hrw44

u hmoty se uvolní energie
dE
dm
=
(6,6MeV)
(1,67·10
−27
kg)
·
parenleftbigg
1,60·10
−13
J
1MeV
parenrightbigg
=
= 6,3·10
14
J·kg
−1
.
Tentovýsledeknámříká,žeSluncevyzáří6 ,3·10
14
Jenergie
na každý spotřebovaný kilogram hmotnosti protonů. Rych-
lost spotřeby vodíku R je pak dána jako výkon Slunce
P = 3,9·10
26
W dělený touto vypočtenou hodnotou, tedy
R =
(3,9·10
26
W)
(6,3·10
14
J·kg
−1
)
= 6,2·10
11
kg·s
−1
. (Odpovědquoteright)
To vypadá jako obrovská ztráta hmotnosti za sekundu, ale
musímevidětvěcivesprávnéperspektivě—jednáseomalou
hodnotu ve srovnání s hmotností Slunce, kteráje 2·10
30
kg.
(a)(b)
Obr. 44.12 (a) Hvězda známá jako Sanduleak, jak se jevila před rokem 1987. (b) V tomto roce se k nám dostalo světlo supernovy
této hvězdy; v době exploze byla stomilionkrát jasnější než naše Slunce a hvězda byla viditelná pouhým okem. Exploze nastala
ve vzdálenosti 155000 světelných let; došlo kní tedy již před 155000 lety.
44.8 ŘÍZENÁ TERMOJADERNÁ FÚZE 1167
44.8 ŘÍZENÁ TERMOJADERNÁ FÚZE
K první termojaderné reakci na Zemi došlo na atolu Eni-
wetok, když Spojené státy nechaly vybuchnout zařízení,
které uvolnilo energii ekvivalentní 10 milionům tun TNT.
Vysoké teploty a hustoty potřebné pro zažehnutí reakce
byly dosaženy tím, že se jako rozbuška použila atomová
pumazaloženánaštěpnéreakci.
Získatdlouhodoběpracujícíařiditelnýzdrojenergie—
reaktorpracujícínazákladětermojadernéfúzejevšakmno-
hem obtížnější. K dosažení tohoto cíle všakvelmi inten-
zívně směřuje úsilí v mnoha zemích světa,protože mnoho
lidípovažujereaktornaprinciputermojadernéfúzezazdroj
budoucnosti,alespoňpokud jdeovýrobu elektřiny.
Proton–protonovýřetězeczobr.44.11nenívhodnýpro
pozemskýreaktor,protožejebeznadějněpomalý.NaSlunci
probíhá reakce úspěšně pouze díky obrovské hustotě pro-
tonů v nitru Slunce. Nejvhodnější pro použití na Zemi se
zdajíbýt dvěreakcedeuteron–deuteronové(d–d)
2
H+
2
H →
3
He+n Q =+3,27MeV, (44.9)
2
H+
2
H →
3
H+
1
H Q =+4,03MeV, (44.10)
adeuteron–tritonová*(d–t).
2
H+
3
H →
4
He+n Q =+17,59MeV. (44.11)
Deuterium,kteréje v těchtoreakcíchzdroj deuteronů,
má izotopický výskyt jen 1 : 6700, ale je dostupné v ne-
omezeném množství jako složka mořské vody. Zastánci
využívání jaderné energie popisují naše možnosti v bu-
doucnosti — až budou spálena všechna fosilní paliva —
jakovolbuzedvoumožností:budquoteright„spalováníkamení“(ště-
pení uranu získaného z rud), nebo „spalování vody“ (fúze
deuteriazískanéhozvody).
Pro úspěšný návrh termojaderného reaktoru musíme
splnittřipodmínky:
1. Vysoká hustota částic n. Hustota interagujících částic
(například počet deuteronů v jednotkovém objemu) musí
být natolikvysoká, aby zajistila dostatečný počet d–d srá-
žek. Při požadovaných vysokých teplotách je deuterium
úplněionizováno,takževytvářínavenekneutrální plazma
(ionizovanýplyn) deuteronůaelektronů.
