Energia Nucleara

Extras din proiect Cum descarc?

I. Generalitati
Notiunea de energie nucleara este folosita in doua contexte:
o La nivel microscopic, energia nucleara este energia asociata fortelor de coeziune a nucleonilor data de interactiunea tare a protonilor si neutronilor din nucleele atomice.
o La nivel macroscopic, prin energie nucleara se intelege energia eliberata prin reactiile de fuziune nucleara din stele si din bombele cu hidrogen, respectiv cea eliberata prin fisiune nucleara in bombele atomice si in aplicatiile civile (centrale nucleare). 
Asadar, definitia completa a energiei nucleare reprezinta energia eliberata in timpul fisiuni sau fuziunii nucleilor atomici.
Pana in anii 1800 principalul combustibil era lemnul, energia lui derivand din energia
solara inmagazinata in plante, in timpul perioadei lor de viata. Incepand cu Revolutia
Industriala, oamenii au devenit dependenti de combustibilul fosili (petrol, carbuni, gaze naturale) care deriva de asemenea din energia solara inmagazinata. Arderea acestor combustibili produce reactii chimice ce rezulta prin schimbarea structurii electronilor in atomi. O parte din energia eliberata sub forma de caldura pastreaza combustibilul ramas suficient de cald pentru a intretine reactia chimica.
In timpul celui de al-II-lea razboi mondial, oamenii de stiinta din Germania si America s-au intrecut pentru a face o bomba puternica, utilizand energia din nucleul atomilor. In Chicago o echipa de oameni de stiinta, condusa de profesorul italian Enrico Fermi, a reusit sa provoace prima reactie nucleara controlata; reactie ce da nastere inceputului erei bombei atomice. Ei au gasit o cale de a fisiona nucleul. In acest proces se distingea o cantitate mica de materie, dar in schimb era eliberata o cantitate mare de energie sub forma de caldura. In cazul bombei atomice procesul avea loc foarte rapid, avand ca rezultat o explozie brusca si devastatoare de energie. In centralele nucleare are loc acelasi tip de reactie, dar la o rata mai lenta si controlata cu grija.
II. Producerea energiei nucleare
Energia nucleara se mai numeste si energie atomica. Energia nucleara poate fi obtinuta in 2 moduri diferite: prin fisiunea unui nucleu greu sau prin fuziunea a 2 nuclei usori. 
Reactiile de fuziune sunt dificil de mentinut pentru ca cei 2 nuclei se resping,dar spre deosebire de reactiile de fisiune,fuziunea nu creeaza produsi radioactivi.
Energia fiecarui atom este inchisa in acesta. Atomul este cea mai mica parte a materiei, dar este compusa din particule si mai mici numite: protoni, neutroni si electroni. In jurul centrului atomului se rotesc electroni, prin despartirea carora are loc procesul de fuziune nucleara. Prin fuziune nucleara doua sau mai multe nuclee atomice usoare se contopesc intr-un nucleu mai greu. Aducerea in contact a celor doua nuclee intampina repulsia puternica a fortelor nucleare; de aceea amorsarea unei reactii de fuziune este dificila, putand fiind realizata, de exemplu prin incalzirea unei plasme la o temperatura de zeci de milioane de grade. In anumite cazuri fuziunea este insotita de degajarea unei insemnate cantitati de energie, care va putea fi utilizata prin realizarea reactiei termonucleare dirijate (exemplu, transformand 1 kg de hidrogen in heliu, prin fuziune se obtine o energie egala cu cea produsa prin arderea a 20000 tone de carbune). Energia produsa de fuziunea nucleara face apa sa fiarba, producand aburi care apoi invart turbinele pentru a genera energie.
Fuziunea nucleara se bazeaza pe energia eliberata cand un element mai greu este format din fuziunea elementelor mai usoare, de exemplu energia Soarelui este un proces de fuziune care se petrece prin fuziunea unuia sau mai multor izotopi de hidrogen, creand heliu. 
Bomba cu hidrogen, una din cele mai puternice si distructive arme ale umanitatii, functioneaza de asemenea, pe baza principiului de fuziune. Cantitatea de caldura necesara pentru a porni reactie de fuziune este atat de mare, ca e nevoie de folosirea unei bombe atomice pentru furnizarea ei. Nuclee de hidrogen fuzioneaza, rezultand heliu, proces in care se elibereaza o cantitate uriasa de energie care produce astfel o explozie uriasa. 
