detsember 1951 USAs toodeti esimest korda tuumareaktori abil elektriaenergiat. Esimene tuumaelektrijaam alustas 27. juuni 1954. Maailmas on kokku 442 tuumareaktorit. Tuumaenergia avastas M. H. Klaproth aastal 1789. Tuumaenergia tekitamiseks lõhustatakse tuumasid ja selle tagajärjel vabaneb suur osa energiat. Reaktoris toimub tootmiseks ahelreaktsioon. Seal vabaneb energia soojusena. Soojust kasutatakse vee kuumutamiseks ja auru tekitamiseks. Turbogeneraatorid kasutavad töötamiseks auru. Ahelreaktsioonis pommitatakse suure massiarvuga tuumi aeglustatud neutronitega. Tulemusel liitub neutron tuumaga ja see põhjustab tuuma ergastatud oleku. Ergastatud tuum lõhustub tuumajõudude tõttu kaheks erineva massiga osaks. Tänu sellele tekib kaks uut isotoobi. Lõhustumisel eraldub alati ka neutroneid ja gamma-kiirgust. Tuumareaktoreid on kaht tüüpi. Ühed on tavalise vee reaktorid ja teised raske vee. Vesi jagatakse
Must ja valge Tänapäeva maailm on enamjaolt vaid kahes värvis must ja valge. Inimesed on täiesti raamidesse surutud, kõik peab olema ühtemoodi, kui keegi erineb vaadatakse kohe viltu ning pannakse erinevust pahaks. Eestlane on juba loomult kade inimene ning enamus asju tehakse ahelreaktsioonis, näiteks kui naaber ostab endale uue muruniiduki on seda vaja ka kohe endale soetama hakata või kui klassiõel on uus paar teksapükse on neid ka kohe endale vaja, mis sest et vanad täitsa käimiskõlblikud veel on. Kui inimene julgeb hallist massist erineda peetakse seda edevaks või arvatakse, et inimene peab ennast teistest paremaks. Teisest küljest jälle kui inimesel pole viimase moe järgi riideid või ta ei ole väga seltskondlik on kohe arvamus, et tegemist on friigi või
jahutussüsteemile voolu andnud varu-diiselgeneraatorid[1]. Seega on ilmselge, et tuumakatastroofi poleks õnnestunud peatada, kuna jahutussüsteem jäi vooluallikata. Isegi varu-diiselgeneraatorid hävinesid, mis olid paigaldatud selleks, et anda voolu jahutussüsteemile juhul kui jahutussüsteem jääb vooluta. Seega on märkimisväärne, et jahutussüsteemi puudumisel esineb tuumakatastroof.[4] Selle põhjustajaks on ahelreaktsioon, mille käigus toimub reaktoris ahelreaktsioonis mitteosaleva 238U pommitamine neutronitega, mille tulemuseks on tuumareaktsioon, kus mitteradioaktiivne 238U muutub radioaktiivseks 239 U-ks. Kuna jahutussüsteem aeglustab neutronitega pommitamist, hoiab see reaktoris toimuvat protsessi stabiilsena. Kui aga peatada jahutussüsteemi, siis neutronitega pommitamine muutub võimsamaks ning tekib hulganisti üleliigseid neutroneid. Selle käigus vabaneb palju energiat, mis lõpuks purustab reaktori kesta ning kõik reaktoris olnud
1)Tuumade lagunemis ahelreaktsioon on reaktsioon, kus üks reaktsioon põhjustab teise ning selle tagajärjel lagunevad tuumad. Et tekiks ahelreaktsioon peab olema vähemalt kriitiline mass ainet või peegelduvad pinnased, mille pealt aatomiosakesed põrkuksid. 2) Neutronite paljunemistegur K- näitab mitu järglast on igal neutronil tuumade lagunemise ahelreaktsioonis. 1) K=1 -juhitav ahelreaktsioon. 2) K>1 -mittekontrollitav(tuumaplahvatus) 3)K<1 -ahelreaktsioon lakkab 3)Kriitiline mass on väikseim kogus ainet millega hakkavad tekkima reaktsioonid. Nt. et uraanium 235 hakkaksid tekkima ahelreaktsioonid peab olema ainet vähemalt 56 kg. 4)Tuumareaktoris toimub juhitav ahelreaktsioon mille reguleerimiseks kasutatakse neutroneid neelavast materjalist juhtvardaid, mida siis vastavalt ahelreaktsiooni
