Атомная энергия

Атомная энергия - энергия, высвобождаемая при процессе распада ядер "тяжёлых" радиоактивных химических элементов. Процесс распада может быть природным, например, уран-238 и уран-235 со своим периодом полураспада каждый. Процесс распада может быть искусственным неуправляемым (взрыв атомной бомбы) и искусственным управляемым (в атомных реакторах).

В 1934 году Ирен Кюри и Фредериком Жолио была открыта искусственная радиоактивность, ставшая серьёзным толчком на пути к открытию. Через 5 лет, в 1939 году Отто Ганом и Фрицем Штрассманом был открыт процесс деления ядер.

Эти открытия сделали возможным развитие атомной энергетики. В настоящее время атомная энергетика бурно развивается и является самым перспективным направлением в энергетике.

Теперь необходимо разобраться, откуда появляется энергия и какого она вида?

В результате процесса распада ядер "тяжёлых" радиоактивных химических элементов ядро распадается на две составные части плюс потоки альфа-частиц, нейтронов, протонов, электронов, а также гамма-излучения, светового и инфракрасного излучений. Это, вероятно, основной сценарий распада. Однако могут быть и другие варианты.

Наша задача определить происхождение выделяемых видов энергии и оценить их.

Самое большое количество энергии сосредоточено в гамма-излучении. Но это невидимые лучи, энергию которых использовать невозможно. Затем по количеству энергии идут световые лучи, но они присутствуют только при взрыве. И, наконец, инфракрасное излучение, энергию которого можно использовать.

При взрыве мгновенное выделение огромного количества тепловой энергии создаёт ударную волну - основной поражающий фактор.

При управляемом процессе из выделенной тепловой энергии получают электрическую энергию. Доля используемой энергии от всей выделяемой электромагнитной энергии при управляемом процессе ничтожна.

И теперь основной вопрос, откуда вся эта энергия появляется?

В основном это электромагнитная энергия разных диапазонов частот: инфракрасного - тепловая, видимого диапазона и гамма-излучение.

Для того, чтобы понять откуда появляется при распаде энергия, необходимо рассмотреть процесс образования ядер "тяжёлых" радиоактивных химических элементов.

Сначала рассмотрим, какая энергия выделяется при образовании ядер различных химических элементов. При образовании ядер химических элементов излучаются фотоны и нейтрино (электромагнитное и нейтральное излучение). Нас будет интересовать только электромагнитное излучение - фотоны.

Самое большое количество электромагнитной энергии (в дальнейшем просто энергии) выделяется при образовании ядра дейтерия. Эту энергию называют энергией связи.

При образовании следующего ядра нуклида - трития выделяется уже меньшее количество энергии. При образовании ядра гелия ещё меньше и так далее.

Получается, что при образовании ядра дейтерия два протона выделили максимально возможное количество энергии. Энергия связи этих протонов самая большая. Следующие взаимодействующие с дейтерием протоны будут затрачивать на образование, например, трития и гелия уже меньше энергии и так далее. Чем больше порядковый номер образовавшегося химического элемента, тем меньше удельная энергия связи протонов.

При образовании ядер последующих химических элементов у каждого протона будет неиспользуемый остаток, который увеличивается с увеличением порядкового номера.

Таким образом, при распаде химического элемента с большим порядковым номером, например, начиная с урана, у нас будет получаться два химических элемента плюс разница энергии связи. Получается, что химические элементы с большим порядковым номером имеют в запасе больше энергии связи, чем их половинки.

Эта энергия никакого отношения не имеет к веществу. Конкретно, к нормированной части вещества. Эта энергия - энергия связи, которую вещество в виде фотонов может то излучать, то поглощать. Только к этой энергии связи применима формула E = mC².

Используемые источники:

1. Большая советская энциклопедия

2. Николаев С.А. "Эволюционный круговорот материи во Вселенной". 6-ое издание,

СПб, 2010 г., 320 с.

Энциклопедический Фонд

А

Б

В

Г

Д

Е

Ё

Ж

З

И

Й

К

Л

М

Н

О

П

Р

С

Т

У

Ф

Х

Ц

Ч

Ш

Щ

Ъ

Ы

Ь

Э

Ю

Я