Содержание
Основное отличие — атомная энергия от ядерной энергии
Все атомы состоят из ядра и электронного облака вокруг ядра. Ядро состоит из протонов и нейтронов, которые являются субатомными частицами. Каждый атом несет определенное количество энергии. Это называется атомной энергией. Эта атомная энергия включает в себя потенциальную энергию субатомных частиц и энергию, необходимую для удержания электронов на орбиталях вокруг ядра. Ядерная энергия относится к энергии, выделяющейся при делении и слиянии ядра. Основное различие между атомной энергией и ядерной энергией состоит в том, что атомная энергия включает энергию, необходимую для удержания электронов в атоме, тогда как ядерная энергия не включает энергию, необходимую для удержания электронов
Ключевые области покрыты
1. Что такое атомная энергия
— определение, типы, примеры
2. Что такое ядерная энергия
— определение, типы, примеры
3. В чем разница между атомной энергией и ядерной энергией
— Сравнение основных различий
Ключевые слова: атомная энергия, атомная энергия связи, уравнение Эйнштейна, энергия ионизации, ядерная энергия связи, ядерное деление, ядерный синтез, нейтроны, ядерная энергия, потенциальная энергия, радиоактивный распад
Что такое атомная энергия
Атомная энергия — это полная энергия, которую атом несет с собой. Термин атомная энергия был впервые введен до открытия ядра. Атомная энергия — это сумма разных типов энергий.
Типы энергий
Атомная энергия связывания
Энергия связи атома — это энергия, необходимая для разложения атома на свободные электроны и ядро. Он измеряет энергию, необходимую для удаления электронов с орбиталей атома. Это также называется энергия ионизации при рассмотрении разных элементов.
Ядерная энергия
Это энергия, необходимая для расщепления ядра на нейтроны и протоны. Другими словами, энергия связи ядра — это энергия, которая использовалась для удержания нейтронов и протонов вместе, чтобы сформировать ядро. Энергия связи всегда является положительной величиной, поскольку энергию следует использовать для того, чтобы удерживать силы между протонами и нейтронами.
Рисунок 1: Ядерная энергия связи некоторых элементов
Потенциальная энергия ядра
Потенциальная энергия — это сумма потенциальных энергий всех субатомных частиц в ядре. Поскольку субатомные частицы не разрушаются при ядерном расщеплении, эти частицы всегда будут иметь потенциальную энергию. Потенциальная энергия может быть преобразована в различные формы энергии.
Энергия, высвобождаемая посредством ядерного деления и синтеза
Ядерное деление и ядерный синтез могут быть названы ядерными реакциями. Деление ядра — это процесс, в котором ядро расщепляется на более мелкие части. Ядерный синтез — это процесс, в котором два атомных ядра объединяются в одно большое ядро.
Энергия, выпущенная в радиоактивном распаде
Нестабильные ядра подвергаются специальному процессу, называемому радиоактивным распадом, чтобы получить стабильное состояние. Там нейтроны или протоны могут быть преобразованы в различные типы частиц, которые затем испускаются из ядра.
Энергия атомов в химических связях
Соединения состоят из двух или более атомов. Эти атомы связаны друг с другом посредством химических связей. Чтобы удерживать атомы в этих химических связях, требуется определенная энергия. Это называется межатомной энергией.
Что такое атомная энергия
Ядерная энергия — это полная энергия ядра атома. Ядерная энергия выделяется, когда происходят ядерные реакции. Ядерные реакции — это реакции, которые могут изменить ядро атома. Существуют два основных типа ядерных реакций: реакции ядерного деления и реакции ядерного синтеза.
Ядерное деление
Деление ядра — это расщепление ядра на более мелкие частицы. Эти частицы называются продуктами деления. Когда происходит ядерное деление, конечная общая масса продуктов деления не равна общей начальной массе ядра. Окончательное значение также меньше исходного значения. Недостающая масса преобразуется в энергию. Высвобождаемая энергия может быть найдена с помощью уравнения Эйнштейна.
E = mc 2
Где E — это высвобождаемая энергия, m — недостающая масса, а c — скорость света.
Деление ядра может происходить тремя способами:
Радиоактивный распад
Радиоактивный распад происходит в нестабильных ядрах. Здесь некоторые субатомные частицы преобразуются в различные формы частиц и испускаются спонтанно. Это происходит для того, чтобы получить стабильное состояние.
