11

Co to jest energia atomowa?Co to jest energia atomowa?

Energia jądrowaEnergia jądrowa to energia  to energia wydzielana podczas przemian wydzielana podczas przemian jądrowych. Uwalnianie się jądrowych. Uwalnianie się energii podczas tych przemian energii podczas tych przemian związane jest z różnicami w związane jest z różnicami w energii wiązania energii wiązania poszczególnych jąder poszczególnych jąder atomowych. atomowych.

Energia jądrowa,Energia jądrowa, energia  energia uzyskiwana z rozszczepienia uzyskiwana z rozszczepienia bardzo ciężkich jąder bardzo ciężkich jąder ((uranuran, , plutonpluton, , tortor) lub z syntezy ) lub z syntezy lekkich pierwiastków (lekkich pierwiastków (helhel, , litlit). ). W obu przypadkach uwalniana W obu przypadkach uwalniana jest energia wiązania jest energia wiązania jądrowego, która ma jądrowego, która ma największą wartość dla jąder o największą wartość dla jąder o średnich masach (np. przy średnich masach (np. przy rozszczepieniu 1 g uranu rozszczepieniu 1 g uranu uzyskuje się tyle energii, co uzyskuje się tyle energii, co przy spaleniu ponad 2 t przy spaleniu ponad 2 t węgla!!). węgla!!).

22

Energia jądrowa w naturzeEnergia jądrowa w naturze

Reakcja syntezy jądrowej jest głównym źródłem energii emitowanej przez ciała niebieskie. Jest ona źródłem promieniowania Słońca i innych gwiazd. Z kolei we wnętrzu Ziemi, znajduje sie pewna ilość ciężkich pierwiastków promieniotwórczych ulegających ciągłemu rozpadowi. Energia ta, poza energią pozostałą po formowaniu się Ziemi, może być źródłem wzrostu temperatury ziemi wraz z głębokością.

33

Budowa atomuBudowa atomu

44

IzotopyIzotopyIzotopyIzotopy – odmiany pierwiastka chemicznego różniące się – odmiany pierwiastka chemicznego różniące się

liczbą neutronów w jądrze atomu (z definicji atomy tego liczbą neutronów w jądrze atomu (z definicji atomy tego samego pierwiastka mają tę samą liczbę protonów w samego pierwiastka mają tę samą liczbę protonów w jądrze). Izotopy tego samego pierwiastka różnią się liczbą jądrze). Izotopy tego samego pierwiastka różnią się liczbą masową (łączną liczbą neutronów i protonów w jądrze), ale masową (łączną liczbą neutronów i protonów w jądrze), ale mają tę samą liczbę atomową (liczbę protonów w jądrze).mają tę samą liczbę atomową (liczbę protonów w jądrze).

55

Reakcja rozszczepienia jądraReakcja rozszczepienia jądra

66

Zabłysło słońce na atolu Eniwetok - Zabłysło słońce na atolu Eniwetok - pierwsza bomba wodorowapierwsza bomba wodorowa

Kiedy dnia 1 listopada 1952 roku ostatni technicy zakończyli sprawdzanie Kiedy dnia 1 listopada 1952 roku ostatni technicy zakończyli sprawdzanie przyrządów pomiarowych i poszycia ogromnego walca o wysokości 6 przyrządów pomiarowych i poszycia ogromnego walca o wysokości 6 metrów, porytego ołowiem i pianką poliuretanową, nikt nie przypuszczał, że metrów, porytego ołowiem i pianką poliuretanową, nikt nie przypuszczał, że cudowna wyspa Elugelab na atolu Eniwetok, wraz z wybiciem godziny 7.14, cudowna wyspa Elugelab na atolu Eniwetok, wraz z wybiciem godziny 7.14, zamieni się w krater o wielkość 2 kilometrów i głębokości 50 metrów. zamieni się w krater o wielkość 2 kilometrów i głębokości 50 metrów. Miliony ton skał i roślinności oraz hektolitry wody w kilka sekund zamieniły Miliony ton skał i roślinności oraz hektolitry wody w kilka sekund zamieniły się w parę wodną i podczas pierwszych 90 sekund zostały uniesione na się w parę wodną i podczas pierwszych 90 sekund zostały uniesione na ok.17 tys. metrów, by po 5 minutach osiągnąć wysokość ok. 41 tys m. ok.17 tys. metrów, by po 5 minutach osiągnąć wysokość ok. 41 tys m. Oznacza to, że atomowy grzyb sięgnął aż do stratosfery. Tego dnia miała Oznacza to, że atomowy grzyb sięgnął aż do stratosfery. Tego dnia miała miejsce próba nowej broni. Broni, przy której wybuchy atomowych głowic z miejsce próba nowej broni. Broni, przy której wybuchy atomowych głowic z ładunkami rozszczepialnymi wydawać by się mogły strzałami z pistoletu ładunkami rozszczepialnymi wydawać by się mogły strzałami z pistoletu przy armatniej salwie. Tego dnia narodziła się bomba zwana potem bombą przy armatniej salwie. Tego dnia narodziła się bomba zwana potem bombą wodorową, a miała ona dwóch ojców. wodorową, a miała ona dwóch ojców. „„Rodzice” pochodzili z Europy wschodniej, i byli nimi: Rodzice” pochodzili z Europy wschodniej, i byli nimi: Węgier Edward TellerWęgier Edward TelleriiPolak Stanisław Ulam.Polak Stanisław Ulam.

