Jaderné zbraně – Úvod do tématu
Napsal: 6/2/2006, 21:08
Jako úvod k slibovanému tématu jsem se nejprve rozhodl vytvořil „slovníček“ základních pojmů,které se budou v následných článcích vyskytovat. Jsou vyňaty z odborných publikací a pro dokreslení dalších dějů a postupů dosti klíčové. Sehnal jsem k nim i ilustrační obrázky, tak by to mělo být i více názorné. Vzhledem k tomu,že málokdo z nás je jaderný fyzik,rozhodně neuškodí si „oprášit“ případně doplnit školní vědomosti.
Tolik tedy úvod a zde již slibovaný „slovníček“:
JADERNÁ REAKCE
Jaderná reakce je proces, kdy při vzájemné interakci dvou jaderných částic vznikají jiné částice. Z praktického hlediska je nejdůležitější reakce, kdy na jádro X nalétává částice „A“ (například neutron) a vzniká nové jádro Y a částice „B“. Při jaderné reakci se zachovává elektrický náboj, počet nukleonů a platí zákon zachování energie.
ŠTĚPNÁ ŘETĚZOVÁ REAKCE
Při štěpné reakci jádra atomu se uvolní v průměru dva až tři neutrony, které mohou vyvolat rozštěpení dalšího jádra. Tak vzniká štěpná “řetězová” reakce.
TERMOJADERNÁ REAKCE
Termojaderná reakce je slučování lehkých jader atomu v jádro těžší, při němž se uvolňuje značné množství energie. Ke vzniku termojaderné reakce je třeba vysoké energie, aby byla překonána elektrostatická odpudivost jader.
URAN
Uran je přirozený radioaktivní prvek s několika izotopy používanými jako jaderné palivo. Známy izotopy uranu hmotnostních čísel 227 až 240, z nichž v přirozené izotopní směsi se vyskytují mateřské nuklidy uranové a aktiniové řady (U-238 a U-235) a dceřiný produkt uranové řady (U-234). Přírodní směs izotopů uranu se skládá z 99,3 % U-238 a 0,7 % U-235. Praktický význam izotopů uranu spočívá ve štěpnosti U-235 a U-233 tepelnými neutrony a ve schopnosti udržet řetězovou reakci.
U-238 je izotop uranu, který je možno štěpit pouze tzv. rychlými neutrony. Při záchytu pomalejšího neutronu jádrem se U-238 přemění na plutonium Pu-239.
U-235 je izotop uranu štěpitelný pomalými neutrony. Je hlavní využitelnou složkou jaderného paliva v tlakovodních reaktorech založených na štěpení pomalými neutrony. Proto se musí přírodní uran pro využití v těchto reaktorech obohacovat na obsah cca 3 % U-235.
PLUTONIUM
Plutonium, resp. jeho izotopy 239Pu a 241Pu, jsou důležitým štěpným materiálem. Spolu s izotopem uranu 235U slouží jako palivo v jaderných reaktorech a používají se také k výrobě jaderných zbraní. Technická příprava plutonia se zakládá na účinku pomalých neutronů na izotop 238U.
BERYLIUM
Berylium není radioaktivní. Vzniká v přírodě působením kosmického záření. Používá se například v jaderné a raketové technice. Rozpustné sloučeniny berylia jsou jedovaté.
LITHIUM
Připravuje se elektrolýzou taveniny chloridu lithnatého. Používá se jako příměs do slitin hliníku, zinku a hořčíku a v metalurgii mědi.
DEUTERIUM
Deuterium je izotop vodíku, který má výborné moderační vlastnosti. Vodu v jejíchž molekulách H2O je namísto “obyčejného“ izotopu vodíku právě deuterium nazýváme těžká voda. S ohledem na malou absorpci neutronů je těžká voda lepší moderátor než lehká voda. Kromě jaderné techniky se deuterium a jeho sloučeniny používají např. v spektroskopii, v lékařství, při studiu mechanizmů chemických reakcí a podobně.
TRITIUM
Tritium je izotop vodíku. V reaktoru vzniká při záchytu neutronů na lehkých prvcích obsažených v jaderném palivu nebo chladivu. V chladivu vzniká přímo záchytem na deuteriu, tento příspěvek je však u současných lehkovodních reaktorů zanedbatelný, ale zásadní je příspěvek od (n, alfa) reakce na atomech bóru, který se používá k regulaci výkonu reaktoru ve formě kyseliny borité. Většina tritia se přeměňuje na tzv. tritiovou vodu a stává se součástí normálního koloběhu vody.
