Tuumalõhustumine
Tuumalõhustumine on teatud tüüpi tuumareaktsioon. See on siis, kui aatom jaguneb väiksemateks aatomiteks. Mõned lõhustumisreaktsioonid annavad palju energiat ja neid kasutatakse tuumarelvades ja tuumareaktorites. Tuumalõhustumise avastasid 1938. aasta detsembris Berliinis Saksa tuumakeemik Otto Hahn ja tema assistent Fritz Strassmann.
Aatom on väikseim osake, mis moodustab keemilise elemendi (nt vesinik, hapnik, magneesium). Kõik aatomid on väga väikesed. Aatomid koosnevad kolmest komponendist või osakestest: Prootonid, neutronid ja elektronid. Prootonid ja neutronid on koondunud iga aatomi keskmes asuvasse palli, mida nimetatakse tuumaks. Elektronid tiirlevad ümber tuuma selle "elektronipilves". Suure tuumaga elemendid, nagu uraan ja plutoonium, võivad lõhustuda.
Kui (suhteliselt) suurt aatomituuma tabab aeglaselt liikuv neutron, muutub see mõnikord ebastabiilseks ja laguneb kaheks tuumaks. Tuuma lõhkemisel (ehk lõhustumisel) vabaneb energia, enamasti gammakiirguse ja soojusena. See põhjustab ka mõne neutroni eraldumist tuumast.
Mõne isotoobi puhul (aatom, millel on sama palju prootoneid, kuid erinev hulk neutroneid) võib selline lõhustumine vabastada palju neutroneid. Kui need neutronid seejärel tabavad teisi aatomeid, siis panevad nad teised aatomid lõhustuma. See võib juhtuda ikka ja jälle. Seda nimetatakse tuumaahelareaktsiooniks ja see võib väga kiiresti vabastada tohutul hulgal energiat. Tuumaahelareaktsiooni käigus vabanevat energiakogust mõõdetakse kilotonnides. Üks kilotonn vastab tuhande tonni TNT (trinitrotolueen) energiale.
Tuumapommi puhul peab see toimuma väga kiiresti, et teha väga suur plahvatus. Tuumareaktoris peab see toimuma aeglaselt, et tekitada soojust. Soojust kasutatakse vee auruks keetmiseks, mis omakorda paneb auruturbiini tööle, et toota elektrit.
Mängi meediat Sissejuhatav videoklipp tuumalõhustumise kohta.
Tuumalõhustumise diagramm näitab neutroni, mis neeldub uraani tuuma poolt, mis seejärel muutub ebastabiilseks ja jaguneb kaheks uueks aatomiks, kusjuures vabaneb energiat ja veel mõned neutronid.
Küsimused ja vastused
K: Mis on tuumalõhustumine?
V: Tuumalõhustumine on tuumareaktsiooni liik, mille käigus aatom jaguneb väiksemateks aatomiteks, kusjuures seejuures vabaneb energiat.
K: Kes avastas tuumalõhustumise?
V: Tuumalõhustumise avastasid 1938. aasta detsembris Berliinis Saksa tuumakeemik Otto Hahn ja tema assistent Fritz Strassmann.
K: Millest koosnevad aatomid?
V: Aatomid koosnevad kolmest komponendist ehk osakestest - prootonitest, neutronitest ja elektronidest. Prootonid ja neutronid on koondunud iga aatomi keskmes asuvasse palli, mida nimetatakse tuumaks, samal ajal kui elektronid tiirlevad ümber tuuma selle "elektronipilves".
K: Milliseid elemente saab lõhustuda?
V: Suure tuumaga elemente, nagu uraan ja plutoonium, saab lõhustuma panna.
K: Kuidas toimub tuumalõhustumisel ahelreaktsioon?
V: Kui (suhteliselt) väga suurt aatomituuma tabab aeglaselt liikuv neutron, muutub see mõnikord ebastabiilseks ja laguneb kaheks tuumaks. Kui see juhtub, vabanevad nii energia kui ka mõned neutronid tuumast. Kui need neutronid seejärel tabavad teisi aatomeid, lõhenevad need samuti, põhjustades ahelreaktsiooni, mis võib vabastada tohutul hulgal energiat.
K: Mida mõõdetakse tuumapommi plahvatusest vabaneva energia mõõtmisel? V: Tuumapommi plahvatusest vabanevat energiat mõõdetakse kilotonnides; üks kilotonn vastab tuhande tonni TNT (trinitrotolueen) energiale.
K: Kuidas kasutatakse tuumalõhustumisel tekkivat soojust?
V: Tuumareaktoris peab tuumalõhustumisel tekkiv soojus tekkima aeglaselt, et tekitada soojust, mida seejärel kasutatakse vee auruks keetmiseks, mis paneb auruturbiinid elektrienergia tootmiseks tööle.