77

Pierwsza bomba wodorowaPierwsza bomba wodorowa

Po wybuchu na atolu Eniwetok obserwatorzy i Po wybuchu na atolu Eniwetok obserwatorzy i naukowcy nie mogli uwierzyć w to, co zobaczyli. Jedni naukowcy nie mogli uwierzyć w to, co zobaczyli. Jedni gratulowali sobie sukcesu, inni stali osłupiali i patrzyli, co gratulowali sobie sukcesu, inni stali osłupiali i patrzyli, co zostało z wysepki, na której nastąpił wybuch. zostało z wysepki, na której nastąpił wybuch. Mocy, jaką osiągnęła bomba, nikt się nie spodziewał. Mocy, jaką osiągnęła bomba, nikt się nie spodziewał.

Założenia mówiły o sile 5 megaton, ale w rzeczywistości Założenia mówiły o sile 5 megaton, ale w rzeczywistości była ona dwukrotnie większa. Nie było to ostatnie słowo była ona dwukrotnie większa. Nie było to ostatnie słowo w konstrukcji bomb wysokiej mocy – 1 marca 1954 roku w konstrukcji bomb wysokiej mocy – 1 marca 1954 roku o godzinie 6.45 czasu lokalnego w pobliżu wyspy Charlie o godzinie 6.45 czasu lokalnego w pobliżu wyspy Charlie na atolu Bikini eksplodował ładunek nazwany na atolu Bikini eksplodował ładunek nazwany Cherlakiem. Zakładano, że moc wybuchu wyniesie 4 Cherlakiem. Zakładano, że moc wybuchu wyniesie 4 megatony, jednak o wybuchu okazało się, że miał on siłę megatony, jednak o wybuchu okazało się, że miał on siłę 15 megaton. Odpowiedzialne były za to czynniki, których 15 megaton. Odpowiedzialne były za to czynniki, których nie uwzględniono w obliczeniach. nie uwzględniono w obliczeniach.

88

Bomba wodorowaBomba wodorowa

BOMBA WODOROWA- BOMBA WODOROWA- realcja termojądrowa zachodzi w czasie realcja termojądrowa zachodzi w czasie wybuchu bomby wodorowej(termojądrowej).wybuchu bomby wodorowej(termojądrowej).Aby powstały warunki do zapoczątkowania reakcji fuzji( łączenie Aby powstały warunki do zapoczątkowania reakcji fuzji( łączenie

się lekkich jąder w cięższe) konieczny jest najpierw wybuch bomby się lekkich jąder w cięższe) konieczny jest najpierw wybuch bomby atomowej, która jest zapalnikiem bomby wodorowej, w celu atomowej, która jest zapalnikiem bomby wodorowej, w celu uzyskania olbrzymiej temperatury i ciśnienia. uzyskania olbrzymiej temperatury i ciśnienia. Masa wszystkich produktów rozszczepienia jest mniejsza niż Masa wszystkich produktów rozszczepienia jest mniejsza niż

poszątkowa masa jądra. Brakująca masa przekształca się w poszątkowa masa jądra. Brakująca masa przekształca się w energię energię E=m*cE=m*c22 gdzie: gdzie: EE- powstająca energia,- powstająca energia, mm-utracona masa,-utracona masa, cc- prędkość światła w próżni.- prędkość światła w próżni. Ze wzoru Einsteina wynika, ze nawet niewielka utrata masy Ze wzoru Einsteina wynika, ze nawet niewielka utrata masy

powoduje powstanie olbrzymiej energii. Ubytek masy dotyczy powoduje powstanie olbrzymiej energii. Ubytek masy dotyczy wszystkich reakcji w których wydziela się energia(spalanie), ale wszystkich reakcji w których wydziela się energia(spalanie), ale zwykle jest tak mały, że trudno go zauważyć.zwykle jest tak mały, że trudno go zauważyć.

