Միջուկային էներգիա

Միջուկային պայթյուն, Նևադա, 1953 թվականի ապրիլի 18

Միջուկային էներգիա կամ ատոմային էներգիա, միջուկային տարբեր ռեակցիաների՝ միջուկի ճեղքման, ջերմամիջուկային ռեակցիաների և ռադիոակտիվ տրոհման ժամանակ անջատվող էներգիա։ Դրսևորվում է որպես ալֆա-, բետա- մասնիկների, նեյտրոնների, ճեղքված միջուկների կինետիկ էներգիա կամ առաքվող գամմա ճառագայթման էներգիա և կարող է այդ մասնիկների ու ճառագայթների կլանումից հետո փոխարկվել ջերմային կամ էլեկտրական էներգիայի։

Ատոմային միջուկների կայունությունը որոշվում է կապի էներգիայով։ Որքան ավելի կայուն է միջուկը, այնքան մեծ է կապի էներգիան։ Մեկ նուկլոնին բաժին ընկնող տեսակարար կապի էներգիան Մենդելեևի պարբերական աղյուսակի միջին տարրերի համար մոտավորապես հավասար է 8 Մէվ-ի և փոքրանում է ամենաթեթև ու ամենածանր միջուկների դեպքում։ Հետնաբար, էներգիա անջատվում է միջուկային այնպիսի փոխարկումների (ռեակցիաների) ժամանակ, երբ առաջանում են կայուն (միջին մեծության) միջուկներ, այսինքն՝ ծանր միջուկների ճեղքման և թեթև միջուկների միացման դեպքում։

Այսպես,

${}_{92}^{238}\mathrm {U}$ + $n$ -→ ${}_{92}^{236}\mathrm {U}$ -→ ${}_{52}^{137}\mathrm {Te}$ + ${}_{40}^{97}\mathrm {Zn}$ $+2n$

ճեղքման ռեակցիայի ժամանակ անջատվում է 100 Մէվ-ից ավելի էներգիա՝ իբրև նոր ծնված միջուկների (${}_{52}^{137}\mathrm {Te}$ և ${}_{40}^{97}\mathrm {Zn}$) և երկու նեյտրոնի կինետիկ էներգիա։

Տրիտոնի (${}_{1}^{3}\mathrm {T}$) և դեյտրոնի (${}_{1}^{2}\mathrm {D}$) միացման

${}_{1}^{3}\mathrm {T}$ + ${}_{1}^{2}\mathrm {D}$ -→ ${}_{2}^{4}\mathrm {He}$ + n

ռեակցիայի ժամանակ անջատվում է 17,6 Մէվ էներգիա։ Միջուկային տարբեր փոխարկումների ընթացքում անջատվող էներգիայի որոշման համար կարելի է օգտվել Էյնշտեյնի հայտնի առնչությունից՝

ΔE = Δmc²,

որտեղ Δm-ը զանգվածի պակսորդն է, c-ն լույսի արագությունը վակուումում։

Միջուկների ճեղքման և միացման ռեակցիաների միջոցով օգտակար էներգիայի ստացումը հնարավոր է, եթե նախապես ապահովված են ֆիզիկական որոշ պայմաններ։ Օրինակ, որպեսզի T + D սինթեզի ռեակցիան ինքնուրույն ընթանա պլազմայում, անհրաժեշտ է, որ վերջինս տաքանա մինչև միլիոնավոր և ավելի բարձր ջերմաստիճաններ՝ պայման, որ տեղի ունի աստղերի ընդերքում, բայց շատ դժվար է ստեղծել Երկրի վրա։ Ներկայումս ընդունվում է, որ աստղերի, այդ թվում և Արեգակի էներգիան առաջանում է այդպիսի սինթեզի ռեակցիաների հետևանքով։

Միջուկների միացման և ճեղքման շնորհիվ միջուկային էներգիա ստանալու հնարավորությունը տեսականորեն ապացուցվել է դեռևս 1930-ական թվականներին։ Սակայն այդ հնարավորությունը իրականացվեց 1945 թվականին և 1954 թվականին, երբ փորձարկվեցին առաջին միջուկային զենքերը՝ ատոմային և ջրածնային ռումբերը։ Երկու դեպքում էլ միջուկային էներգիան անջատվում էր հուժկու պայթյունի ձևով և հնարավոր չէր այն օգտագործել խաղաղ նպատակներով։ Միջուկային վառելիքի խաղաղ օգտագործումը հնարավոր դարձավ միջուկային ռեակտորների ստեղծումից հետո, երբ մարդկությունը սովորեց կառավարել շղթայական միջուկային ռեակցիան․ ստեղծվեցին ատոմային էլեկտրակայաններ և միջուկային այլ սարքեր։

Հավանական է, որ տոկամակների (բարձր ջերմաստիճանային պլազմայի ստեղծման ու պահպանման համար նախատեսված սարքեր) և այլ սարքերի օգնությամբ մարդկությունը շուտով կկարողանա կառավարել նաև ջերմամիջուկային սինթեզման ռեակցիաները և կապահովի իրեն էներգիայի անսպառ աղբյուրով, որն անհամեմատ ավելի քիչ ռադիոակտիվ ավելցուկներ ունի և, հետևաբար, ավելի քիչ կաղտոտի շրջապատող միջավայրը։

Փոքր հզորության էներգիայի աղբյուրներ ստեղծելու համար մեծ հետաքրքրություն են ներկայացնում ռադիոակտիվ իզոտոպները։ Այսպես, 1 գ ռադիումի տրոհման ժամանակ անջատվում է 3,5 միլիոն կկալ միջուկային էներգիա, որը բավական է 50 վտ հզորության էլեկտրական լամպը յոթ տարի անընդհատ վառելու համար։ Սակայն ռադիումը շատ դանդաղ է տրոհվում․ 1600 տարվա ընթացքում տրոհվում է 1 գ ռադիումի ատոմների կեսը միայն։ Ներկայումս ${}^{210}\mathrm {Po}$ և այլ իզոտոպների օգնությամբ ստեղծվել են մի քանի վտ հզորության աղբյուրներ։

Տես նաև

• Fat Man (ռումբ)
• Ուրան-238

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից  (հ․ 7, էջ 600)։

Վիքիպահեստն ունի նյութեր, որոնք վերաբերում են «Միջուկային էներգիա» հոդվածին։