Tuumaenergia ja selle kasutamine (0)

Kilingi -Nõmme Gümnaasium
Ele Kõnussaar
9.a klass
Referaad
Tuumaenergia ja selle kasutamine
2014

Sisukord

Sissejuhatus……………………………… …………………………………………………..3
Tuumareaktsioonid 4
Tuumalõhustumine .Ahelrektsioon 6
Tuumareaktor 8
Tuumaenergeetika 8
Looduskaitse ülesanded 10
Kiirguste mõju elusorganismidele 11
Kiirguste mõju võib teatud piiri ületavate kiirgustmäärade korral põhjustada haiguslikke nähte, mida nimetatakse kiiritustõveks. Kiirgustõbi võib väla kujuneda lühema või pikema aja jooksul, olenevalt kiirguse iseloomust ja kiirguse hulgast ehk kiirgustoosist. Eristatakse ägedat kiiritustõbe, mis tekib suure ühekordse ületoosi tagajärjel, ja kroonilist kiiritustõbe, mis kujuneb pikka aega kestnud nõrga kiirguse toime. Kiirguse mõju organismidele hinnatakse biodoosi järgi, sest erinevat liiki kiirguse mõju organismile on erinev. Kiiritustõve esmased tunnused on erutus, peapööritus, peavalu, iiveldus , oksendamine, palavik , hingamise ja südametegevuse kiirenemine. 11
Kiirguskaitse 11
Kiirgusdoos . 12
Tekstis olevate sõnade tähendused 13
Kasutatud infoallikad: 14
Sissejuhatus
Aatomtuum on looduse fundamentalne energiaallikas . Tüüpilises tuumareaktsioonis eraldub miljon korda rohkem energiat kui tüüpilises keemilises rektsioonis. Päikeseenergia, mis tekib Päikese sügavuses toimuvates tuumaprotsessides, kujundab Maa ilmastikku ja kütab lõppkokkuvõttes, pärast mitmeid muundumisi, meie tuba ja hoiab alal meie keha elutegevuse. Jua üle poole sajandi on inimesed püüdnud omal käel tuumaprotsessidest energiat saada ja seda võrdlemisi edukalt- tuumaelektrijaamade osa planeedi ehk elektrienergiatoodangus on umbes 14%.
Olkiluoto tuumaelektrijaam Soomes Eurajoel Rauma lähedal.
Tuumareaktsioonid

Tuumareaktsioonid

Tuumarektsioon on kahe aatomituuma või elemetaarosakese ja aatomituuma kokkupõrge, mille tulemusena tekivad uued aatomituumad ja/või elementaarosakesed . Tuumareaktsioonil vabaneb energia grammakiirgusena. Kui vabanenud neutron tabab uraan -238 tuuma, neelab uraanituum neutroni kuid ei muutu ebastabiilseks, vaid kiirates 2 elektroni (neutoneid kiirgamata) muutub uueks aineks plutooniumiks. Uraan-235 ja uraan-238 erinevad neutronite arvu poolest tuumas. Peale neutronite leidub tuumas prootoneid, mille arv on alati võrdne elemendi järjenumbriga elementide perioodilisussüsteemis (uraanil on see 92)
Tuumaerektsiooni võrrand:
Tuumarektsioonide võrrandeid võib kirjutada täpselt nagu keemiliste reaktsioonide võrrandeid.Reaktsioonis osaleva aatomituuma kirjeltataksetema keemilese elemendi tähisega, mille ette kirjutatakse tuuma nukleunide kogu arv ning tuuma prootonite arv. Reaktsioonis osaleb elementaarosakesi, siis neid märgitakse osakese sümboliga. Näiteks footon on Y ja elektron e-.
Seosenergia keemias ja tuumafüüsikas
Paljudes keemilstes reaktsioonides toimub energia vabanemine . Üks reaktsioon on meile kõigile tuttav ja see on põlemine - süsiniku ja hapniku ühinemine, millee võime sümboolselt kirjutada kujul:
C+O2→CO2+4Ev
Näide:
Seoseenergia on mehaaniline energia, mida on vaja rakendada, et purustada tervik osadeks. Mida suurem on seosenergia , seda raskem on terviku lammutamine ja vastupidi.
Süsteem , mis on seotud olekus, omab madalamat potentsiaalset energiat kui tema koostisosad üksinda . Seosenergia kujutab endast mehaanilise töö hulka, mis on tarvis teha, et viia süsteemi osad teineteisest piisavalt kaugele, et nende edasine kaugemale nihutamine ei vajaks täiendavat tööd. Näiteks aatomituuma seosenergia puhul loetakse selliseks kauguseks vahemaad , millest alates tuumajõud nukleonide vahel enam ei mõju.

