g9f-4.4· Fəsil 4: Atom və atom nüvəsi· ~14 dəq

Nüvə enerjisi: bölünmə, zəncirvari reaksiya və reaktor

Uranın bölünməsi, zəncirvari reaksiya, reaktor və sintez

Ağır nüvə (məsələn $^{235}\text{U}$ ) neytron udduqda iki yüngül nüvəyə bölünür və böyük enerji ayrılır; bu enerji kütlə defekti hesabına $E = \Delta m \cdot c^2$ düsturu ilə açıqlanır. Hər bölünmədə həm də 2-3 yeni neytron ayrılır; bu neytronlar başqa nüvələri bölə bilir və zəncirvari reaksiya yaranır. Reaksiyanın davam etməsi üçün maddənin kütləsi kritik kütlədən böyük olmalıdır. Nüvə reaktorunda zəncirvari reaksiya idarə olunur: ləngidici (moderator) neytronları yavaşıdır, idarəedici çubuqlar isə artıq neytronları udaraq reaksiyanı tənzimləyir; atom bombasında isə reaksiya idarə olunmur. İstilik nüvə (sintez) reaksiyasında yüngül nüvələr birləşərək daha ağır nüvə əmələ gətirir və daha çox enerji ayırır — Günəşdəki enerji mənbəyi budur.

📌Nümunə

Məsələn: bir uran nüvəsinin bölünməsi təxminən 200 MeV enerji verirsə, 5 nüvənin bölünməsi $5 \times 200 = 1000$ MeV enerji ayırır.

Zəncirvari nüvə reaksiyası: neytron uran nüvəsini böldürür, yeni neytronlar buraxılır və zəncir davam edir

Əsas terminlər

Nüvə bölünməsi (parçalanma) — Ağır nüvənin (məsələn

^{235}\text{U}

) neytron udaraq iki yüngül nüvəyə bölünməsi; bu zaman böyük enerji ayrılır.

Kütlə defekti — Reaksiyada itən kütlə; bu kütlə

E = \Delta m \cdot c^2

düsturu ilə enerjiyə çevrilir və nüvə enerjisinin mənbəyidir.

Zəncirvari reaksiya — Hər bölünmədə ayrılan 2-3 neytronun başqa nüvələri bölməsi ilə öz-özünü davam etdirən reaksiya.

Kritik kütlə — Zəncirvari reaksiyanın davamlı getməsi üçün lazım olan ən kiçik yanacaq kütləsi; az kütlədə reaksiya sönür.

Çoxalma əmsalı

k

— Bir nəsildə yeni bölünmə yaradan neytronların orta sayı;

k > 1

güclənmə,

k = 1

sabit,

k < 1

sönmə deməkdir.

İstilik nüvə (sintez) reaksiyası — Yüngül nüvələrin birləşərək daha ağır nüvə əmələ gətirməsi və daha çox enerji ayırması; Günəş enerjisinin mənbəyi.

Reaktorun əsas hissələri və vəzifəsi

Hissə	Vəzifəsi
Aktiv zona	Nüvə yanacağı (uran) burada saxlanır və bölünür
Moderator (ləngidici)	Neytronları yavaşıdır
İdarəedici çubuqlar	Artıq neytronları udaraq reaksiyanı idarə edir
Soyuducu (su)	Ayrılan istiliyi daşıyıb generatora ötürür

Reaktorda zəncirvari reaksiya idarə olunur; çubuqlar nə qədər dərin salınsa, bir o qədər çox neytron udulur.

Bölünmə və sintez reaksiyalarının müqayisəsi

Əlamət	Bölünmə (parçalanma)	Sintez (birləşmə)
Nüvə ilə nə olur	Ağır nüvə iki yüngül nüvəyə bölünür	Yüngül nüvələr birləşib ağır nüvə verir
Başlanğıc amil	Neytron udulması	Çox yüksək temperatur və təzyiq
Enerji mənbəyi	Kütlə defekti ( $E = \Delta m \cdot c^2$ )	Kütlə defekti ( $E = \Delta m \cdot c^2$ )
Nümunə	Reaktor, atom bombası	Günəş və ulduzlar

Hər iki reaksiyada enerji itən kütlədən, yəni kütlə defektindən alınır.

✎Bölünmədə ayrılan ümumi enerji

1Verilir: Bir nüvənin bölünməsi $\approx 200$ MeV verir; 5 nüvə bölünür.
2Düstur: Ümumi enerji = bölünmə sayı $\times$ bir bölünmənin enerjisi.
3Hesablama: $5 \times 200 = 1000$ MeV.
4Cavab: Ümumi enerji 1000 MeV-dir.

✎Zəncirvari reaksiyada neytron sayı

1Verilir: Hər bölünmə 2 yeni neytron verir; 1 neytrondan başlanır.
2Düstur: $n$ nəsildən sonra neytron sayı $= 2^n$ .
3Hesablama: 3 nəsil üçün: $2^3 = 2 \cdot 2 \cdot 2 = 8$ .
4Cavab: 3 nəsildən sonra 8 neytron yaranar.

🚫Tez-tez səhv

Moderator neytronları YAVAŞIDIR, idarəedici çubuqlar isə UDUR. Bu iki vəzifəni qarışdırma — moderator udmur, çubuqlar yavaşıtmır.

⚠️Diqqət

Bölünmə (ağır nüvə → iki yüngül nüvə) ilə sintezi (yüngül nüvələr → ağır nüvə) qarışdırma; ikisi əks istiqamətdə gedir, amma hər ikisi enerji verir.

⚠️Diqqət

Kütlə şərtinə diqqət: kütlə kritik kütlədən BÖYÜK olsa reaksiya davam edir, AZ olsa sönür. Çoxalma əmsalı ilə: $k > 1$ partlayış, $k = 1$ reaktor, $k < 1$ sönmə.

💡Qeyd

Nüvə enerjisi kimyəvi yanmadan qat-qat böyükdür, çünki nüvə qüvvələri elektron (kimyəvi) qüvvələrindən çox güclüdür və kütlə defekti nəzərə çarpan dərəcədə böyükdür.

Qaydalar

1Bölünmə neytronun ağır nüvə ( $^{235}\text{U}$ ) tərəfindən udulması ilə başlayır və böyük enerji ( $\approx 200$ MeV) verir.
2Hər bölünmədə 2-3 neytron ayrılır → zəncirvari reaksiya (kritik kütlə tələb olunur).
3Reaktorda idarəedici çubuqlar neytron udaraq reaksiyanı idarə edir; moderator neytronları yavaşıdır.
4İstilik nüvə (sintez) reaksiyası — yüngül nüvələrin birləşməsidir (Günəş enerjisi).

Məşq

15 asan · 15 orta · 15 çətin

Hər testdə təsadüfi 10 sual seçilir

Asan Orta Çətin Qarışıq

Nüvə enerjisi: bölünmə, zəncirvari reaksiya və reaktor

Qrafiklər

Əsas terminlər

Qaydalar

Məşq