소개
핵분열 및 융합은 천연 핵 및 동위 원소의 분산 및 혼합을 포함한다. 원자력 과학의 일부는이 특이성의 상호 작용을 이해하려고합니다. 일부 임의의 성분의 이러한 하위 원자 입자의 단일 질량을 포함하면 일반적으로 핵의 질량보다 끊임없이 더 두드러진 질량을 제공합니다. 핵 결합 에너지는 핵의 양성자와 중성자를 감시 할 것으로 예상되는 에너지이며, 원자력 핵분열 또는 융합 동안 전달되는 에너지는 원자력입니다. 어쨌든 몇 가지 흥미로운 점이 있습니다.
전반적으로 성분의 핵의 질량은 단수 양성자와 중성자의 총 질량이 아닙니다. 질량의 구별은 핵 결합 에너지에 기인 할 수있다. 기본적으로 핵 결합 에너지는 질량으로 간주되며 그 질량은 "누락"됩니다. 이 누락 된 질량을 질량 결함이라고하며, 이는 원자력입니다. 그렇지 않으면, 그것은 중성자, 광자 또는 다른 궤적으로 반응에서 벗어나게하는 질량입니다. 요컨대, 질량 결함과 핵 결합 에너지는 호환되는 용어입니다.
핵 핵분열 및 퓨전
핵분열은 중량 핵을 두 개의 가벼운 핵으로 이별하는 것입니다. 핵분열은 1938 년 독일 연구원, 오토 한, 리즈 메이 트너, 프리츠 스트라스 만 (Fritz Strassmann)에 의해 발견되었는데, 그는 Z> 92로 새로운 성분을 만들려고하는 중성자와 함께 우라늄의 예를 포위했다. 그들은 바륨과 같은 가벼운 구성 요소 (Z =56)가 반응하는 동안 형성되었으며, 그러한 품목이 중립적 인 분위기와 비롯된 것을 알았다. 우라늄 -235 :
23592U+ 10N → 41556BA+ 9236KR+ 310N (1)
이 추측은 크립톤 -92 핵분열 항목을 식별함으로써 확인되었다. 섹션 20.2에서 언급 한 바와 같이, 핵은 일반적으로 반쪽이 아닌 일방적으로 분리되며, 주어진 핵종의 핵분열은 비슷한 항목을 실패하지 않습니다.
.밀도의 핵 핵분열 반응에서, 각각의 분리 핵에 의해 하나 이상의 중성자가 전달된다. 이들 중성자가 다른 인접 핵에서 충돌하고 핵분열을 유발할 때마다, 일련의 핵분열 반응을 핵 사슬 반응으로 자체지지하는 일련의 핵분열 반응을 불러 일으킨다. 예를 들어, 235U의 핵분열은 모든 핵분열 사건에 대해 몇 가지 중성자를 제공합니다. 다른 235u 핵에 흡수 될 때마다,이 중성자는 추가 핵분열 행사를 발생시키고 핵분열 반응의 속도가 수학적으로 증가합니다. 모든 일련의 경우는 세대로 알려져 있습니다. 잠정적으로, 핵심 동위 원소의 일부 염기 질량은 핵 사슬 반응을지지 할 것으로 예상된다; 질량이 너무 낮다고 가정하면, 많은 중성자가 잡히지 않고 핵분열 반응을 유발하지 않고 탈출 할 수 있습니다. 핵분열 지지대에 장착 된 기본 질량은 최소 금액이라고합니다. 이 합계는 재료의 미덕과 질량의 상태에 의존하며, 이는 중성자가 탈출 할 수있는 표면 영역과 동위 원소의 성격에 해당합니다. 핵분열 동위 원소의 질량이 최소 금액보다 두드러 질 가능성이 없을 때, 그 시점에서 올바른 상황에서 후속 초 임계 질량은 에너지를 폭력적으로 전달할 수 있습니다. 핵 사슬 반응에서 나온 막대한 에너지는 핵무기 폭발로 인한 대규모의 망상에 대해 책임을집니다. 예를 들어, 원자력 산업의 기초를 형성하는 핵분열 폭탄.
