Πίνακας περιεχομένων
Φυσική για παιδιά
Πυρηνική ενέργεια και σχάση
Η πυρηνική ενέργεια είναι η ενέργεια που αποθηκεύεται στο εσωτερικό ενός ατόμου από τις δυνάμεις που συγκρατούν τον πυρήνα του ατόμου. Οι επιστήμονες έχουν μάθει πώς να δεσμεύουν μεγάλα ποσά ενέργειας από αυτές τις δυνάμεις, τα οποία μπορούν στη συνέχεια να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.E = mc2
Όταν εργαζόταν πάνω στη θεωρία της σχετικότητας, ο Άλμπερτ Αϊνστάιν ανακάλυψε τον μαθηματικό τύπο E = mc2. Αυτός ο τύπος έδειξε ότι η ύλη μπορεί να μετατραπεί σε ενέργεια. Αν και αυτό ακούγεται σαν μια απλή ιδέα, έδειξε ότι μια μεγάλη ποσότητα ενέργειας μπορεί να παραχθεί από μια πολύ μικρή ποσότητα ύλης. Αυτό μπορεί να γίνει με τη διάσπαση ενός ατόμου σε μια διαδικασία που ονομάζεται πυρηνική σχάση.
Πυρηνική σχάση
Πυρηνική σχάση είναι η διαδικασία διάσπασης ενός μεγάλου ατόμου σε δύο ή περισσότερα μικρότερα άτομα. Όταν ένα άτομο διασπάται, απελευθερώνεται τεράστια ποσότητα ενέργειας. Όταν η ενέργεια απελευθερώνεται με αργό ελεγχόμενο τρόπο, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας που τροφοδοτεί τα σπίτια μας. Όταν η ενέργεια απελευθερώνεται ταυτόχρονα, προκαλείται αλυσιδωτή αντίδραση και πυρηνική έκρηξη.
Αντίδραση πυρηνικής σχάσης
Πηγή: US NRC
Πυρηνικά εργοστάσια
Μια από τις σημαντικότερες εφαρμογές της πυρηνικής σχάσης είναι η πυρηνική ενέργεια. Οι πυρηνικοί σταθμοί παραγωγής ενέργειας χρησιμοποιούν την πυρηνική σχάση για την παραγωγή θερμότητας. Χρησιμοποιούν αυτή τη θερμότητα για τη δημιουργία ατμού από το νερό, ο οποίος με τη σειρά του τροφοδοτεί τις ηλεκτρικές γεννήτριες.
Περίπου το είκοσι τοις εκατό της ηλεκτρικής ενέργειας στις Ηνωμένες Πολιτείες παράγεται από πυρηνικούς σταθμούς παραγωγής ενέργειας. Υπάρχουν 104 εμπορικές μονάδες πυρηνικής παραγωγής στις ΗΠΑ.
Οι πυρηνικοί σταθμοί παραγωγής ενέργειας χρησιμοποιούν το στοιχείο ουράνιο ως καύσιμο. Οι ράβδοι ελέγχου από ουράνιο χρησιμοποιούνται για να διασφαλιστεί ότι η αλυσιδωτή αντίδραση της διάσπασης των ατόμων προχωρά με ελεγχόμενο ρυθμό.
Ο πυρηνικός σταθμός παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας Watts Bar της TVA
Πηγή: US DOE
Ραδιενεργά απόβλητα
Ένα από τα παραπροϊόντα της πυρηνικής ενέργειας είναι τα ραδιενεργά απόβλητα. Πρόκειται για υλικό που έχει απομείνει από την πυρηνική αντίδραση. Το ραδιενεργό υλικό μπορεί να είναι επικίνδυνο για τον άνθρωπο και τη ζωή των ζώων.
