Hvordan bruges fission til at beregne den krævede energi?

Fission er processen med at opdele en tung atomkerne i to eller mere lettere kerner, hvilket frigiver en enorm mængde energi. Denne energi beregnes ved hjælp af følgende koncepter:

1. Masse defekt og bindende energi:

* Massedefekt: Den samlede masse af datterkernerne efter fission er lidt mindre end massen af ​​den originale overordnede kerne. Denne forskel i masse, kaldet "massedefekt", omdannes til energi ifølge Einsteins berømte ligning E =MC².

* bindende energi: Den energi, der kræves for at holde nukleoner (protoner og neutroner) sammen i en kerne kaldes den bindende energi. Fission frigiver energi, fordi datterkernerne har en højere bindende energi pr. Nukleon end overordnet kerne. Dette betyder, at datterkerne er mere stabile og har et lavere masse-til-energi-forhold.

2. Fission Energy Release:

Den energi, der frigives i fission, er primært i form af:

* kinetisk energi af fissionsprodukter: Datterkernerne skubbes ud med meget høj kinetisk energi.

* kinetisk energi af neutroner: Flere neutroner frigøres under fission og bærer betydelig kinetisk energi.

* Gamma -stråling: Gamma-stråler med høj energi udsendes også under fissionsprocessen.

Beregning:

1. Bestem massedefekten: Trækkes den samlede masse af datterkernerne og udsendte neutroner fra massen af ​​den originale kerne.

2. Konverter massedefekt til energi: Multiplicer massedefekten med hastigheden af ​​lys firkantet (c²) ved hjælp af konverteringsfaktoren 1 atommasseenhed (AMU) =931,5 MeV/C².

Eksempel:

Fission af uranium-235 (U-235) kan repræsenteres som følger:

`` `

¹⁴¹ba + ⁹²KR + 3 neutroner → ²³⁵u + energi

`` `

* Massedefekt: Massedefekten i denne reaktion er ca. 0,215 amu.

* Energi frigivet:

* E =mc² =(0,215 amu) * (931,5 mev/c²) =200,7 MeV

Derfor frigives ca. 200,7 meV energi pr. Fissionsbegivenhed for U-235.

Bemærk: Energien, der frigives i fission, kan variere lidt afhængigt af de specifikke datterkerner, der er produceret, og energien fra de udsendte neutroner og gammastråler.

Praktiske applikationer:

Energien, der er frigivet i nuklear fission, udnyttes for at generere elektricitet i atomkraftværker. Fission spiller også en rolle i atomvåben og udviklingen af ​​andre nukleare teknologier.