Usoudil, hmota je
v ustavičném vnitřním pohybu, jehož prostřed
níky jsou síly gravitační, elektromagnetické a
silné slabé jaderné interakce.
Proč právě jen těchto prvků, přesněji izo
topů 235, 233, 239 241? Jejich jádra
vynikají nízkou vazbovou energií velkého po
čtu protonů neutronů, nichž jsou složena. baryum-
krypton nebo xenon-stroncium), majících vy
sokou vazbovou energii. Zů
staňme lokomotivy.
Prakticky při štěpeníjader kilogramu ura
nu nebo plutonia uvolní přibližně trimilionkrát
více energie než kilogramu spáleného uhlí. Tato chemická re
akce přenáší určitou rychlostí, závisející na
podmínkách spalování, další atomy mole
kuly paliva kyslíku.
14
.
I termojaderné reakce uvolňují všeho všudy
jen jedno procento hmotě skryté energie.
V diagramu zobrazujícím průběh vazbové
energie vztažené najeden nukleon prvků pe
riodické soustavy, seřazených podle atomové
hmotnosti, jistě všimnete, existuje ještě
jeden výraznější „spád“ slibující uvolnění ja
derné energie, straně nejlehčích prvků
- například mezi vodíkem heliem.
Kulička uranu U233dokáže vydat teplo, srov
natelné teplem spálených tří tisíc vagonů
uhlí! Zdá být skvělé porovnání výno
sem chemických reakcí, avšak srovnáním již
dříve zmíněnými miliardami kWh skrytý
mi každé hmotě jen pouhá tisícina, nebo
chcete-li jedna desetina procenta. Loko
motiva zastaví neuspořádaný pohyb molekul
(teplo) vychládajícího kovu přenáší okolní
vzduch vrací tak přírody. Zároveň vypo
četl, každý kilogram hmoty sobě může
skrývat miliard kilowatthodin energie! Toto
později potvrzené pro nás neuvěřitelné
množství energie skryto jak kilogramu
vody, tak kilogramu chleba, železa nebo ura
nu. byl jen
jediný úzce vybraný pohled koloběh fotonů
a energie kolem nás!
Ke spalování ovšem může dojít bez ohně
a plamenů. Teprve uprostřed druhé světové války se
STEPENI
V rozdílech energie, kterájádrům zbývá vynaložení vazbové energie spotrebované kjejich vzniku, nalé
záme dvě možnosti využití energetického spádu štěpením nebo fúzíjader.
1910
- žárovka vláknem
wolframovým
1300 130 W
životnost 1000 hod.
1935
- žárovka spirálou
z wolframu
1300 100 W
životnost 1000 hod. Rozkmitají například živěji atomy
kovové stěny kotle. tzv.
mi vzdušného kyslíku splynou svými elek
tronovými obaly.
vazbová
energie
k jaderné energii
Při hoření jiných chemických reakcích si
vlastnějen „vypůjčujeme" energii pohybů po
měrně lehoučkých elektronů obalech reagu
jících prvků. Takové reakce jsou pozo
rovány při studiu kosmického záření 6)
a vědci nejnověji vyvolávají pomocí velkých
urychlovačů jaderných částic 6). své teorii
relativity dospěl názoru, hmotnostje vždy
a všude spjata energií. Při termonuklární fúzi může kilo
gram vodíku složením jádra helia jednotli
vých nukleonů uvolnit energii srovnatelnou se
spálením tří tisíc vagonů uhlí. Nárazy miliard kapiček vodní páry na
lopatky turbíny elektrárně nebo píst parní
lokomotivy uvedou tyto stroje pohybu. také
důvod, proč tabulce přeměn energií účinnost
pro jaderné procesy raději neuvádíme pone
cháváme jen procesech „nejaderných“ pře
měn. americký TFTR) již podařilo
fúzi alespoň nastartovat udržet dobu ně
kolika desítek sekund.1882
- první žárovka
s uhlíkovým vláknem
1300 765 W
životnost 600 hod. Proud
elektronů okruhu vodičů není nic jiného než
elektrický proud, který zde byl získán přímou
přeměnou energie studená!
Tři cesty
využitím objevu štěpení uranu podařilo ales
poň zlomek této energie uranu krátce poté
i plutonia prakticky uvolnit: poprvé pokus
ném jaderném reaktoru, později bohužel ato
mové pumě. západoevropský JET
v Culhamu. Miliónkrát víc pohybu tedy i
energie) odhalil Albert Einstein (1879 1955)
uvnitř atomů jejich jádrech. Když brzdí, mění její
kinetická energie odvozená původně tepla
uvolněného spáleným uhlím opět tepelný po
hyb molekul atomů kovu, něhož jsou vyro
beny brzdové špalky, kola kolejnice. Triliony fotonů unikají
cích hořícího paliva, například roštu tope
niště, předávají svoji energii všude tam, kam
dopadnou. uskutečnění
řízených termojaderných reakcí 6)
se pokoušejí vědci bezmála padesát let. řetězová
reakce, možná právě jen uvedených čtyřech
štěpných materiálech.
Možnost jejího plného využití nabízí zatím
spíše teoreticky její uvolnění při zániku částic
neboli při anihilaci. elektrochemických palivo
vých článcích možné místo přímého
přeskoku vyšších energetických hladin nižší
nechat elektrony proběhnout vnějším okruhem,
v němž zapojen elektrospotřebič. takové
mu slučování neboli fúzi jader dochází půso
bením obrovských tlaků teplot nitru naše
ho Slunce.
Po zásahu zpomaleným neutronem rozštěpí
na jádra prvků středné těžkých (např.
1995
- superkompaktní
zářivka
1300 W
Jak měnila účinnost elektrických světelných zdrojů průběhu století. Tento rozdíl vazbo
vých energií, odpovídající rozdílu klidových
hmotností původních výsledných produktů
reakce, pak projeví podle Einsteinova vzta
hu jako uvolněnájaderná energie. ně
kterých aparaturách (např. Nastává tzv. předají tepelné kmity
molekulám vody uvnitř voda uvede do
varu. Energetický stav hladin
elektronů vzniklé molekule oxidu uhličité
ho CO, snížen uvolněnou energii roznáše
jí okolí zrozené fotony. Kromě toho
se při štěpení uvolňují dva tři nové neutro
ny, které zpomalení moderátorem mohou
vyvolávat další štěpení