Δείτε επίσης: Βιολογία για παιδιά: DNA και γονίδιαΆλλες χρήσεις της πυρηνικής ενέργειας
Η πυρηνική ενέργεια έχει και άλλες εφαρμογές εκτός από τους σταθμούς παραγωγής ενέργειας. Μια εφαρμογή είναι η πυρηνική πρόωση σε πλοία και υποβρύχια. Τα υποβρύχια που κινούνται με πυρηνική ενέργεια μπορούν να παραμείνουν κάτω από το νερό και να ταξιδεύουν με υψηλές ταχύτητες για μεγάλο χρονικό διάστημα. Η πυρηνική ενέργεια έχει επίσης χρησιμοποιηθεί σε πολεμικά πλοία, σε πλοία που χρησιμοποιούνται για τη διάσπαση πάγου στις πολικές θάλασσες και σε διαστημόπλοια.
Αυτά τα πλοία του Πολεμικού Ναυτικού των ΗΠΑ είναι πυρηνοκίνητα.
Πηγή: Πολεμικό Ναυτικό των ΗΠΑ
Πυρηνική σύντηξη
Μια άλλη μορφή πυρηνικής ενέργειας είναι η πυρηνική σύντηξη. Η σύντηξη συμβαίνει όταν δύο ή περισσότερα άτομα ενώνονται μεταξύ τους για να δημιουργήσουν ένα μεγαλύτερο άτομο. Τα αστέρια αντλούν την ενέργειά τους από την πυρηνική σύντηξη. Βαθιά μέσα σε ένα αστέρι, τα άτομα υδρογόνου μετατρέπονται συνεχώς με σύντηξη σε άτομα ηλίου. Αυτή η διαδικασία είναι που παράγει το φως και τη θερμική ενέργεια που εκπέμπουν τα αστέρια, συμπεριλαμβανομένου του Ήλιου.
Οι επιστήμονες δεν έχουν βρει πώς να ελέγξουν τη σύντηξη για να δημιουργήσουν αξιοποιήσιμη ενέργεια. Αν μπορούσαν, θα ήταν σπουδαία νέα, καθώς η σύντηξη παράγει λιγότερο ραδιενεργό υλικό και θα μας έδινε ουσιαστικά απεριόριστο απόθεμα ενέργειας.
Ενδιαφέροντα στοιχεία για την πυρηνική ενέργεια και τη σχάση
- Οι τρεις κορυφαίες πολιτείες για την παραγωγή πυρηνικής ενέργειας είναι το Ιλινόις, η Πενσυλβάνια και η Νότια Καρολίνα.
- Οι Ηνωμένες Πολιτείες παράγουν περισσότερη πυρηνική ενέργεια από οποιοδήποτε άλλο έθνος.
- Στην ιστορία της πυρηνικής ενέργειας έχουν σημειωθεί τρεις μεγάλες καταστροφές πυρηνικών σταθμών, όπως το Τσερνομπίλ (Ουκρανία), το Three Mile Island (Ηνωμένες Πολιτείες) και το Fukushima Daiichi (Ιαπωνία).
- Το πρώτο πυρηνικό υποβρύχιο ήταν το U.S.S. Nautilus, το οποίο βγήκε στη θάλασσα το 1954.
- Ένα σφαιρίδιο ουρανίου μπορεί να παράγει την ίδια ποσότητα ενέργειας με περίπου 1.000 κιλά άνθρακα.
- Ο "καπνός" που βλέπετε να βγαίνει από ένα πυρηνικό εργοστάσιο δεν είναι ρύπανση, αλλά ατμός.
Κάντε ένα κουίζ δέκα ερωτήσεων σχετικά με αυτή τη σελίδα.
Πυρηνική Φυσική και Σχετικότητα
Atom
Στοιχεία
Δείτε επίσης: Βιογραφία του Kobe Bryant για παιδιάΠεριοδικός Πίνακας
Ραδιενέργεια
Θεωρία της Σχετικότητας
Σχετικότητα - Φως και χρόνος
Στοιχειώδη σωματίδια - Κουάρκς
Πυρηνική ενέργεια και σχάση
Επιστήμη>> Φυσική για παιδιά
