I reattori a Fissione

Materie:	Appunti
Categoria:	Fisica
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Data:	17.01.2007
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I REATTORI DI FISSIONE
Le razioni nucleari liberano dell’energia che è chiamata energia di reazione.
Reazioni chimiche R reazioni nucleari
Reazioni chimiche->2 o + molecole di diverse sostanze si combinano producendo E= qualche elettrovolt.
Reazioni nucleari->un nucleo e un corpuscolo(minuscola particella di sostanza dotata di una sua individualità) si combinano producendo E= alcuni milioni di elettrovolt.
Tra le reazioni chimiche e nucleari distinguiamo 2 tipi di reazioni:
• Reazioni esoenergetiche: liberano energia (Q>0)
• Reazioni endoenergetiche: assorbono energia (QChicago 1942 Fermi.
Oggi i reattori nucleari sono usati per la produzione di E di larga scala.
LA FISSIONE
Quando un n colpisce un nucleo di U-235 questo isotopo(=elemento chimico con atomi aventi lo stesso n° di protoni, cioè n° atomico, e n° di neutroni diverso, cioè n° di massa, rispetto ad un altro elemento chimico) si divide in 2 nuclei liberando E e 2-3 neutroni.
I neutroni possono a loro volta andare a colpire altri nuclei di U-235, dando cosi’ luogo a una reazione di fissioni a catena. La serie successiva di reazioni si mantiene da sé e produce energia che riscalda la massa del materiale dentro cui è.
Il n° totale di protoni e di neutroni in ogni fissione resta invariato.
Nel caso delle bombe atomiche della II G.M. lo scopo era quello di ottenere reazioni a catena incontrollate, di ottenere un maggior numero possibile di fissioni in modo che si potesse sprigionare una quantità grandissima di energia piu’ velocemente possibile.
Il Pu-239 e l’U-235 sono quelli usati per le bombe nucleari.
Ci sono delle condizioni che devono essere soddisfatte perché la reazione a catena avvenga e si mantenga:
1. U è costituito dall’isotopo 238 per il 99,3%, dall’isotopo 235 per il 0,7%. (235 utile + la fissione.)
2. U-235 subisce la fissione sotto l’azione di n lenti: sono n che hanno perso E durante gli urti elastici avvenuti contro nuclei + leggeri durante il percorso. Nei reattori i n vengono dunque rallentati da un moderatore (= elemento che è usato x rallentare i n.)
3. Litio, Boro, Azoto, terre rare non sono buoni moderatori(assorbono i neutroni), mentre H2O pesante, H2O e grafite pure sono buoni moderatori.
L’acqua deve pero’ essere arricchita con l’1%di U-235 perché H assorbe sensibilmente i n lenti.
4. Dopo l’assorbimento del n lento l’U-238 (non fissile) diventa U-239. Praticamente: U-238 si agita un po’ per il n (che ha E) e poi acquietandosi perde progressivamente E, che esce sotto forma di raggi s. Si trasforma dunque grazie al n in U-239 e raggi .(che è il max di E proveniente dal nucleo = E che viene emessa dal nucleo sotto forma di onda elettromagnetica ->l’onda elettromagnetica è tipo la luce pero’ i raggi > hanno molta + E).
A sua volta l’U-239 attraverso 2 decadimenti beta(= è un tipo di rottura in cui esce dal nucleo un n che si spezza in un protone(+) che resta nel nucleo, e in un elettrone(-) che viene emesso(esce dal nucleo). Quindi U-239 genera spontaneamente prima Np(nettunio) insieme a 1 elettrone e a un neutrino(neutrino elettronico = particella molto piccola senza carica) che a sua volta genera il Pu(plutonio). Il Pu è fissile, cioè ha le proprietà dell’ U-235 quindi anch’esso subirà la fissione con i n lenti.
5. Il reattore : spiegare con disegno
6. Gli elementi prodotti durante la fissione dell’U-235 sono circa 30 e dato che assorbono i n lenti interrompendo cosi’ la reazione a catena sono pericolosi per il reattore. Infatti è necessario dopo un po’ far ritrattare chimicamente le barre di controllo.

