Fisiunea Fisiunea nuclearanucleara..Reactorul Reactorul nuclearnuclear

Simonca RalucaSimonca RalucaChis denisa Chis denisa

Clasa a xii-a dClasa a xii-a d

FisiuneaFisiunea este o este o reactie nucleara reactie nucleara care are drept care are drept efect ruperea efect ruperea nucleului in 2 (sau nucleului in 2 (sau mai multe) mai multe) fragmente de masa fragmente de masa aproximativ egala, aproximativ egala, neutroni rapizineutroni rapizi, , radiații si energie radiații si energie termică. termică.

Modelarea fisiunii nucleare Modelarea fisiunii nucleare si a reactiei in lantsi a reactiei in lant

Nucleele instabile fusioneaza sau emit Nucleele instabile fusioneaza sau emit spontan radiatii,pana cand se transforma in spontan radiatii,pana cand se transforma in nuclee stabile.Aceste dezintegrari sunt nuclee stabile.Aceste dezintegrari sunt reactii nucleare spontane.Anumite reactii reactii nucleare spontane.Anumite reactii nucleare pot fi provocate.nucleare pot fi provocate.

Fisiunea nuclearFisiunea nucleară este procesul de rupere a ă este procesul de rupere a nucleelor grele (cu numărul de masă A mare) nucleelor grele (cu numărul de masă A mare) instabile în două nuclee mai uşoare, o dată instabile în două nuclee mai uşoare, o dată cu eliberarea unor neutroni şi a unei energii cu eliberarea unor neutroni şi a unei energii mari.mari.

Fisiunea nucleară poate fi naturală (care este Fisiunea nucleară poate fi naturală (care este un proces spontan) şi stimulată (declanşată un proces spontan) şi stimulată (declanşată prin bombardarea cu neutroni a unui nucleu prin bombardarea cu neutroni a unui nucleu stabil şi greu).stabil şi greu).

Daca aranjam 15-20 de piese Daca aranjam 15-20 de piese ale jocului Dominoale jocului Domino piesa care piesa care loveste are rol de loveste are rol de proiectil.Folosind mai multe proiectil.Folosind mai multe piese,procesul se autointretine piese,procesul se autointretine

Analog,nucleul de uraniu poate Analog,nucleul de uraniu poate fi ciocnit de particula neutron si fi ciocnit de particula neutron si se obtin nuclee mai usoare si se obtin nuclee mai usoare si alti neutroni.Neutronul joaca alti neutroni.Neutronul joaca rolul de proiectil care produce rolul de proiectil care produce ciocnirea urmatorului nucleu ciocnirea urmatorului nucleu de uraniu.de uraniu.

Neutronul poate fi “capturat”de Neutronul poate fi “capturat”de nucleu,de oarece este neutru si nucleu,de oarece este neutru si nu interactioneaza nu interactioneaza electric.Nucleul devine instabil electric.Nucleul devine instabil deoarece are o energie deoarece are o energie suplimentara si se “sparge” in suplimentara si se “sparge” in doua nuclee mai mici si doi-trei doua nuclee mai mici si doi-trei neutroni.neutroni.

Fisiunea nucleara indusaFisiunea nucleara indusa

Fisiunea nucleara indusa este reactia Fisiunea nucleara indusa este reactia nucleara in care un nucleu cu masa nucleara in care un nucleu cu masa maremare este ciocnit de un neutron si se este ciocnit de un neutron si se divide in doua nuclee mai usoare,cu divide in doua nuclee mai usoare,cu energie de legatura pe nucleon mai energie de legatura pe nucleon mai mare,si doi-trei neutroni.mare,si doi-trei neutroni.

Enrico Fermi a folosit particule Enrico Fermi a folosit particule αα pentru a obtine o sursa de neutroni cu pentru a obtine o sursa de neutroni cu care sa provoace fisiune nucleara.Sa care sa provoace fisiune nucleara.Sa consideram ca in fiecare proces de consideram ca in fiecare proces de fisiune a nucleelor de uraniu rezulta fisiune a nucleelor de uraniu rezulta trei neutroni.Daca fiecare proces de trei neutroni.Daca fiecare proces de fisiune doi dintre ei sunt absorbiti de fisiune doi dintre ei sunt absorbiti de nucleele unonucleele unorr substante care nu substante care nu fusioneaza si doar un neutron produce fusioneaza si doar un neutron produce fisiunea unui al nucleu de fisiunea unui al nucleu de uraniu,atunci procesele se repeta in uraniu,atunci procesele se repeta in timp pana cand sunt fisionate foarte timp pana cand sunt fisionate foarte multe nuclee,deci reactia se intretine multe nuclee,deci reactia se intretine in lant.Reactia de fisiune dintr-un in lant.Reactia de fisiune dintr-un reactor nuclear se autointretine reactor nuclear se autointretine controlat pana cand se consuma controlat pana cand se consuma uraniul.uraniul.

