Uran-235

admin 0 Comments Articles

Uran-235

Kernespaltning set med en uran-235 kerne

Spaltningen af et atom af uran-235 frigør 202,5 MeV (3,24×10-11 J) inde i reaktoren. Det svarer til 19,54 TJ/mol, eller 83,14 TJ/kg. Yderligere 8,8 MeV slipper ud af reaktoren som antieutrinoer. Når 235
92U-nuklider bombarderes med neutroner, er en af de mange spaltningsreaktioner, som de kan gennemgå, følgende (vist på billedet ved siden af):

Tunge vandreaktorer og nogle grafitmodererede reaktorer kan bruge naturligt uran, men letvandsreaktorer skal bruge lavt beriget uran på grund af den højere neutronabsorption i letvand. Uranberigelse fjerner noget af uran-238 og øger andelen af uran-235. Højt beriget uran (HEU), som indeholder en endnu større andel af uran-235, anvendes undertiden i reaktorerne i atomubåde, forskningsreaktorer og atomvåben.

Hvis mindst én neutron fra uran-235-fission rammer en anden kerne og får den til at spalte, fortsætter kædereaktionen. Hvis reaktionen vil opretholde sig selv, siges den at være kritisk, og den masse af 235U, der kræves for at frembringe den kritiske tilstand, siges at være en kritisk masse. En kritisk kædereaktion kan opnås ved lave koncentrationer af 235U, hvis neutronerne fra fissionen modereres for at sænke deres hastighed, da sandsynligheden for fission med langsomme neutroner er større. En fissionskædereaktion producerer fragmenter med mellemmasse, som er stærkt radioaktive og producerer yderligere energi ved deres radioaktive henfald. Nogle af dem producerer neutroner, såkaldte forsinkede neutroner, som bidrager til fissionskædereaktionen. Atomreaktorers effekt justeres ved at placere kontrolstave, der indeholder elementer, som absorberer neutroner kraftigt, f.eks. bor, cadmium eller hafnium, i reaktorkernen. I atombomber er reaktionen ukontrolleret, og den store mængde energi, der frigives, skaber en kerneeksplosion.

AtomvåbenRediger

Atombomben af typen Little Boy kanonbombe, der blev kastet over Hiroshima den 6. august 1945, var fremstillet af højt beriget uran med en stor tamper. Den nominelle sfæriske kritiske masse for et 235U-atomvåben uden manipulering er 56 kg (123 lb), hvilket ville danne en kugle på 17,32 centimeter (6,82 in) i diameter. Materialet skal indeholde 85 % eller mere 235U og er kendt som uran af våbenkvalitet, selv om det for et groft og ineffektivt våben er tilstrækkeligt med en berigelse på 20 % (kaldet våbenanvendelig(e)). Der kan anvendes endnu lavere berigelse, men det medfører, at den nødvendige kritiske masse stiger hurtigt. Anvendelse af en stor tamper, implosionsgeometrier, udløserrør, poloniumudløser, tritiumforstærkning og neutronreflektorer kan muliggøre et mere kompakt og økonomisk våben, der anvender en fjerdedel eller mindre af den nominelle kritiske masse, selv om dette sandsynligvis kun vil være muligt i et land, der allerede har stor erfaring med at konstruere atomvåben. De fleste moderne atomvåbenkonstruktioner anvender plutonium-239 som den fissile komponent i det primære trin; HEU (højt beriget uran, i dette tilfælde uran med 20% eller mere 235U) anvendes dog ofte i det sekundære trin som tændstof for fusionsbrændstoffet.