Středa, Srpen 15

Technické opakování: Počátky atomového věku

V roce 1905 Albert Einstein publikoval svoji teorii relativity a z ní vyplývající ekvivalent hmoty a energie (E= mc2). Později v roce 1932 James Chadwick objevil jadernou částici neutron, ještě později Otto Hahn a Fritz Strassman (1938) přišli na to, že jádro atomu lze rozštěpit (rozbít) a o rok později (1939) Lise Meitnerová a Otto Robert Frisch objevili, že jádro atomu lze rozštěpit neutrony. Také se přišlo na to, že jediný neutrony štěpitelný prvek, který se v přírodě přirozeně vyskytuje je pouze jeden izotop uranu a to U 235. Celé toto objevitelské období uzavřel se svým týmem Enrico Fermi, který sestavil z grafitových a uranových kostek a v budově Chicagského univerzitního stadionu zařízení, které nazval Chicago Pile 1. Na něm se jim 2. prosince 1942 podařilo spustit první řízenou štěpnou reakci.

Fermiho reaktor Chicago Pile 1. (Zdroj: News.uchicago.edu)

Co to znamená?

Nyní opakování trošky teorie. Jádro atomu uranu 235 obsahuje 92 protonů a 143 neutronů. Pokud do něj vletí další neutron, vznikne U236, který je nestabilní a jeho jádro se rozpadne – rozštěpí na dvě jádra menší. Třeba jádro Kr 92 a Ba 141 a ještě se uvolní dva až tři další neutrony. Tyto neutrony mohou vletět do jiného jádra uranu a znovu ho rozštěpit a tak se to může opakovat. Pokud se podaří takovou reakci udržet jako řetězec následných reakci, mluvíme o řetězové štěpné reakci.

A ještě poznámka, kde vzniká to teplo? Ona ta rozštěpením vzniklá nová jádra (uváděl jsem krypton a baryum, ale vznikají i jiné dvojice štěpných zbytků) se pohybují velmi rychle, odnáší tak v sobě energii původně vázanou v jádru uranu. Při jejich zabrzdění v okolním materiálu se jejich pohybová energie mění na teplo. Takové teplo potom můžeme využít.

Ale vraťme se zpátky k událostem na začátek roku 1943. Ve světě zuřila válka a tak se jaderný výzkum dostal do hledáčku armády. V americkém Los Alamos byl s náklady 2 mld. USD zahájen projekt Manhattan. Na 130 000 vědců, techniků a konstruktérů pod vedením admirála L. Growese a fyzika Dr. R. Oppenheimera zkonstruovala uranovou atomovou bombu. První pokusný výbuch 16. června 1945 (Trinity test) a potom bohužel už jen to neštěstí v Hirošimě (6.8.1945) a Nagasaki (9.8.1945).

Válka skončila a mimo vojenský zbraňový výzkum se začala odvíjet linie i jiného využití jaderných sil než pro výbuchy a ničení. V USA byl zkonstruován jaderný reaktor pro pohon ponorky Nautilus (1954), která v roce 1955 jako první podeplula severní pól. V SSSR byl posléze postaven atomový ledoborec Lenin (1957) se třemi reaktory, který se také nakonec na severní pól přes ledové masivy dostal.

Americká atomová ponorka Nautilus. (Zdroj: History.com)

Příště si povíme v opakování jak se z moře jaderné reaktory dostaly na souš a o začátcích atomových elektráren.

Zdroj: Aleš John, České nukleární novinky 15. 2. 2018

Atomový ledoborec Lenin. (Zdroj: Rosatomflot.ru)

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.