Utilizarea energiei nucleare i reactorulșnuclear

Realizat de Morari Lucia

clasa a XII-a „A”

Profesor de fizica:

Gordienco Angela

Ce este energia? Din punct de vedere Filozofic - Energia definește calitatea schimbărilor și proceselor

care au loc în univers;

Cuvântul energie (după grecescul energheia) are o semnificaţie precisă, reprezentând o forţă în acţiune sau acţiunea unei forţe.

Din punct de vedere știinţific, energia este o mărime care indică capacitatea unui sistem fizic de a efectua lucru mecanic

Energia nucleară Termenul de energie nucleară este folosit in două contexte:

- la nivel microscopic, energia nucleara este energia asociata forţelor de coeziune a nucleonilor data de interacţiunea tare a protonilor și neutronilor din nucleele atomice.- la nivel macroscopic prin energie nucleară se intelege energia eliberată prin reacţiile de fuziune nucleară din stele și din bombele cu hidrogen, respectiv cea eliberată prin fisiune nucleară în bombele atomice și în aplicaţiile civile (centrale nucleare).De-a lungul erei nucleare, energia nucleară a fost folosită in diverse scopuri, mai mult sau mai putin constructive, iar unele dintre acestea au dat nastere la anumite incidente.

Societatea moderna industrializata utilizeaza cantitati mari de energie. In zilele noastre exista o preocupare privind rezervele viitorului si a masurilor care sunt necesare pentru conservarea resurselor.

In unele tari, printe care Canada, Statele Unite ale Americii, Japonia si cele vest europene traiesc aproximativ 12,5% din populatia globului. Cu toate acestea aceste tari consuma nu mai putin de 60% din totalul rezervelor energetice mondiale.

Tarile mai sarace, unde traiesc 87,5% din populatia lumii, consuma doar 40% din rezervele energetice. Aceste tari nu isi permit sa consume suficenta energie pentru a isi hranii, imbraca, educa si adaposti corespunzator populatia. Marea parte a energiei mondiale provine din combustibili conventionali- carbune, petrol, gaze naturale. Combustibilii conventionali s-au format din ramasitele fosilizate ale plantelor si animalelor preistorice. Rezervele de combustibili se consuma cu o viteza alarmanta.

Tarile mai sarace se bazeaza mai mult pe resursele energetice inpuizabile, ca lemnul sau balegarul. Acestea nu sunt suficente pentru a asigura intreg necesarul energetic populatiei aflate in continua crestere, cu aproximativ 9 mil. de oameni pe an.

Mai exista multe alte surse de energie, in cantitati aproape nelimitate. Marea incercare este de a gasi si utiliza aceste resurse inaite ca resursele fosile sa fie complet utilizate.

CarbuneleCarbunele asigura aproximativ 35% din necesarul mondial de energie. Este primul combustibil fosil utilizat pe scara larga. Cea mai mare parte s-a format in perioada carbonifera in urma cu 286-360 de mil. de ani. Padurile tropicale, ferigile uriase si alte plante au putrezit si au fost acoperite de pamant. In timp ce plantele putrezeau, substantele organice se transformau in turba- se mai formeaza si acum in anumite zone- si apoi, treptat, se intarea, devenind lignit (carbune maro) pentru ca in final sa devina huila.

Elementul constituent principal al carbunelui este carbonul. Carbunele cel mai vechi si cel mai dur este antracitul care are 98% carbon. Lignitul, carbunele mai « tanar », avand aproximativ 1mil.de ani, contine doar 30% de carbon.

Rezervele mondiale de carbune sunt uriase. Ultimele estimari arata cam 901 mild.de tone care pot fi exploatate eficent. Daca se iau in considerare si rezervele ale caror costuri de minerit sunt mult mai mari, cantitatea totala ar fi cam de 1800 de mild.de tone. La rata actuala de consum ele ar dura peste 200 de ani.

Aproximativ 25% din rezervele de carbune sunt detinute de China, Rusia si S.U.A. S.U.A.detine 35-36% din totalul de resurse.

Rezervele de petrolPetrolul asigura cam 40% din energia mondiala. El s-a format in urma cu mil.de ani prin degradarea plnctonului. Petrolul si gazele naturale sunt numai hidrocarburi.

