- Năng lượng hạt nhân là gì?
- Năng lượng hạt nhân thu được như thế nào?
- Năng lượng hạt nhân để làm gì?
- Ưu điểm của năng lượng hạt nhân
- Nhược điểm của năng lượng hạt nhân
- Đặc điểm của năng lượng hạt nhân
- Ví dụ về năng lượng hạt nhân
Chúng tôi giải thích năng lượng hạt nhân là gì và nó thu được bằng cách nào. Ngoài ra, nó dùng để làm gì, ưu điểm, nhược điểm và một số ví dụ.
Năng lượng nguyên tử an toàn, khá hiệu quả và đa năng.Năng lượng hạt nhân là gì?
Năng lượng hạt nhân hay năng lượng nguyên tử là kết quả của các phản ứng xảy ra trong các hạt nhân nguyên tử hoặc giữa chúng với nhau, tức là năng lượng được giải phóng trong các phản ứng hạt nhân. Các phản ứng này có thể xảy ra một cách tự phát hoặc nhân tạo.
Phản ứng hạt nhân là quá trình kết hợp hoặc phân mảnh của các hạt nhân của nguyên tử Y các hạt hạ nguyên tử. Các hạt nhân nguyên tử có thể kết hợp hoặc phân mảnh, giải phóng hoặc hấp thụ một lượng lớn năng lượng trong quá trình này. Khi các hạt nhân phân mảnh, quá trình này được gọi là phân hạch hạt nhân, và khi chúng kết hợp lại được gọi là phản ứng tổng hợp hạt nhân.
Sự phân hạch hạt nhân xảy ra khi một hạt nhân nguyên tử nặng bị phân mảnh thành một số hạt nhân nhỏ hơn trọng lượng, có thể tạo ra neutron, photon và mảnh vỡ của hạt nhân tự do. Phản ứng tổng hợp hạt nhân xảy ra khi một số hạt nhân nguyên tử có điện tích tương tự kết hợp với nhau để tạo thành một hạt nhân mới nặng hơn. Những phản ứng này xảy ra trong hạt nhân của các nguyên tử của một số đồng vị của nguyên tố hóa học như uranium (U) hoặc hydro (H).
Phần lớn năng lượng tham gia vào phản ứng hạt nhân về cơ bản là do một phần khối lượng của các hạt tham gia phản ứng được biến đổi trực tiếp thành năng lượng. Quá trình này đã được lập luận bởi nhà vật lý người Đức Albert Einstein bằng cách đưa ra phương trình của ông:
E = mc²
Ở đâu:
- VÀ: Năng lượng
- m: khối lượng
- C: tốc độ ánh sáng
Như bạn có thể thấy, phương trình do Einstein đề xuất liên quan đến khối lượng và năng lượng.
Năng lượng giải phóng trong phản ứng hạt nhân có thể được sử dụng để tạo ra điện lực trong nhà máy nhiệt điện, trong y học hạt nhân, trong công nghiệp, trong khai thác mỏ, trong khảo cổ học và trong nhiều ứng dụng khác.
Việc sử dụng chính của nó là trong việc tạo ra điện, nơi năng lượng hạt nhân được sử dụng để đốt nóng khối lượng từ Nước uống hoặc để tạo ra khí, ai năng lượng calo sau đó nó được sử dụng để điều khiển các tuabin lớn sản xuất điện.
Việc sử dụng năng lượng hạt nhân có kiểm soát được sử dụng cho các mục đích từ thiện. Nó là một nguồn năng lượng rất quan trọng nhưng thật không may, nó được sử dụng cho mục đích quân sự để sản xuất vũ khí hạt nhân hủy diệt hàng loạt.
Năng lượng hạt nhân thu được như thế nào?
Năng lượng hạt nhân thu được là kết quả của phản ứng hạt nhân trong hạt nhân nguyên tử của một số nguyên tố hóa học nhất định. Một số quá trình quan trọng nhất để thu được năng lượng hạt nhân là sự phân hạch đồng vị uranium-235 (235U) của nguyên tố uranium (U) và phản ứng tổng hợp đồng vị deuterium-tritium (2H-3H) của nguyên tố hydro (H) , mặc dù cũng có thể thu được Năng lượng hạt nhân từ các phản ứng hạt nhân trong các đồng vị thorium-232 (232Th), plutonium-239 (239Pu), stronti-90 (90Sr) hoặc polonium-210 (210Po).
Sự phân hạch của uranium-235 (235U) là một phản ứng tỏa nhiệt, tức là nó giải phóng rất nhiều năng lượng. Năng lượng được giải phóng làm nóng môi trường đang diễn ra phản ứng, chẳng hạn có thể là nước.
Để xảy ra quá trình phân hạch, đồng vị 235U bị bắn phá bằng nơtron miễn phí (mặc dù nó cũng có thể bị bắn phá bằng proton, các hạt nhân khác hoặc tia gamma) có tốc độ được kiểm soát rất tốt. Bằng cách này, một neutron tự do có thể bị hạt nhân hấp thụ, khiến nó mất ổn định và phân mảnh, đồng thời tạo ra các hạt nhân nhỏ hơn khác, neutron tự do, các hạt hạ nguyên tử khác và một lượng lớn năng lượng. Điều quan trọng là phải kiểm soát tốc độ của neutron bởi vì nếu nó quá cao, chúng có thể chỉ cần va chạm hoặc đi qua hạt nhân, và chúng sẽ không bị hấp thụ để tạo ra sự phân hạch.
