decat valoarea calculata drept suma maselor neutronilor si protonilor. Diferenta de masa ?m a fost numita "defect de masa". Conform relatiei lui Einstein, inmultind valoarea defectului de masa ?m cu c2, obtinem valoarea energiei de legatura a nucleului:
,
unde A este numarul de masa si Z numarul de ordine.
Energia de legatura este echivalenta cu lucrul mecanic ce trebuie efectuat impotriva fortelor nucleare de atractie a celor A nucleoni pentru indepartarea lor la distante in care fortele nucleare nu mai sunt active. Pe baza datelor experimentale s-a concluzionat ca valoarea energiei de legatura este proportionala cu numarul de masa: . Acest lucru sugereaza faptul ca fortele nucleare prezinta un caracter de saturatie, adica un nucleon interactioneaza cu un numar limitat de nucleoni vecini si nu cu toti nucleouni din nucleu. Din aceste motive s-a introdus valoarea energiei de legatura per nucleon: .
In cazul nucleelor grele valoarea energiei de legatura per nucleon este cca. ~7,6 MeV. Daca nucleul greu fisioneaza in doua nuclee cu masa medie, atunci energia de legatura per nucleon este cca. ~8,5 MeV (figura 1).
Fig. 1. Variatia energiei de legatura per nucleon functie de numarul de masa. Din aceasta curba se poate observa ca cei mai stabili sunt izotopii fierului si nichelului, astfel se pot elibera energii nucleare prin fisiunea nucleelor grele, respectiv prin fuziunea nucleelor usoare
In cazul nucleului de uranium 92235U diferenta energiilor de cca. ~205 MeV inseamna o energie eliberata sub forma energiilor cinetice ale partilor componente. Bilantul energiei se poate evalua astfel: energia per nucleon in cazul sistemului n+ 235U este 7,60 MeV, iar pentru fragmentele de fisiune cu numar de masa medie A=144 energia per nucleon este 8,33 MeV, respectiv pentru fragmentele de fisiune cu numar de masa medie A= 92 energia per nucleon este 8,69 MeV. Diferenta in valoarea energiei totale de legatura este Qfisiune?= ?mc2 ~ 205 MeV.
Energia cinetica a particulelor este cedata mediului prin franarea (uraniu si materiale moderatoare), care duce la incalzirea acestuia. Aceasta energie evaluata pentru un nucleu nu este mare, dar evaluata pentru 1 g 235U inseamna o energie de 22,8 MWh, care este echivalenta cu energia termica eliberata prin arderea unei cantitati de 2400 kg carbune.
Fizica procesului de fisiune
Otto Hahn si Fridrich Strassmann au studiat in 1938 procesul de formare a elementelor transuraniene din nuclee de uranium. In acest scop au iradiat cu neutroni o tinta de uranium si au constatat aparitia elementelor cu masa medie, de exemplu Ba, La, Ce. In interpretarea lor a avut loc fisiunea nucleelor de uraniu (O Hahn, premiu Nobel 1944; F.Strassmann, fizician german).
Fisiunea inseamna o reactie nucleara de rupere a nucleelor grele in nuclee mai usoare insotita cu eliberarea neutronilor rapizi:
ZAXN + a ?YK +YN + ???.n ,
unde Yi reprezinta nuclee noi aparute in urma procesului de fisiune, iar ???>1 reprezinta numarul mediu al neutronilor n rapizi eliberati in procesul de fisiune.
Rolul particulei proiectil a in provocarea procesului de fisiune este excitarea procesului de fisiune, in care de regula particula proiectil reprezinta un neutron lent.
Un nuclee, unul de bariu 14556Ba si unul de
Documentul este oferit gratuit,
trebuie doar să te autentifici in contul tău.
