjeduju više energije, potreban je deblji sloj plastike. Beta zraci dosežu udaljenost do 3 m u vazduhu i tek nekoliko cm u vodi.

Ako se beta čestice zaustavljaju kroz supstance, jedan dio njihove energije zrači u obliku elektromagnetskog zračenja, koje se naziva Bremsovo zračenje. Energija istog može da se razlikuje, od slobodno ništa do maksimalne energije beta čestica, koje prouzrokuju zračenje. Bremsovo zračenje je prodornije nego opšte zračenje i mogućnost ove vrste zračenja je veća ako je veća količina materijala koji emituje radio-aktivne-beta-čestice.
Teži elementi propuštaju Bremsovo zračenje više nego lakši elementi, tako da je lakša plastika vrlo podesna kao zaštita protiv zračenja beta-čestica.
Neutroni su vrlo probojni i teško se zaustavljaju. Zbog toga što se teško preuzimaju od bilo koje supstance i zbog toga što ne posjeduju električno punjenje.
Vrlo je malo elemenata koji lako preuzimaju neutrone zato treba navesti boron i kadmijum, koji vrlo lako preuzimaju neutrone. Ako postoji opasnost od zračenja neutronima treba pripremiti sloj borona ili kadmijuma u cilju zaštite.



(ili fotonski zraci) su elektromagnetski zraci, pravi zraci, sa brzinom svjetla: 299.790 km/s. Gama zraci imaju vrlo kratku talasnu dužinu i prema tome posjeduju veoma veliku energiju. Ako je jedno atomsko jezgro emitiralo, bilo alfa-zrake ili beta-zrake onda je nastupilo "zasićeno stanje": što znači da ima previše energije. Zato će se elektroni i protoni u jezgru prestrojiti da bi izdvojili višak energije. Prilikom toga procesa emituju se gama zraci. ().

Da bismo zaustavili g = gama zrake (odn. gama čestice) potreban je debeli betonski zid, čelična ili još bolje olovna izolacija. Beta zraci u vazduhu dosežu udaljenost od nekoliko stotina metara, u vodi 10 m, u betonu 1 m i u olovu 30 cm.

Jedan debeli sloj teškog materijala nudi također dosta zaštite, ali dosta smeta ako treba napraviti neki eksperiment, unutar zaštićenog prostora. Providno olovno staklo, koje posjeduje u sebi olovo, nekoliko centimetara debelo, obično može da pruži dovoljno zaštite ali se prije toga treba stabilizirati i posebno obraditi da ne pocrni pod uticajem gama-zračenja. Za rupe u betonu debljine od jednog metra, upotrebljava se rastvor cinkovog-bromida. Ova braonkasta tečna masa je prozirnija nego staklo za promatranje vidljivog zračenja, što je najvažnije ona štiti od gama-zraka.

Ing. Salih ČAVKIĆ


"Da sam znao da Njemcima neće uspjeti da konstruišu atomsku bombu, ne bi nikad ni prstom mrdnuo." Albert Ajnštajn (Albert Einstein)

Historija elektronike



We Rated With ICRA

© Copyright by Cavkic ®
Any copying or reproduction without permission is strictly prohibited.
Svaki način kopiranja i reprodukcije bez dozvole strogo je zabranjen.

Page Construction: 31-07-1999 - Last modified: 27-03-2013