Các hạt được tạo ra do sự phân hạch của một hạt nhân, đến lượt nó có thể bị hấp thụ bởi các hạt nhân lân cận khác, hạt này cũng sẽ là sự phân hạch, và các hạt được tạo ra do kết quả của sự phân hạch khác này, một lần nữa, có thể bị hấp thụ bởi các hạt nhân khác, v.v., tạo ra cái được gọi là: Phản ứng dây chuyền.
Phản ứng dây chuyền hạt nhân có điều khiển có nhiều ứng dụng có lợi, như đã đề cập ở trên. Tuy nhiên, khi phản ứng dây chuyền không được kiểm soát, nó tiếp tục cho đến khi không còn nguyên liệu để phân hạch, xảy ra trong một thời gian ngắn. Quá trình không được kiểm soát này là khởi đầu cho hoạt động của những quả bom nguyên tử do Hoa Kỳ ném xuống Nhật Bản trong WWII.
Mặt khác, phản ứng tổng hợp của cặp đơteri-triti (2H-3H) là quá trình phản ứng tổng hợp hạt nhân đơn giản nhất tồn tại. Để xảy ra phản ứng tổng hợp này, cần phải đưa hai proton lại gần nhau hơn (một từ 2H và một từ 3H) để lực tương tác hạt nhân mạnh (lực liên kết các nucleon, nghĩa là, proton và neutron, và lực này phải vượt qua lực đẩy giữa các proton, vì chúng có cùng điện tích) vượt quá lực tương tác tĩnh điện, vì các proton mang điện tích dương nên chúng có xu hướng đẩy nhau. Để đạt được điều này, áp suất và áp suất nén nhất định được áp dụng, cũng như nhiệt độ vô cùng đặc biệt. Quá trình nhiệt hạch này tạo ra một hạt nhân 4He, một nơtron và một lượng lớn năng lượng.
Phản ứng tổng hợp hạt nhân là một quá trình xảy ra một cách tự phát trong các ngôi sao, ví dụ, Mặt trời, nhưng cũng đã được tạo ra một cách nhân tạo.
Nói chung, phản ứng hạt nhân tạo ra các nguyên tử không ổn định, để ổn định bản thân chúng, phát ra năng lượng dư thừa để môi trường trong một thời gian xác định. Năng lượng phát ra này được gọi là bức xạ ion hóa, có đủ năng lượng để ion hóa vấn đề xung quanh nó, đó là lý do tại sao bức xạ cực kỳ nguy hiểm đối với tất cả các dạng sống.
Năng lượng hạt nhân để làm gì?
Việc sử dụng năng lượng hạt nhân vì mục đích hòa bình là rất nhiều, không chỉ để sản xuất điện (vốn đã có tầm quan trọng to lớn trong thế giới công nghiệp hóa ngày nay) mà còn để sản xuất năng lượng nhiệt có thể sử dụng và thu vào, hoặc của năng lượng cơ học, và thậm chí các dạng bức xạ ion hóa có thể được sử dụng để khử trùng vật liệu y tế hoặc phẫu thuật. Nó cũng được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các phương tiện, chẳng hạn như tàu ngầm nguyên tử.
Ưu điểm của năng lượng hạt nhân
Ưu điểm của năng lượng hạt nhân là:
- Ít gây ô nhiễm. Miễn là không có tai nạn và chất thải phóng xạ được xử lý đúng cách, các nhà máy điện hạt nhân gây ô nhiễm môi trường ít hơn đốt cháy nhiên liệu hóa thạch.
- An toàn. Miễn là các yêu cầu của Bảo vệ, năng lượng hạt nhân có thể đáng tin cậy, nhất quán và sạch sẽ.
- Có hiệu quả. Lượng năng lượng được giải phóng bởi các loại phản ứng hạt nhân này rất lớn so với lượng nguyên liệu thô Họ yêu cầu.
- Linh hoạt. Việc ứng dụng bức xạ và các dạng năng lượng hạt nhân khác trong các lĩnh vực hiểu biết khác nhau của con người, chẳng hạn như y học, là rất quan trọng.
Nhược điểm của năng lượng hạt nhân
Nhược điểm của điện hạt nhân là:
- Rủi ro Trong các trường hợp tai nạn, chẳng hạn như tai nạn xảy ra với lò phản ứng hạt nhân Chernobyl trước đây Liên Xô, dân thường và thậm chí cả đời sống động vật có nguy cơ nhiễm phóng xạ cao.
- Thải bỏ. Các sản phẩm phụ phóng xạ từ các nhà máy điện hạt nhân rất khó xử lý và một số có chu kỳ bán rã rất dài (thời gian để một nguyên tử phóng xạ phân hủy).
- Đắt Việc tạo ra các nhà máy điện hạt nhân và việc sử dụng Công nghệ nó thường rất đắt.
Đặc điểm của năng lượng hạt nhân
Nói rộng ra, năng lượng hạt nhân rất mạnh mẽ, hiệu quả, là một thành tựu thực sự của khả năng làm chủ vật lý của con người. Tuy nhiên, nó cũng là một công nghệ đầy rủi ro: sau khi chứng kiến những thảm họa do bom nguyên tử ở Hiroshima và Nagasaki, hay vụ tai nạn Chernobyl ở Liên Xô, người ta mới biết rằng loại công nghệ này đại diện cho một mối nguy hiểm thực sự đối với cuộc sống trên hành tinh. Chúng tôi biết nó.
Ví dụ về năng lượng hạt nhân
Một ví dụ hòa bình về việc sử dụng năng lượng này là bất kỳ nhà máy điện hạt nhân nào, chẳng hạn như nhà máy ở Ikata, ở Nhật Bản. Một ví dụ về cách sử dụng thiện chiến của nó là cuộc bắn phá các thành phố Phụ nữ Nhật Bản ở Hiroshima và Nagasaki năm 1945 trong Thế chiến thứ hai.