Mini-kurzus
Maghasadás
Maghasadáskor egy nehéz atommag két közepes tömegű magra hasad, miközben rendszerint néhány neutron és nagy mennyiségű energia szabadul fel. Az energia forrása a kezdeti és végső magállapotok kötési energiájának különbsége, nem a tömeg „eltűnése”.
Miért lehet energetikailag kedvező?
A nagyon nehéz magok egy nukleonra jutó kötési energiája kisebb, mint a közepes tömegű magoké. Hasadáskor a termékek nukleonjai átlagosan erősebben kötött állapotba kerülhetnek. A tömegkülönbség E=Δmc² szerint felszabaduló energiaként jelenik meg.
Neutronindukált hasadás
Bizonyos magok, például urán-235, lassú neutron befogása után gerjesztett összetett magot alkothatnak. Ez deformálódhat, majd két fragmentumra szakadhat. A konkrét termékpárok nem mindig ugyanazok; a hasadási hozam több lehetséges fragmentum között oszlik meg.
Láncreakció
Egy hasadás több szabad neutront termelhet. Ha ezek közül átlagosan egynél több új hasadást indít, a reakció növekszik; ha pontosan egyet, kritikus állapot jön létre; ha kevesebbet, a reakció lecseng. Ezt az effektív sokszorozási tényező k írja le.
Reaktor és fegyver nem ugyanaz
Energiatermelő reaktorban a láncreakciót szabályozott, közel kritikus állapotban tartják, és a felszabaduló hőt elvezetik. A műszaki cél a teljesítmény stabil szabályozása, nem a lehető leggyorsabb energiafelszabadítás. A két rendszer fizikai és mérnöki követelményei alapvetően eltérnek.
Hová kerül az energia?
A felszabaduló energia nagy része a hasadási fragmentumok mozgási energiája, amely az anyagban gyorsan hővé alakul. További részek neutronokban, prompt gamma-sugárzásban, későbbi béta- és gamma-bomlásokban jelennek meg. Ezért a reaktor leállítása után is marad bomlási hő.
Neutronok lassítása és elnyelése
Egyes reaktortípusok moderátort használnak a neutronok lassítására, mert bizonyos hasadóanyagok termikus neutronnal nagyobb valószínűséggel hasadnak. Szabályozó anyagok ezzel szemben neutronokat nyelnek el, így csökkentik a láncreakció intenzitását.
Megmaradási törvények
A teljes nukleonszám, töltés, energia és impulzus megmarad. A fragmentumok és neutronok pontos eloszlása változó lehet, de a teljes könyvelésnek minden eseményben teljesülnie kell. A radioaktív leánymagok további bomlásokkal közelíthetnek stabilitáshoz.
Próbáld ki
Egy hasadás 200 MeV energiát szabadít fel. Miért nem azt mondjuk, hogy a teljes uránmag 200 MeV „tömeggé alakult”?
Megoldás
Mert csak a kezdeti és végső állapot tömegének kis különbsége felel meg a 200 MeV energiának. A nukleonok nagy része továbbra is a hasadási termékekben található.