두 개의 광 핵이 더 무겁고 정상 핵을 전달하기 위해 결합되는 핵 융합은 핵분열과 상반됩니다. 섹션 20.2에서 조사 된 핵 변화 반응에서와 같이, 두 핵에 대한 양전하는 융합에 대한 막대한 정전기 에너지 경계를 가져옵니다. 이 폐쇄는 두 입자 중 하나가 정전기 충격을 물리 치기에 적절한 운동 에너지를 가질 가능성이 없어서 두 핵이 퓨전 반응이 발생할 수있을 정도로 가까이 이동할 수있게 할 수있는 기회에서 살아남을 수있다. 표준은 화합물 반응의 속도를 확장하기 위해 뜨거운 성을 추가하는 것과 같습니다. 도 21.6.3의 핵 수에 비해 핵 당 핵 결합 에너지의 플롯에 도시 된 바와 같이, 융합 반응은 일반적으로 가장 가벼운 성분에 대해 발열된다. 예를 들어, 평균 융합 반응에서, 2 개의 중수소 분자가 결합하여 헬륨 -3을 생성하는데, 이는 중수소-자궁물 융합 (D-D 융합)
221U → 32H+10N
다른 반응에서, 중수소 입자 및 삼중습 iota 회로는 헬륨 -4 (도 1), 중수소-삼 분쇄 융합 (D-T Fusion)으로 알려진 상호 작용 :
21H + 31H → 42He + 10n
이러한 반응을 시작하는 것은 태양의 내부 (약 1.5 × 107K)의 온도와 실질적으로 동일한 온도가 필요합니다. 현재, 그러한 온도를 달성하기 위해 지구에서 접근 할 수있는 주요 기술은 핵분열 폭탄의 폭발입니다. 예를 들어, 핵폭탄 (또는 H 폭탄)은 중수소-삼 분쇄 폭탄 (D-T 폭탄)으로, 핵분열 반응을 사용하여 예상되는 높은 온도를 사용하여 강한 리튬 이수소 (6LID)의 융합을 시작할 것으로 예상되는 예상되는 높은 온도를 시작하여 그 시점에서 6LI와 반응하는 중성자를 배출합니다. 중수소-트리튬 반응은 에너지를 위험하게 배출합니다. 모델 21.6.3과 그에 상응하는 활동은 핵분열 및 융합 반응에 의해 전달되는 막대한 에너지 측정을 보여줍니다. 실제로 퓨전 반응은 우리의 태양을 포함한 모든 별의 파워 핫스팟입니다.
핵분열 및 퓨전 모두에서 질량 없애서 전달되는 에너지를 확인하기 위해, 우리는 에너지와 질량을 비교하는 아인슈타인의 상태를 활용합니다.
.e =mc2
- m은 질량 (킬로그램), 입니다
- c는 빛의 속도 (미터/초) 및 입니다.
- e는 에너지 (줄스).
핵분열
핵분열은 유리 중성자와 가벼운 핵을 제공하는 핵의 이별입니다. 중량 성분의 핵분열은 심오하게 발발하여 약 2 억 EV를 배출하여 석탄을 복사하는 것과 대조됩니다. 원래의 핵의 0.1 %만이 에너지로 바뀌는 것을 고려할 때 핵분열 동안 전달되는 얼마나 많은 에너지는 석탄보다 질량 당 더 많은 능력입니다. 예를 들어, 딸 핵, 에너지 및 입자, 예를 들어, 중성자는 반응으로 인해 전달됩니다. 전달 된 입자는 다른 방사성 물질과 반응하여 딸 핵과 그에 따라 더 많은 입자를 전달할 수 있습니다. 핵분열 반응의 놀라운 요소는 사슬 반응에 안장을 내고 활용 될 수 있다는 것입니다. 이 사슬 반응은 핵무기의 전제입니다. 핵분열에 사용 된 주목할만한 성분 중 하나는 U235이며, 중성자로 포위 될 때 분자는 U236으로 변형되어 훨씬 더 불안정하고 딸 핵으로, 예를 들어 Krypton-92 및 Barium-141 및 유리 중성자로 변형됩니다. 후속 핵분열 품목은 예외적으로 방사성이며 일반적으로 β- 부패를 통과합니다.