I REATTORI DI FISSIONE
Le razioni nucleari liberano dell’energia che è chiamata energia di reazione.
Reazioni chimiche R reazioni nucleari
Reazioni chimiche->2 o + molecole di diverse sostanze si combinano producendo E= qualche elettrovolt.
Reazioni nucleari->un nucleo e un corpuscolo(minuscola particella di sostanza dotata di una sua individualità) si combinano producendo E= alcuni milioni di elettrovolt.
Tra le reazioni chimiche e nucleari distinguiamo 2 tipi di reazioni:
• Reazioni esoenergetiche: liberano energia (Q>0)
• Reazioni endoenergetiche: assorbono energia (QChicago 1942 Fermi.
Oggi i reattori nucleari sono usati per la produzione di E di larga scala.
LA FISSIONE
Quando un n colpisce un nucleo di U-235 questo isotopo(=elemento chimico con atomi aventi lo stesso n° di protoni, cioè n° atomico, e n° di neutroni diverso, cioè n° di massa, rispetto ad un altro elemento chimico) si divide in 2 nuclei liberando E e 2-3 neutroni.
I neutroni possono a loro volta andare a colpire altri nuclei di U-235, dando cosi’ luogo a una reazione di fissioni a catena. La serie successiva di reazioni si mantiene da sé e produce energia che riscalda la massa del materiale dentro cui è.
Il n° totale di protoni e di neutroni in ogni fissione resta invariato.
Nel caso delle bombe atomiche della II G.M. lo scopo era quello di ottenere reazioni a catena incontrollate, di ottenere un maggior numero possibile di fissioni in modo che si potesse sprigionare una quantità grandissima di energia piu’ velocemente possibile.
Il Pu-239 e l’U-235 sono quelli usati per le bombe nucleari.
Ci sono delle condizioni che devono essere soddisfatte perché la reazione a catena avvenga e si mantenga:
1. U è costituito dall’isotopo 238 per il 99,3%, dall’isotopo 235 per il 0,7%. (235 utile + la fissione.)
2. U-235 subisce la fissione sotto l’azione di n lenti: sono n che hanno perso E durante gli urti elastici avvenuti contro nuclei + leggeri durante il percorso. Nei reattori i n vengono dunque rallentati da un moderatore (= elemento che è usato x rallentare i n.)
3. Litio, Boro, Azoto, terre rare non sono buoni moderatori(assorbono i neutroni), mentre H2O pesante, H2O e grafite pure sono buoni moderatori.
L’acqua deve pero’ essere arricchita con l’1%di U-235 perché H assorbe sensibilmente i n lenti.
4. Dopo l’assorbimento del n lento l’U-238 (non fissile) diventa U-239. Praticamente: U-238 si agita un po’ per il n (che ha E) e poi acquietandosi perde progressivamente E, che esce sotto forma di raggi s. Si trasforma dunque grazie al n in U-239 e raggi .(che è il max di E proveniente dal nucleo = E che viene emessa dal nucleo sotto forma di onda elettromagnetica ->l’onda elettromagnetica è tipo la luce pero’ i raggi > hanno molta + E).
A sua volta l’U-239 attraverso 2 decadimenti beta(= è un tipo di rottura in cui esce dal nucleo un n che si spezza in un protone(+) che resta nel nucleo, e in un elettrone(-) che viene emesso(esce dal nucleo). Quindi U-239 genera spontaneamente prima Np(nettunio) insieme a 1 elettrone e a un neutrino(neutrino elettronico = particella molto piccola senza carica) che a sua volta genera il Pu(plutonio). Il Pu è fissile, cioè ha le proprietà dell’ U-235 quindi anch’esso subirà la fissione con i n lenti.
5. Il reattore : spiegare con disegno
6. Gli elementi prodotti durante la fissione dell’U-235 sono circa 30 e dato che assorbono i n lenti interrompendo cosi’ la reazione a catena sono pericolosi per il reattore. Infatti è necessario dopo un po’ far ritrattare chimicamente le barre di controllo.