2. Vysoká teplota plazmatu T .Plazmamusíbýthorké.Ji-
nakbytotižnemělydeuteronypřisrážcedostatečnouener-
giikpřekonáníCoulombovypotenciálovébariéry,kteráse
snažíudržetjeodsebe.Laboratorněbylodosaženoiontové
* Jádroizotopuvodíku
3
H(tritium)senazývátriton.Jetoradionuklid
spoločasemrozpadu12,3roku.
teploty plazmatu 35keV, což odpovídá 4·10
8
K. To je asi
30krátvětšíteplota,nežjeteplotastředuSlunce.
3. Dlouhá doba udržení τ. Velký problém je udržování
horkého plazmatu s potřebně vysokou hustotou a teplotou
potakdlouhoudobu,abydošlokfúzidostatečnéhomnož-
ství paliva. Je jasné, že žádná pevná nádoba nemůže odo-
lat takvysokým teplotám, proto musíme použít důmyslné
techniky pro udržení plazmatu; krátce se zmíníme o dvou
možnostech.
Lzeukázat,žeproúspěšnýchodtermojadernéhoreak-
toru,pracujícíhosd–treakcí,jetřebamít
nτ > 10
20
s·m
−3
. (44.12)
Tato podmínka, známá jako Lawsonovo kritérium,nám
říká,žemusímebudquoterightudržetmnohočásticpokrátkýčasový
interval, nebo méně částic po delší dobu. Kromě splnění
podmínekkritériajeještědálenutné,abyteplotaplazmatu
byladostatečněvysoká.
V současnosti se především studují dvě cesty, jakse
dostatkřízenémuuvolňováníjadernéenergie.Ačkolizatím
anijednaznichnebylaúspěšná,jsoustálerozvíjenyjednak
proto, že jsou stále slibné, jednak také pro možnou velkou
důležitost řízené fúze při řešení energetických problémů
světav budoucnosti.
Magnetické udržování
Vjednomztěchtopřístupůseproudržováníplazmatuvná-
době prstencového tvaru používá vhodně tvarované mag-
neticképole.Zařízenísenazývátokamak (zkratkaruského
názvu „toroidalquoterightnaja kamera s magnitnymi katuškami“).
Magnetickésílypůsobínanabitéčástice,kterétvoříhorké
plazma, a zabraňují částicím plazmatu v dopadu na stěny
nádoby. Na obr.44.13 je jedno takové zařízení v Plasma
PhysicsLaboratory,PrincetonUniversity.
Plazma je zahříváno jednaktím, že jsou v něm indu-
kovány elektrické proudy, jednak ostřelováním plazmatu
zvnějšku svazkem urychlených částic. Prvním cílem po-
kusů je dosáhnout vyrovnání, které nastane při splnění
Lawsonova kritéria či při jeho překročení. Konečným cí-
lempakje zažehnutí,kteréspouštísamostatněseudržující
termojadernou reakci s čistým ziskem energie. Do roku
2000nebylodosaženozažehnutíaninatokamacích,anina
jinýchzařízeníchsmagnetickýmudržovánímplazmatu.
Inerciální udržování
Tato technika udržování a ohřevu paliva pro fúzi až k do-
saženípotřebnýchparametrůprotermojadernoureakciza-
číná„otloukáním“pevnétabletkypalivazevšechstranin-
tenzívními laserovými svazky. To vede k odpaření jistého
1168 KAPITOLA 44 ENERGIE Z JÁDRA
Obr. 44.13 Pokusný reaktorprojadernoufúzitypu tokamakna
Princeton University.
množstvímateriáluzpovrchutabletky.Odpařenímateriálu
způsobívznikrázovévlnysměřujícídovnitřtabletky,která
stlačíjádrotabletkyazvýšívněmjakhustotučástic,taktep-
lotu.Jevsenazýváinerciální udržování,protože(a)palivo
se udržuje v jádře tabletky a (b) částicedíky své setrvačné
(inerciální) hmotnosti neunikají z tabletky zahřáté během
velmikrátkéhočasovéhointervalu,kdypůsobí„údery“la-
serů.
