Reacii nucleare sunt transformrile suferite de nucleele atomilor bombardai cu particule , i neutroni.a) Reacii endoenergetice: dac avem energia de reacie Q 0; acestea se petrec cu absorbia unei pri din energia cinetic a particulelor incidente.b) Reacii exoenergetice: dac avem energia de reacie Q 0, n acest caz se elibereaz energie nuclear sub form de energie cinetic; se mai numesc i reacii exoterme, deoarece se elibereaz i energie termic.

Exemplu: bombardarea nucleului de azot cu o particul : (reacia numit transmutaie nuclear)147N + 42 178O + 11H unde 11H 11p, deci rezult un izotop oxigen i un proton, iar:73Li + 11p 2 42 + Q unde Q 836.109J; 94Be + 42 126C + 10n, 10n este un neutron care se transmut.Fisiunea nuclear n 1939 s-a ajuns la concluzia , c la bombardarea cu neutroni leni, nucleul de uraniu se rupe n dou fragmente, aproximativ egale, eliberndu-se n acest proces cldur i neutroni.

Definiie:Fisiunea este scindarea unui nucleu greu n dou nuclee medii.Explicaia se poate face cu ajutorul modelului pictur al nucleului un neutron lent (termic) captat de un nucleu greu, i transmite acestuia energia lui de legtur i energia lui cinetic (vezi figura) i ca urmare crete agitaia termic a nucleonilor, nucleul ncepe s vibreze, se alungete nvingnd forele de tensiune superficial, pn cnd forele de respingere electrostatic dintre nucleoni , l rup n dou pri.

Energia din starea de excitare a nucleului care este supus fisiunii se numete energie critic; de exemplu 23592U are Wc = 6,5MeV; 23892U are Wc = 7MeV. Sunt mai uor fisionabile nuclee cu numr de mas impar: (23592U, 239Pu) cu neutroni leni i 23892U cu neutroni rapizi. Cantitatea de energie eliberat este nsemnat i se poate calcula prin diferena de mas, fiind de aproximativ 200MeV; deci 1kg 23592U produce prin fisiune 8.1013J, energie

care este echivalent cu arderea a 2500tone de huil. Neutronii rezultai n urma proceselor de fisiune nuclear, dispun de o energie cinetic mare, ei putnd ndeplini rolul de particule proiectil, dac ntlnesc n drumul lor alte nuclee fisionabile.Reacia n lann fisiunea nucleelor de uraniu s-a gsit o reacie, declanat de un neutron, care la rndul ei elibereaz 13 neutroni; prin aceasta procesul furnizeaz proiectile noi i exist posibilitatea ca procesul de fisiune s fie meninut, fr alimentare

cu neutroni din exterior, sub forma unei reacii continue pn la epuizarea complet a materialului fisionabil, deci avem o reacie n lan ;lucru care se poate ntmpla la nuclee de 23592U, 23392U, 23992U unde neutronii expulzai provoac la rndul lor fisiunea altor nuclee. Uraniul natural este format dintr-un amestec de trei izotopi 23592U(0,714%), 23892U (99,28%) i 23492U(0,00548%, dar la reacia n lan particip exclusiv 23592U dar nu toi neutronii rezultai n urma fisiunii pot produce alte fisiuni, o parte dintre ei fiind captai de nuclee ale impuritilor, alii de nuclee de 23892U, iar alt parte ies din volumul de Uraniu.

Pentru a ntreine reacia n lan, n medie cel pui unul din neutronii rezultai dintr-un nucleu, trebuie s produc o nou fisiune. La o compoziie a materialului fisionabil aceast condiie este cel puin egal cu o valoare, numit mas critic.Cnd mai mult de unul din neutronii expulzai din nucleu produc noi fisiuni, numrul fisiunilor n unitatea de timp crete n progresie geometric i are loc explozia nuclear .

Fuziunea nuclear este reacia nuclear de sintez a unui nucleu greu, mai stabil, din nuclee mai uoare.Dac energia de legtur a unui nucleon a nucleelor iniiale este mai mic dect a nucleului final, diferena va fi eliberat n cadrul reaciei; acest lucru este valabil pentru nucleele uoare:11H, 21D, 31T, 32He, 73Li, deoarece din variaia energiei de legtur pe nucleon,

n funcie de numrul de mas A, se constat a fi, ca pn la aproximativ A =6; - cresctor continuu i care variaz mult mai rapid n zona elementelor uoare, dect n zona elementelor grele i deci energia degajat n procesul de fisiune va fi mult mai mare dect la reaciile de fisiune (ex: 0,85 MeV/nucleon la fisiune i 4,95 MeV/nucleon la fuziune) Pentru a avea loc reacia de fisiune, nucleele uoare trebuie s se apropie la o distan mai mic de 10-15m, distan la care apar puternic forele de respingere coulombian

deci nucleele care se unesc trebuie s aib o energie cinetic iniial mare, care se poate obine prin creterea temperaturii la valori mari T 5.109K, de aceea aceste reacii se mai numesc i reacii termonucleare.

Reactoare nucleareReactorul nuclear este un sistem n care se autontreine reacia n lan, iar energia eliberat la fisiunea nucleelor poate fi folosit n mod controlat.

