Kodolenerģija

Kodolenerģija ir enerģijas veids, kura izdalās eksotermiskajās kodolreakcijās. Šādu kodolreakciju gaitā palielinās kodolos ietilpstošo nuklonu saites enerģija (enerģija, kura nepieciešama, lai sadalītu kodolu atsevišķos nuklonos). Ērtības labad saites enerģiju attiecina uz vienu nuklonu un dēvē par īpatnējo saites enerģiju. Dažādu ķīmisko elementu un to izotopu kodoliem īpatnējā saites enerģija ir dažāda. Deitērija kodolam tā ir tikai 1 MeV, bet, palielinoties kodola masas skaitlim, strauji pieaug. Vidējas masas kodoliem šī enerģija ir vislielākā (dzelzs atomu kodoliem ap 8,6 MeV) un, tālāk pieaugot kodolu masai, atkal samazinās (tādēļ pavisam smagie kodoli mēdz būt nestabili). Kodolenerģiju var iegūt, kā vieglajiem kodoliem saplūstot (kodoltermiskā sintēze), tā arī, daloties smagiem kodoliem (sk. kodolreaktors). No kodoliem ar masas skaitli 50 līdz 60 (dzelzs un tai tuvie kodoli) enerģiju nevar iegūt, jo tie ir visstabilākie. Dabā kodolu sintēzes reakcijas norisinās zvaigznēs (hēlija veidošanās no ūdeņraža un citas kodolreakcijas, kas nodrošina zvaigžņu "degšanas" enerģiju), bet par dzelzi un niķeli smagāki elementi veidojas pārnovu eksploziju laikā, kad izdalās tik daudz enerģijas, ka tās pietiek, lai rastos urāna un vēl smagāku elementu kodoli. Arī uz Zemes atrodamie smagie elementi radušies šādu sprādzienu laikā, jo Saule ir otrās paaudzes zvaigzne un Saules sistēma ir veidojusies no pārnovu eksploziju atlikumiem. Tādēļ var uzskatīt, ka kodolenerģija, kas tiek iegūta kodolreaktoros (galvenokārt no urāna izotopa ²³⁵U), ir pirms miljardiem gadu eksplodējušu pārnovu enerģija. Smago kodolu īpatnējā saites enerģija ir ap 1 MeV mazāka nekā vidējas masas kodoliem, tādēļ, vienam smagam kodolam sadaloties 2 daļās, izdalās ap 1 MeV liela enerģija, rēķinot uz 1 nuklonu, jeb apmēram 200 MeV, 1 kodolam sadaloties. Vēl lielāka enerģija uz vienu nuklonu izdalās kodolsintēzes reakciju laikā, piemēram, deitērija un tritija kodolreakcijā

Kodolu īpatnējās saites enerģijas atkarība no masas skaitļa

₁D²+₁T³→₂He⁴+₀n¹

izdalās ap 18 MeV uz nuklonu jeb 2,1·10²⁴ MeV (3,4·10¹¹ J), reaģējot 1 g deitērija un tritija maisījuma. Tomēr vadāmu kodoltermiskās sintēzes reakciju pagaidām izdevies nodrošināt tikai ļoti īsu laiku (dažas sekundes), bet tiek uzskatīts, ka tā 21. gadsimtā būs viens no svarīgākajiem enerģijas avotiem. Nekontrolējama kodolu sintēze ir ūdeņraža bumbas enerģijas avots.

Ārējās saites

• Vikikrātuvē par šo tēmu ir pieejami multivides faili. Skatīt: Kodolenerģija.

• Encyclopædia Britannica raksts (angliski)
• Encyclopædia Universalis raksts (franciski)
• Zinātniskās fantastikas enciklopēdijas raksts (angliski)
• Enciklopēdijas Krugosvet raksts (krieviski)