Reactia in lantReactia in lant

Reactorul NuclearReactorul Nuclear Primul reactor nuclear a fost construit Primul reactor nuclear a fost construit

in 1942 de catre Enrico Fermi.In reactia in 1942 de catre Enrico Fermi.In reactia de fisiune stimulata a izotopului de de fisiune stimulata a izotopului de uraniu uraniu

Rezulta un nucleu compus instabil,prin Rezulta un nucleu compus instabil,prin captura unui neutron lent din care se captura unui neutron lent din care se rup nuclee cun nr. Atomic cuprins intre rup nuclee cun nr. Atomic cuprins intre 54-56,respectiv 36-38.54-56,respectiv 36-38.

U23592

Prin captura unui neutron lent,nucleul de uraniu se Prin captura unui neutron lent,nucleul de uraniu se transforma intr-un nucleu transforma intr-un nucleu intermediar(compus)care oscileaza ca o picatura intermediar(compus)care oscileaza ca o picatura de forma alungita se gatuie si se rupe in doua de forma alungita se gatuie si se rupe in doua nuclee si trei neutroni rapizi cu energii cinetice nuclee si trei neutroni rapizi cu energii cinetice mari.mari.

Nucleele rezultate sunt instabile si emit radiatii Nucleele rezultate sunt instabile si emit radiatii beta si gamma.Dupa un timp intr-un reactor beta si gamma.Dupa un timp intr-un reactor nuclear se vor gasi nuclee radioactive denuclear se vor gasi nuclee radioactive de bariu,cripton,strontiu,etc.bariu,cripton,strontiu,etc. Prin fisiunea fiecarui Prin fisiunea fiecarui nucleu se elibereaza energie(~200MeV).nucleu se elibereaza energie(~200MeV).

Un reactor nuclear este un sistem complex prin Un reactor nuclear este un sistem complex prin care se produce energie prin reactii in lant si care se produce energie prin reactii in lant si controlate de fisiune stimulata cu neutroni.O controlate de fisiune stimulata cu neutroni.O cenetrala nucleara electrica are un reactor nuclear cenetrala nucleara electrica are un reactor nuclear in care se dezvolta caldura prin fisiune nucleara,un in care se dezvolta caldura prin fisiune nucleara,un schimbator de caldura,generator de aburi,tuschimbator de caldura,generator de aburi,turrbine bine cuplate cu generatoare electrice.Combustibilul cuplate cu generatoare electrice.Combustibilul folosit in centrala nuclearo-electrica este uraniul.folosit in centrala nuclearo-electrica este uraniul.

Schema de principiu a unui reactor nuclearSchema de principiu a unui reactor nuclear

1.1. bară pentru oprire bară pentru oprire de urgență de urgență

2.2. bare de control bare de control

3.3. combustibil combustibil

4.4. protecție biologică protecție biologică

5.5. ieșirea vaporilor ieșirea vaporilor

6.6. intrarea apei intrarea apei

7.7. protecție termică protecție termică

In general un reactor nuclear este alcatuit din zona In general un reactor nuclear este alcatuit din zona activa,protectia biologica,schimbatorul de activa,protectia biologica,schimbatorul de caldura,sistemul de reglaj si control.caldura,sistemul de reglaj si control.

1.ZONA ACTIVA:este partea principala a reactorului 1.ZONA ACTIVA:este partea principala a reactorului care contine sistemul multiplicativ in care are loc care contine sistemul multiplicativ in care are loc reactia in lant controlata.reactia in lant controlata.

2. PROTECTIA BIOLOGICA:ansamblul mijloacelor 2. PROTECTIA BIOLOGICA:ansamblul mijloacelor utilizate pentru reducerea pana la un nivel nepericulos utilizate pentru reducerea pana la un nivel nepericulos a radiatilor emise in zona actica a combustibilului a radiatilor emise in zona actica a combustibilului nuclear,de materialele structurale si de agentul de nuclear,de materialele structurale si de agentul de racire care devin radioactive datorita iradierii la care racire care devin radioactive datorita iradierii la care sunt supuse in ZONA ACTIVA.Protectia biologica trebuie sunt supuse in ZONA ACTIVA.Protectia biologica trebuie sa asigure protectia personalului,atmosferei sa asigure protectia personalului,atmosferei terenurilore inconjuratoare.terenurilore inconjuratoare.

