انرژی اتمی

شکافت اتم اورانیم

اورانیم طبیعی سه ایزوتوپ(234-235-238)دارد و ان را با نماد u نشان می دهند. از هر ۱۰۰۰ اتم اورانیم ۹۹۳اتم هسته ی ۲۳۸و۷اتم هسته ی ۲۳۵دارند.مقدار ۲۳۴ان قدر کم است که لازم نیست در نظر گرفته شود.نوترونهای ارام فقط هسته های ۲۳۵را میشکافند.در جریان این عمل٬نخست یک هسته ی واسطه-یعنی اورانیم ۲۳۶ ایجاد میشود٬این هسته پایدار نیست و به یک هسته ی باریم۱۴۴ ٬یک هسته ی کریپتون۹۰و۲نوترون جدید تبدیل می شود.اکنون با پدیده ای اشنا می شویم که کشف ان باعث اختراع بمب اتمی و نیروگاه های هسته ای شد و جهان را تغیر داد.
قطعات ایجاد شده به هنگام شکافت دارای جرم کمتری نسبت به مجموع جرم های هسته و گلوله ی نوترونی اند به عبارت دیگر جرم از دست میرود.
جرم از دست رفته مطابق معادله ی اینشتین(E=MC²)به مقدار عظیمی انرژی(انرژی اتمی)تبدیل می شود.میتوان گفت که در این جریان ان بخش از انرژیکه صرف یکپارچه نگاه داشتن اتم بزرگتر شده بود٬ازاد میشود و امکان دور شدن قطعات جدید را از یک دیگر فراهم میسازد.قطعات جدید با سرعت بسیار زیاد به اتم ها ی هم جوار خود برخورد میکنند و انها نیز به نوبه ی خود در اثر این برخورد نوسانهای شدیدی پیدا می کنند و به یک دیگر ساییده میشوند٬به این ترتیب انرژی جنبشی قطعات به گرما تبدیل میشود.
در شکافت هسته ای مقدار زیادی انرژی ازاد میشود.از یک گرم اورانیم ۲۳۵میتوان۲۳٫۰۰۰کیلووات ساعت انرژی بدست اورد.اغلب به هنگام شکافت هسته ای ۳نوترون جدید نیز ایجاد می شود .هسته ی واسطه ی ۲۳۶مثلا میتواند به باریم ۱۴۴٬کریپتون ۸۹و۳ نوترون تبدیل شود.متاسفانه هسته های نیمه سنگین جدید بر حسب قاعده٬خود٬رادیوا اکتیوند و پرتوهای خطرناک منتشر می کنند.برای شکافت هسته های اورانیم ۲۳۸باید نوترون های بسیار سریع داشته باشیم.البته نوترونهای ارام نیز در این هسته ها نفوذ میکنند٬ولی در داخل هسته گرفتار میشوند و اورانیم ۲۳۹را میسازند.این هسته نیز طی یک مرحله ی میانی به پلوتونیم ۲۳۹تبدیل میشوند٬که به نوبه ی خود میتواند به خوبی به وسیله ی نوترون های ارام شکافته شود.