La ora actuala titeiul este combustibilul cel mai important. Sub forma de benzina si motorina, usor de transportat, se utilizeaza la functionarea masinilor, avioanelor si trenurilor. Boilarele cu petrol sunt un mijloc obijnuit pentru incalzirea caselor.

Aproximativ 65% din rezerve se gasesc in Orientul Mijlociu. Restul Asiei  detine aproximativ 4% din totalul mondial, America Latina 13%, Statele Unite 4%, Africa 6%, Europa 9%.

Gazele naturaleGazele naturale asigura cam 20% din energia mondiala.Ele au ca principal constituent gazul metan. Rezervele mondiale de gaze naturale au cam aceleasi dimensiuni ca si rezervele de petrol, desi se masoara in unitati diferite. Cel mai mare producator mondial de gaz metan este Rusia (657 mild. metrii cubi anual), urmata de SUA (487 mild. metrii cubi anual), Canada

(96 mild. metrii cubi anual), Olanda (80 mild. metrii cubi anual), Marea Britanie (45 mild. metrii cubi anual).

In zonele in care resursele de gaze naturale sunt insuficiente oameniin recurg la gaze produse pe cale industriala. Materia prima pentru producerea acestora este carbunele.

Energia nuclearaInca din 1945, anul construirii bombei atomice, omenirea si-a pus mari sperante in utilizarea energiei nucleare pentru a acoperii o parte a necesarului energetic. In 1990 existau 435 de centrale nucleare operationale acoperind 1% din necesarul energetic mondial.

Intr-un reactor nuclear se obtine caldura prin dezintegrarea atomilor radioactivi de uraniu 235. Aceasta este folosita pentru a produce abur, care pune in miscare rotorul turbinelor, generand electricitate.

Uraniul 235 este un izotop relativ rar al uraniului, reprezentand doar 0.7% din cantiatea toatala de uraniu disponibila. Restul este uraniu 238.Un izotop este o forma a unui element identic chimic cu alt izotop dar cu masa atomica diferita.

La fel ca si combustibilii conventionali U235 nu va dura o vesnicie. Exista un anumit tip de reactor , numit reactor de crestere care transforma U238 intr-un alt element radioactiv plutoniu 239 (Pu239). Pu 239 poate utilizat doar pentru a genera caldura. Pana acum doar 6 tari au construit astfel de centrale experimentale. Dintre acestea reactorul nuclear francez Phenix are cel ami mare succes. Daca acest tip de reactor nuclear ar devenii usual rezervele mondiale de uranium ar ajunge mii de ani.

Reactorul nuclear Un reactor nuclear este o instalaţie tehnologică în care are loc o reacţie de fisiune nucleară în lanţ în condiţii controlate, astfel încât să poată fi valorificată căldura generată sau utilizate fascicolele de neutroni .

Reactoarele nucleare au trei tipuri de aplicaţii.

Cea mai semnificativă aplicaţie comercială este producerea de energie electrică sau de căldură (termoficare, procese industriale).

O altă aplicaţie este propulsia navală (în special pentru scopuri militare).

Există și reactoare nucleare pentru cercetare unde fascicolele de neutroni se folosesc

pentru activităţi știinţifice sau pentru producerea de radioizotopi destinaţi utilizărilor civile (medicină, industrie, cercetare), sau militare (arme nucleare).

IstoricEnrico Fermi și Leo Szilard, ambii de la University of Chicago, au fost primii care au construit o pilă nucleară și au prezentat o reacţie în lanţ controlată, pe 2 Decembrie 1942. În 1955 ei și-au împărţit patentul de invenţie pentru reactorul nuclear U.S. Patent 2.708.656. Primul reactor nuclear din SUA a fost utilizat pentru a produce plutoniu pentru arma nucleară. Alte reactoare au fost folosite în propulsia navală (submarine, nave militare).

Pe 20 Decembrie 1951, în SUA, a fost generat pentru prima dată curent electric folosind fisiunea nucleară la Reactorul rapid experimental (EBR-1) localizat lângă Arco, statul Idaho. Pe 26 Iunie 1954 a început să genereze curent electric reactorul nuclear de la Obninsk. Alţi reactori de putere au început să funcţioneze la Calder Hall în 1956 și Shippingport - Pennsylvania în 1957. Expresia optimismului faţă de energia nucleară a fost celebra sintagma a lui Lewis Strauss, presedintele USAEC “too cheap to meter” (prea ieftin să conteze).

