Nukleo Fisioa eta Fusioa: Energiaren Askapena

Nukleo Fisioa

Nukleo atomiko batzuek askatu egin dezakete energia kantitate oso handia, baldin nukleo arinagoak eratzeko moduan zatitzen badira. Prozesu horri fisio nuklearra deritzo. Nukleo astun bat, normalean uranio-235 eta plutonio-239, neutroiez bonbardatuz, nukleo hori zatitu eta bi nukleo arinago, adibidez kripton eta bario, eta zenbait neutroi sortzen dira, eta horiekin batera energia kantitate handia askatzen da. Energia kantitate hori lortzen da produktuen masa erreaktiboen masa baino txikiagoa delako. Mekanika erlatibistaren arabera, DE energi aldakuntza Dm masa-aldakuntzarekin erlazionaturik dago, ondoko ekuazioaren arabera: Dm: masa-galera, kg-tan m/s Askatutako energia energia zinetiko eta gamma izpien energia modura gertatzen da Ekuazio hori Einstein-en ekuazioa da erreakzioan askaturiko energia kalkulatzeko. Askatutako energia erreaktibo eta produktuen lotura-energien ikuspuntutik ere azter daiteke (nukleo baten lotura-energia, , bere nukleoi isolatuak nukleoa eratzeko biltzean askaturiko energia da) mp: protoiaren masa; mn: neutroiaren masa; MN: nukleoaren masa Erreakzio-mota horietako produktuen eta erreaktiboen lotura-energiak alderatzen badira, produktuen lotura-energia erreaktiboen lotura-energia baino handiagoa dela ikusten da. Beraz, erreakzio-mota horien bidez energia askatu egingo da. Hau da, nukleoa fisionatzeko erabilitako energia, produktuak eratzean askatutako energia baino txikiagoa da. Energetikoki hitz eginez, fisioan erabilitako uranio-235 motako nukleoak sorturiko produktua baino ezegonkorragoa den arren ez da berez fisionatzen. Nahitaezkoa du aktibazio-energia bat bereganatzea, nukleoak neutroia irenstean lortzen duena, hain zuzen. Fisiorako nukleo egokienak pisu atomiko handikoak dira. Gehien erabiltzen direnak, uranio-235 eta plutonio-239 isotopoak dira. Nukleo baten fisioan eskaturiko neutroiek beste nukleo batzuen fisioan parte har dezakete, horrela kate-erreakzio nuklear bat sortuz. 1942an, Fermik fisiozko lehenengo kate-erreakzio kontrolatua sorrarazi eta burutu zuen. Fisiozko kate-erreakzio nuklearra Kontrolatua Fisioan askaturiko neutroien kopurua handiegia denean, gehiegizko neutroiak xurgatzeko materiala sartzen da, horrela erreakzioa leherketa bihurtzea ekidinez. Zentral nuklearretan eta urpekoen eta koheteen sorgailu laguntzaileetan burutzen dira fisio- erreakzio kontrolatuak. Zentral nuklearrei buruzko informazioa Etekin energetikoa baxua da. Eliminatzeko edo pilatzeko zailak diren hondakin erradioaktiboak sortzen dituzte. Tenperaturaren igoera handia sorrarazten dute errefrigeraziorako ura hozten den inguruan. Gainera istripu bidezko kutsadura erradioaktiboa sortzeko arriskua dago. Ez-kontrolatua Kasu honetan ez da elementu kontrolatzailerik erabiltzen gehiegizko neutroiak xurgatzeko, eta erreakzioa leherketa modura burutzen da. Bonba atomikoetan era honetako erreakzio kontrolgabeak burutzen dira. Fisio nuklearra etekin energetiko handiko erreakzioa da. Hala ere, fisioak kutsadura erradioaktiboa sor dezake, eta oso zaila da hondakinen eliminazio azkar eta segurua lortzea.

Fusio Nuklearra

Zenbait nukleo atomikok energia kantitate handiak aska ditzakete, baldin nukleo astunago bat sortzeko elkarrekin batzen badira. Prozesuari fusio nuklearra deritzo. Fusio nuklearra deritzon erreakzio nuklearrean, bi nukleo arin batu eta nukleo astunago bat eratzen da . Prozesu horretan energia kantitate oso handia askatzen da. Fusio-erreakzioen adibide modura, deuterioaren eta tritioaren —biak hidrogenoaren isotopoak— artekoa aipa dezakegu, zeinean helio-4 motako nukleoa eratzen den: Energia askatzen da masa-galera dagoelako. Prozesuan askaturiko energia kalkulatzeko, Einstein-en ekuazioa erabili behar da: Dm: masa-galera, kg-tan m/s Askatutako energia erreaktibo eta produktuen lotura-energien ikuspuntutik ere azter daiteke (nukleo baten lotura-energia, bere nukleoi isolatuak nukleoa eratzeko biltzean askaturiko energia da) mp: protoiaren masa; mn: neutroiaren masa; MN: nukleoaren masa Erreakzio-mota horietako produktuen eta erreaktiboen lotura-energiak alderatzen badira, produktuen lotura-energia erreaktiboen lotura-energia baino handiagoa dela ikusten da. Beraz, erreakzio-mota horien bidez energia askatu egingo da. Hau da, nukleoa fisionatzeko erabilitako energia produktuak eratzean askatutako energia baino txikiagoa da. Fusio nuklear bat abiarazteko, aktibazio-energia baten premia dago. Fusioaren kasuan, aldarapen elektrostatikoak gainditzeko behar den energia, energia termiko oso handia emanez lor daiteke. Fusio nuklearra lortzeko nukleo egokienak pisu atomiko txikikoak dira: Fusio-erreakzioak era naturalean gertatzen dira Eguzkian eta izarretan, astro horien barneko tenperaturei esker. Era artifizialean, ostera, gizakiak leherketa modura baino ez ditu burutu ahal izan oraindik. Fusiozko kate-erreakzio nuklearra Kontrolatua Oraindik ez da lortu era errentagarrian, oso zaila baita erreaktiboak konfinatzea eta horrela mantentzea, hain tenperatura altuetan plasma egoeran baitaude. Gaur egun garapen-fasean dago fusio-prozesua. Plasmaren konfinamendu magnetikoaz ari dira saiatzen fusioa lortzeko. Fusio kontrolatuak hainbat abantaila ekarriko lituzke fisioarekin konparatuz: erregai-erreserba handiak daude , fisioan baino hiru aldiz energia gehiago lortzen da masa-unitateko; eta, gainera, ez da hondakin kutsatzailerik sortzen. Ez-kontrolatua Hidrogeno-bonba atomikoan burutu izan da. Fusio-erreakzioa burutzeko behar den tenperatura aldez aurretik leherrarazten den fisiozko bonba atomiko batez lortzen da.