Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 20 dotazů obsahujících »izotop«
10) Uran 235
22. 03. 2007
Dotaz: Dobrý den, chtěl bych se zeptat, co znamená číslo u značky U325, při výrobě v
jaderných elektrárnách a jak jednoduše popsat štěpení jádra? Děkuji (Martin Kvapil)
Odpověď: U235 je označení izotopu uranu. "U" je chemická značka uranu a číslo 235 udává, že jádro tohoto atomu má kromě 92 protonů (což způsobuje, že je atom uranem a ne jiným prvkem) ještě 143 neutronů, celkem je tedy v jádře 92+143=235 nukleonů.
Uran U325 zmíněný v dotazu neexistuje. V přírodě se nejčastěji vyskytuje uran U238, který tvoří přes 99% veškerého uranu. K použití v jaderných elektrárnách není příliš vhodný, ikdyž za určitých podmínek jej ve speciálních reaktorech použít lze. Daleko vhodnější je Uran U235, který tvoří ale asi jen tři čtvrtě procenta veškerého uranu. V jaderných elektrárnách se bohužel uran U235 nevyrábí, ale naopak spotřebovává - štěpí se na lehčí atomy a tím získáváme (kromě směsi různých lehčích atomů a vyletujících neutronů) obrovské množství tepla, které následně (stejným procesem jako v tepelných elektrárnách) dokážeme přeměnit na elektřinu.
Hodně zjednodušeně lze říct, že v jaderném reaktoru se snažíme trefovat se vhodně zpomalenými neutrony do jader atomů U235 tak, aby ty "srážky" ta jádra neustála a rozpadla se. Popsat ale nějak detailněji štepení jádra není jednoduché. Pohybujeme se totiž už v tak malých rozměrech, že zde už moc neplatí klasická fyzika. Na malých rozměrech se svět chová dost podivně a jinak, než jsme zvyklí - je kvantovaný a hrají zde důležitou roli pravděpodobnosti. K pochopení mikrosvěta je proto potřeba studovat kvantovou mechaniku.
Dotaz: Délka 1m je definována jako 1650763,73 vlnových délek oranžové čáry izotopu 86.
Jaká je vlnová délka oranžové čáry a její frekvence? (Libuše Weinerová)
Odpověď: Nemáte tak úplně pravdu. Délka jeden metr byla původně definována jako jedna desetimilióntina části zemského kvadrantu. O trochu později se za definici metru začala považovat vzdálenost mezi 2 vrypy na platinoiridiové tyči uložené v archívu Mezinárodního úřadu pro váhy a míry v Sévres (Francie). Další změna nastala roku 1960, kdy bylo ustanoveno, že jeden metr je "délka rovnající se 1 650 763,73 násobku vlnové délky záření šířícího se ve vakuu, která přísluší přechodu mezi energetickými hladinami 2p10 a 5d5 atomu kryptonu 86". Ani to však není aktuálně platná definice. Od roku 1983 platí, že jeden metr je "délka dráhy světla ve vakuu během časového intervalu 1/299 792 458 sekundy." Důvod pro poslední změnu je ryze praktický - čas umíme měřit nejpřeněji ze všech fyzikálních veličin a odměřit 1/299 792 458 sekundy je snadnější (a tím i přesnější) než měřit 1 650 763,73 násobku vlnové délky nějakého záření.
Ale zpět k původní otázce: vlnová délka oranžového světla je okolo 600 nm, frekvence pak okolo 5·1014Hz. Přesnou vlnovou délku a frekvenci světla odpovídajícímu přechodu mezi energetickými hladinami 2p10 a 5d5 atomu kryptonu 86 se mi nepodařilo zjistit, nebude však výše uvedeným hodnotám vzdálená.
Dotaz: Dobrý den, zajímalo by mne zda ještě platí (celkově) teorie relativity, když ITER
dokázal, že lze získat více energie než se spotřebuje. Jak je to možné? Velmi děkuji za odpověď (Lukáš Kopačka)
Odpověď: ITER (anglicky International Thermonuclear Experimental Reactor) je plánované výzkumné zařízení - reaktor typu tokamak, který by měl sloužit k výzkumu termojaderné fůze. Slučováním izotopů vodíku (zde zejména deuteria a tritia) by se měla získávat energie využitelná například výrobu elektřiny. K provozu takovéhoto typu reaktoru je ale potřeba zajistit vysokou teplotu a tlak uvnitř reaktoru, což vyžaduje dodat spoustu energie zvenčí. Zatím všichni předchůdci ITERu tak spotřebovali na své udržení se v chodu (třeba i jen na krátký okamžik) více energie, než kolik ji stačili vytěžit ze svého paliva. U ITERu se konečně zdá, že tomu bude naopak. Přesto je to vše zatím jenom teorie, ITER by se měl začít stavět až v příštím roce, a to ve Francii u města Cadarache.