Utilizarea comercială a energeticii nucleare începe cu reactorul prototip(PWR) Yankee Rowe de 250 MWe pus în funcţiune de Westinghouse în 1960 și cu reactorul (BWR) Dresden-1 de 250 MWe proiectat de General Electric și pus în funcţiune în tot în 1960. În Canada a fost dezvoltat reactorul CANDU, prima unitate fiind pusă în funcţiune în 1962. Franţa a început dezvoltarea reactorului cu gaz-grafit și a pus în funcţiune primul reactor comercial în 1959. Ulterior a adoptat filiera PWR pe care o dezvoltă și în prezent. Uniunea Sovietică a pus în

funcţiune primul prototip comercial (grafit și apă în fierbere) de 100 MW la Beloyarsk. Ulterior a dezvoltat filiera cu apă ușară cunoscută sub denumirea VVER. Embargoul petrolier din 1973 a dat un puternic impuls energeticii nucleare. Cel mai spectaculos program nuclear a fost cel francez cre totaliza 34 900 MWe. Pe lîngă SUA (20% din producţia de electricitate), programe nucleare importante au fost demarate în multe ţări europene (Germania, Suedia, Spania, Belgia, Italia, Elveţia, Finlanda, Cehia) sau din Asia (Japonia, Coreea de sud).

Stagnarea și declinul energeticii nucleare începe la sfârșitul anilor 70 și sunt determinate de mai mulţi factori:

Descoperirea in Marea Nordului a uriașe cantităţi de gaze naturale ce au reprezentat în Europa o alternativă energetică mai ieftină la energia nucleară;

Detonarea armei nucleare de către India în 1964, reprezentând startul proliferării nucleare în domeniul militar;

Nașterea mișcării ecologiste ce se opunea în general construcţiei de noi reactoare;

Introducerea în SUA a unui nou regim de autorizare pentru protecţia mediului care a făcut construcţia de centrale nucleare neeconomică;

Accidentele de la Three Miles Island (1979) și Chernobyl (1986) cu consecinţe impresionante pentru imaginea publică a energiei nucleare.

În ciuda problemelor din perioada anilor '80 și '90, energetica nucleară nu a dispărut de pe piaţă. Dimpotrivă, a treia generaţie de reactoare nucleare a fost dezvoltată în SUA (ABWR, System +), Franţa (EPR), Canada (ACR), Rusia și Coreea de Sud.

În anul 2001 a fost semnată carta Forumului Internaţional pentru Generaţia IV (GIF). Scopul acestei asociaţii este dezvoltarea a șase sisteme energetice nucleare (reactoare termice: VHTR, SCWR, MSR și reactoare rapide: GFR, SFR, LFR) până la nivel comercial pentru a putea fi construite în perioada 2015-2023 sau mai târziu.

Salvarea energeticii nucleare a început să se profileze la începutul mileniului III fiind determinată de doi factori:

Penele de curent din California din anul 2001 datorate infrastructurii energetice inadecvate și creșterea economică rapidă din ţările mari în curs de dezvoltare (China, India, Brazilia);

Presiunea schimbărilor climatice generate de gazele cu efect de seră.

Cercetarea în domeniul fuziunii nucleare începe prin 1920 când fizicianul F.W. Aston descoperă că patru atomi de hidrogen sunt mai grei decât un atom de heliu. Astrofizicianul Edmund Eddington a sesizat imediat că diferenţa de masă se convertește în energie prin reacţiile care au loc în Soare. După construirea armei termonucleare, începând cu Conferinţa de la Geneva din 1958 fuziunea nucleară controlată a devenit un domeniu de cercetare susţinut de guvernele marilor puteri (SUA,

URSS) cât și de organizaţii internaţionale (EURATOM). Un moment important în dezvoltarea cercetărilor privind fuziunea nucleară este construirea în URSS (1968) a instalaţiei TOKAMAK, adoptată ulterior de aproape toate ţările. Cel mai mare experiment de fuziune a fost realizat de instalaţia JET din Anglia unde reacţa de fuziune a deuteriului și tritiului a produs mai multă energie decât a consumat (16 MW timp de 1 secundă). Proiectul ITER lansat în 2003 este un experiment știinţific ce urmărește să demonstreze fezabilitatea producerii comerciale a energiei din fuziune. Instalaţia ITER este proiectată să genereze o putere de netă de 500MW, adică de zece ori puterea consumată. Se estimează că instalaţia ITER va fi operaţională în 2020, urmând ca un prototip comercial de reactor cu fuziune să fie operaţional în 2040 .