Tuumalõhustumine.Ahelrektsioon

Ahelreaktsioon
Ahelreaktsioon.Esimese lõhustumise juures on kujutatud ka kildtuumad. Ahelreaktsioon on protsess mille käigus protsessi lõpptulemus või kõrvaltulemus käivitab uue samatüübilise protsessi. Ahelrektsioon on iseenesest võimendav sündmuste või reaktsioonide ahel s.t protsess, mis loob tingimused iseenda jätkumiseks.
Tuumalõhustumine
Tuumade lõhustumisel vabaneb energia ja sellel põhineb energia saamine tuumareaktoreis.

Uraani aatomi tuuma pommitatakse neutronitega.

Neutroni neelanud tuum muutub ebastabiilseks.

Tuuma lõhustumisel vabaneb energia soojusena.

Lõhustumise tagajärjel vabaneb kaks või kolm uut neutronit. Need omakorda võivad teisi uraani tuumi tabades neid lõhutada, mille tulemusena tekib lõhustumise ahelreaktsioon.
Tuumalõhustumine tuumareaktsioonina. Aeglane neutron neeldub uraan-235 tuumas, mis seejärel jaguneb kaheks kergemaks elemendiks (tuumalõhustumise jääkproduktiks) ja vabadeks
neutroniteks.
Tumareaktor ja tuumaenergeetika

Tuumareaktor

Tuumareaktor ehk aatomi reaktor on seade, milles leiab pidevalt mikrokoopilises , tehnilises mastaabis aset tuumaraktsioon.Seadeldist, milles toimub juhitav lõhustumisreaktsioon, nimetatakse tuumareaktoriks. Reakoris töötavad uraani nimetataksegi reaktoriuraaniks.
Pommis kasutatavat uraani aga nimetatakse pommiuraaniks. Selleks, et ahelreaktsioon pommis käivituks, peab pommiuraani rikastusaste olema üle 90%.
Tuumareaktsioonide juhtimiseks reaktoris on neutroneid tugevasti neelavast materjalist juhtvardad , mida siis vastavalt ahelreaktsiooni aeglustumisele või intensiivistumisele reaktori tööpiirkonnast, aktiivtsoonist, välja tõstetakse või uueasti sisse lastakse. Reaktori käivitamiseks tõstetakse vardad osaliselt välja.
Kuna uraani isotoobi U-235 tuumad lõhustuvad intensiivselt just aeglaste neutronite toimel, siis kasutatakse tuumareaktorites aeglusteid.
Surveveereaktori tööpõhimõte

Tuumaenergeetika

Maailma üha kasvav energiavajadus ja traditsiooniliste energiaressursside ammendumine .
Väikese kütusekogusega toodetakse suur kogus energiat (1kg tuumakütust /3000T kivisütt ). Pikas perspektiivis odav energiaallikas.Töökorras tuumajaam ei reosta keskkonda, pole õhureostust. Uue põlvkonna jaamad on ohutumad. Uraanivarusid on veel maailmas piisavalt, tema hind maailmaturul suhteliselt soodne.
Probleemid
Väga kallis ja keerukas tehnika selle kasutamine on jõukohane vaid rikastele riikidele. Kütuse kavandus tekitav looduses reostusi nii mullale kui ka veele .’
Tuumaenergia rahvusvaheline sümbol
Looduskaitse ja ohutustehnika

Looduskaitse ülesanded

Loodukaitse ülesanded on kaitsta inimesi ebanormaalse elukeskkonna eest ja säilitada loodust. Looduskaitse objektideks on haruldased taimed, loomad ja loodusvarad ning haruldased looduslikud objektid ja veel kaunid maastikud. Looduskaitse püüab palju ära hoida looduse õh saastamise ja selle reostamist muude kemikaalidega. Õnneks on tuumapommide katsetamine lõppenud ja seega vähem ühu saastamist. Siiski on veel alles tuumaelektrijaamad mis on hetkel ja ka edaspidi tulevikus. Kuigi tuumaeletrijaamade seisukoht looduses on paraku üsna ohtlik .
Radioaktiivseid aineid ei sa aga hävitada, neid saab vaid varjestada, konteinerites sügavale maha matta või siis merre uputada. Heaomadus on nei aga siiski ehk nad lagunevad ajapikku. Igal radioaktiivsel isotoobil on oma kindel poolestusaeg , mille jooksul laguneb pool selle isotoobi tuumade koguarvust. Mida pikem on poolestusaeg, seda kauem püsib radioaktiivne aine ohtlikuna. Selle kogust ja mõju saab ainuld vähendada, kõige looja ja hävitaja.
Eestis tekivad looduskaitselisi probleeme väljastpoold tulev saaste jäätmed varasemast tuumatooraine kaevandamisest Sillamäe ja ikka veel episoodiliselt leitavad väiksemad radioaktiivse kiirguse allikad. Põhja-Eestis maapinnale üsna lähedal paiknev diktüoneemakilt , ehk põlevkivi üks liige sisaldab 0,01% uraani .

