427 2

11. ELEKTROWNIE JĄDROWE

11.1. ENERGIA REAKCJI JĄDROWYCH

Niemal cała masa atomu, niezależnie od rodzaju pierwiastka, jest skupiona w jego jądrze. Z tego względu reakcjom, w których uczestniczą jądra atomów, czyli tzw. reakcjom jądrowym, towarzyszą znacznie większe zmiany masy i są wyzwalane olbrzymie ilości energii, miliony razy większe niż w reakcjach chemicznych (np. przy spalaniu).

Jądro atomowe składa się z protonów i neutronów, które noszą ogólną nazwę nukleonów. Liczbę nukleonów w jądrze określa liczba masowa A, a liczbę protonów - liczba atomowa Z, umieszczane odpowiednio u góry i u dołu symbolu literowego pierwiastka, np. U.

Masa każdego jądra jest mniejsza od sumy mas nukleonów wchodzących w jego skład. Różnica ta, zwana defektem masy, jest określana zależnością

Am = Zm_p + Nm„ — m_A    (11.1)

gdzie: N- liczba neutronów w jądrze (N = A — Z); m_p, m„-masa protonu i neutronu; m_A - masa jądra.

Zgodnie z prawem Einsteina defekt masy wyrażony w jednostkach energii jest równoważny energii wiązania nukleonów w jądrze

E_w = Amc²    (11-2)

gdzie c - prędkość światła w próżni (c « 300 • 10⁶ m/s).

Jednostką energii stosowaną w fizyce jądrowej jest elektronowolt (1 eV). Jest to energia, jaką uzyskuje ładunek elementarny w polu elektrycznym o różnicy potencjałów 1 V; 1 eV = 1,6021 • 10~¹⁹ J. Na rysunku 11.1 przedstawiono zależność jednostkowej energii wiązania s = EJA (przypadającej na jeden nukleon w jądrze) w zależności od liczby masowej A, łącząc linią ciągłą punkty odpowiadające poszczególnym izotopom.

Z wykresu wynika, że największą średnią jednostkową energią wiązania charakteryzują się pierwiastki znajdujące się w środku okresowego układu pier-

427