Urán-235

admin 0 Comments Articles

Urán-235

A maghasadás egy urán-235 atommaggal

Egy urán-235 atom hasadása 202,5 MeV (3,24×10-11 J) energiát szabadít fel a reaktorban. Ez 19,54 TJ/molnak, vagy 83,14 TJ/kg-nak felel meg. További 8,8 MeV antineutrínóként távozik a reaktorból. Amikor a 235
92U nuklidot neutronokkal bombázzák, a számos hasadási reakció közül az egyik, amin keresztülmehet, a következő (a szomszédos képen látható):

Nehézvizes reaktorokban és néhány grafittal moderált reaktorban természetes uránt lehet használni, de a könnyűvizes reaktorokban alacsony dúsítású uránt kell használni a könnyűvíz nagyobb neutronelnyelése miatt. Az urándúsítással eltávolítják az urán-238 egy részét, és növelik az urán-235 arányát. A magasan dúsított uránt (HEU), amely még nagyobb arányban tartalmaz urán-235-öt, néha atom-tengeralattjárók reaktoraiban, kutatóreaktorokban és nukleáris fegyverekben használják.

Ha az urán-235 hasadásából származó legalább egy neutron egy másik atommagba csapódik, és azt is hasadásra készteti, akkor a láncreakció folytatódik. Ha a reakció fennmarad, azt mondjuk, hogy kritikus, és a kritikus állapot előállításához szükséges 235U tömegét kritikus tömegnek nevezzük. A kritikus láncreakció alacsony 235U-koncentráció esetén is elérhető, ha a hasadásból származó neutronokat mérsékeljük, hogy csökkentsük a sebességüket, mivel a lassú neutronokkal történő hasadás valószínűsége nagyobb. A hasadási láncreakció során köztes tömegű darabok keletkeznek, amelyek erősen radioaktívak, és radioaktív bomlásukkal további energiát termelnek. Ezek egy része neutronokat, úgynevezett késleltetett neutronokat termel, amelyek hozzájárulnak a hasadási láncreakcióhoz. Az atomreaktorok teljesítményét a neutronokat erősen elnyelő elemeket, pl. bórt, kadmiumot vagy hafniumot tartalmazó szabályozó rudaknak a reaktormagban való elhelyezésével szabályozzák. Az atombombákban a reakció ellenőrizetlen, és a felszabaduló nagy mennyiségű energia nukleáris robbanást hoz létre.

Nukleáris fegyverekSzerkesztés

A Hirosimára 1945. augusztus 6-án ledobott Little Boy ágyú típusú atombomba erősen dúsított uránból készült, nagy tamperrel. Egy manipulálatlan 235U nukleáris fegyver névleges gömbi kritikus tömege 56 kilogramm (123 lb), ami egy 17,32 centiméter átmérőjű gömböt alkotna. Az anyagnak legalább 85%-ban 235U-t kell tartalmaznia, és ezt nevezik fegyver minőségű uránnak, bár egy durva és hatástalan fegyverhez elegendő a 20%-os dúsítás is (ezt nevezik fegyver(ek)nek). Ennél alacsonyabb dúsítás is alkalmazható, de ez a szükséges kritikus tömeg gyors növekedését eredményezi. A nagy tamper, az implosziós geometria, a kioldócsövek, a polónium-kioldók, a trícium-erősítés és a neutronreflektorok alkalmazása lehetővé teheti, hogy a névleges kritikus tömeg egynegyedét vagy annál kevesebbet használó, kompaktabb és gazdaságosabb fegyvert hozzanak létre, bár ez valószínűleg csak olyan országban lenne lehetséges, amely már nagy tapasztalattal rendelkezik a nukleáris fegyverek tervezésében. A legtöbb modern atomfegyver tervezése során az elsődleges fokozat hasadóanyag-komponenseként plutónium-239-et használnak; a másodlagos fokozatban azonban gyakran használnak HEU-t (magasan dúsított uránt, ebben az esetben legalább 20%-ban 235U-t tartalmazó uránt) a fúziós üzemanyag gyújtóanyagaként.