Primul reactor nuclear a fost construit de Enrico Fermi n anul 1942, n oraul Chicago, iar urmtorul la Kurceatov n 1946 n fosta URSS.n clasificarea reactoarelor nucleare avem mai multe criterii:dup energia neutronilor, care produc reaca de fisiune avem:reactoare cu neutroni leni i reactoare cu neutroni rapizi; b)dup structura zonei active, avem: reactoare omogene (combustibilul nuclear este amestecat cu moderatorul, care este apa, apa grea, grafitul);

heterogene (combustibilul nuclear este separat de moderator; sub form de bare, distribuit uniform n masa moderatorului).c)dup concentraia nucleelor 23592U, avem reactoare: cu uraniu slab mbogit, mediu mbogit i puternic mbogit.d) dup moderatorul folosit, avem reactoare cu ap obinuit, ap grea, beriliu, grafit, compui organici.

e)dup puterea reactoarelor, acetia pot fi: de putere zero (pn la 1kw); de putere medie (150 kw); de putere mare ( 100 kw).Centralele nucleare sunt centralele n care se produce energie electric pe baza energiei nucleare, obinute din reacii nucleare.

Prile constructive ale unui reactor:Combustibilul nuclear substana fisionabil format din bare de uraniu mbogit 23592U sau izotopi artificiali ca 23994Pu, 23392U obinui n reactoare, ca produse secundare prin captarea de neutroni10n de ctre 23892U i 23291Th; uraniul mbogit fisioneaz mai uor dar este mai scump dect uraniul natural.Moderatorul este substana n care neutronii 10n sunt ncetinii, prin ciocnirile succesive dintre ei i nucleele moderatorului; neutronii ncetinii, produc mai uor fisiunea

nucleelor 23592U i sunt captai mai greu de 23892U. Au rol de control al reaciei de fisiune. Cei mai folosii moderatori sunt: apa, apa grea, grafitul, beriliu (apa grea este cel mai bun moderator, ea absoarbe foarte puin neutronii, dar produce o ncetinire mare a acestora). Agentul / fluidul de rcire care circul prin reactor i transport n exterior energia termic degajat n urma reaciei de fisiune. Ca fluid de rcire se folosesc: apa, apa grea, metalele lichide, CO2, etc.

Barele de control i barele de securitate sunt substane care absorb neutronii i sunt sub form de bare de bor sau cadmiu.Cuva reactorului confecionat din oel sau font pentru a absorbi radiaiile emise, iar partea exterioar a reactorului este un zid gros de beton, asigurndu-se o bun protecie contra radiaiilor aprute.

Reactor Nuclear

Accidente nucleare i impactul acestora asupra omuluiCreterea necontenit a numrului de reactori nucleari i a puterii acestora, precum i numeroasele evenimente nedorite aprute, au demonstrat necesitatea aplicrii unor msuri de securitate pentru a evita eventualele accidente i consecinele lor.

De exemplu, accidentul de la Windscale, Anglia n octombrie 1957, printre primele accidente, cnd au fost eliminate n mod accidental n atmosfer importante substane radioactive care au produs contaminarea solului, a produciei agricole i a apei potabile din ntreaga regiune.

Explozia de la HiroshimaLa 6 august 1945 ora 8:15 la Hiroshima n Japonia explodeaz prima bomb aruncat asupra populaiei, ca msur militar de distrugere, pentru ca n 9 august 1945 s explodeze cea de-a doua bomb atomic la Nagasaki.

Rezultatele acestor 2 exploziin urma acestor dou explozii bilanul a fost:Hiroshima NagasakiMori78.150 23.753Disprui13.983 2.924Rnii37.425 23.345Atini De arsuri 235.650 89.025

Dupcum tim, cel mai mare accident nuclear al tuturor timpurilor, a avut loc la centrala nucleara de la Cernobal (langa Pripjat, Ucraina) in data de 26 Aprilie 1986. Mai mult de 600.000 de oameni au participat la proiectele de curatare a zonei, dintre care 200.000 erau ucrainieni. Lucrarile au durat pana in 1990. Contaminarea radioactiva s-a intins pe tot teritoriul Ucrainei, a Bielorusiei si Rusiei. Nivelul de contaminare este prezentat pe harta din stanga. Exista niveluri mari de depuneri de Cs-137 in jurul Cernobalului.

In ciuda diverselor succese ale revolutiei sanitare, sanatatea mediului nostru inconjurator reprezinta inca un domeniu major de preocupare. Accidentul centralei nucleare de la Cernobal a reamintit tuturor cat de importanta este prevenirea poluarii mediului inconjurator precum si alte amenintari cauzate de om. Efectele radiatiilor asupra sanatatii si activitatile de preventie secundara pentru cei care au fost expusi reprezinta o preocupare majora pentru specialistii in sanatate publica din Ucraina si din alte regiuni.

Aceast surs de energie - energia nuclear a fost adus la cunotin omenirii prin fora distructiv i va fi mult vreme privit cu team i suspiciune, ntmpinnd destule obstacole n drumul dezvoltrii ei n scopuri panice. De aceea se impune familiarizarea umanitii cu problemele nucleare, ntruct aplicaiile panice ale energiei nucleare se dovedesc importante pentru progresele i evoluia societii umane.

Centrala nucleara Davis Besse

Bombardament Nuclear-Images

Prof. DANIELA DANCIU Sc. cu cls.I-VIIIANTON PANN Loc. Rm. VALCEA

2008