Laserová fúze, užívající techniky inerciálního udržo-
vání,sestudujevmnohasvětovýchlaboratořích.Například
v Lawrence Livermore Laboratory se mají tabletky slo-
žené z deuteria a tritia, každá o velikosti menší než zrnko
písku(obr.44.14),otloukávatpulzy10synchronizovaných
vysoce výkonných laserů symetricky rozmístěných kolem
tabletky. Pulzní lasery jsou navrženy tak, aby v souhrnu
dodávaly každé tabletce energii asi 200kJ v době kratší
nežjednananosekunda.Toodpovídávýkonuvdobětrvání
pulzu asi 2·10
14
W, což je asi 100krát více než celkový
trvalý výkonelektrárennacelémsvětě!
Vpracujícímtermojadernémreaktoruslaserovoufúzí
by tabletky měly vybuchovat jako miniaturní vodíkové
bomby v počtu snad 10 až 100 za sekundu. Použitelnost
laserové fúze jako základu práce termojaderných reaktorů
nebyla do roku 2000 ověřena, práce však pokračují s vel-
kým úsilímdále.
PŘÍKLAD 44.6
Předpokládejme, že palivová tabletka pro zařízení s lasero-
voufúzíobsahujestejnýpočetatomůdeuteriaatritia.Hustota
tabletky rho1 = 200kg·m
−3
se zvýší 10
3
násobně vlivem lase-
rových pulzů.
(a) Kolikčástic na jednotku objemu (jakdeuteronů, taktri-
tonů) obsahuje tabletka ve zhuštěném stavu?
Obr. 44.14 Kuličkynačtvrtdolarovémincijsoutabletkydeute-
rium-tritiového paliva pro pokusy v zařízenís laserovou fúzí.
ŘEŠENÍ: Prohustotu rho1
∗
zhuštěné tabletky můžemepsát
rho1
∗
= 10
3
rho1 = m
d
parenleftBig
n
2
parenrightBig
+m
t
parenleftBig
n
2
parenrightBig
,
kdenjecelkovýpočetčásticvjednotkovémobjemuvezhuš-
těnétabletce(jakdeuteronů,taktritonů), m
d
jehmotnostato-
mudeuteriaa m
t
hmotnost atomutritia.Tyto atomovéhmot-
nosti vyjádříme jako poměr odpovídajících molárníchhmot-
ností (m
m,d
= 2·10
−3
kg·mol
−1
a m
m,t
= 3·10
−3
kg·mol
−1
)
a Avogadrovy konstanty N
A
m
d
=
m
m,d
N
A
a m
t
=
m
m,t
N
A
.
Pro n tedy dostaneme
n =
2000rho1N
A
m
m,d
+m
m,t
,
odkud
n =
2000(200kg·m
−3
)(6,02·10
23
mol
−1
)
(2,0·10
−3
kg·mol
−1
+3,0·10
−3
kg·mol
−1
)
=
= 4,8·10
31
m
−3
. (Odpovědquoteright)
(b)JakdlouhomusípodleLawsonovakritériaudržettabletka
tuto hustotu částic,abychom dosáhli vyrovnání?
OTÁZKY 1169
ŘEŠENÍ: ZLawsonova kritéria (44.12) máme
τ>
10
20
s·m
−3
4,8·10
31
m
−3
.
= 10
−12
s. (Odpovědquoteright)
Tabletka musí zůstat stlačená alespoň 10
−12
s, aby se spl-
nila podmínka vyrovnání. (Teplota plazmatu musí být také
dostatečně vysoká.)