Componentele

Reactoarele nucleare de fisiune, indiferent de destinaţia lor, au următoarele elemente comune:

Combustibilul nuclear

Reacţia de fisiune în lanţ are loc în combustibilul nuclear. Aproape toate reactoarele nucleare utilizează uraniul drept combustibil. Reactoarele comerciale, cu câteva excepţii, utilizează uraniul îmbogăţit 2-5% în izotopul U235. Unele reactoare utilizează un combustibil ce conţine pe lângă uranium și plutoniu MOX), un alt element fisionabil. Combustibilul și structura mecanică în care este acesta așezat formează zona activă (inima) reactorului.

Moderatorul

Moderatorul este necesar pentru încetinirea neutronilor rezultaţi din fisiune (neutron termici) pentru a le crește eficienţa de producere a unor noi reacţii de fisiune. Moderatorul trebuie să fie un element ușor care permite neutronilor să se ciocnească fără a fi capturaţi. Ca moderatori se utilizează apa obișnuită, apa grea (deuterium) sau grafitul.

Agentul de răcire

Pentru a menţine temperature combustibilului în limite tehnic acceptabile (sub punctual de topire) căldura eliberată prin fisiune sau prin dezintegrarea radioactivă trebuie extrasă din

reactor cu ajutorul unui agent de răcire (apa obișnuită, apa grea, dioxid de carbon, heliu, metale topite, etc). Căldura preluată și transferată de agentul de răcire poate alimenta o turbină pentru a genera electricitate.

Barele de control

Barele de control sunt realizate din material ce absorb neutronii precum: borul, argintul, indiul, cadmiul si hafniul. Ele sunt introduse în reactor pentru a reduce numărul de neutroni și a opri reacţia de fisiune când este necesar, sau pentru a regla nivelul și distribuţia spaţială a puterii din reactor.

Alte componente

Unele reactoare au zona activă învelită cu un reflector care are scopul de a returna neutronii ce părăsesc reactorul și a maximiza utilizarea lor eficientă. Adesea agentul de răcire și/sau moderatorul au și rolul de reflector. Zona activă și reflectorul sunt dispuse în interiorul unui vas rezistent la presiune (vasul reactorului). Pentru reducerea nivelului radiaţiilor produse prin fisiune, zona activă este înconjurată de ecrane groase ce absorb radiaţiile: beton, apă obișnuită, plumb, etc. Controlul și reglarea funcţionării reactorului se realizează cu ajutorul a numeroase instrumente și sisteme de suport logistic care monitorizează (urmăresc) temperatura, presiunea, nivelul de radiaţie, nivelul de putere și alţi parametri. Un reactor nuclear de fuziune încălzește combustibilul compus din Deuteriu și Tritiu până acesta se transformă în plasmă foarte fierbinte în care are loc reacţia de fuziune. În exteriorul camerei în care se formează plasma se află o manta din Litiu care absoarbe neutronii energetici din fuziune pentru a produce combustibilul Tritiu. În manta neutronii produc și caldură care este evacuată cu o buclă de răcire cu apă și transferată unui schimbător de căldură pentru a produce abur. Aburul acţionează o turbină producând electricitate.

TipuriReactoarele nucleare se pot clasifica în funcţie de tipul de reacţie nucleară folosit, de materialele folosite la construcţia instalaţiei, de utilizarea energiei produse și de stadiul de dezvoltare a tehnologiei.

În funcţie de reacţia nucleară folosită reactoarele se clasifică în:

- reactoare de fisiune (cu neutroni termici sau cu neutroni rapizi)

- reactoare de fuziune

În funcţie de combustibilul nuclear folosit reactoarele se clasifică în:

- reactoare cu combustibil solid (oxid de uraniu, oxid plutoniu, oxid de toriu sau combinaţii)

- reactoare cu combustibil lichid (săruri topite de uraniu sau de toriu)

În funcţie de moderatorul folosit reactoarele se clasifică în:

- reactoare cu apă ușoară;

- reactoare cu apă grea;

- reactoare cu moderator organic (PCB);

- reactoare cu grafit;

- reactoare cu elemente ușoare (Lif, BeF2);

- reactoare fără moderator (cu neutroni rapizi).

