Uranij i nuklearna fisija
Gdje se nalazi uranij?
Uranij je kemijski element, koji se još od nastanka našeg planeta nalazi u Zemljinoj kori. Javlja se u prosječnoj koncentraciji od 2 grama na tonu i u različitim mineralnim oblicima. Glavne rude su uraninit i karnotit, a u malim koncentracijama se nalazi i u moru.
Uranij nije stabilan element i postupno se raspada, što znači da emitira energiju. Oslobođena energija skladišti se u Zemljinoj kori i doprinosi geotermalnoj energiji našeg planeta. Vrijeme raspada uranija usporedivo je sa starošću Zemlje, stoga se još uvijek javlja u njenoj kori. U prirodi su najzastupljeniji izotopi uranija: uranij 238 (99,29 %) i uranij 235 (0,71 %).
Kakva su svojstva atoma uranija?
Godine 1789. uranij je otkrio njemački kemičar Martin Klaproth. Imenovao ga je po planetu Uranu, koji je otkriven nekoliko godine prije toga. Uranij se smatra jednim od najtežih prirodnih elemenata jer je njegova gustoća čak 18,7 puta veća od gustoće vode.
Njegovo je glavno svojstvo da se može cijepati neutronima, što je slučajno otkriveno 1938. godine. Prije toga nije se znalo da neutron može razbiti jezgru na dva dijela i da se pritom oslobodi golema energija. Uranij 235 jedini je prirodni element koji se može cijepiti na termičke neutrone. Svi ostali, primjerice plutonij, umjetno su proizvedeni.
Što je nuklearna fisija i kako se odvija?
Nuklearna fisija je fizikalni proces u kojem se neutron apsorbira u jezgri teškog elementa i cijepa ga na dvije lakše jezgre, pritom se dio mase pretvara u energiju prema znamenitoj jednadžbi E=mc2.
Oslobođena energija odražava se u brzini novonastalih čestica, a njen veći dio odnose dvije nove jezgre (fisijski produkti) te dva do tri neutrona i gama-zrake. Pri cijepanju atoma uranija oslobađa se oko 200 MeV energije. Zbog lakše predodžbe: u jednoj gorivnoj tableti uranija (veličine 1 cm) nalazi se toliko energijske vrijednosti koliko je ima šest prikolica prirodnog plina.
Nuklearna se fisija odvija u jezgri reaktora; nazivamo je i kontrolirana lančana reakcija jer se kontrolirano cijepaju jezgre uranija. Pritom se oslobađa energija koja se odražava kao toplina.