فهرست مطالب
فیزیک برای کودکان
انرژی هسته ای و شکافت
انرژی هسته ای انرژی ذخیره شده در داخل اتم توسط نیروهایی است که هسته اتم را در کنار هم نگه می دارند. دانشمندان یاد گرفته‌اند که چگونه می‌توانند مقادیر زیادی انرژی از این نیروها بگیرند که می‌تواند برای تولید الکتریسیته استفاده شود.E = mc2
آلبرت انیشتین هنگام کار بر روی نظریه نسبیت خود فرمول ریاضی E = mc2 را کشف کرد. این فرمول نشان داد که ماده می تواند به انرژی تبدیل شود. اگرچه این یک مفهوم ساده به نظر می رسد، اما نشان داد که مقدار زیادی انرژی می تواند از مقدار بسیار کمی ماده تولید شود. این را می توان با تقسیم یک اتم در فرآیندی به نام شکافت هسته ای انجام داد.
شکافت هسته ای
شکافت هسته ای فرآیند تقسیم یک اتم بزرگ به دو یا چند اتم است. اتم های کوچکتر هنگامی که یک اتم تقسیم می شود مقدار زیادی انرژی آزاد می شود. هنگامی که انرژی به صورت کنترل شده آهسته آزاد می شود، می توان از آن برای تولید برق برای تامین انرژی خانه های ما استفاده کرد. وقتی انرژی به یکباره آزاد می شود، یک واکنش زنجیره ای رخ می دهد که باعث انفجار هسته ای می شود.
A Nuclear Fission Reaction
منبع: US NRC
نیروگاههای هسته ای
یکی از کاربردهای عمده برای شکافت هسته ای، انرژی هسته ای است. نیروگاه های هسته ای از شکافت هسته ای برای تولید گرما استفاده می کنند. آنها از این گرما برای ایجاد بخار از آب استفاده می کنند که به نوبه خود قدرت می دهدژنراتورهای الکتریکی.
همچنین ببینید: تاریخچه: هنر اکسپرسیونیسم برای کودکانحدود بیست درصد از برق در ایالات متحده توسط نیروگاه های هسته ای تولید می شود. 104 واحد تجاری مولد هسته ای در ایالات متحده وجود دارد
نیروگاه های هسته ای از عنصر اورانیوم به عنوان سوخت استفاده می کنند. میله های کنترل اورانیوم برای اطمینان از اینکه واکنش زنجیره ای اتم ها با سرعت کنترل شده ای انجام می شود استفاده می شود. منبع: US DOE
Radioactive Waste
یکی از محصولات جانبی انرژی هسته ای زباله های رادیواکتیو است. این مواد باقی مانده از واکنش هسته ای است. مواد رادیواکتیو می تواند برای انسان و جانوران خطرناک باشد.
سایر موارد استفاده از انرژی هسته ای
انرژی هسته ای علاوه بر نیروگاه ها، کاربردهای دیگری نیز دارد. یکی از کاربردها، رانش هسته ای در کشتی ها و زیردریایی ها است. زیردریایی های هسته ای می توانند برای مدت طولانی زیر آب بمانند و با سرعت بالا حرکت کنند. نیروی هسته ای همچنین در کشتی های دریایی، کشتی هایی که برای شکستن یخ در دریاهای قطبی و کشتی های فضایی استفاده می شود، استفاده شده است.
این کشتی های نیروی دریایی ایالات متحده دارای انرژی هسته ای هستند
منبع: نیروی دریایی ایالات متحده
جوش هسته ای
یکی دیگر از انواع انرژی هسته ای، همجوشی هسته ای است. همجوشی زمانی اتفاق می افتد که دو یا چند اتم به یکدیگر متصل می شوند تا اتم بزرگتری بسازند. ستارگان نیروی خود را از همجوشی هسته ای می گیرند. در اعماق یک ستاره، اتم های هیدروژن به طور مداوم توسط همجوشی تبدیل می شوندبه اتم های هلیوم این فرآیند است که انرژی نور و گرمایی را که توسط ستارگان از جمله خورشید منتشر می شود تولید می کند.
دانشمندان چگونگی کنترل همجوشی برای ایجاد انرژی قابل استفاده را کشف نکرده اند. اگر آنها می توانستند خبر خوبی بود زیرا همجوشی مواد رادیواکتیو کمتری تولید می کند و به ما عرضه تقریبا نامحدودی از انرژی می داد.
حقایق جالب در مورد انرژی هسته ای و شکافت
- سه ایالت برتر برای تولید انرژی هسته ای ایلینویز، پنسیلوانیا و کارولینای جنوبی هستند.
- ایالات متحده بیش از هر کشور دیگری انرژی هسته ای تولید می کند.
- در تاریخ انرژی هسته ای وجود داشته است. سه فاجعه بزرگ نیروگاه هسته ای از جمله چرنوبیل (اوکراین)، جزیره تری مایل (ایالات متحده) و فوکوشیما دایچی (ژاپن).
- اولین زیردریایی هسته ای ایالات متحده بود. ناتیلوس که در سال 1954 به دریا افتاد.
- یک گلوله اورانیوم می تواند به اندازه 1000 کیلوگرم زغال سنگ انرژی تولید کند.
- دودی که می بینید از یک نیروگاه هسته ای می آید. آلودگی نیست، بلکه بخار است.
یک آزمون ده سوالی در مورد این صفحه شرکت کنید.
موضوعات فیزیک هسته ای و نسبیت
اتم
عناصر
جدول تناوبی
رادیواکتیویته
نظریه نسبیت
نسبیت - نور و زمان
همچنین ببینید: بیوگرافی برای کودکان: جان دی راکفلرذرات ابتدایی - کوارک ها
انرژی هسته ای و شکافت
علم>> فیزیک برای کودکان
