eraldub. Kui suuremaks, siis energiat neeldus. 10. Raskete tuumade lõhustumine (joonis lk 29) : · raske tuuma lõhustumine toimub neutroni toimel. Neutron tungib tuuma (neutron sellepärast, et tal puudub laeng) · erldub energia, tekib 2 kildtuuma, kaasneb -kiirgus, 2-3 neutronit jääb vabaks. · Kildtuumad on Mendeljevi tabeli keskosas olevate elementide tuumad. Enamasti on radioaktiivsed, sest neil on neutronite üleküllus. · eriliik: Mõne isotoobi tuum lõhustub iga kord, kui kohtub neutroniga, st. Ta ei vaja selleks neutroniga kaasa toodud lisaenergiat. Sel juhul võivad ka lõhustamisel tekkinud neutronid uusi lõhustumisi esile kutsuda. Sellist nähtust kus reaktsioon põhjustab sellesama reaktsiooni jätkumist naabetaatomitel, nim ahelreaktsiooniks. Juhitav ahelrreaktsioon toimib tuumareaktroris. 11. Kergete tuumade liitumine (termotuumareaktsioon, vt lisaks lk 30 tuumareaktor): · toimub väga kõrgel temperatuuril (kuni 10 miljonit Cº) · kõigil tähtedel energiaallikas
1 amü on 1,66×1027 kg . 1amü on 1/12 C isotoobi C12 aatommassist (~1,66054×1027kg). Amüd kasutatakse ka aatomite koostisosade massi (m) väljendamiseks: m (prooton) = 1,007 amü; neutroni mass m (neutron) = 1,008 amü. Prootoni ja neutroni mass ligikaudu 1 amü. Prootonite arv + neutronite arv = massiarv (A) Järjenumber = aatomnumber (Z) = tuumalaeng = prootonite arv = elektronide arv Vesiniku isotoobid: 1neutroniga (prootium), 2 neutroniga (deuteerium) ja 3 neutroniga (triitium; radioaktiivne) Mõned radioaktiivsed isotoobid 40K annab põhilise osa elusorganisme mõjutavast kiirgusest 14C kasutatakse süsinikku sisaldavate muististe ( puusüsi, elusaine jäänused) vanuse määramiseks 60Co kiirgusallikas, raadiumi aseaine meditsiinis 235U kasutatakse energeetikas (poolestusaeg 7,04×108 aastat) Massidefekti võrra väheneb aatomituuma mass võrreldes neutronite ja prootonite masside summaga tuumas
neutoronite vahel ühteviisi tõmbuvalt. termotuumareaktsiooni etapid: Seosenergia- energia, mis oleks vaja osakesele anda, et teda täielikult tuumast vabastada. I Prooton põrkab elektroniga Eriseoseseenergia- ühe osakese seouts tuumaga II Põrkel tekib neutron, eraldub neutriino radioaktiivsus liigid: III Prooton ühineb neutroniga deutroniks ioniseerivateks kiirgused: alfa-, beeta- ja IV Kaks deutronit põrkuvad gammakiirgus V tekib heeliumi tuum kaudselt ioniseerivateks kiirgus: neutronkiirgus varjestamisvõimalused: beetakiirgus- õhuke Päikese ja tähtede energiaallikas on metall-leht termotuumareaktsioon gammakiirgus- tuumafüüsika rakendusi: tehnika, tootmine,
radioaktiivsete nukliidide tootmiseks, näiteks meditsiinilisel otstarbel. Termotuumareaktsioon tuumareaktsioon, kus kergemate aatomituumade tuumaühinemise tulemusel kõrge temperatuuri ja rõhu juures tekivad raskemad aatomid. Termotuumapommis ehk vesinikupommis kasutatakse tuumalõhustumisel tekkivat energiat termotuumareaktsiooni süütamiseks. Termotuuma reaktsiooni etapid päikesel: I prooton põrkab elektroniga; II põrkel tekib neutron, eraldub neutriino; III prooton ühineb neutroniga deutroniks; IV kaks deutronit põrkuvad; V tekib heeliumi tuum. Grei (Gy) neeldumisdoosi mõõtühik. Grei võrdub neeldumisdoosiga, mille korral ühes kilogrammis aines neeldunud ioniseeriva kiirguse energia on üks dzaul. Siivert (Sv) ekvivalentse kiirgusdoosi ehk biodoosi mõõtühik. Tuumafüüsika rakendusi tuumarelvad, elektrienergia tootmine, radioaktiivne süsinik võimaldab dateerida vanu leide, tuumaprotsessid leiavad kasutuse paljudes tehnilistes seadmetes