NEUTRON
Neutron je elektricky neutrální elementární částice. Vyvolává celou řadu jaderných reakcí, z nichž nejdůležitější je štěpení těžkých jader. Je 1838x těžší než elektron. Neutrony společně s protony tvoří jádro atomu. Nejintenzivnějším umělým zdrojem neutronů jsou jaderné reaktory. Střední doba života neutronu je 918 s
RYCHLÝ NEUTRON
Neutron, který má, z hlediska atomové fyziky, značnou kinetickou energii (řádově několik MeV).
Tolik tedy úvod a zde již slibovaný „slovníček“:
JADERNÁ REAKCE
Jaderná reakce je proces, kdy při vzájemné interakci dvou jaderných částic vznikají jiné částice. Z praktického hlediska je nejdůležitější reakce, kdy na jádro X nalétává částice „A“ (například neutron) a vzniká nové jádro Y a částice „B“. Při jaderné reakci se zachovává elektrický náboj, počet nukleonů a platí zákon zachování energie.
ŠTĚPNÁ ŘETĚZOVÁ REAKCE
Při štěpné reakci jádra atomu se uvolní v průměru dva až tři neutrony, které mohou vyvolat rozštěpení dalšího jádra. Tak vzniká štěpná “řetězová” reakce.
TERMOJADERNÁ REAKCE
Termojaderná reakce je slučování lehkých jader atomu v jádro těžší, při němž se uvolňuje značné množství energie. Ke vzniku termojaderné reakce je třeba vysoké energie, aby byla překonána elektrostatická odpudivost jader.
URAN
Uran je přirozený radioaktivní prvek s několika izotopy používanými jako jaderné palivo. Známy izotopy uranu hmotnostních čísel 227 až 240, z nichž v přirozené izotopní směsi se vyskytují mateřské nuklidy uranové a aktiniové řady (U-238 a U-235) a dceřiný produkt uranové řady (U-234). Přírodní směs izotopů uranu se skládá z 99,3 % U-238 a 0,7 % U-235. Praktický význam izotopů uranu spočívá ve štěpnosti U-235 a U-233 tepelnými neutrony a ve schopnosti udržet řetězovou reakci.
U-238 je izotop uranu, který je možno štěpit pouze tzv. rychlými neutrony. Při záchytu pomalejšího neutronu jádrem se U-238 přemění na plutonium Pu-239.
U-235 je izotop uranu štěpitelný pomalými neutrony. Je hlavní využitelnou složkou jaderného paliva v tlakovodních reaktorech založených na štěpení pomalými neutrony. Proto se musí přírodní uran pro využití v těchto reaktorech obohacovat na obsah cca 3 % U-235.
PLUTONIUM
Plutonium, resp. jeho izotopy 239Pu a 241Pu, jsou důležitým štěpným materiálem. Spolu s izotopem uranu 235U slouží jako palivo v jaderných reaktorech a používají se také k výrobě jaderných zbraní. Technická příprava plutonia se zakládá na účinku pomalých neutronů na izotop 238U.
BERYLIUM
Berylium není radioaktivní. Vzniká v přírodě působením kosmického záření. Používá se například v jaderné a raketové technice. Rozpustné sloučeniny berylia jsou jedovaté.
LITHIUM
Připravuje se elektrolýzou taveniny chloridu lithnatého. Používá se jako příměs do slitin hliníku, zinku a hořčíku a v metalurgii mědi.
DEUTERIUM
Deuterium je izotop vodíku, který má výborné moderační vlastnosti. Vodu v jejíchž molekulách H2O je namísto “obyčejného“ izotopu vodíku právě deuterium nazýváme těžká voda. S ohledem na malou absorpci neutronů je těžká voda lepší moderátor než lehká voda. Kromě jaderné techniky se deuterium a jeho sloučeniny používají např. v spektroskopii, v lékařství, při studiu mechanizmů chemických reakcí a podobně.
TRITIUM
Tritium je izotop vodíku. V reaktoru vzniká při záchytu neutronů na lehkých prvcích obsažených v jaderném palivu nebo chladivu. V chladivu vzniká přímo záchytem na deuteriu, tento příspěvek je však u současných lehkovodních reaktorů zanedbatelný, ale zásadní je příspěvek od (n, alfa) reakce na atomech bóru, který se používá k regulaci výkonu reaktoru ve formě kyseliny borité. Většina tritia se přeměňuje na tzv. tritiovou vodu a stává se součástí normálního koloběhu vody.
NEUTRON
Neutron je elektricky neutrální elementární částice. Vyvolává celou řadu jaderných reakcí, z nichž nejdůležitější je štěpení těžkých jader. Je 1838x těžší než elektron. Neutrony společně s protony tvoří jádro atomu. Nejintenzivnějším umělým zdrojem neutronů jsou jaderné reaktory. Střední doba života neutronu je 918 s
RYCHLÝ NEUTRON
Neutron, který má, z hlediska atomové fyziky, značnou kinetickou energii (řádově několik MeV).