În funcţie de agentul de răcire folosit reactoarele se clasifică în:

- reactoare cu apă ușoară (sub presiune sau în fierbere);

- reactoare cu apă grea;

- reactoare cu gaz (heliu, bioxid de carbon, azot);

- reactoare cu metal lichid (sodiu, NaK, plumb, eutectic plumb-bismut, mercur)

- reactoare cu săruri topite (săruri cu fluor)

În funcţie de utilizare reactoarele se clasifică în:

- reactoare pentru producerea de energie electrică;

- reactoare pentru producerea de energie termică (căldură de proces, desalinizare, producere de hidrogen, termoficare);

- reactoare pentru propulsie (nave, submarine );

-reactoare pentru producerea de radioizotopi prin transmutare (plutoniu, U233, radioizotopi pentru uz medical sau industrial);

- reactoare de cercetare.

În funcţie de stadiul tehnologiei reactoarele se clasifică în:

- reactoare din generaţia I, primele prototipuri ( Shippingport, Magnox, Fermi 1, Dresden);

- reactoare din generaţia II, proiectate înainte de 1990 (PWR, BWR, PHWR, AGR, WWER);

- reactoare din generaţia III, modernizări ale reactoarelor din generaţia doi (ABWR, APWR, EC-6, VVER 1000/392, AHWR-toriu)

- reactoare din generaţia III + , proiecte cu îmbunătăţiri semnificative privind securitatea si economicitatea (CANDU avansat, EPR, VVER 1200, APWR, ABWR)

- reactoare din generaţia IV, în proiectare pentru a fi construite după 2030 (reactor termic de foarte înaltă temperatură, reactor termic supercritic cu apă, reactor termic cu săruri topite, reactor rapid răcit cu gaz, reactor rapid răcit cu sodiu, reactor rapid răcit cu plumb).

Avantaje Energia nucleara prezinta o serie de avantaje substantiale fata de energia clasica:

spre deosebire de carbune si petrol, care polueaza aerul, energia nucleara are un caracter poluant foarte redus si perfect controlabil: nu degradeaza pamantul;

poluarea apei este neinsemnata, perfect controlabila;

degajarea de gaze radioactive in cursul functionarii reactoarelor este reductibila la nivele acceptabile prin tehnologia de retinere folosita la toate reactoarele moderne;

implica costuri de productie mai scazute decat ale carbunelui.

DezavantajeDar există și dezavantaje:

Produc deseuri radioactive care trebuie depozitate sute de ani inainte de a devenii inofensive.

Centralele nucleare sunt foarte scumpe.

Un accident nuclear , ca cel din 1986 produs la Cernobal in Ucraina, poate polua zone intinse si produce imbolnavirea si chiar moartea a sute de persoane. In urma dezastrului de la Cernobal cateva tari au hotarat sa renunte la utilizarea centralelor nucleare.

Reactorul și energia nucleară în mediu

PRO- energia nucleara nu emite gaze cu efect de seră și contribuie la reducerea emisiilor cu efect de seră

Deșeurile din centralele nucleare nu includ CO2, funingine și compuși de sulf sau nitrogen.

CONTRACentralele electrice mari ocupă mari suprafeţe în sensul că aceste terenuri ar fi putut fi folosite pentru agricultură sau zone verzi.

arderea combustibililor fosili, cum ar fi cărbunele, gazul, petrolul precum şi tăierea pădurilor a determinat creşterea dramatică a cantităţii de dioxid de carbon din atmosfera Pământului şi creşterea temperaturilor.

Întru-n reactor nuclear căldura generată în combustibil prin fisiune este îndepărtată printr-un agent răcitor lichid sau gazos.Acest agent răcitor trece printr-un shimbător de căldură și încălzește apa transformând-o în aburi.Aburii sunt folosiţi pentru acţionarea turbinelor.În reactorul cu apă în fierbere și reactorul cu apă grea care generează aburi,agentul răcitor este apa.În reactoarele sub presiune se folosește apa la o presiune de aproximativ 150 atmosfere.Ea este pompată prin canale unde temperatura este de aproximativ 325 grade C,iar de aici apa supraîncălzită este pompată printr-un generator de aburi și transformată în aburi.Aburii pun în mișcare unul sau mai multe turbine, apoi se condensează și sunt pompaţi din nou către generatorul de aburi.În reactoarele cu apă în fierbere apa este pompată prin canale la ppppppp și fierbe generând aburi care sunt pompaţi direct la turbine și apoi condensaţi și ajung înapoi în reactor.

