Your SlideShare is downloading. ×
Reaksionetberthamore
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Thanks for flagging this SlideShare!

Oops! An error has occurred.

×
Saving this for later? Get the SlideShare app to save on your phone or tablet. Read anywhere, anytime – even offline.
Text the download link to your phone
Standard text messaging rates apply

Reaksionetberthamore

4,294

Published on

Published in: Education
0 Comments
3 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total Views
4,294
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
64
Comments
0
Likes
3
Embeds 0
No embeds

Report content
Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
No notes for slide

Transcript

  • 1. GJIMNAZI “SAMI FRASHËRI” PRISHTINË PUNIM DIPLOME REAKSIONET DHE ENERGJIA BËRTHAMOREMENTORI: NXËNËSJA:Prof. Fetah ZEJNULLAHU Krenare PIREVA PRISHTINË
  • 2. Pireva – Reaksionet dhe Energjia Bërthamore PËRMBAJTJA Faqe1.Hyrje………………………………………………………………………………….…32.Protonet dhe Neutronet………………………………………………………………….33.Radioaktiviteti artificial………………………………………………………………....64.Fisioni bërthamor……………………………………………………………………... ..95.Armët bërthamore……………………………………………………………………...126.Energjia bërthamore……………………………………………………………………12Literatura…………………………………………………………………………………17 2
  • 3. Pireva – Reaksionet dhe Energjia BërthamoreHyrjeFizika është bazë e teknikës dhe e shumë shkencave të tjera natyrore. Pa njohjen mirë tëparimeve të fizikës nuk mund të kuptohen, e as të përdoren me sukses asnjë aparaturë apoinstrument elektronik.Teknologjia bërthamore është njëra ndër shkencat aplikative më të rëndësishme.Këtu në radhë të parë, mendohet në prodhimin e energjisë bërthamore dhe aplikimet ellojllojshme të izotopeve radioaktive .Aplikimi i izotopeve në teknikë, në bujqësi dhe në mjekësi sot ka rëndësi të madhe. Përenergjetikën bërthamore mund të thuhet se është duke u zhvilluar me një tempofundamentale. Në vendet e zhvilluara ku ndihet mungesa e burimeve të energjisëkonvencionale energjia bërthamore është bërë pothuajse burim kryesor.Fizika bërthamore merret me studimin e ligjeve të fizikës, të cilat janë bazë e teknologjisëbërthamore.Viti 1932 është një ndër vitet më të rëndësishme për zbulime të reja të fizikës bërthamore.Kështu, Çedviku zbuloi neutronin (përbërja neutrale e bërthamës), Urej zbuloi deutroninkurse Andersoni pozitronin (grimcën pozitive me masë të njëjtë me atë të elektronit).Po në këtë vitë Kokrofti dhe Valtoni shkaktojnë zbërthime bërthamore, duke përdorurprotonet nga akcelatori i tyre.Gjatë viteve të tridhjeta hulumtohen zbërthimet bërthamore.Hipoteza e Paulit për neutrinon (1933), teoria e Fermit për zbërthimet beta (1934), teoriae forcave bërthamore, janë disa prej zbulimeve më kryesore të fizikës bërthamore.Viti 1939, kur u zbulua fisioni bërthamor, merret si fillimi i teknologjisë bërthamore.Periudha e re e zhvillimit të fizikës bërthamore fillon me zbulimin e ũ-mezoneve (1946).1. Protonet dhe NeutronetAtomi përbëhet prej bërthamës së vogël të ngarkuar pozitivisht (me rreze 10-15 m) e cilaështë rrethuar në një distancë relativisht të madhe 10-10 m, me një numër të elekroneve sinë figurën 1. Sipas Raderfordit: “atomi përbëhej nga bërthama që ishte e rrethuar ngaelektronet që gjenden në orbita të caktuar...” Figura 1 – Struktura e atomit 3