Ačkoli se hovoří o výrobě energie, asi trochu správnější by bylo mluvit o přeměně hmoty na energii či o uvolňování energie z hmoty. Uvolňování energie z hmoty přitom není nikterak v rozporu s teorií relativity, spíše naopak. Vždyť přávě o provázanosti energie a hmoty hovoří ona zámá formule E=mc2. Ale nemusíme chodit nikterak daleko. Při spalování uhlí také uvňujeme energii (teplo) z hmoty (uhlí). Z pohledu fyziky je to zcela v pořádku.
Dotaz: Dobrý den, tuším, jaký je rozdíl mezi uranovou (plutoniovou) a vodíkovou bombou.
Slyšela jsem o "neutronové" bombě. Jde o lidový název nějaké z uvedených zbraní,
nebo je to specifický druh? Existuje nukleární zbraň, jejíž použití nevede k
radiačnímu zamoření? Děkuji za odpověď, nebo odkazy (dickie)
Odpověď: Uranová či plutoniová bomba se častěji označuje jako atomová bomba (a v angličtině pak termíny atomic bomb, A-bombs, případně fission bomb). Tato bomba je založená na principi neřízené štěpné reakce. Vodíková bomba (neboli termojaderná, termonukleární bomba, anglicky hydrogen bomb, H-bomb, thermonuclear bomb, případně fusion bomb) je jakýmsi zdokonalením atomové bomby - výbuchem atomové bomby dojde k zažehnutí krátce trvající jaderné fůze izotopů vodíku, čímž dojde k uvolnění ještě podstatně většího množství energie.
Neutronová bomba je vodíková bomba poupravená tak, aby vyprodukovala co nejsilnějí záření, zejména pak proud neutronů, a naopak měla co nejmenší destruktivní účinek (v podobě tepelného záření a tlakové vlny). V důsledku toho dochází k menšímu poškození nepřátelského území (lze jej rychleji a s větším ziskem obsadit vlastní armádou), avšak má zničující dopad na živé organismy (ty jsou poškozeny zářením, hlavně proudy neutronů, a do několika dnů umírají).
Další možnou variantou vodíkové bomby je tzv. kobaltová bomba. Přidáním kobaltu je docíleno vyššího radioaktivního zamoření oblasti výbuchu.
Dotaz: Dobrý den, můj dotaz souvisí se sázkou, kterou jsem uzavřel při konzumaci
tekutého chleba v mé oblíbené „pekárně“ s kamarádem :-). Předem se
omlouvám za jeho položení, ale MMF UK je podle mě natolik prestižní zdroj
informací, že jistě nedojde k jejich zpochybnění z nějaké pokoutné stránky
nejlépe ekologických aktivistů. Dotaz: Je nadkritické množství štěpného
materiálu jedinou podmínkou vzniku nekontrolované štěpné reakce tzn. stačí k
sobě stačit (je li to vůbec nutné) dostatečné množství štěpného materiálu a
dojde k explozi (případně jaké asi řádově tlaky jsou k tomu potřeba a je zde
nějaké omezení okolním prostředím - vzduch)? Pokud ano, znamená to, že (jak
právě zněla sázka) stačí navážet štěpný materiál na hromadu a jednoho krásného
dne to bouchne? Za odpověď předem velice děkuji - pevně doufám, že bude z valné
části negativní :-) - a přeji hodně úspěchů a trpělivosti s touto bohulibou
aktivitou - zodpovídání zvídavých dotazů. S pozdravem Jiří Doležal (Jiří Doležal)
Odpověď: V podstatě ano, ke vzniku štěpné reakce opravdu může dojít i pouhým navršením hromady patřičného materiálu, jen je třeba dodat, že štěpný materiál musí být v náležitě koncentraci. Když totiž buďte vozit na hromadu přírodní uran, který obsahuje 0,7% štěpitelného izotopů U235 (zbytek je U238), tak asi kritického stavu nedosáhnete. Dá se tomu ale pomoci moderátorem, tj. materiálem, který zpomaluje neutrony a tak zvětšuje pravděpodobnost, že tyto pomaleji letící neutrony způsobí další štěpení, záleží má geometrii.
