Rozszczepienie jądrowe to proces, w którym jądro atomu dzieli się na dwa lub więcej mniejszych jąder, wraz z uwolnieniem energii. Proces ten jest rodzajem radioaktywności i jest stosowany w różnych zastosowaniach, w tym w elektrowniach jądrowych i bombach atomowych.
Radioaktywność to proces, w wyniku którego niestabilne jądra atomowe tracą energię w wyniku emisji promieniowania. Istnieją trzy główne rodzaje promieniowania: cząstki alfa, cząstki beta i promienie gamma. Emisje te mogą być szkodliwe, ale mają również przydatne zastosowania w medycynie, przemyśle i produkcji energii.
Atomy są podstawowymi cegiełkami budującymi materię. Składają się z jądra zawierającego protony i neutrony oraz elektronów krążących wokół jądra. Liczba protonów w jądrze określa pierwiastek. Na przykład wodór ma jeden proton, podczas gdy uran ma 92 protony.
Podczas rozszczepienia jądrowego jądro ciężkiego atomu, takiego jak uran-235 lub pluton-239, pochłania neutron. To sprawia, że jądro jest niestabilne, co powoduje jego podział na dwa mniejsze jądra, zwane fragmentami rozszczepienia. Wraz z tymi fragmentami uwalnianych jest kilka neutronów i duża ilość energii.
Neutrony uwolnione podczas rozszczepienia mogą wywołać więcej reakcji rozszczepienia w pobliskich jądrach. To powoduje reakcję łańcuchową. Jeśli reakcja łańcuchowa jest kontrolowana, można ją wykorzystać do produkcji energii w elektrowni jądrowej. Jeśli nie jest to kontrolowane, może dojść do eksplozji, jak w przypadku bomby atomowej.
Energia uwalniana podczas rozszczepienia jądrowego pochodzi z silnych sił jądrowych, które utrzymują jądro razem. Kiedy jądro się rozpada, część tej energii zamienia się w ciepło i promieniowanie. Energię tę można wykorzystać do wytwarzania energii elektrycznej.
Elektrownie jądrowe: W elektrowni jądrowej kontrolowane reakcje rozszczepienia wytwarzają ciepło, które jest wykorzystywane do wytwarzania pary. Para napędza turbiny wytwarzające energię elektryczną. Proces ten nie powoduje emisji gazów cieplarnianych, co czyni go czystszą alternatywą dla paliw kopalnych.
Zastosowania medyczne: Izotopy radioaktywne powstałe w wyniku rozszczepienia są wykorzystywane w obrazowaniu medycznym i leczeniu raka. Na przykład jod-131 stosuje się w leczeniu raka tarczycy.
Bomby atomowe: W bombach atomowych stosowane są niekontrolowane reakcje rozszczepienia. Gwałtowne uwolnienie energii powoduje potężną eksplozję.
Za pomocą domina możesz zademonstrować reakcję łańcuchową. Ustaw linię domina stojącą na końcu. Kiedy przewrócisz pierwsze domino, spowoduje to upadek następnego i tak dalej, tworząc reakcję łańcuchową. Jest to podobne do tego, w jaki sposób neutrony powodują więcej reakcji rozszczepienia w reakcji łańcuchowej jądra.
W wyniku rozszczepienia jądrowego powstają odpady radioaktywne, którymi należy ostrożnie gospodarować, aby uniknąć skażenia środowiska. Dodatkowo zawsze istnieje ryzyko wypadków, takich jak katastrofa w Czarnobylu, które mogą mieć poważne konsekwencje.
