science >> Wetenschap >  >> anders

Waarom is uranium-235 ideaal voor kernenergie?

Kerncentrales in de VS leveren jaarlijks ongeveer 20 procent van de elektriciteit die het land nodig heeft. Kerncentrales in Frankrijk voorzien dat land van ongeveer 77 procent van de elektriciteit die het per jaar nodig heeft [bron:NEI]. Welk basiselement, in overvloed op aarde gevonden, hebben deze kerncentrales nodig om deze enorme hoeveelheden stroom te produceren? Het antwoord is uranium.

Kernsplijting treedt op wanneer een atoom in tweeën splitst, energie creëren. Spontane splitsing komt de hele tijd voor. Uranium ondergaat spontane splijting in een zeer langzaam tempo, en zendt straling uit. Uranium-235 (U-235) komt alleen voor in ongeveer 0,7 procent van het uranium dat van nature voorkomt, maar het is zeer geschikt voor de productie van kernenergie. Dit komt omdat het op natuurlijke wijze vervalt door een proces dat bekend staat als alfastraling. Dit betekent dat het een alfadeeltje vrijgeeft (twee neutronen en twee protonen die met elkaar verbonden zijn). Een andere reden waarom U-235 ideaal is voor het produceren van kernenergie is dat, in tegenstelling tot de meeste materialen, U-235 kan geïnduceerde splijting ondergaan. Wanneer een vrij neutron botst met een U-235-kern, de kern zal meestal het neutron vangen en extreem snel splitsen. De splitsing van een enkel U-235-atoom kan ongeveer 200 MeV (miljoen elektronvolt) vrijgeven.

Wanneer het uraniumatoom splijt, er komt veel warmte vrij, evenals gammastraling (hoogenergetische fotonen). De resulterende twee atomen geven ook gammastraling af, naast bètastraling (zeer snelle elektronen). De producten van de splijting, samen met hun neutronen, minder wegen dan het oorspronkelijke U-235-atoom. Het verschil in gewicht wordt energie en kan worden berekend met de vergelijking E=mc2.

Om uranium geschikt te maken voor energieproductie in kerncentrales, het moet worden verrijkt zodat het ten minste drie procent U-235 bevat.