kildtuumaks ja tekib krüptoon, baarium; lisaks eraldub 2-3 neutronit ja energia, kuna kildtuumade eriseosenergia on suurem uraanist. Kui eraldunud neutronid kohtuvad uute U-235'ga, tekivad uuesti kildtuumad ja ahelreaktsioon jätkub. Lõpptulemus: tohutu energia eraldumine (aatompomm). Neutronite paljunemistegur - teatud tasemelt väljunud neutronite arvu ning seda taset põhjustanud neutronite arvu jagatis. k>1 (plahvatuslik - tuumapomm), k=1 (juhitav - tuumareaktor), k<1 (sumbub) Reaalses ahelreaktsioonis ei kohtu iga neutron uue aatomiga. Osa kohtuvad kildtuumaga, mis imevad nad endasse; osa väljub ainepinnast. Tavaliselt pole tegemist 100% U-235'ga, seega U-238'ga kohtudes reaktsiooni ei toimu. Osade neutronite kiirus pole piisav tuuma lõhustamiseks. Kriitiline mass - tuumapommi materjali min. kogus, mis iseeneslikult plahvatab. Plahvatusel tavaliselt ühendatakse 2 massi. Plutooniumi tootmine - võimaldab tekitada uraaniga sarnast
Loomulikult oli riike, kes seda südames ja soovides olid lootnud, kuid ei olnud seni julgenud kuulutada. Seega nagu järjekindel avalikustamine oli viinud demokratiseerumiseni, nii viis ka järjekindel demokratiseerumine rahvuste enesemääramiseni. Rahvuste enesemääramist üritasid kommunismi- ja vanameelsed peatada 19. augustil 1991. aastal pealetungiga. Augustiputs ebaõnnestus, sest Venemaa demokraatlikud jõud astusid selle vastu välja. Augustiputs oli viimane samm selles ahelreaktsioonis see andis viimase tõuke NSV Liidu täielikule lagunemisele. 26. detsembril 1991. aastal, mil Gorbatsov pani oma olematu ametikoha maha. Jeltsin võttis Gorbatsovi ametikoha üle ning kuulutas Venemaa NSV Liidu õigusjärglaseks. NSV Liit oli oma pikaajalise valitsemise jõust raugenud ning riiki tabasid kriisid, mis viisidki reformideni. Nõrk oli NSV Liit sellepärast, et ainuparteiline süsteem ei saa lõpmatuseni vastu
laserivalgust punases lainealas. Et gaasisegu kiirgab piisavalt, siis on seadme kiirgusvõimsus rubiinlaseriga võrreldes palju väiksem, kummatigi on gaaslaseri valmistamine ja ekspluateerimine naeruväärselt odav. Ta valgus on monokromaatiline, kuigi mitte väga hele, ja koherentne. Kemolaserid Kemolaserites juhitakse valguse genereerimiseks kokku gaasid, mille reageerides tekivad ergastatud molekulid (näiteks ahelreaktsioonis F+H2(HF)+H; F+CH4(HF)+CH3; O2+CS(CO)+SO). Reaktsiooni vallandab harilikult valgustamine või elektrilahendus, mis tekitab vabu radikaale. Enamik kemolasereid kiirgab infrapunaalal (2-6 m), nende kasutegur ja võimsus on suured. Eksimeerlaseid Eksimeerlaserid on kemolaserid, milles kiirgavad ebapüsivad ergastunud molekulkompleksid eksimeerid (Ar2) või eksipleksid (XeCl, KrO), mis tekivad näiteks elektrilahenduses või
Uraani tootmine Uraan on nii tsiviil- kui ka sõjaväe tuumaprogrammide tooraineks. Seda kaevandatakse avatud või maa-alustes kaevandusdes. Kuigi uraani leidub igal pool maailmas, on kontsentreeritud maagid pigem erandid. Kui kindlad uraani aatomid ahelreaktsioonis lõhustuvad, vabaneb energia. Kui tuumaelektrijaamas toimub selline lõhustumine aeglaselt, siis tuumapommis toimub see väga kiiresti, kuid mõlemal juhul peab lõhustumine olema hoolikalt juhitud. Tuumade lõhustumine toimub kõige paremini kui kasutatakse isotoope, sama aatomnumbriga kuid erineva neutronite arvuga aatomeid - uraan 235 (või plutoonium 239). Uraan 235 on tuntud kui lõhustuv isotoop tänu oma kalduvusele ahelreaktsioonides lõheneda, vabastades energiana soojust. U-
Tuumareaktsioonis tekkinud energia abil soojendatakse reaktoris vett ning saadud aur paneb tööle auruturbiini. Nagu oli juba mainitud, on reaktorisüdamikkudega seotud temperatuuripiirangud ning seega on soojusenergia muundumise efektiivsus mehaaniliseks energiaks (ning seega elektrienergiaks) madalam kui fossiilsete kütuste põletamisel. Protsess stabiilseks toimumiseks, peaks iga tuuma lõhustamise kohta saadud neutronitest üks osalema tuumalõhutamise ahelreaktsioonis. Suuremaks keskkonnaprobleemiks on radioaktiivsete jäätmete utiliseerimine (mis jäävad surmavateks veel tuhandete aastate jooksul). Oma ressurssi väljatöötanud reaktorid vajavad järelvalvet veel 30-100 aasta jooksul enne kui neid võib demonteerida. Peale Tsernobõli katastroofi (1986. aasta aprillis) kerkisid teravalt esile ka reaktorite ohutuse probleemid. Ka radioaktiivse tooraine tootmine ning transport on äärmiselt ohtlikud. 11
