Newton - HAVO

download Newton - HAVO

of 16

  • date post

    13-Jan-2016
  • Category

    Documents

  • view

    43
  • download

    0

Embed Size (px)

description

Newton - HAVO. Kernreacties en kernsplijting. Samenvatting. Kernsplijting. Instabiele kernen vervallen onder uitzending van. kernstraling: α - of β -straling met eventueel γ -straling. Na absorptie van een neutron kan een zware kern. ook uiteenvallen in twee lichtere kernen, er komen. - PowerPoint PPT Presentation

Transcript of Newton - HAVO

  • Newton - HAVOKernreacties en kernsplijtingSamenvatting

  • KernsplijtingInstabiele kernen vervallen onder uitzending vankernstraling: - of -straling met eventueel -straling Na absorptie van een neutron kan een zware kernook uiteenvallen in twee lichtere kernen, er komendaarbij ook enkele neutronen vrij: dit is kernsplijtingEen voorbeeld van kernsplijting bij uranium-235:

  • KettingreactieBij kernsplijting komt energie vrij (opgegeven in MeV)(1 eV= 1,610-19 J, 1 MeV= 1,610-13 J)De twee of drie vrijkomende neutronen kunnen weereen nieuwe splijting veroorzaken en daardoor kaneen kettingreactie ontstaan. Een reactie met twee vrijkomendeneutronen: De kettingreactie kan gecontroleerd of ongecontroleerd zijn

  • Ongecontroleerde kettingreactieAls n kernsplijting een steeds sneller toenemendaantal splijtingen veroorzaakt is de reactieongecontroleerd, in een kernbom is sprake van zonreactieBij een ongecontroleerde reactie ontstaat ook een explosief toenemende hoeveelheid vrijkomende energie

  • Gecontroleerde kettingreactieAls n kernsplijting gemiddeld weer n volgendekernsplijting veroorzaakt, is sprake van eengecontroleerde kettingreactie, een deel van devrijkomende neutronen wordt ingevangen door eenandere stof dan uranium-235De vrijkomende hoeveelheid energie is ook constantIn een kerncentrale moet sprake zijn van eengecontroleerde kettingreactie

  • Massa en energieBij een splijtingsreactie is het aantal kerndeeltjesvoor en na de reactie gelijk, toch is de totale massana de reactie kleiner dan ervoorEr verdwijnt dus massa, deze is omgezet in energievolgens:Hierin is: E de vrijkomende energie (in J), m het massadefect (in kg) en c de lichtsnelheid (in m/s)De verdwenen massa noemen we het massadefectDe wet van behoud van massa en de wet van behoudvan energie gelden niet meer, ze worden vervangendoor de wet van behoud van massa n energie

  • Massadefect en bindingsenergieKerndeeltjes oefenen een kracht op elkaar uit, zezijn niet zonder meer van elkaar te scheidenDe energie die nodig is om alle deeltjes van elkaar te scheiden noemen we de bindingsenergieBij de vorming van een kern wordt massa omgezetin energie, de gevormde kern heeft een massadefectDe massa van een atoom wordt uitgedrukt in deatomaire massa-eenheid u u = 1,6605410-27 kgDe energie die overeenkomt met 1 u is volgensgelijk aan 931,49 MeV (zie Binas)

  • Kernsplijting en energieBij een splijtingsreactie komt energie vrij, eenvoorbeeld van een berekening bij een eenvoudigesplijtingsreactie:links van de pijl: (1,008665+10,012938)u = 11,021603urechts van de pijl: (7,016930+4,002603)u = 11,019533uHet massadefect: (11,021603-11,019533)u = 0,002070uDe energie die bij de reactie vrij komt is:E = 0,002070 931,49 = 1,94 MeV= 0,0020701,6610-27 = 3,4410-30 kgE = mc2 = 3,4410-30(3,00108)2 = 3,1010-13 J = 1,94 MeV Of via:Vergelijk:

  • Kerncentrale Het reactorvat bevat splijtstofstaven, deze bestaanmeestal uit een mengsel van U-235 en U-238In de staven zit verrijkt uranium, dat voor 3 tot 20%uit U-235 kan bestaan ( bij natuurlijk U is dit 0,7%) Verder bevat het vat: een moderator regelstaven water om de warmte af te voeren naar de stoomgenerator

  • Het reactorvatVoor een volgende splijtingsreactie moeten devrijkomende neutronen afgeremd worden, de stof diedit doet heet de moderator (soms grafiet, vaak water) Regelstaven absorberen de overtollige neutronen De regelstaven zijn zo ingesteld dat de reactor kritiek is: n kernsplijting veroorzaakt gemiddeld n volgende splijting.Het geleverde vermogen is nu constant, via de regelstaven kan men het gewenste vermogen instellen

  • Stralingsbelasting De stralingsbelasting voor omwonenden van eenkerncentrale is gering, 10 Sv per jaar per persoon,en komt vooral uit het koelwater van de centraleDe medewerkers worden gecontroleerd via eendosismeter en er zijn stralingsmeters aangebrachtBij een ongeluk kunnen de gevolgen echter heel ernstig zijn, denk aan Tsjernobyl

  • Reactorveiligheid Radioactieve stoffen worden zo goed mogelijk vande buitenwereld afgeschermd door metalen buizenHet reactorvat is van dik staal, bevindt zich in eendikke betonlaag en een tweede stalen, gasdichteveiligheidskoepel. Bij onvoldoende koeling kan desplijtstof smelten, als de bodem van het reactorvateen melt-downomhulling. Het geheel staat in een betonnen smelt is er sprake van

  • Splijtstofcyclus De jaarlijkse cyclus voor centrales die een gezamenlijk elektrisch vermogen van 3500 MW bezitten

  • Winning en verrijking Het uranium voor de kerncentrales moet eerstuit het erts worden gehaald, dit is uraniumwinningHet percentage U-235 is te laag (0,7 %) en moetworden verhoogd, bij verrijkt uranium is dat 3,2%of hoger. Verrijkt uranium wordt tot splijtstofstavenverwerkt, die worden in de kernreactor gebruiktLicht radioactief mijnafval wordt in bassins opgeslagen en met een dikke laag aarde afgedekt

  • Opwerking Neutronen splijten niet alleen U-235, maar reagerenook met U-238, er ontstaat (instabiel) Np-239Np-239 vervalt weer naar Pu-239Bij opwerking wordt het overgebleven uranium en hetgevormde plutonium uit de splijtstofstaven gehaaldHet plutonium is in bepaalde soorten kerncentralesbruikbaar als splijtstof (en in kernwapens)De activiteit van het afval is erg hoog, het afval moetgedurende lange tijd veilig opgeslagen worden(voorlopig gebruikt men oude zoutmijnen)

  • Radioactief afval Radioactief afval wordt onderscheiden in: hoogactief vast afval (hava) middelactief vast afval (mava) laagactief vast afval (lava)zoals onderdelen van kerncentrales na reparatiezoals vervuilde water- en luchtfilterszoals besmette kleding en schoonmaakmateriaalDe vaten met afval worden niet meer in zee gedumpt, maar op het land opgeslagen kernsplijtingsafval (ksa)