Нуклеарна енергија везања
Нуклеарна енергија везања је енергија која држи нуклеоне (протоне и неутроне) на окупу у атомском језгру. Та енергија има различите вредности за различита језгра, а расте с порастом атомског броја (З). Због такве разлике у енергији везања, нека су језгра нестабилна и распадају се, претварајући се у друга, стабилнија језгра. Учесталост распада је повезана са временом полураспада, које се одређује као време које је потребно да се распадне половина језгара неког узорка. Време полураспада различитих језгара може имати вредности од делића секунде па све до неколико милијарди година.[1]
Међу протонима, као позитивно наелектрисаним честицама, влада одбојна електромагнетна сила, док измеу протона и неутраона (као ненаелектрисаних честица) нема електромагнетне интеракције. Сила која држи нуклеоне у језгру на окупу је резидуална јака нуклеарна сила. Нуклеарна енергија везивања одговара раду који је потребно уложити да би се језгро раставило на нуклеоне.
Дефект масе Уреди
Мерења атомских маса атомских језгри помоћу масеног спектрографа, показала су да је маса сваког атомског језгра увек мања од збира маса његових слободних нуклеона (протона и неутрон), од којих је састављена. Разлика између збира маса протона и неутрона, који граде неко атомско језгро, и саме масе тог атомског језгра, назива се дефект масе. С обзиром на Ајнштајнову еквивалентност масе и енергије (E = m · c2), произлази да се при стварању неке атомске масе, један део масе претворио у енергију, и то у нуклеарну енергију везивања.[2]
Нуклеарна енергија везања по нуклеону Уреди
Ако се вредност нуклеарне енергије везања подели с бројем нуклеона у атомском језгру, добија се нуклеарна енергија везања по нуклеону или специфична нуклеарна енергија везања. Тако на пример она за неон-20 износи 8,031 MeV, док за олово-208 је 7,865 MeV. Иако су ова два хемијска елемента на различитим странама периодног система елемената, нуклеарна енергија везања по нуклеону им је готово једнака.
Нуклеарна енергија везања по нуклеону брзо расте у подручју лаких елемената и све до материја које имају атомску масу око 60, где износи око 9 MeV. Након тога долази до пада вредности, да би за уранијум била око 7 MeV. Између атомских маса 1 и 20 примећује се изломљеност кривуље, с оштрим прелазима између најмањих и највећих вредности. Најмање вредности у том подручју имају литијум-6 и бор-10, јер садрже непаран број протона и неутрона. Највеће вредности у том подручју имају хелијум-4, угљеник-12 и кисеоник-16, који имају паран број нуклеона. Можемо закључити да стабилност атомског језгра зависи и од тога да ли има паран или непаран број нуклеона. Видљиво је да међу лаким атомским језгрима, атомско језгро хелијума-4 (алфа-честица) има највећу нуклеарну енергију везања по нуклеону, па можемо закључити да алфа-честице имају врло стабилно атомско језгро.[3]
Осим тога, видљиво је да највећу вредност нуклеарне енергије везања по нуклеону имају атомска језгра с атомском масом од 40 до 100. Код њих енергија везања износи око 8,7 MeV.
| Атомско језгро | P | N | Defekt mase | Ukupna masa | Ukupna masa / nukleon | Nuklearna energija vezanja / nukleon | Nuklearna energija vezanja | Energija vezanja | Energija vezanja / nukleon |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 56Fe | 26 | 30 | -60,6054 MeV | 55,934937 u | 0,9988382 у | 9,1538 MeV | 0,528479 u | 492,275 MeV | 8,7906 MeV |
| 58Фе | 26 | 32 | -62,1534 MeV | 57,933276 u | 0,9988496 u | 9,1432 MeV | 0,547471 u | 509,966 MeV | 8,7925 MeV |
| 60Ни | 28 | 32 | -64,4721 MeV | 59,930786 u | 0,9988464 u | 9,1462 MeV | 0,565612 u | 526,864 MeV | 8,7811 MeV |
| 62Ни | 28 | 34 | -66,7461 MeV | 61,928345 u | 0,9988443 u | 9,1481 MeV | 0,585383 u | 545,281 MeV | 8,7948 MeV |
| Атомско језгро | P | N | Дефект масе | Укупна маса | Укупна маса / нуклеон | Нуклеарна енергија везања / нуклеон | Нуклеарна енергија везања | Енергија везања | Енергија везања / нуклеон |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| n | 0 | 1 | 8,0716 MeV | 1,008665 u | 1,008665 u | 0,0000 MeV | 0 у | 0 MeV | 0 MeV |
| 1Х | 1 | 0 | 7,2890 МеВ | 1,007825 u | 1,007825 u | 0,7826 MeV | 0,0000000146 u | 0,0000136 MeV | 13,6 eV |
| 2Х | 1 | 1 | 13,13572 MeV | 2,014102 u | 1,007051 u | 1,50346 MeV | 0,002388 u | 2,22452 MeV | 1,11226 MeV |
| 3Х | 1 | 2 | 14,9498 МеВ | 3,016049 у | 1,005350 у | 3,08815 МеВ | 0,0091058 у | 8,4820 MeV | 2,8273 MeV |
| 3Хе | 2 | 1 | 14,9312 MeV | 3,016029 u | 1,005343 u | 3,09433 MeV | 0,0082857 u | 7,7181 MeV | 2,5727 MeV |
За атомска језгра које имају атомску масу већу од 100, нуклеарна енергија везања по нуклеону помало опада, тако да при крају уранијум-238 има вредност око 7,5 МеВ.
Извори Уреди
- ^ [1] Архивирано на сајту Wayback Machine (5. јул 2010) "Ионизирајуће зрачење у биосфери", Миле Џелалија, Кемијско-технолошки факултет, Свеучилиште у Сплиту, 2011.
- ^ [2] Архивирано на сајту Wayback Machine (5. фебруар 2017) "4.1 ФИЗИКА НЕК-а - Фисија", Нуклеарна електрана Кршко, е-школа, 2011.
- ^ [3][мртва веза] "Увод у нуклеарну енергетику", Проф. др. сц. Данило Феретић, 2011.
- ^ Јагдисх К. Тули: "Нуцлеар Wаллет Цардс, 7тх едитион", 2005, Броокхавен Натионал Лабораторy, УС Натионал Нуцлеар Дата Центер