PŘEHLED & SHRNUTÍ
Energie z jádra
Jaderné reakce jsou při přeměně hmotnosti na jiné formy ener-
gieasimilionkrát účinnější nežchemickéreakce,vztahujeme-li
hodnoty na jednotku hmotnosti.
Jaderné štěpení
Rov. (44.1) popisuje štěpení
236
U, který vznikl ostřelováním
235
U tepelnými neutrony. Rov.(44.2) a (44.3) popisují řetězce
β-rozpadůprimárníchštěpnýchfragmentů.Energieuvolněnápři
tomto štěpení je Q ≈ 200MeV.
Jevu štěpení lze porozumět pomocí kolektivního modelu,
ve kterém se jádro chová jako elektricky nabitá kapka ve stavu
charakterizovanémnějakouexcitačníenergií. Abydošlo ke ště-
pení, musí být tunelovým jevem překonána jistá potenciálová
bariéra. Schopnost štěpení závisí na vzájemném vztahu výšky
bariéry E
b
aexcitační energie E
n
.
Neutrony uvolněné při štěpení mohou vyvolat řetězovou
reakci. Na obr.44.4 je bilance počtu neutronů jednoho cyklu
v typickém rektoru. Na obr.44.5 je naznačeno blokové schéma
celéjaderné elektrárny.
Jaderná fúze
Uvolnění energie sloučením (fúzí) dvou lehkých jader brání je-
jich vzájemná Coulombova potenciálová bariéra. V konečném
objemu látky může dojít k fúzi pouze tehdy, je-li teplota dosta-
tečněvysoká (tj.je-likinetickáenergiečásticdostatečněvelká),
aby mohlo dojít kpozorovatelnému tunelování potenciálovou
bariérou.
Energie Slunce pochází převážně ze spalování vodíku na
helium při proton–protonovém řetězci, který je znázorněn na
obr.44.11. Prvky až do hmotnostního čísla A ≈ 56 (maximum
na křivce vazební energie) se mohou vytvořit při jiných fúzích
po vyhoření zásob vodíkového paliva ve hvězdě.
Řízená fúze
Řízenátermojaderná fúzeproúčelyvýrobyenergieještěnebyla
dosažena ani v laboratorních podmínkách. Nejslibnější jsou re-
akced–dad–t.Proreaktorstermojadernoufúzímusíbýtsplněno
Lawsonovo kritérium
nτ > 10
20
s·m
−3
(44.12)
a teplota plazmatu T musí být dostatečně vysoká.
V tokamaku se plazma udržuje magnetickým polem. Při
laserové fúzi je užita technika inerciálního udržování.
OTÁZKY
1. Můžeme použít vztah Q = Delta1mc
2
v tab.44.1 při popisu
(a) všech jevů, (b) všech jevů s výjimkou vodopádu, (c) pouze
štěpení, (d) pouze štěpení a fúze?
2. Podle křivky z obr.44.1 dochází ke štěpení
235
U tepelným
neutronem na dva stejně hmotné fragmenty přibližně v jednom
případě z (a)10000, (b) 1000, (c)100, (d) 10?
3. Majíprimárnífragmentyvytvořenéštěpením(a)víceprotonů
než neutronů, (b) více neutronů než protonů, (c) stejný počet
protonů a neutronů?
4. Uvažujte štěpnou reakci
235
U+n → X+Y+2n.
Seřadquoterightte následující možné nuklidy X (nebo Y) od nejvíce prav-
děpodobnýchdonejméněpravděpodobných:(a)
152
Nd,(b)
140
I,
(c)
128
In,(d)
115
Pd, (e)
105
Mo.(Tip: Použijte obr.44.1.)
5. Vybertezkaždédvojicetenprvek,kterýbudesnejvětšíprav-
děpodobností primární fragment štěpení: (a)
93
Sr nebo
93
Ru,
(b)
140
Gdnebo
140
I,(c)
155
Ndnebo
155
Lu.(Tip:Použijteobr.43.4
aperiodickou tabulku prvků.)
