TAJEMSTVÍ atomu ENERGIE BEZ KOUŘE TREZOR NA TISÍC LET SUROVINA NEBO ODPAD PODIVUHODNÉ PAPRSKY TAJEMSTVÍ ENERGIE HMOTY BEZPEČNOST JADERNÝCH ELEKTRÁREN JADERNÁ SYNTÉZA
Autor: ČEZ
Strana 46 z 68
Vámi hledaný text obsahuje tato stránku dokumentu který není autorem určen k veřejnému šíření.
průběhu grafu střední vazebné energie
je zřejmé, při slučování lehkých jader se
může získat několikanásobně více energie
na nukleon než případě jaderného štěpení. Odchylku způso
bují efekty Souvisejícíjak strukturou jader,
tak elektrostatickým odpuzováním kladně
nabitých protonů. Proces vzniku sluneční energie vysvět
lil německý fyzik Bethe roce 1938
jako vodíkovou syn
tézu, při níž se
v několika kro
cích sluču
jí čtyři vo
díková
jádra
44
. Při jednom procesu ště
pení těžkého jádra tak uvolní okolo 200
MeV, což podle Einsteinova vztahu jed
notkách u_asi 200/931,494 0,21 kapko
vého modelu atomových jader plyne, štěpe
ní energeticky výhodné, je-li parametr
>
O)
>
2
E?
<5
235 II92 U
20 80
Grafzávislosti střední vazebně energie nukleonovém čísle A.
Štěpení
První možností štěpení těžkých jader
na středně těžká. Zobrazím graficky
střední vazebnou energii (tj. Tuto reakci budou pravděpodobně vy
užíval první energetické termojaderné reaktory.
2H JH) nízkou vazebnou energií vznikne
stabilní jádro vysokou vazebnou energií. zřejmé, čím více nukleonů je
v jádře, tím větší bude vazebná energie.
ma způsoby štěpením (viz konec grafu) slu
čováním (viz začátek grafu).
Skutečnost, těžká jádra jsou méně stabil
ní, třeba vztáhnout tomu. Odpudivé síly mezi proto
ny rovněž narůstají, působí však mezi všemi
protony.
Zapadající slunce —přírodní termojaderný reaktor. Tím vazba mezi částicemi poně
kud uvolní.
probíhá velmi pomalu polovina určitého po
čátečního množství radia rozpadne teprve
za 620 let.
Nejdůležitějším závěrem však pro nás
možnost využití jaderné energie: grafu ply
ne, jadernou energii můžeme uvolňovat dvě-
Schémajaderného slučování (fuze).
Reakce iHe ‘¿i 17,6 MeV probíhá
velmi rychle. 58Fe. při zvyšování
počtu nukleonů sice přitažlivé jaderné síly
v jádře narůstají, ale působí pouze mezi sou
sedními nukleony.104odpo
vídá asi 0,1 klidové energie :35U. Prakticky je
však štěpení možné pouze pro jádra 230
(Th, Pu). Proto mohou
těžká jádra štěpením přecházet stavu nižší
klidovou energií přitom uvolňuje poměr
né velká energie formě kinetické energie
produktů štěpení kladně nabitá jádra jsou
svým elektrickým polem odmrštěna sebe
a při zabrzdění těchto částic palivu, mode
rátoru ostatních částech re
aktoru přejde jejich
kinetická energie
postupně energii kmitů ato
mů molekul, tedy formy tepelné
energie. Jeho přesná měření hmotnostním
spektrografu ukázala, vazebná energie je
u jader jednotlivých prvků jejich izotopů
různá. Podle grafu jsou produkty
štěpení stabilnější celková vazebná energie
(která uvolní při jejich vzniku) větší než
vazebná energie těžkého jádra.
Jaká část klidové energie uvolní? Tento
podíl jednoduše spočítáme, vyjádříme-li klido
vou hmotnost uranu jednotkách jistou
chybou lze hmotnost nukleonu považovat za
1 Pak 235U hmotnost asi 235 Uvolněná
klidová energie 0,21 u/235 8,9.
Vraťme nyní ještě jednou Asto-
novi. Je
jich rozdíl přitom uvolní.
100 120 140 160 180 240
nukleonové číslo A
Slučování
Druhou možností, jak získat energii, slu
čováni velmi lehkých jader jádra těžší
(termojaderná syntéza). Největší průmyslový význam v
současné době štěpení jader uranu 2-35U leh-
kovodních reaktorech.
Reakce jaderné syntézy jsou základními pro
cesy uvolňování energie Slunci hvěz
dách.deuterium neutron
o
tritium hélium
štěpení ZVA 17. grafu vidíme, přitom uvolní
asi 1MeV nukleon.
62Ni) nakonec pomalu klesají 7,6 MeV
pro nejtěžší jádra. Zá
vislost vazebné energie počtu nukleonů
v jádře však není lineární. našeho grafu zřej
mé, sloučením dvou lehkých jader (např. Reakci můžeme
chápat tak, jakoby útvar složený původně ze
dvou jader přešel nižšího energetického sta
vu. Talo podmínka splněna
pro všechna jádra těžší než Ag. vazebnou ener
gii připadající najeden nukleon) závislosti
na počtu nukleonů. Při
jaderném slučovaníse uvolňuje klidovéener
gie interagujících částic. tomto grafu lépe vy
niknou všechny odchylky lineárního prů
běhu hodnoty střední vazebné energie nej
prve rychle rostou (pro A=1) MeV
(pro 16), pak jsou zhruba stejně velké ma
ximem hodnotě 8,6 MeV (pro 60, tj
