NEN═ TO TAK JEDNODUCH╔

SchΘma exotermick²ch a endotermick²ch reakcφ. EnergetickΘ zm∞ny, kterΘ probφhajφ p°i t∞chto reakcφch, si m∙₧eme znßzornit na mechanickΘm modelu. V p°φpad∞ a. je znßzorn∞n vznik stabilnφho ·tvaru snφ₧enφm potencionßlnφ energie jeho Φßstφ, v p°φpad∞ b. rozd∞lenφm slo₧enΘho ·tvaru vzniknou dv∞ stabiln∞jÜφ Φßsti op∞t snφ₧enφm jejich potencißlnφ energie. Tyto dva modely p°edstavujφ schΘma reakcφ exotermick²ch. P°φpady c. a d. jsou modely reakcφ endotermick²ch.

Hovo°ili jsme o reakcφch, p°i kter²ch se uvol≥uje energie. TakovΘ reakce naz²vßme exotermickΘ. Uvoln∞nß energie je ·m∞rnß ·bytku klidovΘ hmotnosti p°i reakci. OpaΦnΘ reakce, p°i kter²ch musφme energii dodßvat, se naz²vajφ endotermickΘ. Dodanß energie je ·m∞rnß zv²Üenφ klidovΘ hmotnosti p°i reakci. ZapiÜme si jadernou reakci jednoduÜe jako a + b «c + d, kde a, b jsou Φßstice Φi jßdra do reakce vstupujφcφ a c, d jsou produkty reakce. O typu reakce pak rozhodne energie reakce
Q = (m_a + m_b - m_c -m_d ). c², kterß vyjad°uje rozdφl souΦtu klidov²ch energiφ Φßstic vstupujφcφch do reakce a souΦtu klidov²ch energiφ produkt∙ reakce. Jestli₧e Q > 0, jde o reakci exotermickou, jestli₧e Q < 0, jednß se o reakci endotermickou. Pokud je
Q = 0, naz²vßme takovou reakci pru₧n²m procesem, p°i n∞m₧ hmotnosti Φßstic p°ed a po reakci z∙stßvajφ stejnΘ.

Ne ka₧dß exotermickß reakce vÜak probφhß samovoln∞.
Nap°. k tomu, aby ho°elo uhlφ, ho musφme zapßlit dodat poΦßteΦnφ impulz pro rozb∞h reakce. Pro nastartovßnφ jadernΘ syntΘzy musφ jßdra p°ekonat bariΘru odpudiv²ch elektromagnetick²ch sil. Podobn∞ je tomu i pro reakci Üt∞penφ uranu. Samovoln∞ se uran Üt∞pφ s obrovsk²m poloΦasem rozpadu asi 10¹⁶ let. Pro energetickΘ vyu₧itφ musφme reakci Üt∞penφ urychlit.

N∞kterΘ vlastnosti atomovΘho jßdra m∙₧eme odvodit z modelu jßdra jako kapky kapaliny. Kvalitativn∞ dob°e se dß tφmto modelem vysv∞tlit nap°φklad Üt∞penφ i syntΘza jader.

ZaΦneme s kapkou rtuti. Ze zkuÜenosti vφme, ₧e kapka rtuti se rozd∞lφ, jestli₧e p°ekonßme sily povrchovΘho nap∞tφ, nap°. klepnutφm sklen∞nou tyΦinkou. Podobn∞ i jßdro atomu m∙₧eme s urΦit²m omezenφm pova₧ovat za kapku jadernΘ kapaliny. B∞hem Üt∞penφ se p∙vodn∞ kulovΘ jßdro deformuje, zv∞tÜuje sv∙j povrch a proti silßm povrchovΘho nap∞tφ musφ konat prßci. SouΦasn∞ pomalu klesß odpuzovßnφ elektrick²mi silami mezi protony jßdra. Nakonec se kapka zaÜkrtφ, elektrostatickΘ odpuzovßnφ nabyde p°evahy nad silami povrchovΘho nap∞tφ a odd∞lφ ob∞ Φßsti jßdra, kterΘ se od sebe rozletφ velkou rychlostφ asi 10 000 km.s^-1. Proto Üt∞penφ bude probφhat pouze tehdy, jestli₧e jßdru dodßme energii v∞tÜφ, ne₧ je bariΘra Üt∞penφ (zp∙sobenß vlivem povrchovΘ energie) tzv. aktivaΦnφ energie E_a. PoΦßteΦnφm podn∞tem pro Üt∞penφ, "klepnutφm" do jßdra, m∙₧e b²t nap°. interakce jßdra s neutronem. Neutron je zvlßÜt∞ v²hodn², nebo¥ nenese elektrick² nßboj a nemusφ p°ekonßvat bariΘru odpudiv²ch elektrick²ch sil proton∙ tak jako nabitΘ Φßstice. BariΘra Üt∞penφ E_a klesß se zvyÜujφcφ se nestabilitou jader, kterß je vyjßd°ena parametrem Üt∞penφ Z²/A:
Jßdra, pro kterß je Z²/A > 45, nemohou existovat, nebo¥ takovß jßdra se po vytvo°enφ ihned samovoln∞ rozÜt∞pφ. Pro n∞kterß t∞₧Üφ jßdra staΦφ pro aktivaci Üt∞penφ energie zφskanß zachycenφm neutronu.
Tφmto zp∙sobem si m∙₧eme vysv∞tlit i rozdφl v charakteru Üt∞penφ izotop∙ uranu ²³⁵U a ²³⁸U.

Pr∙b∞h potencißlnφ bariΘry p°i Üt∞penφ t∞₧kΘho jßdra (kapkov² model jßdra).

Zatφmco ²³⁸U lze Üt∞pit pouze rychl²mi neutrony, ²³⁵U se Üt∞pφ
i pomal²mi neutrony s minimßlnφ energiφ.
V Φem tento rozdφl spoΦφvß?

1. Jßdro ²³⁵U mß v∞tÜφ hodnotu Z2/A ne₧ ²³⁵U, a tedy i menÜφ v²Üku bariΘry E_a.
2. Vazebnß energie neutronu k jßdru ²³⁵U je v∞tÜφ ne₧ k jßdru 238, co₧ plyne z toho, ₧e z jßdra ²³⁵U se zßchytem neutronu stßvß sudo - sudΘ jßdro (mß sud² poΦet proton∙ i neutron∙). Tento typ jader je velmi stabilnφ. Uvoln∞nß vazebnß energie neutronu m∙₧e p°ev²Üit bariΘru Üt∞penφ E_a.

Vazebnß energie neutronu k jßdru ²³⁵U p°evyÜuje i p°i minimßlnφ kinetickΘ energii neutronu v²Üku bariΘry Üt∞penφ, zatφmco pro Üt∞penφ ²³⁸U je nutnΘ pou₧φt neutrony s minimßlnφ kinetickou energii 1 MeV.
Vzhledem k tomu, ₧e p°i procesu Üt∞penφ jßdra uranu je emitovßno i n∞kolik neutron∙, otvφrß se. zde mo₧nost realizace °et∞zovΘ reakce, vhodnΘ pro energetickΘ vyu₧itφ v jadern²ch reaktorech. Dnes je jadernou energetikou produkovßno asi 17% sv∞tovΘ v²roby elektrickΘ energie.