kiirgusvõimsus rubiinlaseriga võrreldes palju väiksem, kummatigi on gaaslaseri valmistamine ja ekspluateerimine naeruväärselt odav. Ta valgus on monokromaatiline, kuigi mitte väga hele, ja koherentne väärtuslik abimees mitmete optiliste uurimustööde puhul. Mõõtmetelt üsna tillukesed, nii et neid saab koguni käes hoida. Kemolaserites juhitakse valguse genereerimiseks kokku gaasid, mille reageerides tekivad ergastatud molekulid (näiteks ahelreaktsioonis F+H2(HF)+H; F+CH4(HF)+CH3; O2+CS(CO)+SO). Reaktsiooni vallandab harilikult valgustamine või elektrilahendus, mis tekitab vabu radikaale. Enamik kemolasereid kiirgab infrapunaalal (2-6 m), nende kasutegur ja võimsus on suured. Eksimeerlaserid on kemolaserid, milles kiirgavad ebapüsivad ergastunud molekulkompleksid eksimeerid (Ar2) või eksipleksid (XeCl, KrO), mis tekivad näiteks elektrilahenduses või
Tuumareaktorites kasutatav uraanimaak rikastatakse. Ahelreaktsiooni käiku mõjutab neutronite paljunemistegur k. k 1 - neutronite arv ajas kas suureneb või jääb samaks (ahelreaktsioon toimub). k < 1 neutronite arv ajas väheneb (ahelreaktsiooni ei toimu). Ahelreaktsioonides kasutatakse uraani isotoobi ja plutooniumi isotoobi tuumasid, sest lõhustuvad hästi neutronite toimel. Lõhustumisel vabanev energia on kildtuumade liikumise kineetiline energia. Kriitiline mass - ahelreaktsioonis piisava arvu neutronite saamiseks vajalik aine kogus - uraanil umbes 15 kg. Tuumareaktor 1942. aastal alustas tööd esimene tuumareaktor itaalia tuumafüüsiku E. Fermi juhtimisel. Tuumareaktoris toimub juhitav tuumareaktsioon, kasutatakse tuumakütuse plutooniumi tootmiseks ja energia saamiseks. Tuumareaktori põhielemendid: 1. Tuumakütus (U-235 ja U-238 segu) 2. Aeglusti (grafiit või raske vesi) 3. Juhtvardad (kaadmiumi või boori sisaldavad ained) 4
kunstlikke lõhustuvaid isotoope. Levinuimaks neist on plutooniumi isotoop 239Pu, mida koos 235U kasutatakse tuumapommides. Plutoonium-239 võib saada mittelõhestuvast uraan-238-st neutronitega pommitamise tagajärjel, kui tekitatakse joonisel toodud lagunemisahel. Seda protsessi kasutatakse tuumapommidesse sobiva tuumakütuse saamiseks ka mõnda tüüpi tuumaelektrijaamades. Tuumareaktorid Tuumaelektrijaamas toodetakse elektrienergiat 235U ahelreaktsioonis tekkivast energiast. Tuumareaktoris tekkiv soojus muudetakse veeauruks, mis paneb pöörlema elektrigeneraatorid. Sõltuvalt neutronite aeglustamise tehnoloogiast võib eristada kahte tüüpi tuumareaktoreid,: "Kerge vee" reaktorid (USA, jt.) "raske vee" e. CANDU tüüpi reaktorid (Kanada jt.) . Neutronite aeglustamine reaktoris Tuumade lõhustumisel tekkinud neutronid lendavad laiali suure energiaga, mis on ca 1 MeV.
lihtreaktsioonist. Ahelreaktsioon - ühe aktiivse osakese tekkimisega esilekutsutud rida perioodiliselt korduvaid elementaarakte. Aktiivne osake võib olla, näiteks, vaba radikaal või aatom. Võimalikud tekkepõhjused: keemiline mehaanika (põrked), radioaktiivne kiirgus, valguskvandi mõju. Ahelreaktsioonid on väga kiired ning tihti lõpevad plahvatusega, kuna kiirus kasvab laviinitaoliselt. Näiteks: ! Ahelreaktsioonis võivad osaleda ka mitmed lisandid: aktivaatorid (ained, mis ise kergesti lagunedes soodustavad ahelreaktsiooni) ja inhibiitorid (ained, mis pidurdavad reaktsiooni). Eristatakse hargnemata ahelaga (elementaaraktis tekib üks aktiivne osake) ja hargnenud ahelaga (elementaaraktis tekib 2 või enam aktiivset osakest) reaktsioone. ! 2. Ensüümkatalüüs. ! Ensüümid on valgud, mis katalüüsivad bioloogilisi protsesse (biokatalüsaatorid).
