Uran in jedrska cepitev
Kje najdemo uran?
Uran je kemični element, ki se nahaja v zemeljski skorji že od nastanka našega planeta. Najdemo ga v povprečni koncentraciji 2 gramov na tono in je v različnih mineralnih oblikah. Glavni rudi sta uraninit in karnotit, v nizkih koncentracijah pa ga najdemo tudi v morju.
Uran sicer ni stabilen element in postopoma razpada, kar pomeni, da oddaja energijo. Sproščena energija se skladišči v zemeljski skorji in prispeva h geotermalni energiji našega planeta. Razpadni čas urana je primerljiv s starostjo zemlje, zato ga še vedno najdemo v zemeljski skorji. Najbolj zastopana izotopa urana v naravi sta uran 238 (99,29 %) in uran 235 (0,71 %).
Kakšne so lastnosti atoma urana?
Uran je leta 1789 odkril nemški kemik Martin Klaproth ter ga poimenoval po planetu Uranu, ki so ga odkrili nekaj let pred tem. Velja za enega izmed najtežjih naravnih elementov, saj je njegova gostota kar 18,7-krat večja od gostote vode.
Njegova glavna lastnost je, da je cepljiv z nevtroni, kar so po naključju odkrili leta 1938. Do takrat se ni vedelo, da je možno z nevtronom razbiti jedro na dva dela in da se pri tem sprosti ogromno energije. Uran 235 je tako edini naravni cepljivi element na termične nevtrone, vsi ostali, kot npr. Plutonij, so proizvedeni umetno.
Kaj je jedrska cepitev in kako poteka?
Jedrska cepitev je fizikalni proces, pri katerem se nevtron absorbira v jedru težkega elementa ter ga razcepi na dve lažji jedri, pri tem pa se del mase pretvori v energijo, po znameniti enačbi E=mc2.
Sproščena energija se odraža v hitrosti novonastalih delcev, kjer glavnino odnesejo dve novi jedri (razcepka) ter dva do trije nevtroni in žarki gama. Ob cepitvi atoma urana se sprosti okoli 200 MeV energije. Slednje lahko ponazorimo takole: v eni gorivni tabletki urana (velikosti 1 cm) je toliko energijske vrednosti, kot jo je uskladiščeno v osmih vagonih naravnega plina.
Jedrska cepitev poteka v sredici reaktorja; pravimo ji tudi nadzorovana verižna reakcija, saj nadzorovano cepimo jedra urana, pri tem pa se sprošča energija, ki se odraža v obliki toplote.