Kernfysica Splijtingsreactie. Equivalentie van massa en energie.

Presentatie over: "Kernfysica Splijtingsreactie. Equivalentie van massa en energie."— Transcript van de presentatie:

1 Kernfysica Splijtingsreactie. Equivalentie van massa en energie. Bindingsenergie Kerncentrale. Kernfusie

2 1905: Einstein postuleert de equivalentie van massa en energie.
Fats Blz. 12

3 1942: Enrico Fermi brengt de eerste kettingreactie op gang in een primitieve kerncentrale.
Fast Blz. 12

4 4 He 2 e -1 e 1 g 1 p 1 n a-straling: He-4 kern = b-straling: electron
-1 b-straling: electron b- straling = e 1 b+ straling = positron g g-straling p 1 protonen n 1 neutronen

5 Be(a,X) C He Be C + X n Be-9 beschieten met a-deeltjes,
Splijtingsreactie: Be(a,X) C 12 9 Be-9 beschieten met a-deeltjes, splijtingsproducten C-12 en X 2 4 He 9 Be 12 C + X 1 n 4 6

6 Equivalentie van massa en energie.
E = m.c2 BINAS tabel 35.8 Kernfysica E = energie in J m = massa in kg c = lichtsnelheid = 3,0.108 m/s m = omgezette massa dus beter: Dm

7 u in kg en in MeV: 1 u = 1, kg Tabel 7 E = mc2 = = 1, (2, )2 = 1, J 1 MeV = 1, J Tabel 6 1 u = 1, /1, 1 u = 931,49 MeV Tabel 7

8 Na e + Mg + E 11 24 -1 12 Dm = m(voor) – { m(na)}
VWO 11 24 Na -1 e + 12 Mg + E Dm = m(voor) – { m(na)} Dm = m(Na-24 atoom) – 11me – { me + m(Mg-24 atoom) – 12me } BINAS: 1,39 MeV maar CRC: 5,51 MeV = 23,99096 u – 23,98505 u = 0,00591 u 1 u = 931,49 MeV E = 5,505 MeV = Ek van e en van Mg

9 11 24 Na -1 e + 12 Mg HAVO + E mvoor = 4, kg mna = 9, , = 4, kg Dm = 4, , 9, kg

10 11 24 Na -1 e + 12 Mg HAVO + E m = 9, kg E = mc2 = = 9, (2, )2 = 8, J 1 MeV = 1, J Tabel 6 E = 8, / 1, = 5,505 MeV

11 Bindingsenergie. 1 p + 2 4 He E n 2*1, u + 2*1, u = 4, u 4, u – 2*0, u = 4, u Dm = 0, u E = 28,28 MeV E/kerndeeltje = E/4 = 7,07 MeV

12 Bindingsenergie per nucleon
Splijting zware kernen levert E 4 7,07 2 4 He Fusie lichte kernen levert E

13 ‘n Kernsplijting 143 90

14 ‘n Splijtingsreactie in een kerncentrale:
1 n 235 U + 92 94 Sr 140 Xe n 1 + + 2 + J 38 54 1. energiewinst. 235 g U = 1 mol > kern > J > 0,5ML benz. 2. kettingreactie/ vermenigvuldigingsfactor k moet 1 worden . . . 3. moderator (C) nodig. n gaan te snel . . . 4. regelstaven (Cd) k = 1,005, na 1 s splijt. > 1, > 4, n

15 Buizen met koel-middel
Splijt- stof staven U-235 Buizen met koel-middel Moderator (C) Regel- staven (Cd) 1 n  3 n reactorkern 1 n  2 n absorptie

16 Centrale TUD

17 Fusiereacties: + 2 H 3 He 1 n 1 1 2 H 1 + 2 3 H 1 + 3 He 4 2 n 1 + 3 H
0,8 + 2,5 MeV 1 n 1 1 2 H 1 + 2 3 1 + 3 MeV H 1 + 3 He 4 2 3,7 + 14,6 MeV n 1 + 3 H He 2 3,5 + 14,1 MeV Na reactie 1/2 wordt 3/4 mogelijk.

18 Voordelen en problemen
1. 1 L H2O bevat 33 mg H-2 eq. met 360 L benzine 2. Winningskosten € 0,03 (prijsniveau 1975) 3. Toevoeren van H-2 en afvoeren van He-4. 4. H-2 diffusie door RVS. 5. Magneetveld opwekken vereist 105 A in spoel. 6. n niet magnetisch op te sluiten: 7. neutronenflux 1018s-1m-2 > wand bros/radioactief. 8. Leeftijd wand (0,5 Mkg RVS) 2 jaar/ 1020 Bq. 9. Bijv: n + Ni-62 > Ni-63 (t1/2 = 92 j).

19 Fusievoorwaarden

20 Drie fusie-processen

21 1. Tokamak

22 2. Tokamak

23 Transformator t.b.v. verhitting plasma
Primaire windingen (3 K) Torus met plasma is secundaire winding Spoel voor toroïdale veld t.b.v. opsluiting

24 Primaire windingen (0 K)

25

26 Tokamak fusiereactor Mantel van Li-6 en Li-7 Li-7 + n + 2,5 MeV > H-3 + He-4 + n Li-6 + n > H-3 + He-4 + 4,8 MeV

27 Einde