Физика для детей

Ядерная энергия и деление

E = mc2

Во время работы над теорией относительности Альберт Эйнштейн открыл математическую формулу E = mc2. Эта формула показывает, что материя может быть преобразована в энергию. Хотя это звучит как простая концепция, она демонстрирует, что из очень малого количества материи может быть получено большое количество энергии. Это может быть сделано путем расщепления атома в процессе, называемом ядерным делением.

Ядерное деление

Ядерное деление - это процесс расщепления крупного атома на два или более мелких атома. При расщеплении атома выделяется огромное количество энергии. Когда энергия выделяется медленно и контролируемо, ее можно использовать для выработки электроэнергии для питания наших домов. Когда энергия выделяется вся сразу, происходит цепная реакция, вызывающая ядерный взрыв.

Реакция ядерного деления

Источник: ЯРК США

Атомные электростанции

Одним из основных применений ядерного деления является ядерная энергетика. Атомные электростанции используют ядерное деление для выработки тепла. Они используют это тепло для создания пара из воды, который, в свою очередь, питает электрические генераторы.

Около двадцати процентов электроэнергии в Соединенных Штатах вырабатывается на атомных электростанциях. В США насчитывается 104 коммерческих атомных генератора.

В качестве топлива на атомных электростанциях используется элемент уран. Управляющие стержни из урана используются для того, чтобы цепная реакция расщепления атомов протекала в контролируемом темпе.

Атомная электростанция TVA Watts Bar

Источник: Министерство энергетики США

Радиоактивные отходы

Одним из побочных продуктов ядерной энергии являются радиоактивные отходы. Это остатки материала, образовавшиеся в результате ядерной реакции. Радиоактивный материал может быть опасен для людей и животных.

Другие виды использования ядерной энергии

Ядерная энергия имеет и другие применения, помимо электростанций. Одно из применений - ядерная силовая установка на кораблях и подводных лодках. Подводные лодки с ядерным двигателем могут долгое время находиться под водой и двигаться на высоких скоростях. Ядерная энергия также используется на военно-морских судах, кораблях, используемых для взлома льда в полярных морях, и космических кораблях.

Эти корабли ВМС США оснащены ядерным двигателем

Источник: ВМС США

Ядерный синтез

Еще одна форма ядерной энергии - ядерный синтез. Слияние происходит, когда два или более атомов соединяются вместе, чтобы получить более крупный атом. Звезды получают энергию от ядерного синтеза. Глубоко внутри звезды атомы водорода постоянно преобразуются путем слияния в атомы гелия. Именно этот процесс генерирует световую и тепловую энергию, излучаемую звездами, включая Солнце.

Ученые еще не придумали, как управлять термоядерным синтезом для создания полезной энергии. Если бы они смогли это сделать, это было бы отличной новостью, поскольку термоядерный синтез производит меньше радиоактивных материалов и дал бы нам практически неограниченный запас энергии.

Интересные факты о ядерной энергии и делении

• Тремя ведущими штатами по производству ядерной энергии являются Иллинойс, Пенсильвания и Южная Каролина.
• Соединенные Штаты производят больше ядерной энергии, чем любая другая страна.
• В истории ядерной энергетики было три крупных катастрофы на АЭС, включая Чернобыль (Украина), Три Майл Айленд (США) и Фукусима Дайичи (Япония).
• Первой подводной лодкой с ядерным двигателем была американская подводная лодка "Наутилус", вышедшая в море в 1954 году.
• Одна урановая гранула может произвести столько же энергии, сколько около 1 000 килограммов угля.
• Дым", который вы видите, выходящий из атомной электростанции, - это не загрязнение, а пар.

Пройдите викторину из десяти вопросов об этой странице.

Предметы ядерной физики и относительности

Атом

Элементы

Периодическая таблица

Радиоактивность

Теория относительности

Относительность - свет и время

Элементарные частицы - кварки

Ядерная энергия и деление

Наука>> Физика для детей