  • 4. Pireva – Reaksionet dhe Energjia BërthamoreIdenë e parë shkencore mbi strukturën e bërthamës atomike për herë të parë e dhashkencëtari i njohur gjermanë V. Hajzenberg më 1932. Sipas tij, bërthama atomikepërbëhet nga protonet dhe neutronet.Në mes të bërthamës dhe elektroneve ka hapësira boshe. Në gjendje natyrore atomi ështëelektroneutral sepse bërthama përbman një numër të protoneve që është e barabartë menumrin e elektroneve .Ernest Raderfordi arriti të zbuloj grimcat pozitive të ashtuquajtura protonet për të cilat ipërshkroi këto veti:Atomi përbëhet nga një bërthamë, e cila është e ngarkuar pozitivisht, ku ështëpërqëndruar thuajse e gjithë masa e atomit dhe rreth e rrotull saj sillen në orbita tëveçanta elektronet negative. Masa e kësaj grimce është përafërsisht sa masa e atomit tëhidrogjenit dhe përmbanë një njësi të ngarkesës elektrike elementare pozitive, pra protoni(1p1 ose p) paraqet atomin e hidrogjenit, d.m.th. jonin pozitiv të hidrogjenit: p=1 H1= H+Masa e atomit të hidrogjenit të jonizuar (protonit) është rreth 1837 herë më e madhe se samasa e elektronit.Nëse për një njësi të ngarkesës së elekronit merret ngarkesa prej 1.602189 x 10-19 C,atëherë ngarkesa e protonit është +1. Masa e protonit përafërsisht është e barabartë memasën e neutronit, që ka vlerë 1.007596 NjAM (njësia e masës elektrike).Protoni në përbërje të bërthamës mund të trasformohet në neutron, pozitron dheneutrino1. Në gjendje të lirë protoni është stabil por në disa kushte energjetike mund tëshëndrrohet në një neutron dhe një elektron pozitiv: 1 1 0 1p → 0 n + +1eNga kjo rrjedh se protoni dhe neutroni mund të shëndrrohen mes vete, të cilat së bashkuparaqesin përbërsit kryesor të bërthamës së atomit. Në disa raste për shkak të aspektevekuantike të grimcës së njëjtë, ato marrin emrin e përbashkët nukleon. Ky emërtim tregongrimcat përbërëse të bërthamës por jo edhe numrin e saktë të protoneve dhe neutroneve.Ndërsa nuklid quhet bërthama atomike që kryesisht karakterizohet me:Numrin atomik Z, i cili paraqet numrin e ngarkesave elementare pozitive të bërthamës,pra paraqet numrin e protoneve që marrin pjesë në strukturën e bërthamës, numrinrendor në sistemin periodik të elementeve si dhe paraqet numrin e elektroneve nëmbështjellsin elektronik të atomit. Numri atomik vendoset në anën e majtë, poshtësimbolit kimik të elementit. Dhe me numrni e masës A, që paraqet numrin e përgjithshëmtë nukleoneve, që marrin pjesë në përbërjen e bërthamës.Pra: A(nukleone) = N(neutrone) + Z(protone)Numri i masës shkruhet lartë te simboli kimik. Nëse me X shënojmë simbolin kimik,atëherë nuklidi paraqitet në këtë mënyrë: A A ZX ose shkurt XNgarkesa elektrike e bërthamës është: q b = Ze,ndërsa ngarkesa elektrike e mbështjellësit elektronik të atomit është q mb = - Ze,ku “e” është ngarkesa elektrike elementare.1 Zbërthimi beta pozitronik 4
  • 5. Pireva – Reaksionet dhe Energjia BërthamoreSpini i protonit dhe i neutronit është: s=½ħRrezja e bërthamës së atomit përafërsisht mund të përcaktohet me ndihmën e formulës: R = R0 3√A ,ku R0 është: R0 = (1.2-1.3) x 10 -15dhe A- numri i masës.Deri tash njihen afro 1800 nuklide, prej të cilave shumica janë fituar në mënyrë artificialedhe zakonisht nuk janë stabile.Më 1919, Raderfordi arriti që duke vepruar në grimca-α, të bënë transformimin eatomeve të azotit në atome të oksigjenit dhe hidrogjenit.Ky shëndrrim i bërthamave zhvillohet sipas skemës: 4 14 2He + 7N → 8O17 + 1p1që d.m.th. se me bombardimin e azotit me rreze alfa, fitohet oksigjeni dhe një proton.Në këtë reaksion dhe në të gjitha reaksionet bërthamore vlen ligji i ruajtjes së energjisë(apo ligji i ruajtjes së numrit të masës A) si dhe ligji i ruajtjes së ngarkesës elektrike (apoligji i ruajtjes së numrit atomik Z).Numri i masës në reksionin e sipërm , në anën e majtë është : A = 14+4 = 18e po aq edhe në