samasugune energia nagu seosenergia tuuma moodustamisel, see energia tekib massidefektist. Eriseosenergia - seosenergia m.ü. kohta. Oleneb elemendist. Tuumareaktsiooni energiat on võimalik eraldada kas viimaste elementide lagunemisel või esimeste ühinemisel. Uraan - looduslik U(92,238). Tuumafüüsika jaoks on oluline U(92,235), mis moodustab 1/140 looduslikust uraanist. Selle eraldamiseks kasutatakse rikastustehaseid. Ahelreaktsioon - U-235 pommitades neutroniga, neutron lööb U-235 2-ks 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 -
kokkupõrge, mille tulemusena tekivad uued aatomituumad ja/või elementaarosakesed. Teoreetiliselt võib tuumareaktsiooni põhjustada ka kolme osakese kokkupõrge, kuid sellise sündmuse toimumine on ülimalt ebatõenäoline. Aatomituuma spontaansel lagunemisel on tegemist tuumareaktsiooniga ainult sellisel juhul kui lagunemine on põhjustatud kokkupõrkest mõne elementaarosakesega (näiteks neutroniga). 15. Kriitiline mass on vähim tuumkütuse kogus, milles tuumalõhustumine saab toimuda iseseisva ahelreaktsioonina. Nt uraan 16. Termotuumareaktsioon on tuumareaktsioon, kus kergemate aatomituumade tuumaühinemise tulemusel kõrge temperatuuri ja rõhu juures tekivad raskemad aatomid. 17. 18. 19. Gravitatsioonijõud on jõud, mis toimub suurtele kaugustela. Elektromagneetilinejõud on keskmine jõud, mis toimub keskmistele kaugustele.
tulemusel kõrge temperatuuri ja rõhu juures tekivad raskemad aatomid. *termotuumapomm ehk vesinikupomm-südamiksu on tavaline lõhustumis-tuumapomm.selle lõhkemisel tekib ülikõrge temp , mis käivitab termotuumareaktsiooni. 12.termotuumareaktsioon tähtedes *päikese ja tähtede energiaallikas on termotuumareaktsioon *termotuumaetapid päikesel: 1.prooton põrkab elektroniga 2.põrkel tekib neutron, eraldub neutriino 3.prooton ühineb neutroniga deutroniks 4.2deutronit põrkuvad 5.tekib heeliumi tuum * Termotuumareaktsioonide käigus kiirgub tähtedelt tohutu hulk energiat (soojust ja valgust). *13.Tuumkütuse tsükkel · Kaevandamine ja eraldamine · Konversioon · Rikastamine · Rekonversioon · Tuumkütuse valmistamine · Tuumareaktorid ja teenindus · Kasutatud tuumkütus · Ümbertöötlemine *14.Radioaktiivsed jäätmed.Kasutatud tuumkütus
energia soojusvahetisse. 4) Kiirguskaitse 2m paksune betoon. 10.Miks on termotuumareaktsiooni tekkimiseks vaja ülikõrget temperatuuri? Termotuumareaktsiooni tekkimiseks on vaja ülikerget temperatuuri selleks ,et kergemad aatomituumad saaksid ühineda. 11. Heeliumi tekkimine Päikesel etappide kaupa.Võrrandid. 1) Prooton põrkab elektroniga ning põrkel tekib neutron ja eraldub neutriino. ( see ei ole v,vaid neutriino tähis) 2) Prooton ühineb neutroniga deutroniks. 3) Kaks deutronit põrkuvad ning tekib heeliumi tuum . 12.Miks on termotuumaenergeetikal tulevikuseisukohalt suur tähtsus? Tuleviku seisukohalt on termotuumaenergeetikal suur osatähtsus,sest kõik teised kasutatavad energiaallikad ammenduvad.Teiseks on termotuumaenergia saastevaba ,seega pole muret keskkonna saastamise,radioaktiivsete jääkide eemaldamise ja matmise üle. 13. Miks ei plahvata Päike vesinikpommina?