99

1010

Energia elektryczna – Energia elektryczna – niezbędna każdego dnianiezbędna każdego dnia

1111

1212

Wykorzystanie energii jądrowejWykorzystanie energii jądrowejReakcja rozszczepienia ciężkich jąder może być kontrolowana i jest

wykorzystywana w energetyce w elektrowniach jądrowych. Najczęściej stosowanym surowcem jest uran-235. Wytwarzana w ten sposób energia wewnętrzna jest wykorzystywana do napędzania turbin generatorów energii elektrycznej. Obecnie około 7% energii zużywanej przez ludzkość w tym 15,7% energii elektrycznej jest produkowanej z energii jąder atomowych. W Stanach Zjednoczonych ok. 20%, a we Francji aż 80% energii elektrycznej pochodzi z elektrowni jądrowych. Stosowany jest również napęd atomowy (okręty podwodne, lotniskowce).

Energia rozpadu promieniotwórczego służy również do zasilania aparatury pomiarowej sond kosmicznych (szczególnie tych, które penetrują peryferyjne obszary Układu Słonecznego).Od lat pięćdziesiątych XX w. trwają prace nad kontrolowanym

przeprowadzeniem reakcji fuzji lekkich jąder atomowych. Mimo wielu prób, do tej pory nie udało się zbudować instalacji pozwalającej uzyskiwać użyteczną energię w sposób ciągły i stabilny na drodze fuzji jądrowej.

1313

Energia jądrowa to energia wydzielana podczas przemian jądrowych. Uwalnianie się energii podczas tych przemian związane jest z różnicami w energii wiązania poszczególnych jąder atomowych.

Do produkcji energii atomowej potrzebny jest uran, którego złoża nie są niewyczerpalne. Właśnie, dlatego energia jądrowa należy do energii nieodnawialnych. Z drugiej strony energia cieplna powstaje w reaktorach jądrowych nie wskutek spalania (jak w przypadku ropy, węgla i gazu), lecz w wyniku rozszczepienia atomu, co może ją klasyfikować, jako energię niekonwencjonalną. Elektrownie atomowe są także czystsze od elektrowni węglowych, nie zanieczyszczają one powietrza szkodliwymi gazami. Istnieje jednak problem z wielowiekowym składowaniem odpadów silnie radioaktywnych. Do ich zalet można zaliczyć niewielką powierzchnie, jaką zajmują. Wadą jest wielkość obszaru zasilanego z takiej elektrowni. W przypadku awarii, zostają pozbawieni energii elektrycznej mieszkańcy wielu regionów. Coraz lepsze urządzenia dają poczucie niezawodności i bezpieczeństwa. Katastrofy takie jak ta w Czarnobylu i w Fukushimie nie powinny się zdarzyć. Należy jednak pamiętać, w jakim świecie żyjemy i mieć na uwadze fakt, iż taki obiekt może być celem ataku terrorystycznego. Mówi się, że energia jądrowa jest tania. Tymczasem koszty inwestycyjne wielokrotnie przewyższają budowę elektrowni węglowych, a koszt wytworzenia 1kW energii jest sześciokrotnie wyższy niż w przypadku elektrowni wodnej i aż czterdziestokrotnie większy w porównaniu z kotłownią centralnego ogrzewania na biomasą. Elektrownia atomowa wygląda, więc dobrze w porównaniu z elektrownią węglową, natomiast źle w perspektywie wykorzystania energii odnawialnej.

1414

Zabłysnęło słońce na atolu Eniwetok - Zabłysnęło słońce na atolu Eniwetok - pierwsza bomba wodorowapierwsza bomba wodorowa