anën e djathtë: A = 17+1 = 18.Numri atomik në anën e majtë është: Z = 7+2 = 9e po aq edhe në anën e djathtë : Z = 8+1 = 9.Masa e protonit është m p = 1.6726465 x 10-27 kgndërsa ngarkesa e tij elektrike është sa ngarkesa e elektronit, por me shenjë positive, pra: q p = 1.6021892 x 10-19 C.Bote dhe Beker, më 1930 treguan se kur elementet e lehta beriliumi apo litiumi iekspozohen rrezatimit- α prej poloniumit radioaktiv natyror ,atëherë fitohet rrezatimi meaftësi të madhe depërtuese. Është menduar se ky rrezatim paraqet rrezatimin-γ me energjitë madhe.Në vitin 1932 bashkëshortët Irena dhe Frederik-Zholio Kyri bënë një eksperiment duke ebombarduar beriliumin me grimcat alfa, me ç’rast në detektorin e protoneve (dhoma ejonizimit) vërejnë një sasi të vogël të protoneve. Nëse në hapsirën në mes të beriliumitdhe detektorit vihet parafina (e pasur me atome të hidrogjenit), vërehet një intensitetshumë i madh i protoneve të liruara nga parafina. Këtë dukuri ata nuk mund tainterpretonin fare. Këtë problem e zgjedhi shkencëtari Çedviku i cili mendon se nënndikimin e grimcave alfa në atomet e beriliumit lirohen grimca të reja elektroneutrale, qënuk shkaktojnë jonizim dhe për atë nuk mund të detektohen në dhomën jonizuese. Kurato grimca godasin atomet e hidrogjenit në parafinë, lirohen protone të shumta të cilatdetektohen lehtë në dhomën jonizuese. Këto grimca Çedviku i quajti neutrone(10 n ose n). 5
  • 6. Pireva – Reaksionet dhe Energjia BërthamoreReaksioni i parë bërthamor, produkti i të cilit është neutroni, është zhvilluar sipas skemës 4 9 12 1 2He + 4Be → 6C + 0 nSi shihet, në këtë reaksion bëhet shëndrrimi i bërthamës së beriliumit në karbon dhelirimi i një neutroni. Sot dihet se masa e neutroneve është pak më e madhe se masa eprotoneve, pra: m n = 1.6749543 x 10 -27 kgNeutroni nuk ka ngarkesë elektrike , prandaj trajektorja e tij nuk ndryshon nën veprimin efushës elektromagnetike. Neutroni është grimcë stabile ndërsa kur ndodhet në gjendje tëlirë, pra jashtë bërthamës, neutroni është radioaktiv , d.m.th. zbërthehet vetëvetiu, sipasskemës: 1 1 0n → 1p + -1 e 0Ky relacion shoqërohet edhe me emërtimin e neutrinos (υo), prandaj në mënyrë completezbërthimi i neutronit paraqitet si: 1 1 0 n → 1p + -1 e 0 + υo (0.76 MeV)ku 1p1 është protoni, -1e0 simboli i elektronit me ngarkesë elektrike -1.Meqë neutroni nuk ka ngarkesë elekrike, ai në rrugën e tij nuk e “vëren” jonizimin,kështu që edhe nuk krijon gjurmë në dhomën e jonizimit. Për këtë arsye neutroni uzbulua me një vonesë të madhe dhe në përgjithësi vështirë detektohet.Perioda e zbërthimit të një neutroni është përafërsisht 12 minuta. Pas kësaj kohe neutronimund të zbërthehet në proton, elektron dhe në antineutrino.Neutronet janë pjesë përbërëse e çdo bërthame atomike, me përjashtim të bërthamës sëatomit të hidrogjenit të zakonshëm.Neutronet e ngadalshme mund të kapen nga atomet, prandaj shkaktohet radioaktivitetiartificial (për të cilin do të flasim më vonë) i bërthamës së asaj substance.Gjatë bashkveprimit të neutroneve me bërthama atomike të një substance, bëhetshpërhapja ose kapja e neutronit. Si shembull i kësaj dukurie mund të merret uji i rëndë.Këto neutrone quhen neutrone termale.Për shkak të neutralitetit të tyre elektrik, neutronet janë grimca shumë të përshtatshme siprojektile për bombardimin e bërthamave atomike, meqë mund të depërtojnë shumë lehtënë bërthama, ngase në to nuk vepron forca e kulonit. Neutroni me një energji minimalemund të depërtojë në bërthamën atomike dhe të shkaktoj transformimin e saj. Në këtëmënyrë përfitohen shumë izotope në reaktorë