Uraniu-235

admin 0 Comments Articles

Uraniu-235

Fisiunea nucleară văzută cu un nucleu de uraniu-235

Fisiunea unui atom de uraniu-235 eliberează 202,5 MeV (3,24×10-11 J) în interiorul reactorului. Aceasta corespunde la 19,54 TJ/mol, sau 83,14 TJ/kg. Alți 8,8 MeV scapă din reactor sub formă de antineutrini. Atunci când nuclizii 235
92U sunt bombardați cu neutroni, una dintre numeroasele reacții de fisiune pe care le poate suferi este următoarea (prezentată în imaginea alăturată):

Reactoarele cu apă grea și unele reactoare moderate cu grafit pot utiliza uraniu natural, dar reactoarele cu apă ușoară trebuie să utilizeze uraniu slab îmbogățit din cauza absorbției mai mari de neutroni a apei ușoare. Îmbogățirea uraniului elimină o parte din uraniu-238 și crește proporția de uraniu-235. Uraniul puternic îmbogățit (HEU), care conține o proporție și mai mare de uraniu-235, este folosit uneori în reactoarele submarinelor nucleare, în reactoarele de cercetare și în armele nucleare.

Dacă cel puțin un neutron din fisiunea uraniului-235 lovește un alt nucleu și îl face să fuzioneze, atunci reacția în lanț va continua. Dacă reacția se va menține de la sine, se spune că este critică, iar masa de 235U necesară pentru a produce starea critică se spune că este o masă critică. O reacție critică în lanț poate fi obținută la concentrații mici de 235U dacă neutronii din fisiune sunt moderați pentru a le reduce viteza, deoarece probabilitatea de fisiune cu neutroni lenți este mai mare. O reacție în lanț de fisiune produce fragmente de masă intermediară care sunt foarte radioactive și care produc energie suplimentară prin dezintegrarea lor radioactivă. Unele dintre acestea produc neutroni, numiți neutroni întârziați, care contribuie la reacția de fisiune în lanț. Puterea de ieșire a reactoarelor nucleare este ajustată prin amplasarea în miezul reactorului a barelor de control care conțin elemente care absorb puternic neutronii, de exemplu, bor, cadmiu sau hafniu. În cazul bombelor nucleare, reacția este necontrolată, iar cantitatea mare de energie eliberată creează o explozie nucleară.

Arme nucleareEdit

Bomba atomică de tip pistol Little Boy, lansată pe Hiroshima la 6 august 1945, a fost fabricată din uraniu puternic îmbogățit, cu o sabotă mare. Masa critică sferică nominală pentru o armă nucleară 235U neamestecată este de 56 kilograme (123 lb), care ar forma o sferă cu diametrul de 17,32 centimetri (6,82 in). Materialul trebuie să aibă 85% sau mai mult de 235U și este cunoscut sub numele de uraniu de calitate militară, deși pentru o armă rudimentară și ineficientă este suficientă o îmbogățire de 20% (numită armă(e) utilizabilă(e)). Se poate utiliza o îmbogățire chiar și mai mică, dar acest lucru duce la creșterea rapidă a masei critice necesare. Utilizarea unui dispozitiv de manipulare de mari dimensiuni, a unor geometrii de implozie, a unor tuburi de declanșare, a unor declanșatori cu poloniu, a unui dispozitiv de intensificare a tritiului și a unor reflectoare de neutroni poate permite realizarea unei arme mai compacte și mai economice care să utilizeze o pătrime sau mai puțin din masa critică nominală, deși acest lucru ar fi probabil posibil doar într-o țară care are deja o experiență vastă în ingineria armelor nucleare. Cele mai multe modele moderne de arme nucleare folosesc plutoniu-239 ca și componentă fisionabilă a etapei primare; cu toate acestea, HEU (uraniu puternic îmbogățit, în acest caz uraniu care are 20% sau mai mult 235U) este adesea folosit în etapa secundară ca aprinzător pentru combustibilul de fuziune.

.