Inleiding Als er reacties zijn met of tussen atoomkernen komt daar vaak energie bij vrij. Deze energie wordt kernenergie genoemd. Bij kerncentrales wordt deze manier van energiewinning gebruikt. De energie die dan vrijkomt is zo te regelen dat er precies op ingespeeld kan worden. In een kernbom of kernraket komt de energie tot uiting in de vorm van een explosie. Net als bijvoorbeeld de ruimtevaart is kernenergie een erg geavanceerde technologie. Mensen komen steeds meer te weten over kernenergie. De kracht van kernenergie werd pas duidelijk toen Amerika aan het eind van de tweede wereldoorlog atoombommen gooide op Hiroshima en Nagasaki. De moderne toepassingen van kernenergie zijn vaak afgeleid van de wapenindustrie. De meningen over kernenergie zijn erg verdeeld. Veel mensen zijn tegen kernenergie omdat de risico’s volgens hen te hoog zijn. Het radioactieve afval is te gevaarlijk voor de volksgezondheid. Alle bovengenoemde dingen zijn bewijzen voor het feit dat kernenergie een interessant en levend onderwerp is. Daarom hebben wij besloten ons werkstuk voor ANW over kernenergie te houden.
De ontdekking van de kernenergie Van veel vindingen kan men zeggen dat ze ontdekt zijn door een persoon wiens vindingen later zijn aangescherpt en bijgewerkt tot de theorie of de vondst die wij nu kennen. De anti-conceptie-pil of de relativiteitstheorie hebben bijvoorbeeld hele duidelijke ontdekkers. Kernenergie is echter een heel ander verhaal. Kernenergie is ook een begrip en het gebruik van kernenergie is het eindresultaat van vele theorieën en experimenten uitgevoerd door vele wetenschappers over een erg lange periode. Men zou kunnen zeggen dat de Griek Loukippos in de 5e eeuw voor Christus met zijn atoommodel de eerste duit in het zakje heeft gedaan. Maar als je zo gaat beginnen wordt dit wel een heel lang hoofdstuk. De ontdekking van radioactiviteit in 1896 door Henri Becquerel was uiteraard een grote stap op de weg naar kernenergie. Ook de familie Curie heeft belangrijke stappen gezet naar het begrijpen van radioactiviteit.In 1932 kwam James Chadwick tot de formulering van het bestaan van het neutron in de atoomkern. Hij was ook hoofd van het Britse atoombomproject. De atoombom en de tweedewereldoorlog zijn erg belangrijk geweest voor de ontwikkeling van de kernenergie. Ook belangrijk is het atoommodel van Bohr, dit model is vaak verfijnd maar vormt de basis voor de internationale interpretatie van het begrip atoom. Ook Bohr maakte deel uit van de Los Alamos staf evenals:
Hans Albrecht Bethe
Leider theoretische afdeling. Verklaarde de energieopwekking in de zon en sterren.
Niels Henrik David Bohr
Bekend door zijn atoommodel.
Albert Einstein
E=mc2 Schreef een brief naar Roosevelt.
Enrico Fermi
Produceerde plutonium door beschieting van neutronen in uranium.
Leslie Groves
Militair leider project
Leo Szilard
Heeft de brief van Einstein veroorzaakt en geholpen bij het bouwen van de eerste kerncentrale
Robbert Oppenheimer
Hoofd van de operatie
Los Alamos
Leo Szilard was een Hongaars kernfysicus die in 1934 uitweek naar de VS zeer verontrust over het gebrek aan Amerikaanse pogingen om tot kernenergie te komen en omdat zeker in de tweede wereldoorlog waar Amerika in verwikkeld leek te gaan raken was het wel of niet hebben van een atoombom toch zeer doorslaggevend.
Leo Szilard besloot om prominente wetenschappers te trachten overhalen opdat zij zouden verzoeken om actie.
Leo Szilard begon bij Enrico Fermi, maar het lukte hem niet deze te overtuigen.
Vervolgens wendde hij zich tot Albert Einstein, hij legde uit dat Uranium waarschijnlijk gesplitst kon gaan worden in Duitsland wat de weg vrij zou maken voor de atoombom. Hij vroeg Einstein om aan de Belgische Koningin te schrijven of ze haar uiterste best wou doen om de grote hoeveelheid uranium erts in de Congo (kolonie) buiten Nazi-handen te houden. Einstein vond het een goed idee, maar schreef zelf liever een brief aan de ambassadeur. Hij dicteerde een brief in het Duits.
Szilard had een gesprek met de econoom Alexander Sachs. Sachs was een adviseur van de President. Sachs zei dat Einstein de brief direct aan de President moest sturen en dat hij hem dan persoonlijk zou bezorgen. Als de president zou willen luisteren werd de uranium erts in België een wat minder groot probleem. Szilard maakte een kladversie en stuurde deze aan Einstein. Einstein wou de brief wel herschrijven, dus nodigde hij Szilard uit om langs te komen.