Нейтронная бомбардировка
Ядерное деление может происходить посредством нейтронной бомбардировки. Когда ядро поражено нейтроном извне, ядро может расколоться на фрагменты. Эти фрагменты называются продуктами деления. Это высвобождает большое количество энергии вместе с большим количеством нейтронов ядра.
Термоядерная реакция
Деление ядра происходит, когда два или более ядер соединяются друг с другом, образуя новое единое ядро. Здесь высвобождается большое количество энергии. Недостающая масса в процессе синтеза превращается в энергию.
Рисунок 2: Ядерная реакция синтеза
Приведенные выше примеры показывают слияние дейтерия ( 2 H) и тритий ( 3 ЧАС). Реакция дает гелий ( 4 Он) как конечный продукт вместе с нейтроном. Реакция дает в общей сложности 17,6 МэВ.
Ядерная энергия является хорошим источником энергии для производства электроэнергии. Ядерные энергетические реакторы способны использовать ядерную энергию для производства электроэнергии. Плотность энергии элементов, которые можно использовать в ядерных реакторах, очень высока по сравнению с другими источниками энергии, такими как ископаемое топливо. Однако основным недостатком использования ядерной энергии является образование ядерных отходов и драматические аварии, которые могут произойти на электростанциях.
Разница между атомной энергией и ядерной энергией
Определение
Атомная энергия: Атомная энергия — это полная энергия, которую атом несет с собой.
Ядерная энергия: Ядерная энергия — это полная энергия ядра атома.
Значение
Атомная энергия: Атомная энергия имеет очень высокое значение, так как это полная энергия, из которой состоит атом.
Ядерная энергия: Ядерная энергия имеет большое значение из-за высокой энергии, выделяемой в результате ядерных реакций.
Химическая связь
Атомная энергия: Атомная энергия включает энергию, необходимую для удержания атомов в химических связях, когда атомы находятся в соединениях.
Ядерная энергия: Ядерная энергия не включает энергию, необходимую для удержания атомов в химических связях
Электроны
Атомная энергия: Атомная энергия включает в себя энергию, необходимую для расщепления атома на свободные электроны и ядра.
Ядерная энергия: Ядерная энергия не включает энергию, необходимую для расщепления атома на свободные электроны и ядра.
Заключение
И атомная энергия и ядерная энергия определены относительно атомов. Атомная энергия включает в себя сумму энергии, включенной в атом. Ядерная энергия включает энергию, высвобождаемую при внесении изменений в ядро атома. Это основное различие между атомной энергией и ядерной энергией.
Ссылка:
1. «Ядерный синтез». Архив Atomci. Национальная научная цифровая библиотека, н.д. Web.
Больше 80 лет учёные работают над перспективами внедрения термоядерной генерации электроэнергии. Создано множество научных организаций и исследовательских реакторов во всём мире. Многие сообщения о разработках публикуются в оптимистичных тонах. Но на самом деле, существует несколько очень серьёзных проблем, которые требуют инновационных технических решений. Человечество все ещё не смогло отказаться от сжигания нефтепродуктов и сравнительно молодой, но достаточно обременяющей технологии традиционной добычи атомной энергии. Много хлопот доставляют отходы от использования радиационно-ядерных технологий, потому что методы обращения с такими отходами очень дорогостоящие и несовершенны. Несмотря на то, что наука постоянно идёт вперёд, радиоактивные отходы останутся проблемой человечества на столетия.
Теория
Для понимания сути технологии термоядерного синтеза, которая позволяет более экологически и экономно производить энергию, необходимо ознакомиться с некоторыми базовыми понятиями.
В состав ядра атома (в первом приближении) входят протоны и нейтроны (общее название нуклоны). Энергия связи у лёгких ядер увеличивается с повышением количества нуклонов, а у тяжёлых – уменьшается. При добавлении нуклонов в лёгкие ядра или при удалении нуклонов из тяжелых, разница в энергии связи высвободится как разность между затратами на протекание реакции и кинетической энергией освобождённых частиц. Кинетическая энергия элементарных частиц преобразуется в тепловое перемещение атомов. Из-за такого движения (с соударениями и торможением частиц), энергия проявится повышением температуры, а именно, нагревом среды, где проходит такая реакция.
При взаимодействии между собой атомов дейтерия и дейтерия с тритием образуется много высокоэнергетических нейтронов, которые активируют конструкционные элементы реактора. Реакции взаимодействия протия с бором и дейтерия с гелием являются безнейтронными, они не приводят к активированию материалов. Реакция взаимодействия дейтерия имеет недостаток: дейтерий реагирует сам с собой, выделяется умеренное нейтронное излучение. Реакция взаимодействия протия и бора привлекает тем, что в результате получим 3 альфа-частицы, которые могут напрямую подвергаться снятию энергии (они фактически являют собой направлено движущиеся заряды, т. е. ток). В общем, перспективные реакции уже открыты, но их использование для промышленного производства электроэнергии затруднительно.
