Štěpná jaderná reakce
Jaderné štěpení je druh jaderné reakce. Při ní se atom rozštěpí na menší atomy. Některé štěpné reakce uvolňují velké množství energie a používají se v jaderných zbraních a jaderných reaktorech. Jaderné štěpení objevil v prosinci 1938 německý jaderný chemik Otto Hahn a jeho asistent Fritz Strassmann v Berlíně.
Atom je nejmenší částice, která tvoří chemický prvek (např. vodík, kyslík, hořčík). Všechny atomy jsou velmi malé. Atomy se skládají ze tří složek nebo částic: Protony, neutrony a elektrony. Protony a neutrony jsou shluknuty do kuličky zvané jádro, která se nachází uprostřed každého atomu. Elektrony obíhají kolem jádra v tzv. elektronovém mraku. Prvky, které mají velká jádra, jako je uran a plutonium, se mohou štěpit.
Pokud (relativně) velmi velké atomové jádro zasáhne pomalu se pohybující neutron, stane se někdy nestabilním a rozpadne se na dvě jádra. Při rozpadu (neboli štěpení) jádra se uvolňuje energie, většinou ve formě záření gama a tepla. Při tom se z jádra uvolní také některé neutrony.
U několika izotopů (atom se stejným počtem protonů, ale různým počtem neutronů) se při takovém štěpení může uvolnit mnoho neutronů. Pokud tyto neutrony dopadnou na jiné atomy, způsobí jejich rozštěpení. To se může opakovat. Tomuto procesu se říká řetězová jaderná reakce, při níž se může velmi rychle uvolnit obrovské množství energie. Množství energie uvolněné při řetězové jaderné reakci se měří v kilotonech. Jedna kilotona odpovídá energii tisíce tun TNT (trinitrotoluenu).
U jaderné bomby se to musí stát velmi rychle, aby došlo k velmi velkému výbuchu. V jaderném reaktoru se to musí dít pomalu, aby vzniklo teplo. Teplo se používá k vaření vody na páru, která roztáčí parní turbínu a vyrábí elektřinu.
Přehrávání médií Úvodní videoklip o jaderném štěpení.
Schéma jaderného štěpení znázorňuje neutron pohlcený jádrem uranu, které se pak stane nestabilním a rozštěpí se na dva nové atomy, přičemž se uvolní energie a několik dalších neutronů.
Otázky a odpovědi
Otázka: Co je to jaderné štěpení?
Odpověď: Štěpení jádra je druh jaderné reakce, při níž se atom štěpí na menší atomy, přičemž se uvolňuje energie.
Otázka: Kdo objevil jaderné štěpení?
Odpověď: Jaderné štěpení objevil v prosinci 1938 německý jaderný chemik Otto Hahn a jeho asistent Fritz Strassmann v Berlíně.
Otázka: Z čeho se skládají atomy?
Odpověď: Atomy se skládají ze tří složek nebo částic - protonů, neutronů a elektronů. Protony a neutrony jsou shluknuty do koule zvané jádro ve středu každého atomu, zatímco elektrony obíhají kolem jádra v jeho "elektronovém oblaku".
Otázka: Které prvky lze štěpit?
Odpověď: Štěpením lze přimět prvky, které mají velká jádra, jako je uran a plutonium.
Otázka: Jak probíhá řetězová reakce při štěpení jader?
Odpověď: Pokud (relativně) velmi velké atomové jádro zasáhne pomalu se pohybující neutron, stane se někdy nestabilním a rozpadne se na dvě jádra. Když se tak stane, uvolní se z jádra energie a také několik neutronů. Pokud tyto neutrony následně zasáhnou další atomy, způsobí jejich rozštěpení také, což vyvolá řetězovou reakci, při které se může uvolnit obrovské množství energie.
Otázka: Co se měří při měření energie uvolněné při výbuchu jaderné bomby? Odpověď: Množství energie uvolněné při výbuchu jaderné bomby se měří v kilotonech; jedna kilotona odpovídá energii tisíce tun TNT (trinitrotoluenu).
Otázka: Jak se využívá teplo vznikající při jaderném štěpení?
Odpověď: V jaderném reaktoru musí teplo vznikající při jaderném štěpení probíhat pomalu, aby se vytvořilo teplo, které se pak použije k vaření vody na páru, která roztáčí parní turbíny a vyrábí elektřinu.