Utilizarea apei “grele” a fost mai ales dezvoltată în Canada.Principalul său avantaj este acela că risipește cei mai puţini neutroni.Utilizarea apei “ușoare” permite construcţia

reactoarelor compacte.Acestea sunt utilizate la acţionarea submarinelor și a unor nave spaţiale.

Toate reactoarele nucleare moderne se bazează pe fisiunea nucleară.Un alt tip de reacţie nucleară,numită fusiune , asigură energia soarelui.La presiuni eeeeeee ţi la temperatura de aproximativ 15 mlioane de grade celsius care există în soare,nuclei de hidrogen se combină și determină cea mai mare parte di energia eliberată de Soare.În fusiunea nucleară două nuclee atomice cu relaţii ușoare se unesc pentru a forma unul mai greu și eliberează energie.Cea mai ușoară reacţie de fusiune este aceea dintre 2 izotopi ai hidrogenului și anume deuteriu și tritiu.

În întreaga lume există diverse organizaţii care sunt contra energiei nucleare, participând la diverse manifestaţii unde își arată dezacordul cu privire la centralele nucleare și efectul lor nociv. Una din cele mai cunoscute organizaţii este GREENPEACE , organizaţie care se ocupa în principal cu protecţia mediului și promovarea păcii.

Reacţii nucleare – sunt transformările suferite de nucleele atomilor bombardaţi cu particule a, b şi neutroni

a) Reacţii endoenergetice: dacă avem energia de reacţie Q < 0; acestea se petrec cu absorbţia unei părţi din energia cinetică a particulelor incidente.

Reacţii exoenergetice: dacă avem energia de reacţie Q > 0, în acest caz se eliberează energie nucleară sub formă de energie cinetică; se mai numesc și reacţii exoterme, deoarece se eliberează și energie termică.

Fisiunea nucleară În 1939 s-a ajuns la concluzia , că la bombardarea cu neutroni lenţi, nucleul de uraniu se rupe în două fragmente, aproximativ egale, eliberându-se în acest proces căldură și neutroni.

Definiţie:

Fisiunea – este scindarea unui nucleu greu în două nuclee medii.

Explicaţia se poate face cu ajutorul modelului picătură al nucleului – un neutron lent (termic) captat de un nucleu greu, îi transmite acestuia energia lui de legătură și energia lui cinetică și ca urmare crește agitaţia termică a nucleonilor, nucleul începe să vibreze, se alungește învingând forţele de tensiune superficială, până când forţele de respingere electrostatică dintre nucleoni , îl rup în două părţi.

Primul  reactor nuclear  a  fost  construit  de  Enrico  Fermi  în anul 1942, în oraşul Chicago, iar  următorul  la  Kurceatov  în 1946  în fosta  URSS.

În clasificarea reactoarelor nucleare avem mai multe criterii:

după energia neutronilor, care produc reacţia de fisiune avem:reactoare cu neutroni lenţi și reactoare cu neutroni rapizi;

după structura zonei active, avem: reactoare omogene (combustibilul nuclear este amestecat cu moderatorul, care este apa, apa grea, grafitul);

după concentraţia nucleelor 23592U, avem reactoare: cu uraniu slab îmbogăţit, mediu îmbogăţit și puternic îmbogăţit.

după moderatorul folosit, avem reactoare cu apă obișnuită, apă grea, beriliu, grafit, compuși organici.

Elementele care fisionează cu neutroni termici, se numesc materiale fisile. Ex. 233U, 235U, 239Pn, 241Pu. Elementele care fisionează cu neutroni rapizi, se numesc materiale fisionabile iar, cele care prin captură de neutroni se transformă în materiale fisile, sunt considerate materiale fertile. Ex. 232Th, 238U.

Ex. fisiune 235U:

Energia de fisiune se repartizeaza, ca energie cinetica fragmentelor de fisiune, comportandu-se ca particule cu parcurs mic.