6. Předpokládejte, že jádro
238
U „spolkne“ neutron a pak se
rozpadá nikoli štěpením, ale β-rozpadem, kdy emituje elektron
a neutrino. Jaký nuklid je produktem tohoto rozpadu: (a)
239
Pu,
(b)
238
Np, (c)
239
Np, nebo (d)
238
Pa?
7. Jaderný reaktor pracuje s určitým výkonem, jeho násobicí
faktor k je přitom nastaven na jedničku. Je-li užito řídicích tyčí
tak, aby se výstupní výkon reaktoru snížil na 25% původní
hodnoty, je pak násobicí faktor (a) poněkud menší než jedna,
(b) podstatně menší než jedna, nebo (c)stále roven jedné?
8. Jádrojadernéhoreaktorubymělomítconejmenšípoměrpo-
vrchu kobjemu. Uspořádejte následující tělesa sestupně podle
tohoto poměru: (a)krychle ohraně a, (b) koule s poloměrem a,
(c) kužel výšky a a s poloměrem základny a a (d) válec s polo-
měrem a a výškou a. (Plocha zakřivené části povrchu kužele je
√
2D4a
2
a jeho objem je D4a
3
/3.)
9. Obr.44.6 ukazuje časový pokles tepla produkovaného ra-
dioaktivním odpadem po jednoročním provozu velké jaderné
elektrárny. Kolikrát se přibližně sníží produkce tepelné energie
po 100 letech: (a)20, (b) 200, (c)2000, (d) více než 2000?
1170 KAPITOLA 44 ENERGIE Z JÁDRA
10. Který z následujících prvků není „upečen“ při jaderné fúzi
v nitru hvězd: (a) uhlík, (b) křemík,(c) chrom,(d) brom?
11. Přibližně 2% energie vytvářené na Slunci při p–p re-
akci odnášejí ze Slunce neutrina. Je energie tohoto neutrino-
vého toku (a) stejná, (b) větší, nebo (c) menší než energie,
kterou Slunce vyzařuje ve formě elektromagnetického záře-
ní?
12. Lawsonovo kritérium pro d–t reakci (rov.(44.12)) je nτ >
> 10
20
s·m
−3
.Prod–dreakcibudečíslonapravéstraně(a)stej-
né,(b) menší, nebo (c)větší?
CVIČENÍ & ÚLOHY
ODST. 44.2 Jaderné štěpení: základní proces
1C. (a)Kolikatomůjeobsaženov1,0kgčistého
235
U?(b)Kolik
energie v joulech se uvolní při dokonalém štěpení 1,0kg
235
U?
UvažujteQ = 200MeV.(c)Jakdlouhobytatoenergieumožnila
svítit 100W žárovkou?
2C. Štěpné vlastnosti izotopu plutonia
239
Pu jsou velmi po-
dobné vlastnostem
235
U. Průměrná hodnota energie uvolněné
při štěpení je 180MeV. Kolikenergie vMeV se uvolní, jestliže
se všechny atomy v1,0kg čistého
239
Purozštěpí?
3C. Kolikjader
235
U musí za sekundu neutrony rozštěpit, aby
se uvolnila energie poskytující výkon 1,0W? Uvažujte Q =
= 200MeV.
4C. Doplňte následující tabulku, která popisuje obecnou štěp-
nou reakci
235
U+n → X+Y+bn.
XYb
140
Xe ? 1
139
I? 2
?
100
Zr 2
141
Cs
92
Rb ?
5C. Ověřte tvrzení z čl.44.2, že střední kinetická energie ne-
utronů v tepelné rovnováze s látkou při pokojové teplotě 300K
je přibližně 0,04eV.
6C. Spočtěte energii Q reakce pro štěpení
52
Cr na dva stejné
fragmenty.Hmotnostipotřebnéprovýpočetjsou51,94051upro
52
Cr a25,98259upro
26
Mg.