bërthamorë.2. Radioaktiviteti ArtificialNë vitet 1933-1934 Irena Kyri, e bija e Maria Kyrit, së bashku me Frederik Zholion,shkencëtar i talentuar bashkpuntorë në laboratorin e Maria Kyrit, zbuluan një dukuri të re,rëndësia e së cilës për kohën dhe për perspektivën ishte jashtzakonisht e madhe. Fuqiabashkëshortore e Zholio-Kyri, ashtu si çifti i më parshëm Pjer e Maria Kyri, dukestudiuar dhe duke eksperimentaluar njëkohësisht mbi dukurinë e transformimit tëatomeve, duke bombarduar me thërmija alfa aluminin, bëri të mundur zbulimin e një 6
  • 7. Pireva – Reaksionet dhe Energjia Bërthamoredukurie të re që u quajt “radioaktiviteti artificial”. Duke filluar me zbulimin eradioaktivitetit nga Bekereli dhe duke vazhduar me të tjerët deri vonë, ishte përcaktuartashmë që në mënyrë të natyrshme, të vetëvetishme ata rrezatojnë, duke përcaktuarradioaktivitetin natyror. Asnjë kushtë i jashtëm nuk ndikonte mbi këtë lloj rrezatimi.Ja se çfarë shkruajnë autorët e eksperimentit: “Gjatë shëndrrimeve të borit, të magnezitdhe të aluminit shfaqen elemente të reja radioaktive që lëshojnë pozitrone”. Pra, shfaqenelemente të reja radioaktive! D.m.th. elementet radioaktive natyrore mund të krijohenartificialisht.Radioelementet artificiale më së shumti përdoren në mjeksi, të fituara përmesreaksioneve bërthamore. Reaksionet bërthamore janë procese të bashkëveprimeve në mesnuklideve stabile me rrezet jonizuese ose në të shumtën e rasteve me neutrone. Si rezultati këtyre ndërveprimeve krijohen më shumë nuklide radioaktive.Reaksionet bërthamore shprehen me ekuacione të caktuara. Në anën e majtë të ekuacionitshënohen komponentet e reaksionit: bërthama stabile (A) dhe rrezatimi hyrës-projektili(x), kurse në anën e djathtë- produktet e reaksionit: bërthama e krijuar (B) dhe rrezatimi ijonizues (y): A+x=B+y ose A(x,y)B.Siç dihet, rrezatimi radioaktiv përmban edhe energji, për të matur këtë energji ështëpranuar një njësi matje e posaçme që quhet elektronvolt dhe shkurtimisht shkruhet “eV”.Kjo është energjia që fiton elektroni i vendosur në fushën elektrike me ndryshimpotencial të një volt. Një njësi shumëfishe është megaelektronvolti që është një millionhere më e madhe dhe shenohet 1 MeV.Në fakt kjo energji nuk është e madhe, por në botën e atomit ajo është jashtzakonisht erëndësishme dhe ja sepse: në qoftë se duam të ngrohim 1 kg ujë, për t’i rriturtemperaturën vetëm një grade duhet harxhuar një energji prej 26 miliardë MeV, kurse nëqoftë se do të mund t’i komunikonim çdo molekulë uji një energji termike vetëm prej 1eV, atëherë temperatura e ujit do të rritej deri në 1300ºC. Mandej tregues mjaft irëndësishëm është aktiviteti i lëndës radioaktive. Sa më i madh të jetë numri i atomeve tëlëndës radioaktive dhe sa më e vogël të jetë perioda e gjysmëzbërthimit, aq më i madhështë edhe aktiviteti i lëndës radioaktive. Si njësi e aktivitetit përdoret njësia kyri, qëpërfaqson në vete atë sasi të lëndës radioaktive, prej së cilës bëhen 37 miliardë shpërbërjeatomesh në sekond.Më 1930 fizikantët gjerman Gerte dhe Bote me bombardimin e bereliumit, me rreze alfakanë fituar rrezatimin më të depërtueshëm dhe jonizues. Ky reaksion është formuluar mëvonë (1932), kur Çedviku zbuloi neutronet : 9 4Be + 2He4 → 6C 12 + 0 n1Shëndrrimi i parë i bërthamës së elementit në mënyrë artificiale me të cilat janë përfituarneutronet është realizuar në vitin 1932 nga ana e bashkëshortëve Irena dhe Frederik-Zholio Kyri.Këta, duke bombarduar aluminin me rreze –α (si në figurën 2), vërejnë se nga aluminiburojnë neutrone dhe pozitronet, por që emetimi i pozitroneve nga materiali i rrezatuarnuk nderpritet menjëherë, kurse rrezatimi dobësohet në mënyrë eksponenciale. 7
