Vademecum matura - fizyka

ma t e r i a ł z k l a s y I Reakcje termojądrowe zachodzące w gwiazdach 45 jądrowa jest najlepszym sposobem pozyskiwania energii, spełnia bowiem większość wy- magań: • jest niezależna od surowców naturalnych (węgla, ropy naftowej, gazu ziemnego itp.), elek- trownie mogą więc pracować bez obawy szybkiego wyczerpania się zapasów paliwa • z 1 kg uranu uzyskuje się około 50 000 kWh energii, natomiast 1 kg węgla daje 3 kWh energii, a 1 kg nafty dostarcza 4 kWh • energetyka jądrowa jest prawie nieszkodliwa dla środowiska, nie emituje trujących sub- stancji do otoczenia, zatem nie zanieczyszcza ani powietrza, ani gleby, podczas gdy kon- wencjonalne elektrownie węglowe emitują duże stężenia dwutlenku siarki, dwutlenku wę- gla i innych trujących substancji, przyczyniając się do pogłębiania efektu cieplarnianego. Zagrożenia Energetyka jądrowa stwarza też zagrożenia. Społeczeństwo najbardziej obawia się awa- rii reaktora, zwłaszcza po awarii reaktora w Czarnobylu (1986 r.), trzeba jednak podkreślić fakt, że awarie reaktorów są rzadsze niż inne wypadki – katastrofy lotnicze, pożary, trzęsienia Ziemi. Innym zagrożeniem, obok awarii reaktora, jest transport i składowanie odpadów radio- aktywnych. W czasie pracy elektrowni atomowej powstaje zużyte paliwo, które jeszcze przez długi czas pozostaje aktywne. Przechowuje się je zwykle w opuszczonych kopalniach do cza- su, kiedy przestanie być szkodliwe dla środowiska. Z powodu długiego czasu połowicznego rozpadu proces ten jest długotrwały i wymaga, aby składowisko było dobrze zabezpieczone. Transport materiałów radioaktywnych także wzbudza wśród ludzi duże obawy, zwłaszcza w przypadku ewentualnego wypadku. Materiały promieniotwórcze są przewożone głównie koleją lub drogą morską i są w tym celu odpowiednio zabezpieczone, ale i tak ich transport w pobliżu miejsc zamieszkania budzi wiele kontrowersji i protestów. REAKCJE TERMOJĄDROWE ZACHODZĄCE W GWIAZDACH W Słońcu (i gwiazdach do niego podobnych) zachodzi ciąg reakcji syntezy termojądro- wej, nazywanej nukleosyntezą. Najczęściej występują następujące trzy cykle: a) cykl protonowo-protonowy 10 7 < T < 1,4*10 7 K Dwa protony (jądra atomów wodoru) łączą się ze sobą, tworząc jądro deuteru, pozyton (czyli antyelektron) oraz neutrino. Pozyton od razu anihiluje z jednym z licznych elektronów, co daje sporą ilość energii. 1 1 H + 1 1 H → 2 1 H + e + + ν + g (1,44 eV) Następnie do powstałego jądra deuteru przyłącza się jeszcze jeden proton i powstaje jądro helu (izotop) oraz emitowane jest promieniowanie gamma. 2 1 H + 1 1 H → 3 2 He + g (5,4 eV) Ostatnim etapem tego cyklu jest połączenie się dwóch powstałych jąder atomu helu z utworzeniem jądra cięższego izotopu helu oraz dwóch protonów (jąder atomu wodoru). 3 2 He + 3 2 He → 4 2 He + 1 1 H 1