Преимущества термоядерной энергетики
- Более экологически чистое производство электроэнергии. «Побочными» результатами термоядерной реакции являются такие элементы как гелий-4 (инертный газ, нетоксичен) и тритий, который можно применять в качестве топлива. Применение «вторичного трития» уменьшит топливную составляющую, а значит, энергия будет дешевле.
- Относительная доступность синтезирующих материалов (топлива). Дейтерий без трудностей можно добыть из морской воды. Литий достаточно распространенный элемент в земной коре. Имеется возможность воспроизведения трития в термоядерных реакторах. Для запуска и работы термоядерного реактора при D-Т синтезе нужны только три вышеперечисленных вещества.
- Термоядерные установки, по сравнению с энергообьектами, которые используют нефтепродукты и уголь, не вредят окружающей среде посредством выделения парниковых газов, или аэрозольных загрязняющих веществ.
- Термоядерный синтез не относится к цепным реакциям, из-за этого он подвержен более стабильному и простому контролю. Термоядерная установка, в отличие от термоядерной бомбы, не может взорваться из-за ошибок персонала или поломок оборудования. Из-за конструктивных особенностей термоядерной энергетической установки и небольшого количества используемого топлива взрыв ядра реактора невозможен.
- Более безопасное использование энергообъекта. Эксплуатация термоядерного реактора намного безопаснее атомного. При его повреждении расплавления активной зоны и выброса радиоактивных веществ не происходит, так как при эксплуатации реакцию термоядерного синтеза нужно подпитывать базовым топливом или энергией.
Недостатки термоядерной энергетики
- Активация конструкционных материалов. Несмотря на то, что в активной зоне установки при реакции D-Т синтеза не создаются радиоактивные элементы, излучаемые нейтроны с течением времени производят активацию оболочки реактора. Проблему можно частично решить применением материалов, которые менее чувствительны к радиационному воздействию. В процессе эксплуатации термоядерного реактора небольшое количество радиоактивного трития может быть выброшено в окружающую среду. Период его полураспада (время, за которое он утратит половину радиоактивности) –12 лет.
- Широкое распространение промышленных термоядерных реакторов не прогнозируется раньше середины 21-го века. Технология их использования требует множества доработок и усовершенствований.
- Отсутствие сформированного общественного мнения о безопасности реакторов с термоядерным синтезом. Отсутствуют наработки об особенностях использования таких реакторов в промышленном режиме, их эффектах, а также влияния на окружающую среду и человека.
- Стоимость создания и постройки термоядерных реакторов намного превышает стоимость обычного ядерного реактора деления.
- Необходимо применение дорогих материалов, которые имеют низкую чувствительность к радиации. Такие материалы, по сравнению с обычными, более стойки к радиоактивной активации из-за бомбардировки нейтронами. Например, со сталью, которая применяется при изготовлении корпусов реакторов.
Вывод
Термоядерная энергия не является абсолютно безопасной. Потребуется ещё несколько десятилетий, а может и столетий, для доведения термоядерных установок до параметров необходимой производительности и технической надёжности. Похоже, ближайшие годы человечество будет использовать реакторы на быстрых нейтронах, сжигая достаточно распространенный уран и торий. Даже при условии, что коммерческий результат будет через несколько сотен лет, работы над термоядерными реакторами нужно продолжать, потому что именно их разработка сможет дать новый толчок развитию человечества.
Что ты хочешь узнать?
Ответ
Атом:
В основе — цепная реакция деления ядер тяжёлых изотопов. В термоядерном оружии попеременно происходят стадии деления и синтеза. Количество стадий (ступеней) определяет конечную мощность бомбы. При этом выделяется грандиозное количество энергии, и формируется целый набор поражающих факторов. Страшилка начала 20 века — химическое оружие — осталось грустить незаслуженно забытым в сторонке, его сменило новое пугало для масс.
Термоядерная энергетика:
Оружие взрывного действия, основанного на использовании ядерной энергии, освобождающейся при цепной ядерной реакции деления тяжёлых ядер или термоядерной реакции синтеза лёгких ядер. Относится к оружию массового поражения (ОМП)
Загрузка...