3.Schimbatorul de caldura:realizeaza preluarea caldurii 3.Schimbatorul de caldura:realizeaza preluarea caldurii degajate in zona activa si treansferarea ei in exteriorul degajate in zona activa si treansferarea ei in exteriorul reactorului fiind transformata in energie electrica.reactorului fiind transformata in energie electrica.

4SISTEMUL DE REGLAJ SI CONTROL:asigura pornirea si 4SISTEMUL DE REGLAJ SI CONTROL:asigura pornirea si oprirea reactorului,declanseaza si opreste reactia in oprirea reactorului,declanseaza si opreste reactia in lant si are rolul de a masura in permanenta nivelul lant si are rolul de a masura in permanenta nivelul reactiei in lant si mentinerea in limitele admise cat si reactiei in lant si mentinerea in limitele admise cat si oprirea acesteia si deci,a reactorului, in caz de avarie.oprirea acesteia si deci,a reactorului, in caz de avarie.

Clasificarea ReactorilorClasificarea Reactorilor

Criterii de clasificare Criterii de clasificare ::

A)A)DDupa energia upa energia neutronilor:neutronilor:

1.termici 1.termici 2.intermediari 2.intermediari

3.rapizi3.rapiziB)Dupa structura B)Dupa structura zonei active:zonei active:

1.omogeni1.omogeni 2.eterogeni2.eterogeni

C)Dupa combustibilul C)Dupa combustibilul nuclear:nuclear:

1.Reactori in care 1.Reactori in care combustibilul fisil estecombustibilul fisil este

233U233U 2.Reactori in care 2.Reactori in care

combustibilul fisil este combustibilul fisil este 239Pu.239Pu.

Dupa gradul de imbogatire in 235U reactorii pot fii:

1.Cu uraniu natural1.Cu uraniu natural 2.Cu uraniu slab 2.Cu uraniu slab

imbogatit.imbogatit. 3.Cu uraniu imbogatit3.Cu uraniu imbogatit 4.Cu uraniu puternic 4.Cu uraniu puternic

imbogatit.imbogatit.

D.Dupa moderator avem reactori cu:D.Dupa moderator avem reactori cu:

HH22O,DO,D22O,Be sau BeO,Grafit sau compusi O,Be sau BeO,Grafit sau compusi organici.organici.

E.Dupa putere:E.Dupa putere: 1.Putere zero.(1W:1KW)1.Putere zero.(1W:1KW)

2.Putere medie(1:50)MW2.Putere medie(1:50)MW

3.De mare 3.De mare putere( 100MW)putere( 100MW)

F.Dupa destinatie:F.Dupa destinatie: 1.reactor de cercetare1.reactor de cercetare

2.Reactori energetici.2.Reactori energetici. G.Dupa agentul de racire si moderator G.Dupa agentul de racire si moderator

reactorii energetici se clasifica:reactorii energetici se clasifica:

1.ModeratorH1.ModeratorH22OO

2.ModeratorD2.ModeratorD22OO

3.Moderator Grafit.3.Moderator Grafit.

ControlulControlul reactoruluireactorului

Prin controlul reactorului trebuie sa se asigure:Prin controlul reactorului trebuie sa se asigure: A)Mentinerea puterii la nivelul dorit.A)Mentinerea puterii la nivelul dorit. B)Oprirea reactorului.B)Oprirea reactorului. C)Compensarea pierderilor de radioactivitate C)Compensarea pierderilor de radioactivitate

datorita arderii combustibilului si acumularii datorita arderii combustibilului si acumularii ““otravurilorotravurilor”.”.

D)reglarea proceselor lente prin adausuri de D)reglarea proceselor lente prin adausuri de ardere.ardere.

E)Preintampinarea opririlor din lucru a avariilor E)Preintampinarea opririlor din lucru a avariilor si accidentelor.si accidentelor.

Bibliografie:Bibliografie:

www.wikipedia.orgwww.wikipedia.org www.scri.fsu.edu/~jac/Nuclear/www.scri.fsu.edu/~jac/Nuclear/

whatis/sizes-2.htmlwhatis/sizes-2.html www.ecolo.org/www.ecolo.org/ www.ccnr.org/fission_ana.htmlwww.ccnr.org/fission_ana.html Manual clasa a XII-a Fizica, editura Manual clasa a XII-a Fizica, editura

ArtArt