Einstein was tegen het maken van wapens, maar vond het onacceptabel dat Nazi-Duitsland het enige land zou zijn met atoombommen. Einstein wou een kortere begrijpelijkere brief. Hij dicteerde een brief in het Duits aan Szilard. Die vertaalde deze brief in het Engels en maakte een korte en een lange versie. Uiteindelijk stuurde hij de lange versie op. Deze brief heeft veel betekend voor de ontwikkeling van kernenergie. Want Roosevelt stelde onmiddellijk een uranium comité op. Dit had weliswaar niet zo veel budget, maar toen Amerika in de oorlog betrokken werd het omgevormd tot het Manhattan Project in Los Alamos en dat heeft geleid tot de de atoombom en daarmee tot de sleutel tot kernenergie. Hieronder volgt de brief.
[plaatje0][plaatje1]
Uiteindelijk voltooide Enrico Fermi in een squashzaal in Chicago de eerste kernreactor. In het begin van de jaren zestig werden de eerste commerciële kerncentrales gebouwd.
Zo werkt kernenergie
Kernsplitsing
Er zijn in principe twee soorten kernreacties die gebruikt kunnen worden voorkernenergie: kernsplijting en kernfusie. Elk atoom heeft een bepaalde hoeveelheid energie. Deze hoeveelheid energie is voor elk atoom anders. Als je bijvoorbeeld een Uranium-235 atoom neemt en je vergelijkt die met twee lichtere brokstukken van U-235, dan blijkt in dit geval dat de energie van U-235 groter is als van de twee brokstukken samen. Als U-235 dus vervalt in deze twee brokstukken komt er energie vrij. Dit is kernsplijting of kernsplitsing. Hoewel het dus energie kost om Uranium helemaal tot elementaire deeltjes te ontleden, kan het toch zo zijn dat je met deze losse deeltjes twee andere atomen kan maken waarvan de totale energie kleiner is dan die van het oorspronkelijk Uranium atoom. Netto is er dan toch nog energie vrijgekomen.
Er bestaan twee (belangrijke) soorten Uranium: U-235 en U-238.
Bij kernsplijting wordt U-235 gespleten. U-238 (vrijwel) niet. Dat is jammer, want in de natuur (en dus in de mijnen waar Uranium gewonnen wordt) komt vrijwel alleen U-238 voor. Het spul in de kerncentrale wordt eerst verrijkt: Het wordt in een grote centrifuge gestopt waardoor het zware U-238 naar buiten geslingerd wordt, zodat het erts in het midden gemiddeld wat meer U-235 bevat. (Het erts bevat ongeveer 1% U-235, en het verrijkte erts ongeveer 3%).
De reactie van U-235 is vrij complex. In principe vangt het U-235 deeltje een neutron in, en splijt dan in stukken, waarbij weer andere neutronen vrij kunnen komen. Er zijn verschillende reacties mogelijk, maar gemiddeld komen er weer 2,5 neutronen vrij. Deze neutronen worden weer ingevangen door een andere U-235 kern, die dan weer splijt, enzovoort. Het is dus een kettingreactie.
Het grote probleem bij kernsplijting is om deze kettingreactie netjes te laten verlopen. Van de gemiddeld 2,5 neutronen die per reactie vrijkomen wil je dat er een bepaald deel gebruikt wordt voor een volgende reactie. Worden er minder gebruikt, dan dooft de reactie langzaam uit, gebruik je er meer, dan krijg je een ramp zoals in Tsjernobyl. Een deel van de neutronen raak je kwijt doordat ze de wand van de kernreactor invliegen. Een ander deel wordt door U-238 kernen geabsorbeerd. Dat is dus ook de reden dat je Uranium eerst moet opwekken: doe je dat niet dan zit er zo weinig U-235 in dat alle neutronen door U-238 worden geabsorbeerd voordat ze een U-235 kern treffen en daar een reactie op gang brengen.
Om de snelheid van de reacties zo goed mogelijk te controleren, en te zorgen dat in geval van nood snel de reactie stopgezet kan worden, zit in elke kernreactor een remstof (meestal water of koolstof). Hoe meer er daarvan in zit, hoe meer neutronen er afgevangen worden, en hoe minder reacties er op volgen. Heb je teveel remstof, dan stopt de reactie, heb je te weinig dan loopt het uit de hand.
Op deze manier werkt een kernbom ook: je hebt twee halve bollen met voornamelijk Plutonium (Plutonium heeft net als Uranium een vervalsproces met invangen van neutronen die later weer vrijkomen). Omdat de halve bollen net klein genoeg zijn vliegen de meeste vrijkomende neutronen naar buiten: de kettingreactie stopt. Zou de bol nu twee keer zo groot zijn, dan heb je (2x2x2=) acht keer zoveel reacties en acht keer zoveel neutronen. Het oppervlak is echter slechts (2x2=) vier keer zo groot geworden, er vliegen \'slechts\' vier keer zoveel neutronen weg. Netto hou je dus meer neutronen over voor de kettingreactie. Bij een kritiek punt houdt het elkaar net in evenwicht. Zo\'n halve bol is net iets kleiner dan die kritieke massa. Alleen, als je nu twee halve bollen bij elkaar brengt krijg je dus een kettingreactie die doorgaat en dan krijg je het effect van een atoombom.
Het werkstuk gaat verder na deze boodschap.
Verder lezen
REACTIES
1 seconde geleden
L.
L.
Slaat echt helemaal nergens op. Ik heb zelf onderzoek gedaan. En kerncentrales moeten worden afgeschaft. Windmolens zijn de toekomst!!!
13 jaar geleden
AntwoordenS.
S.
Sjaak houd van kebab !!!!!!
12 jaar geleden
Antwoorden