핵분열은 입자의 핵을 가벼운 분자의 핵으로 이별하는 것이며, 중성자 포위 공격에 의해 환영받는 에너지의 도착에 의해 결합된다. 이 핵 이별의 원래 아이디어는 1934 년 Enrico Fermi에 의해 발견되었으며, 허용 된 트랜 uranium 성분은 베타 입자의 결핍이 핵 수를 구축하기 때문에 중성자로 우라늄을 방해함으로써 전달 될 수 있습니다. 어쨌든 형성된 항목은 우라늄 (RA, AC, TH 및 PA)보다 핵 수가 더 높은 성분의 특성과 상관 관계가 없었습니다. 모든 것이 평등 해져서, 그들은 SR 및 BA와 같은 훨씬 가벼운 구성 요소의 방사성 동위 원소였습니다. 핵분열 상호 작용에서 얼마나 많은 질량이 손실되는지는 3.20 × 10-11 j의 에너지와 동일합니다.
임계 질량
폭탄의 폭발은 체인 반응이 임계 질량을 능가 할 가능성이 없을 때 발생할 수 있습니다. 임계 질량은 핵 연쇄 반응을 유지하는 데 필요한 최소 핵분열 물질입니다.
퓨전
핵 융합은 무거운 핵을 형성하기 위해 2 개의 핵을 결합시키는 것이다. 응답에 이어 에너지의 전달 또는 흡수가 이어집니다. 철보다 질량이 낮은 핵의 융합은 에너지를 전달하는 반면, 철보다 무거운 핵의 융합은 에너지를 흡수합니다. 이 특이성은 철판으로 알려져 있습니다. 핵분열에서 역전이 발생합니다.
퓨전 반응에서 에너지의 힘은 태양에서 나가는 에너지와 우주의 많은 별을 유발합니다. 핵 융합도 마찬가지로 핵무기, 핵 폭탄에 적용됩니다. 핵 융합은 별처럼 엄청나게 높은 온도에서 발생하는 에너지 생성 과정, 예를 들어, 더 큰 핵을 만들기 위해 더 겸손한 핵을 만들기 위해 더 겸손한 핵을 만들기 위해 탁월한 뜨거운 핵을 만들어내는주기입니다. 통제되지 않을 때마다,이주기는 실질적으로 무한한 에너지를 줄 수 있으며 통제되지 않은 사슬은 대부분의 정상 수소가 얽혀 있기 때문에 수소 결합에 전제를 제공 할 수 있습니다. 마찬가지로, 헬륨 분자를 형성하기위한 중수소 입자의 혼합은이 열 핵주기를 공급합니다. 예를 들어 :
21H + 31H → 42HE + 10N + 에너지
핵 융합의 중요한 부분은 혈장이며, 이는 핵 핵과 전자의 조합 인 자체지지 반응을 4 만 K 이상의 온도를 필요로하는 혈장입니다. 수소와 같은 광 성분에 핵 융합을 달성하는 데 많은 열이 필요합니까? 이것은 핵이 양성자를 함유하고, 두 수소 분자의 양성자에 의한 정전기 혐오를 정복하기 때문에, 수소 핵은 매우 빠른 속도로 움직이고 충분히 가까워져 핵력이 융합을 시작하기 위해 충돌해야한다. 핵 융합의 후 효과는 융합을 시작하는 데 걸리는 것보다 더 많은 에너지를 제공합니다. 따라서, 프레임 워크의 ΔG는 반응이 발열임을 암시한다. 그리고 그것은 발열이기 때문에, 광 성분의 융합은 어쨌든 융합을 시작하기에 충분한 에너지가 있다는 점을 감안할 때 자체지지입니다.
결론
핵분열 및 융합은 입자로부터 대규모 에너지 척도를 생성하는 두 가지 물리적 과정이다. 그들은 원자력을 통해 다른 공급원보다 훨씬 더 많은 에너지를 산출합니다. 원자력은 세계의 전력 생성을위한 주요 저 화석 연료 부산물 에너지 핫스팟이며, 예측 가능한 미래에도 남아있는 데 의존합니다. 그럼에도 불구하고 원자력은 하이드로, 바람, 태양 지향, 가솔린 가솔린, 심지어 석탄을 포함한 다른 에너지 원과 보호, 견고하며 재정적으로 대조되어야합니다.