Kiedy dnia 1 listopada 1952 roku ostatni technicy zakończyli sprawdzanie Kiedy dnia 1 listopada 1952 roku ostatni technicy zakończyli sprawdzanie przyrządów pomiarowych i poszycia ogromnego walca o wysokości 6 przyrządów pomiarowych i poszycia ogromnego walca o wysokości 6 metrów, porytego ołowiem i pianką poliuretanową, nikt nie przypuszczał, że metrów, porytego ołowiem i pianką poliuretanową, nikt nie przypuszczał, że cudowna wyspa Elugelab na atolu Eniwetok, wraz z wybiciem godziny 7.14, cudowna wyspa Elugelab na atolu Eniwetok, wraz z wybiciem godziny 7.14, zamieni się w krater o wielkość 2 kilometrów i głębokości 50 metrów. zamieni się w krater o wielkość 2 kilometrów i głębokości 50 metrów. Miliony ton skał i roślinności oraz hektolitry wody w kilka sekund zamieniły Miliony ton skał i roślinności oraz hektolitry wody w kilka sekund zamieniły się w parę wodną i podczas pierwszych 90 sekund zostały uniesione na się w parę wodną i podczas pierwszych 90 sekund zostały uniesione na ok.17 tys. metrów, by po 5 minutach osiągnąć wysokość ok. 41 tys m. ok.17 tys. metrów, by po 5 minutach osiągnąć wysokość ok. 41 tys m. Oznacza to, że atomowy grzyb sięgnął aż do stratosfery. Tego dnia miała Oznacza to, że atomowy grzyb sięgnął aż do stratosfery. Tego dnia miała miejsce próba nowej broni. Broni, przy której wybuchy atomowych głowic z miejsce próba nowej broni. Broni, przy której wybuchy atomowych głowic z ładunkami rozszczepialnymi wydawać by się mogły strzałami z pistoletu ładunkami rozszczepialnymi wydawać by się mogły strzałami z pistoletu przy armatniej salwie. Tego dnia narodziła się bomba zwana potem bombą przy armatniej salwie. Tego dnia narodziła się bomba zwana potem bombą wodorową, a miała ona dwóch ojców. wodorową, a miała ona dwóch ojców. „„Rodzice” pochodzili z Europy wschodniej, i byli nimi: Rodzice” pochodzili z Europy wschodniej, i byli nimi: Węgier Edward TellerWęgier Edward TelleriiPolak Stanisław Ulam.Polak Stanisław Ulam.

1515

Pierwsza bomba wodorowaPierwsza bomba wodorowa

Po wybuchu na atolu Eniwetok obserwatorzy i Po wybuchu na atolu Eniwetok obserwatorzy i naukowcy nie mogli uwierzyć w to, co zobaczyli. Jedni naukowcy nie mogli uwierzyć w to, co zobaczyli. Jedni gratulowali sobie sukcesu, inni stali osłupiali i patrzyli, co gratulowali sobie sukcesu, inni stali osłupiali i patrzyli, co zostało z wysepki, na której nastąpił wybuch. zostało z wysepki, na której nastąpił wybuch. Mocy, jaką osiągnęła bomba, nikt się nie spodziewał. Mocy, jaką osiągnęła bomba, nikt się nie spodziewał.

Założenia mówiły o sile 5 megaton, ale w rzeczywistości Założenia mówiły o sile 5 megaton, ale w rzeczywistości była ona dwukrotnie większa. Nie było to ostatnie słowo była ona dwukrotnie większa. Nie było to ostatnie słowo w konstrukcji bomb wysokiej mocy – 1 marca 1954 roku w konstrukcji bomb wysokiej mocy – 1 marca 1954 roku o godzinie 6.45 czasu lokalnego w pobliżu wyspy Charlie o godzinie 6.45 czasu lokalnego w pobliżu wyspy Charlie na atolu Bikini eksplodował ładunek nazwany na atolu Bikini eksplodował ładunek nazwany Cherlakiem. Zakładano, że moc wybuchu wyniesie 4 Cherlakiem. Zakładano, że moc wybuchu wyniesie 4 megatony, jednak o wybuchu okazało się, że miał on siłę megatony, jednak o wybuchu okazało się, że miał on siłę 15 megaton. Odpowiedzialne były za to czynniki, których 15 megaton. Odpowiedzialne były za to czynniki, których nie uwzględniono w obliczeniach. nie uwzględniono w obliczeniach.

1616

Bomba wodorowaBomba wodorowa

BOMBA WODOROWA- BOMBA WODOROWA- realcja termojądrowa zachodzi w czasie realcja termojądrowa zachodzi w czasie wybuchu bomby wodorowej(termojądrowej).wybuchu bomby wodorowej(termojądrowej).Aby powstały warunki do zapoczątkowania reakcji fuzji( łączenie Aby powstały warunki do zapoczątkowania reakcji fuzji( łączenie

się lekkich jąder w cięższe) konieczny jest najpierw wybuch bomby się lekkich jąder w cięższe) konieczny jest najpierw wybuch bomby atomowej, która jest zapalnikiem bomby wodorowej, w celu atomowej, która jest zapalnikiem bomby wodorowej, w celu uzyskania olbrzymiej temperatury i ciśnienia. uzyskania olbrzymiej temperatury i ciśnienia. Masa wszystkich produktów rozszczepienia jest mniejsza niż Masa wszystkich produktów rozszczepienia jest mniejsza niż