suurusega tuumaks. Sellist reaktsiooni nim tuuma lõhustumiseks. Lõhustumisega kaasneb alati mõne vaba neutrioni väljalendamine, sest suurtes tuumades on neid prootonitega võrreldes rohkem. Ühtlasi vabaneb energiat, umbes miljon korda rohkem kui sama hulga aine põlemisel, sest tuumajõud on palju tugevamad kui elektrone siduvad elektrilised jõud. Mõne isotoobi tuum lõhustub iga kord, kui kohtub neutroniga, st ta ei vaja selleks neutroniga kaasa toodud lisaenergiat. Sel juhul võivad ka lõhustumisel tekkinud neutronid uusi lõhustumisi esile kutsuda. Sellist nähtust, kus reaktsioon põhjustab sellesama reaktsiooni jätkumist naaberaatomitel, nim ahelreaktsiooniks. Keemiliste reaktsioonide puhul oleks ahelreaktsioon näiteks lõkke põlemine, sest põlemisel tekkinud soojus süütab üha uued kütusekogused. Veel parem näide on püssirohu plahvatamine, sest seda ei piira õhu juurdevoolu vajadus ja
kiiresti.11.Milline jäävusseadus ei luba elektronil laguneda? Energia jäävuse seadus. Elektronist väiksemat laetud osakest pole olemas. 12.Mille pooolest erinevad aineosakesed vaheosakestest. Aineosakesed ei kao, nad saavad vaid üksteiseks muuuda. Vaheosakesed tekivad ja kaovad aineosakestel, tekitades jõude. 13.Iseloomusta ja võrdle prootonit,neutronit ja elektroni. Prooton – elementaarosake, koosneb kvarkidest, liitosake, + laenguga, üks osa aatomituumast, neutroniga umbes sama mass. Neutron – elementaarosake, koosneb kvarkidest, liitosake, 0 laenguga, üks osa aatomituumast, määrab ära keemilise elemendi isotoobi ,prootoniga umbes sama mass. Elektron - fundamentaalne elementaarosake, - laenguga, moodustab koos N/P aatomeid.14.Miks aatomeid tuleb enne kiirendamist ioniseerida? Neutraalset osakest ei saa elektriväljaga kiirendada.15.Mis on klassikalise mehaanika ja relatiivsusteooria erinevused? Relatiivsusteooriat vajame suurte kiiruste puhul
Et aatomtuumast energia vabaneks, tuleb see lõhustada. Aga tuuma hoiab koos tohutu jõud. Alles 1939.a. avastasid saksa aatomifüüsikud Lise Meitner ja Otto Hahn meetodi, kuidas purustada vähemalt uraaniaatomi tuum. See tuum ei ole nimelt kuigi stabiilne. Ja purustamiseks on vaja pommitada seda neutroniga, siis laguneb tuum kaheks kergemaks aatamiks. Lõhustumisel aga vabanevad samuti neutronid, mis omakorda uusi tuumi lõhustavad ja nii edasi. Kord algatatud protsess jätkub ahelreaktsioonina ja kujuteldamatul kiirusel nii kaua, kuni kogu lõhustatav materjal (uraan) on ära tarvitatud.
Kas Eesti vajab tuumaelektrijaama? Uraani isotoop 238 lõhustub kergesti tuuma pommitamisel neutroniga. Selle käigus vabaneb suur hulk energiat ja paar uut neutroni, mis on järgmiste lõhustumiste esilekutsujad. Eelnimetatud reaktsiooni kontrolli all hoidmisel põhineb ligikaudu kuuendik kogu maailma energiatoodangust. Eestis seevastu toodetakse lõviosa elektrit põlevkivi abil. Paraku on oma maavara kasutamine äärmiselt ebatõhus ja keskkonda saastav. Vabariigi valitsus on seadnud eesmärgi, et energia hind ei
plahvatuseks. Tuumareaktor. Aatomipomm. Kohe mõisteti, et sellise energia rahumeelse kasutamise kõrval on võimalik ka militaarne kasutamine. 01.12.1942 käivitas Itaalia päritoluga USA füüsik Enrico Fermi esimese tuumareaktori, millega on võimalik aatomienergiat kasutada rahuotstarbeliselt. Põhimõte on jällegi lihtne. Uraani tükis algatatakse neutroniga ahelreaktsioon. Et see ei kujuneks plahvatuseks, on uraani tükis hulgaliselt avasid, milles on grafiitvardad (vt joonis). Grafiidil on tähtis omadus: ta neelab neutroneid. Vardaid reguleeritakse pidevalt, et uusi neutroneid vabaneks sellises koguses, et me reaktorist ikka pidevalt energiat saaksime, kuid protsess plahvatuseks ei kujuneks.