7C. Spočtěte energii Q reakce pro štěpení
98
Mo na dva stejné
fragmenty.Hmotnostipotřebnéprovýpočetjsou97,90541upro
98
Moa48,95002upro
49
Sc.Vyjde-liQkladné,vysvětlete,proč
ktomuto štěpení spontánně nedochází.
8C. Spočtěte energii uvolněnou při štěpné reakci
235
U+n →
141
Cs+
93
Rb+2n.
Potřebné hmotnosti atomů ačástic jsou:
235
U 235,04392u
93
Rb 92,92157u
141
Cs 140,91963u n 1,00867u
9C. Poločas α-rozpadu
235
Uje7,0·10
8
y. Rozpadá se také
(zřídka) spontánním štěpením, a kdyby nedocházelo k α-roz-
padu, byl by poločas rozpadu spontánním štěpením 3,0·10
17
y.
(a)Jakčastodojdekespontánnímuštěpenív1,0g
235
U?(b)Ko-
lik α-rozpadů připadá na jedenrozpad spontánním štěpením?
10Ú. Ověřte správnost údaje z tab.44.1, že štěpení 1kg UO
2
(obohacenéhotak,že
235
Utvoří3%uranu)umožnísvítit100W
žárovkou po dobu 690 let.
11Ú. Uvažujteštěpení
238
Urychlýmineutrony.Vjednommož-
ném případě dochází ktomu, že není uvolněn žádný neutron
a po několika β-rozpadech zůstanou jako konečné stabilní pro-
dukty
140
Ce a
99
Ru. (a) Ke kolika β-rozpadům celkem dojde,
počítáme-li obě rozpadové řady dohromady? (b) Vypočtěte Q.
Potřebné hmotnosti jsou:
238
U 238,05079u
140
Ce 139,90543u
n1,00867u
99
Ru 98,90594u
12Ú. V jednom možném případě štěpení
235
U pomalými ne-
utronydocházíktomu,ženeníuvolněnžádnýneutronajedním
z primárních produktů štěpení je
83
Ge. (a) Jaký izotop je druhý
primární fragment? (b) Jakje energie Q = 170MeV reakce
rozdělenameziobafragmenty?Spočtětepočátečnírychlostkaž-
dého z fragmentů.
13Ú. Předpokládejte,žetěsněpoštěpení
236
Upodle rov.(44.1)
se vzniklá jádra
140
Xe a
96
Sr svými povrchy právě dotýkají.
(a) Za předpokladu, že jádra jsou kulová, spočtěte potenciální
energii (v MeV), kterou se oba fragmenty odpuzují. (Tip: Polo-
měryjaderspočtětepodlerov.(43.3).)(b)Porovnejtetutoenergii
senergií uvolněnou při typickém štěpení.
14Ú. Jádro
236
Usepřištěpenírozlomínadvafragmenty
140
Xe
a
96
Sr. Pro jádro uranu a jádra obou fragmentů určete jejich
(a)povrch,(b)objem,(c)elektrickoupotenciálníenergii.Poten-
ciálníenergierovnoměrněnabitékouleopoloměrur anábojiQ
je
E
p
(r) =
3
5
Q
2
4D4ε
0
r
.
Porovnejte vypočtené veličiny před štěpením a po něm.
ODST. 44.4 Jaderný reaktor
15C. 200MWjadernýreaktorspotřebujepolovinusvýchzásob
palivaza3,00roky.Kolik
235
Ubylovreaktorunapočátku?Před-
pokládejte,ževšechnauvolněnáenergiepocházízeštěpení
235
U
a žese tento nuklid spotřebovává pouze štěpením.
16C. Zopakujte řešení cvič. 15 s tím, že budete uvažovat také
záchyty neutronu jádrem
235
U,které nevedou ke štěpení.