poszątkowa masa jądra. Brakująca masa przekształca się w poszątkowa masa jądra. Brakująca masa przekształca się w energię energię E=m*cE=m*c22 gdzie: gdzie: EE- powstająca energia,- powstająca energia, mm-utracona masa,-utracona masa, cc- prędkość światła w próżni.- prędkość światła w próżni. Ze wzoru Einsteina wynika, ze nawet niewielka utrata masy Ze wzoru Einsteina wynika, ze nawet niewielka utrata masy

powoduje powstanie olbrzymiej energii. Ubytek masy dotyczy powoduje powstanie olbrzymiej energii. Ubytek masy dotyczy wszystkich reakcji w których wydziela się energia(spalanie), ale wszystkich reakcji w których wydziela się energia(spalanie), ale zwykle jest tak mały, że trudno go zauważyć.zwykle jest tak mały, że trudno go zauważyć.

1717

1818

Energia elektryczna – Energia elektryczna – niezbędna każdego dnianiezbędna każdego dnia

1919

2020

Wykorzystanie energii jądrowejWykorzystanie energii jądrowejReakcja rozszczepienia ciężkich jąder może być kontrolowana i jest

wykorzystywana w energetyce w elektrowniach jądrowych. Najczęściej stosowanym surowcem jest uran-235. Wytwarzana w ten sposób energia wewnętrzna jest wykorzystywana do napędzania turbin generatorów energii elektrycznej. Obecnie około 7% energii zużywanej przez ludzkość w tym 15,7% energii elektrycznej jest produkowanej z energii jąder atomowych. W Stanach Zjednoczonych ok. 20%, a we Francji aż 80% energii elektrycznej pochodzi z elektrowni jądrowych. Stosowany jest również napęd atomowy (okręty podwodne, lotniskowce).

Energia rozpadu promieniotwórczego służy również do zasilania aparatury pomiarowej sond kosmicznych (szczególnie tych, które penetrują peryferyjne obszary Układu Słonecznego).Od lat pięćdziesiątych XX w. trwają prace nad kontrolowanym

przeprowadzeniem reakcji fuzji lekkich jąder atomowych. Mimo wielu prób, do tej pory nie udało się zbudować instalacji pozwalającej uzyskiwać użyteczną energię w sposób ciągły i stabilny na drodze fuzji jądrowej.

2121

Energia jądrowa to energia wydzielana podczas przemian jądrowych. Uwalnianie się energii podczas tych przemian związane jest z różnicami w energii wiązania poszczególnych jąder atomowych.

Do produkcji energii atomowej potrzebny jest uran, którego złoża nie są niewyczerpalne. Właśnie, dlatego energia jądrowa należy do energii nieodnawialnych. Z drugiej strony energia cieplna powstaje w reaktorach jądrowych nie wskutek spalania (jak w przypadku ropy, węgla i gazu), lecz w wyniku rozszczepienia atomu, co może ją klasyfikować, jako energię niekonwencjonalną. Elektrownie atomowe są także czystsze od elektrowni węglowych, nie zanieczyszczają one powietrza szkodliwymi gazami. Istnieje jednak problem z wielowiekowym składowaniem odpadów silnie radioaktywnych. Do ich zalet można zaliczyć niewielką powierzchnie, jaką zajmują. Wadą jest wielkość obszaru zasilanego z takiej elektrowni. W przypadku awarii, zostają pozbawieni energii elektrycznej mieszkańcy wielu regionów. Coraz lepsze urządzenia dają poczucie niezawodności i bezpieczeństwa. Katastrofy takie jak ta w Czarnobylu i w Fukushimie nie powinny się zdarzyć. Należy jednak pamiętać, w jakim świecie żyjemy i mieć na uwadze fakt, iż taki obiekt może być celem ataku terrorystycznego. Mówi się, że energia jądrowa jest tania. Tymczasem koszty inwestycyjne wielokrotnie przewyższają budowę elektrowni węglowych, a koszt wytworzenia 1kW energii jest sześciokrotnie wyższy niż w przypadku elektrowni wodnej i aż czterdziestokrotnie większy w porównaniu z kotłownią centralnego ogrzewania na biomasą. Elektrownia atomowa wygląda, więc dobrze w porównaniu z elektrownią węglową, natomiast źle w perspektywie wykorzystania energii odnawialnej.

2222

cdn…