Kiirguste mõju elusorganismidele

Kiirguste mõju võib teatud piiri ületavate kiirgustmäärade korral põhjustada haiguslikke nähte, mida nimetatakse kiiritustõveks. Kiirgustõbi võib väla kujuneda lühema või pikema aja jooksul, olenevalt kiirguse iseloomust ja kiirguse hulgast ehk kiirgustoosist. Eristatakse ägedat kiiritustõbe, mis tekib suure ühekordse ületoosi tagajärjel, ja kroonilist kiiritustõbe, mis kujuneb pikka aega kestnud nõrga kiirguse toime. Kiirguse mõju organismidele hinnatakse biodoosi järgi, sest erinevat liiki kiirguse mõju organismile on erinev. Kiiritustõve esmased tunnused on erutus, peapööritus, peavalu, iiveldus, oksendamine, palavik, hingamise ja südametegevuse kiirenemine.

Inimesele kahjuliku kiirguse ohu märk

Kiirguskaitse

Kiirgskaitse on võimuorganite ja organisatsioonide tegevusvaldkond, millega kaitstakse inimesi ja keskkonda ioniseeriva kiirguse negatiivse mõju eest.
Kiirguste ohtliku toime vältimiseks või leevendamiseks on välja töötatud kiirguskaitse meetmed. Ohtlikes piirkondades jälgitakse kogu aeg kiirguse tugevust, selles piirkonnas viibivate inimeste saadud kiirgusdoosi aga mõõdetakse spetsiaalsete seadmete, dosimeetritega. Omaette ranged reeglid ja meetmed kehtivad sõjaolukorras, kus on oht saada kiiritust tuumarelva kasutamise tulemusena.
Inimestele on ka väga ohlik röntgenikiirgus , kuna footonite energia võib olla üsna suur-100 e V kuni 100 ke V. Röntgenikiirust kasutatakse meditsiinis, luumurdude, kopsuröntgenis jmasjade tuvastamiseks
Inimene on isegi oma kõige normaalsemas ja puhtamas elukeskkonnas pidevalt nn loodusliku kiirgusfooni mõju all.Seda põhjustavad pinnases olevatest kivimitest ja igal pool mujal olevtes looduslikudest radioaktiivsetest elementidest. Mingil määral me hingame sisse ja sööme radioaktiivseid aineid. Mingi osa neis on ka meie kehas K-40,C-14,Ra-226 vere jaluudes.Võib öelda, et me ise olemegi radioaktiivsd ( inimkond ).

Kiirgusdoos.

Kiirgusdoos on aines neeldunud ioniseerva kiirguse energia ja selle aine massi suhe.Seda mõõdetakse aines neeldunud kiirgusenergia järgi .Selleks kasutatakse energiadoosi ühikut grei. Ühe ja sama energiadoosi bioloogiline mõju on erinevatel kiirgusliikidel erinev, seetõttu kasutatakse veel nn biodoosi (B), mis on võrdne energiadoosi(D) ja kiirguse ohuteguri(Q) .
Saab eristda letaalset , maksimaalset ja minimaalset doosi , toksilist doosi ning efektiivset doosi.Inimesele on kõige ohutum kiirgus dood 0,05 greid aastas.

Tekstis olevate sõnade tähendused

Grammakiirgus- grammakvantidest koosnev kiirgus röntgenikiirgusest väiksema lainepikkusega elektromagnetkiirgus.
Plutoonium - element, radioaktiivne hõbevalge habras metall
Mehaaniline energia- keha võime tööd teha; mateeria liikumise üldine mõõt
Tuumajõud- uumaosakeste vahel mõjuvad jõud
Kiirgustõbi- kiirgushaigus, mis tekib liigsest kiirgusest
Kiirgusdoos- kiiritusdoos
Letaalset- surmavat doosi

Kasutatud infoallikad:

Sisukord

• 9.a klassi füüsika õpik `` Soojusõpetus Tuumaenergia``
  
• http://www.tuumaenergia.ee/index.php?id=75
  

Tuumarektsioonid:

• 9.a klassi füüsika õpik ``Soojusõpetus Tuumaenergia`´
  
• http://miksike.ee/documents/main/referaadid/tuum.pdf
  
• http://yldfyysika.weebly.com/tuumareaktsioonid.html
  

Seosenergia keemia ja tuumafüüsikas

• http://et.wikipedia.org/wiki/Seoseenergia
  
• http://annaabi.ee/seoseenergia-o.html
  

Tuumalõhustumine. Ahelrektsioon

• http://et.wikipedia.org/wiki/Ahelreaktsioon
  
• TEA taskuentsüklopeedia
  

Tuumareaktor ja tuumaenergeetika

• http://et.wikipedia.org/wiki/Tuumareaktor
  
• http://et.wikipedia.org/wiki/Tuumaenergia
  

Looduskaitse ja ohutustehnika

• 9.A klassi füüsika õpik ``Soojusõpetus Tuumaenergia``
  
• Pilt: http://et.wikipedia.org/wiki/Kiirguskaitse
  

Tekstis olevate s’ õnade ähendused

• http://www.eki.ee/