KAS IR KODOLIZMAIŅAS? - ZINĀTNE - 2025

Kodolenerģija pārmaiņas ir process, kurā kodoli dažu izotopu mainīt spontāni, vai ir spiesti izmaiņām divām vai vairākām dažādu izotopu.

Trīs galvenie kodolmateriālu izmaiņu veidi ir dabiskā radioaktīvā sabrukšana, kodola skaldīšana un kodolsintēze.

Papildus kodolenerģijai, pārējās divas vielas izmaiņas ir fizikāli un ķīmiski. Pirmais nenozīmē tā ķīmiskā sastāva izmaiņas. Ja jūs sagriežat alumīnija folijas gabalu, tā joprojām ir alumīnija folija.

Kad notiek ķīmiskas izmaiņas, mainās arī iesaistīto vielu ķīmiskais sastāvs. Piemēram, ogļu dedzināšana apvienojas ar skābekli, veidojot oglekļa dioksīdu (CO2).

Kodolmateriālu izmaiņas un to galvenie veidi

Radioaktīvā dabiskā sabrukšana

Kad radioizotops izstaro alfa vai beta daļiņas, notiek elementa transmutācija, tas ir, izmaiņas no viena elementa uz otru.

Tādējādi iegūtajam izotopam ir atšķirīgs protonu skaits nekā sākotnējam izotopam. Tad notiek kodolizmaiņas. Sākotnējā viela (izotops) ir iznīcināta, veidojot jaunu vielu (izotopu).
Šajā ziņā dabiski radioaktīvie izotopi ir bijuši jau kopš Zemes veidošanās, un tos nepārtraukti rada kosmisko staru kodolreakcijas ar atomiem atmosfērā. Šīs kodolreakcijas rada Visuma elementus.

Šāda veida reakcijas rada stabilus, radioaktīvus izotopus, no kuriem daudzu pussabrukšanas periods ir vairāki miljardi gadu.

Tomēr šos radioaktīvos izotopus nevar izveidot dabiskos apstākļos, kas raksturīgi planētai Zeme.

Radioaktīvās sabrukšanas rezultātā tā daudzums un radioaktivitāte ir pakāpeniski samazinājusies. Tomēr šo garo pusperiodu dēļ tā radioaktivitāte līdz šim ir bijusi ievērojama.

Kodolsistēmas izmaiņas ar skaldīšanu

Atoma centrālais kodols satur protonus un neitronus. Sadalīšanās laikā šis kodols dalās vai nu radioaktīvās sabrukšanas dēļ, vai arī tāpēc, ka to bombardē citas subatomiskās daļiņas, kas pazīstamas kā neitrīno.

Iegūtajiem gabaliem ir mazāka kombinētā masa nekā sākotnējam serdeņam. Šī zaudētā masa tiek pārveidota kodolenerģijā.
Tādā veidā atomelektrostacijas veic kontrolētas reakcijas, lai atbrīvotu enerģiju. Kontrolēta skaldīšana notiek, kad ļoti viegls neitrīno bombardē atoma kodolu.

Tas sabojājas, izveidojot divus mazākus, līdzīga izmēra kodolus. Iznīcināšana izdala ievērojamu enerģijas daudzumu - līdz 200 reizes vairāk nekā neitronam, ar kuru sākās procedūra.
Šim kodolenerģijas veida izmaiņām ir liels enerģijas avots. Tomēr tas rada vairākas bažas, jo īpaši tās, kas saistītas ar drošību un vidi.

Kodolmateriālu izmaiņas saplūšanas rezultātā

Saplūšana ir process, kurā Saule un citas zvaigznes rada gaismu un siltumu. Šajā kodolprocesā enerģiju iegūst, sadaloties gaismas atomiem. Tā ir pretēja reakcija uz skaldīšanu, kurā sadalās smagie izotopi.
Uz Zemes kodolsintēzi ir vieglāk panākt, apvienojot divus ūdeņraža izotopus: deitēriju un tritiju.

Ūdeņradis, ko veido viens protons un elektrons, ir vieglākais no visiem elementiem. Deitērijam, ko bieži sauc par “smago ūdeni”, kodolā ir papildu neitrons.

Savukārt tritijam ir divi papildu neitroni, un tāpēc tas ir trīs reizes smagāks par ūdeņradi.

Par laimi, deitērijs ir atrodams jūras ūdenī. Tas nozīmē, ka būs saplūšanas degviela, kamēr uz planētas būs ūdens.

Atsauces

1. Millers, GT un Spoolman, SE (2015). Vides zinātne. Masačūsetsa: Cengage mācīšanās.
2. Millers, GT un Spoolman, SE (2014). Essentials ekoloģijā. Konektikuta: Cengage mācīšanās.
3. Cracolice, MS un Peters, EI (2012). Ievada ķīmija: aktīvas mācīšanās pieeja. Kalifornija: Cengage mācīšanās.
4. Konya, J. un Nagy, NM (2012). Kodolenerģija un radioķīmija. Masačūsetsa: Elsevier.
5. Taylor Redd, N. (2012, 19. septembris). Kas ir skaldīšana? Dzīvā zinātnē. Iegūts 2017. gada 2. oktobrī vietnē livescience.com.
6. Kodolsintēze. (s / f). Kodolzinātnes un tehnoloģijas informācijas centrā. Saņemts 2017. gada 2. oktobrī no nucleconnect.org.