Beetakiirguse peaks kinni plekktahvel. Gammakiirgus e. Gamma lagunmine tekib juhul kui tuuma stabiilsus on rikutud. ( Tuumaenergia on minimaalsest kõrgem ). Sellises olukorras liigub tuum stabiilsuse suunas ja selle käigus vabaneb ta liigsest energiast .Kui tuuma üks madalamates energiatasemetes pole lõpuni täidetud ,siiis on tuum ergastatud. Kui niii öelda " auk " on prootonite süsteemis , siiis langeb sinna prooton küõrgemalt tasemelt ( Sama ka Neutroniga ) . Selle hüppamise käigus kiirgub elektromagnetvälja kvant , kuna vabanev energia on väga suur ,siiis on ka tema sagedus suur ja läbimis võime suur. Tuumareaktsioon. Kui mitme keemilise molekulid ühinevad ,siis räägime keemilisest reaktsioonist. Kui aines toimuvad muutused tuumade tasemel ,siis rääägitakse tuumareaktsiooniodest. Tuuma reaktsiooniks nimetame aatmituumade muutumist vastatsteks mõjuks mingi osakese või teise tuumaga
Tuumasünteesiks soodsad temperatuurid 1010~109 K läbib paisuv ja jahtuv Universum mõne minutiga. Sel etapil on tuumaosakeste vahelised kaugused suhteliselt suured -- umbes 107~106 cm. Mõne aatomituuma moodustumiseks peavad aga osakesed lähenema üksteisele vähemalt 10-13 cm kaugusele. Tekibki tugev termodtünaamiline tasakaalutus nukleogeneesis. Jahtuvas Universumis jõuab moodustuda pisut deuteeriumi ja triitiumi (prootoni ühinemisel vastavalt tihe ja kahe neutroniga) ning kahest prootonist ja kahest neutronist koosnevaid alfaosakesi, s.o.tavalise heeliumi suure seoseenergiaga tuumasid. Selle ürgtekkelise kergete keemiliste elementide ja nende isotoopide segu koostise järgi on põhimõtteline võimalus määrata vaatlustest kosmoloogilise ürgsegu keemiline koostis ja seega ka täpsustada sellele vastavate füüsikaliste parameetrite väärtusi. Eriti meelitav on füüsikaliste tingimuste suhtes
see ei tohi muutuda ka kõrgenenud rõhu, temperatuuri vms toimel.
· 3. Usaldatavate tulemuste saamiseks tuleb kasutada korrektset D0 väärtust.
· 4. Mõõdetud D ja N väärtused on võimalikult korrektsed ehk vabad mitmesugustest
laboratoorsetest analüütilistest vigadest.
53. Aatomireaktori ja aatompommi toimimise üldpõhimõtted.
Aatomireaktori tööpõhimõte
Põhimõte on jällegi lihtne. Uraani tükis algatatakse neutroniga ahelreaktsioon. Et see ei
kujuneks plahvatuseks, on uraani tükis hulgaliselt avasid, milles on grafiitvardad. Grafiidil on
tähtis omadus: ta neelab neutroneid. Vardaid reguleeritakse pidevalt, et uusi neutroneid
vabaneks sellises koguses, et me reaktorist ikka pidevalt energiat saaksime, kuid protsess
plahvatuseks ei kujuneks.
Aatompommi tööpõhimõte
Aatomipommis on kaks eraldi asetsevat uraani tükki, mille massid ei ületa kriitilist massi
(m
on ülimalt ebatõenäoline. Kui peale kokkupõrget kokku põrganud osakesed ei muutu, ega anna teineteisele üle olulisel määral energiat (muudavad ainult oma liikumise suunda), siis on tegemist elastse hajumisega, mitte tuumareaktsiooniga. Aatomituuma spontaansel lagunemisel on tegemist tuumareaktsiooniga ainult sellisel juhul kui lagunemine on põhjustatud kokkupõrkest mõne elementaarosakesega (näiteks neutroniga). Tuumareaktsioonide tüübid Põhilised tuumareaktsioonide tüübid on järgmised: · Tuumasüntees on tuumade loomine varemeksisteerinud nukleonidest. Tuumasüntees võib toimuda kas tuumafusiooni (tuumaühinemise) või tuumafissiooni (tuumalõhustumise) teel. · Tuumafusioon (ehk tuumaühinemine) on reaktsioon, milles kaks kergemat tuuma ühinevad raskemaks. Näiteks toodud reaktsioon ongi tuumafusioon.
annaabi.ee 