In fuziunea nucleara doua nuclee atomice cu relatii usoare se unesc pentru a forma unul mai greu si elibereaza energie. Cea mai usoara reactie de fuziune este aceea dintre 2 izotopi ai hidrogenului si anume deuteriu si tritiu. Tritiul este usor de obtinut, deoarece marile contin cantitati mari de deuteriu, dar este nevoie de temperaturi de 100-300 de milioane centigrade in asemenea reactii si nici un material nu poate rezista la asemenea caldura. De aceea, combustibilul trebuie tinut departe de peretii recipientului prin campuri magnetice. Daca fuziunea nucleara va putea fi pusa in practica, ea va oferi urmatoarele avantaje:
- va avea o sursa nelimitata de combustibil si anume deuteriul din oceane. 
- nu va exista posibilitatea de accidente in reactoarele nucleare, deoarece cantitatea de combustibil in acesta este foarte mic.
- rezulta reziduuri mult mai putin radioactive si mai usor de manuit decat cele din reactiile de fisiune.
Fisiunea nucleara este un proces de despartire a nucleilor atomici prin bombardament cu neutroni. Acest proces produce o reactie in lant din care neutronii eliberati lovesc alti atomi, eliberand energie si alti neutroni, produsi ai fisiunii. O reactie in lant necontrolata, cum este cea din arme nucleare duc la explozii, in timp ce o reactie controlata sau stabila ca cea din reactoare genereaza electricitate. Prima fisiune nucleara controlata a avut loc in 1942. 
In cazul unei bombe atomice, reactiei in lant i se permite sa continue necontrolata. Din aceasta cauza energia eliberata in timpul procesului de fisiune se acumuleaza si provoaca o explozie violenta. 
La un reactor nuclear, exista bare metalice de reglare care absorb o parte din nucleu, incetinind reactia si rata la care se elibereaza energia. Numai cateva elemente pot fi utilizate drept combustibil nuclear deoarece, pentru a intra intr-o reactie de fisiune in lant, atomii trebuie sa aiba nuclee relativ mari si instabile. Asemenea elemente se numesc materiale fisionabile. 
Elementul Uraniu este principalul combustibil utilizat in fisiunea nucleara pentru producerea de energie, deoarece are mai multe proprietati favorabile acestei proceduri. Nucleele de uraniu pot fi usor divizate prin impuscare cu neutroni. Odata ce un nucleu de uraniu este divizat, mai multi neutroni rezultati din proces sunt utilizati pentru divizarea altor nuclee de uraniu. (figura 1). Unul dintre cele mai larg folosite, la centrale nucleare este 235U care are 92 protoni,143 neutroni in nucleul sau. Cand un nucleu de 235U este lovit de un neutron, el devine instabil si se scindeaza, eliberand energie si alti neutroni. Acestia neutroni rezultati scindeaza alt nucleu de Uraniu. Fisiunea nucleara a unei mase de uraniu produce o energie de peste doua milioane de ori mai mare decat cea obisnuita prin arderea unei mase de carbune de aceeasi greutate.
Pentru ca o reactie in lant sa nu inceteze si sa se produca in continuare, trebuie sa existe o cantitate suficient de mare de combustibil. Numai daca masa lui depaseste o anumita valoare numita masa critica, reactia in lant se va autointretine. De exemplu: pentru 235U masa critica este de aproximativ 50 kg.
In bombele atomice se folosesc explozivi obisnuiti pentru a presa laolalta 2 bucati de material fisionabil, fiecare sub masa critica. Rezulta o masa totala mai mare decat masa critica, astfel incat se produce o reactie in lant si provoaca o explozie nucleara.
Reactorul nuclear a lui Enrico Fermi era format dintr-o masa de grafit si bare de combustibil de Uraniu s-a adaugat grafit si uraniu pana cand cantitatea de Uraniu a fost suficienta pentru a intretine o reactie in lant . Grafitul avea rolul de moderator sa incetineasca neutronii pentru a-i face mai eficienti in provocarea fisiunii. Asemenea neutroni se numesc neutroni termici deoarece, cand sunt incetiniti ei au aproximativ aceeasi energie ca si energia termica a atomilor si moleculelor din jur. Inainte de oprirea rectorului pentru alimentare aproape 30% din puterea generata de reactor este datorita plutoniului-239 (figura 2).


Fisiere in arhiva (1):

  • Energia Nucleara.docx

Imagini din acest proiect Cum descarc?

Banii inapoi garantat!

Plateste in siguranta cu cardul bancar si beneficiezi de garantia 200% din partea Proiecte.ro.


Descarca aceast proiect cu doar 5 €

Simplu si rapid in doar 2 pasi: completezi adresa de email si platesti.

1. Numele, Prenumele si adresa de email:

Pe adresa de email specificata vei primi link-ul de descarcare, nr. comenzii si factura (la plata cu cardul). Daca nu gasesti email-ul, verifica si directoarele spam, junk sau toate mesajele.

2. Alege modalitatea de plata preferata:



* La pretul afisat se adauga 19% TVA.


Hopa sus!