seda muutust võib ignoreerida. Poolestusaeg. Esimest järku reaktsioonis väheneb lähteaine kontsentratsioon 2 korda iga võrdse ajavahemiku tagant. Vastav aeg on reaktsiooni poolestusaeg. t1/2 = 1/k ln2 Reaktsioonimehhanismid. Enamik reaktsioone kulgeb mitme etapina- elementaarreaktsiooni e elementaaraktina. Reaktsioonimehhanism – elementaaraktide järgnevus Kiirust limiteeriv etapp – mitmeetapilise reaktsiooni see etapp (elementaarakt), mis on kõige aeglasem Ahelreaktsioonis tekib aktiivse vaheühendi reageerimisel uus vaheühend, sellest omakorda järgmine jne. Aktiivne vaheühend on sageli radikaal. Initsiaator – tekitab ahela (võib olla soojus, valguskvant vmt) Jätkav elementaarakt – tekitab produkti ja uue ahelkandja ehk ahela jätkaja. Ahel katkeb kui 2 aktiivset osakest kohtuvad. Tegemist on hargneva ahelreaktsiooniga, kui tekib rohkem kui üks aktiivne osake, võib sageli viia plahvatuseni Reaktsiooni kiiruskonstant suureneb soojendamisel
ära prootoni. Mõlemal juhul vanad sidemed vabaks radikaaliks ja saades ise stabiilseks. lõdvenevad. Ahela katkemine radikaalid rekombineeruvad Paljudel juhtudel võivad metalliioonid avaldada omavahel. katalüütilist toimet. Lähteaine molekulid seonduvad Ahelreaktsioonis võivad osaleda ka mitmed lisandid, mis metalliiooniga ja moodustub ebapüsiv kompleksühend. näiteks seovad radikaale (inhibiitorid) või tekitavad Metalliioon polariseerib temaga seondunud molekule, radikaale (initsiaatorid). mille tagajärjel sidemed lõdvenevad. Eristatakse hargnemata ahelaga (elementaaraktis tekib Heterogeenne katalüüs sel puhul moodustab
kiirgab piisavalt, siis on seadme kiirgusvõimsus rubiinlaseriga võrreldes palju väiksem, kummatigi on gaaslaseri valmistamine ja ekspluateerimine naeruväärselt odav. Ta valgus on monokromaatiline, kuigi mitte väga hele, ja koherentne väärtuslik abimees mitmete optiliste uurimustööde puhul. Mõõtmetelt üsna tillukesed, nii et neid saab koguni käes hoida. Kemolaserites juhitakse valguse genereerimiseks kokku gaasid, mille reageerides tekivad ergastatud molekulid (näiteks ahelreaktsioonis F+H 2(HF)+H; F+CH4(HF) +CH3; O2+CS(CO)+SO). Reaktsiooni vallandab harilikult valgustamine või elektrilahendus, mis tekitab vabu radikaale. Enamik kemolasereid kiirgab infrapunaalal (2-6 m), nende kasutegur ja võimsus on suured. Eksimeerlaserid on kemolaserid, milles kiirgavad ebapüsivad ergastunud molekulkompleksid eksimeerid (Ar2) või eksipleksid (XeCl, KrO), mis tekivad näiteks elektrilahenduses või korpuskulaarkiirituse toimel ning footonit kiirates põhiseisundisse
tuumareaktoris neutroneid neelavat ainet, milleks on kaadmium. Tehniliselt on see lahendatud nii, et kütuse sees on kaadmiumvardad, mida saab reaktsiooni piirkonda rohkem või vähem sisse viia. Täielikult sisseviidud vardad peatavad tuumareaktsiooni. Reaktoris on ka torustik, milles olev vesi aurustub ja paneb tööle elektrigeneraatorid. (Tsernobõli katastroof 1986. a.) Termotuuma energeetika. Selles kasutatakse kergete tuumade ühinemist, mille käigus eraldub veel rohkem energiat kui ahelreaktsioonis. Niisugused reaktsioonid toimuvad Päikesel, kus ja sealt pärinebki Päikese energia. Juhitavat termotuuma reaktsiooni pole senini saavutatud. Vajalik temperatuur 108 kraadi on saavutatud, aga väga lühikese aja jooksul. Sellest ei piisa reaktori pidevaks tööks. On küll saadud lühiajalisi reaktsioone, kuid see nõuab praegu palju rohkem energiat, kui reaktsioonil vabaneb. Probleeme on ka sellise kuuma keskkonna, plasma hoidmisega.
annaabi.ee 