Neutronii rezultati din fisiuni se incadreaza in doua grupe: prompti si intarziati. Cei prompti sunt eliberati odata cu fragmentele de fisiune (FF) (chiar de catre FF, dupa 10-14s) si au energii de max. 6 MeV, energia probabila fiind de 0,85 MeV. Simultan se emite radiatia γ prompta. Neutronii intarziati sunt emisi ca produsi de dezexcitare a unor nuclee care apar ca urmare a dezintegrarii β- a FF.

Fisiunea nucleară, cunoscută și sub denumirea de fisiune atomică, este un proces în care nucleul unui atom se rupe în două sau mai multe nuclee mai mici, numite produși de fisiune și, în mod uzual, un număr oarecare de particule individuale. Așadar, fisiunea este o formă de transmutaţie elementară. Particulele individuale pot fi neutroni, fotoni (uzual sub formă de raze gamma) și alte fragmente nucleare cum ar fi particulele beta și particulele alfa. Fisiunea elementelor grele este o reacţie exotermică și poate să elibereze cantităţi substanţiale de energie sub formă de radiaţii gamma și energie cinetică a fragmentelor (încălzind volumul de material în care fisiunea are loc).

Fisiunea nucleară este folosită pentru a produce energie în centrale de putere și pentru explozii în armele nucleare. Fisiunea este utilă ca sursă de putere deoarece unele materiale, numite combustibil nuclear, pe de o parte generează neutroni ca „jucători” ai procesului de fisiune și, pe de altă parte, li se iniţiază fisiunea la impactul cu (exact acești) neutroni liberi. Combustibilii nucleari pot fi utilizaţi în reacţii nucleare în lanţ auto-întreţinute, care eliberează energie în cantităţi controlate într-un reactor nuclear sau în cantităţi necontrolate, foarte rapid, într-o armă nucleară.

Cantitatea de energie liberă conţinută într-un combustibil nuclear este de milioane de ori mai mare decât energia liberă conţinută într-o masă similară de combustibil chimic (benzină, de exemplu), acest lucru făcând fisiunea nucleară o sursă foarte tentantă de energie; totuși produsele secundare ale fisiunii nucleare sunt puternic radioactive, putând rămâne așa chiar și pentru mii de ani, având de a face cu importantă problemă a deșeurilor nucleare. Preocupările privind acumularea deșeurilor și imensul potenţial distructiv al armelor nucleare contrabalansează calităţile dezirabile ale fisiunii ca sursă de energie, fapt ce dă naștere la intense dezbateri politice asupra problemei puterii nucleare.

Fuziune nuclearăFuziunea nucleară este procesul prin care două nuclee atomice reacţionează pentru a forma un nou nucleu, mai greu (cu masă mai ridicată) decât nucleele iniţiale. Ca urmare a fuziunii se produc și alte particule subatomice, ca de exemplu neutroni sau raze alfa (nuclee de heliu) sau beta (electroni sau pozitroni).

Din cauză că nucleele participante în fuziune sunt încărcate electric, reacţia de fuziune nucleară poate avea loc numai atunci când cele două nuclee au energie cinetică suficientă pentru a învinge potenţialul electric (forţele de respingere electrică) și prin urmare se apropie suficient pentru ca forţele nucleare (care au rază de acţiune limitată) să poată rearanja nucleonii. Această condiţie presupune temperaturi extrem de ridicate dacă reacţia are loc într-o plasmă, sau accelerarea nucleelor în acceleratoare de particule.

Fuziunea nucleară este sursa principală de energie în stelele active.

Fuziunea nucleară se poate clasifica după condiţiile de desfășurare în fuziune termonucleară și fuziune la rece. Cea din urmă are un statut controversat. Investigarea fuziunii la rece este un domeniu activ. Sunt investigate în acest sens sistemele electrochimice cu electrozi de paladiu și apă grea pentru declanșarea fuziunii deuteronilor.

Fuziunea termonucleară ar putea deveni o sursă de energie practic nelimitată (și ecologică) atunci când reactoarele de fuziune (care în prezent se află în fază experimentală și nu produc încă un surplus net de energie) vor deveni viabile din punct de vedere tehnologic și economic.

Explozia de la Hiroshima

La 6 august 1945 ora 8:15 la Hiroshima în Japonia explodează prima bombă aruncată asupra populaţiei, ca măsură militară de distrugere, pentru ca în 9 august 1945 să explodeze cea de-a doua bombă atomică la Nagasaki.