CVIČENÍ & ÚLOHY 1171
17C. Ke štěpení
238
Np je třeba 4,2MeV. Abychom z tohoto
nuklidu uvolnili neutron, musíme vynaložit energii 5,0MeV.
Můžeme
237
Np štěpit tepelnými neutrony?
18Ú. Tepelná energie vytvořená při pohlcování záření radio-
nuklidů pevnou látkou může sloužit jako základ malého zdroje
energie pro umělé družice, meteorologické stanice v odlehlých
místechapodobně.Takovéradionuklidysevytvářejívjaderných
reaktorech ve velkém množství a můžeme je chemicky oddělit
od ostatního vyhořelého paliva. Jedním z vhodných radionu-
klidů je
238
Pu (τ = 87,7y), který emituje α-částice s energií
Q = 5,50MeV. Jaký výkon poskytuje 1kg tohoto materiálu?
19Ú. (Vizúloha18.)Mezimnohaštěpnýmiprodukty,kterémů-
žeme chemicky separovat z vyhořelého paliva jaderného reak-
toru, je
90
Sr (τ = 29y). Tento izotop vzniká při provozu typic-
kého velkého reaktoru v množství 18kg/y. Jeho radioaktivita
vede kprodukci tepla 0,93W /g. (a) Spočtěte efektivní energii
Q
ef
reakce pro rozpad jádra
90
Sr. (Q
ef
zahrnuje příspěvekod
každého rozpadu dceřinných produktů v rozpadové řadě
90
Sr,
ovšem bez energie neutrin, která zcela opustí vzorek.) (b) Je
třeba navrhnout zdroj (elektrického) výkonu 150W pro napá-
jení elektroniky podvodního akustického majáku. Kolik
90
Sr je
potřeba, je-li zdroj založen na produkci tepla při rozpadu
90
Sr
aúčinnost přeměnytepelné energie na elektrickou je 5,0%?
20Ú. Mnoho lidí se obává, že pomoc dalším státům při vý-
voji technologie potřebné pro stavbu jaderných reaktorů zvy-
šuje pravděpodobnost jaderné války. Reaktory mohou být totiž
užity nejenk výrobě elektrické energie, ale také kvýrobě
239
Pu
(kteréje„palivem“ atomových bomb) jakovedlejšího produktu
záchytuneutronulaciným
238
U.Jakvypadájednoduchářadare-
akcí,kterázahrnujezáchytneutronuaβ-rozpadavedekevzniku
tohoto izotopu plutonia?
21Ú. V atomové bombě se energie uvolňuje při neřízeném ště-
pení plutonia
239
Pu (nebo uranu
235
U). Mohutnost bomb určuje
velikost uvolněné energie, kterou vyjadřujeme pomocí hmot-
nostiTNT(trinitrotoluenu)potřebnéprouvolněnístejnéenergie.
Jedna megatuna (10
6
tun) TNT uvolní energii 2,6·10
28
MeV.
(a) Spočtěte mohutnost atomové bomby (v tunách TNT), která
obsahuje 95kg
239
Pu, ze kterých se skutečně štěpí 2,5kg
(cvič. 2). (b) K čemu slouží zbývajících 92,5kg
239
Pu, když
se neštěpí?
22Ú. Atomovábombaomohutnosti66kilotunTNT(úloha21)
májakonáplňčistý
235
U(obr.44.15),zněhožsepakštěpí4,0%.
(a)Kolikuranujevbombě?(b)Kolikvznikácelkemprimárních
štěpnýchfragmentů?(c)Kolikneutronůvznikajícíchpřištěpení
unikne do okolního prostředí? (V průměru je možno počítat
s2,5 neutronů při jednom štěpení.)
23Ú. Délka života jedné generace neutronů t
g
v reaktoru je
dána střední dobou potřebnou ktomu, aby se rychlý neutron
emitovanýpřištěpenízpomalilnatepelnéenergievmoderátoru
a vyvolal pak nové štěpení. Předpokládejte, že výk