واکنش‌های هسته‌ای در نیروگاه

واکنش انجام‌شده در نیروگاه هسته‌ای

در نیروگاه‌های هسته‌ای امروز واکنش شکست هسته‌ای (فیشن) استفاده می‌شود. در این واکنش یک هستهٔ سنگین مانند یورانیوم‑۲۳۵ یا پلوونیوم‑۲۳۹ با جذب یک نوترون، به دو هستهٔ سبک‌تر (مثلاً باریم و کرپتون) و چند نوترون دیگر تقسیم می‌شود و مقدار زیادی انرژی حرارتی آزاد می‌کند.

چگونگی واکنش فیشن

1. یک نوترون آزاد به هستهٔ یورانیوم‑۲۳۵ می‌خورد.
2. هستهٔ یورانیوم یک حالت تحریک‌شده (U* ) می‌شود.
3. این هسته به دو هستهٔ کوچکتر (مثلاً Ba‑۱۴۱ و Kr‑۹۲) و ۲ تا ۳ نوترون دیگر تقسیم می‌شود.
4. در این تقسیم، انرژی به‌صورت حرارت آزاد می‌شود؛ این حرارت برای تولید بخار و در نهایت برق استفاده می‌شود.

معادلهٔ سادهٔ فیشن یورانیوم‑۲۳۵ به صورت زیر است:

$$\,^{235}_{92}\text{U} + \;^{1}_{0}\text{n} \rightarrow \;^{236}_{92}\text{U}^* \rightarrow \;^{141}_{56}\text{Ba} + \;^{92}_{36}\text{Kr} + 3\,^{1}_{0}\text{n} + \text{انرژی}$$

چرا در نیروگاه‌ها از فیشن استفاده می‌شود؟

• هسته‌های سنگین به راحتی نوترون جذب می‌کنند.
• فیشن مقدار زیادی انرژی (حدود ۲۰ مگاژول در هر تقسیم) آزاد می‌کند.
• نوترون‌های تولیدشده می‌توانند به هسته‌های دیگر بزنند و زنجیرهٔ واکنش را ادامه دهند.

جمع‌بندی

بنابراین، شکل ب (که در کتاب نشان داده شده) نشان‌دهندهٔ واکنش فیشن است؛ نه ترکیب هسته‌ای (فیوژن) که در خورشید رخ می‌دهد. این واکنش منبع اصلی انرژی در نیروگاه‌های هسته‌ای امروز است.