Fissio
Ydinfissio on eräänlainen ydinreaktio. Siinä atomi hajoaa pienemmiksi atomeiksi. Joistakin fissioreaktioista vapautuu paljon energiaa, ja niitä käytetään ydinaseissa ja ydinreaktoreissa. Ydinfission löysivät joulukuussa 1938 saksalainen ydinkemisti Otto Hahn ja hänen avustajansa Fritz Strassmann Berliinissä.
Atomi on pienin hiukkanen, joka muodostaa kemiallisen alkuaineen (esim. vety, happi, magnesium). Kaikki atomit ovat hyvin pieniä. Atomit koostuvat kolmesta komponentista tai hiukkasesta: protoneista, neutroneista ja elektroneista. Protonit ja neutronit ovat kokoontuneet yhteen palloksi, jota kutsutaan ytimeksi ja joka sijaitsee jokaisen atomin keskellä. Elektronit kiertävät ytimen ympärillä "elektronipilvessä". Alkuaineet, joilla on suuret ytimet, kuten uraani ja plutonium, voidaan saada halkeamaan.
Jos hitaasti liikkuva neutroni osuu (suhteellisen) suureen atomiytimeen, se muuttuu joskus epävakaaksi ja hajoaa kahdeksi ytimeksi. Kun ydin hajoaa (tai fissioituu), siitä vapautuu energiaa, lähinnä gammasäteinä ja lämpönä. Se aiheuttaa myös sen, että ytimestä vapautuu joitakin neutroneita.
Muutaman isotoopin (atomi, jossa on sama määrä protoneja mutta eri määrä neutroneita) tapauksessa tällainen halkeaminen voi vapauttaa useita neutroneita. Jos nämä neutronit sitten osuvat muihin atomeihin, ne saavat muut atomit halkeamaan. Tämä voi tapahtua uudelleen ja uudelleen. Tätä kutsutaan ydinketjureaktioksi, ja se voi vapauttaa valtavia määriä energiaa hyvin nopeasti. Ydinketjureaktion vapauttama energiamäärä mitataan kilotonneina. Yksi kilotonni vastaa tuhannen tonnin TNT:n (trinitrotolueenin) energiaa.
Ydinpommissa tämän on tapahduttava hyvin nopeasti, jotta räjähdys olisi erittäin suuri. Ydinreaktorissa tämän on tapahduttava hitaasti, jotta syntyy lämpöä. Lämpöä käytetään veden kiehumiseen höyryksi, joka pyörittää höyryturbiinia ja tuottaa sähköä.
Toista mediaa Ydinfissiota esittelevä videoleike.
Ydinfissiokaaviossa neutroni absorboituu uraanin ytimeen, joka muuttuu epävakaaksi ja jakautuu kahdeksi uudeksi atomiksi, jolloin vapautuu energiaa ja lisää neutroneja.
Kysymyksiä ja vastauksia
Q: Mitä on ydinfissio?
V: Ydinfissio on eräänlainen ydinreaktio, jossa atomi jakautuu pienemmiksi atomeiksi ja vapauttaa samalla energiaa.
K: Kuka löysi ydinfission?
A: Ydinfission löysivät joulukuussa 1938 saksalainen ydinkemisti Otto Hahn ja hänen avustajansa Fritz Strassmann Berliinissä.
K: Mistä atomit koostuvat?
V: Atomit koostuvat kolmesta komponentista tai hiukkasesta - protoneista, neutroneista ja elektroneista. Protonit ja neutronit ovat ryhmittyneet yhteen palloksi, jota kutsutaan ytimeksi jokaisen atomin keskellä, kun taas elektronit kiertävät ydintä sen "elektronipilvessä".
Kysymys: Mitkä alkuaineet voidaan saada halkeamaan?
V: Alkuaineet, joilla on suuret ytimet, kuten uraani ja plutonium, voidaan saada halkeamaan.
K: Miten ydinfissiossa tapahtuu ketjureaktio?
V: Jos (suhteellisen) suureen atomiytimeen osuu hitaasti liikkuva neutroni, se muuttuu joskus epävakaaksi ja hajoaa kahdeksi ytimeksi. Tällöin ytimestä vapautuu energiaa sekä joitakin neutroneita. Jos nämä neutronit sitten osuvat muihin atomeihin, ne saavat nekin hajoamaan, jolloin syntyy ketjureaktio, joka voi vapauttaa valtavia määriä energiaa.
K: Mitä mitataan, kun mitataan ydinpommin räjähdyksestä vapautuvaa energiaa? V: Ydinpommin räjähdyksestä vapautuvan energian määrä mitataan kilotonneina; yksi kilotonni vastaa tuhannen tonnin TNT:n (trinitrotolueenin) energiaa.
K: Miten ydinfissiossa syntyvää lämpöä käytetään?
V: Ydinreaktorissa ydinfissiossa syntyvän lämmön on tapahduttava hitaasti, jotta syntyy lämpöä, jota sitten käytetään veden kiehumiseen höyryksi, joka pyörittää höyryturbiineja sähkön tuottamiseksi.