  • 8. Pireva – Reaksionet dhe Energjia BërthamoreKy proces mund të paraqitet sipas relacionit : n 27 4 30 1 13Al + 2He → 15P + 0 n α 30Izotopi i fosforit 15P , që fitohet në këtë rast nuk (+e)gjendet në natyrë, por paraqet llojin e burimittë radioaktivitetit bërthamor, i cili manifestohet,duke emetuar pozitrone (+1e0) dhe procesi i zbërthimittë fosforit mund të paraqitet me relacionin : Figura 2 – Bombardimi i aluminmit me rreze alfa 30 15P → 14 Si 30 + +1 e 0dhe si podukt fitohet izotopi stabil i silicit 14 Si 30, i cili gjendet në natyrë. Dukuria ezbërthimit të bërthamave të fituara në mënyra artificiale paraqet radioaktivitetin artificial,ndërsa emetimi i pozitroneve nga elementet radioaktive, paraqet rrezatimin-β pozitronik,ngjajshëm me rrezatimin–β elektronik, i cili është vërejtur më parë tek elementetradioaktive natyrore.Elementi radioaktiv, i cili fitohet me reaksion bërthamor quhet me emrin e elementitpërkatës, por me parashtesë “radio”, p.sh. radiofosfori, radioazoti, radiosilici etj. Pasi qënjë element mund t’i ketë disa izotope radioaktive, atëherë përveç simbolit të elementit sëbashku me numrin përkatës së masës dhe numrit rendor në kllapa të shkruhet edhe koha egjysmë zbërthimit të radioelementit përkatës p.sh. 7N14 ( T1/2=10.1 min).Rëndësi tjetër e radioaktivitetit artificial është se me të tregohet se me radioaktivitetetbërthamore mund të bëhen radioaktive edhe izotopet stabile të elementeve të ndryshmed.m.th. mund të krijohen izotope radioaktive edhe tek elementet stabile normale. Këtoizotope radioaktive zakonisht quhen radioizotope. Po ashtu, me bombardimin ebërthamave të atomeve të ndryshme me grimca, siç janë rrezet alfa, protonet, deuteronet,neutronet, kuantet, apo edhe konverzioni i brendshëm, mund të krijohet nga një bërthamë,bërthama tjetër.Gjatë hulumtimeve të më vonshme është vërtetuar se radioizotopet artificiale zbërthehenedhe përmes tipave të tjerë të zbërthimit p.sh. izototpet radioaktive gjatë zbërthimit mundtë emetojnë β+, β –, grimca –α gjatë kapjes K.Se çfarë zbërthimi kryhet, varet prej numrit të protoneve dhe neutroneve në bërthamë.Nëse në një radioizotop raporti i protoneve dhe i neutroneve është i tillë që nuk ipërgjigjet raportit të bërthamës stabile, atëherë radioizotopi do të zbërthehet në mënyrëradioaktive. Bërthama atomike, e cila përmban tepricë neutronesh ndaj numrit tëprotoneve, që të jetë stabile, zbërthehet në mënyrë radioaktive duke emetuar elektroned.m.th. emetonë grimca-β–, me ç’rast në bërthamë një neutron shëndrrohet në proton, pra: 0 n1→ 1 p 1 + -1 e 0Këto shëndrrime kryhen në ato lloje izotopesh që kanë numër më të madh të masës seizotopi stabil i elementit të njëjtë, p.sh. 1H1, 6C14, 8O19, 13Al28, 17Cl38 etj.Këto zbërthime manifestohen me emetimin e grimcave β –, sepse në bërthamat e tyre 8
  • 9. Pireva – Reaksionet dhe Energjia Bërthamorenumri i neutroneve ndaj numrit të protoneve është i tillë që bërthama do të ishte mëstabile.Nëse në një bërthamë numri i neutroneve është më i vogël se numri i protoneve, atëherëdo të ketë tendenca që protoni të zëvendësohet me neutron.Ekzistojnë tri mënyra që të arrihet kjo: të emetohet pozitroni ( rrezatimi β +), të emetohetgrimca-α dhe të kapet elektroni nga shtresa elektronike. Zbërthimi radioaktiv meemetimin e pozitroneve zakonisht vërehet tek izotopet, numri i masës te të cilët është më ivogël se tek izotopet stabile të elementeve të njëjta, me ç’rast në bërthama një protonshëndrrohet në neutron: 1 1 0 1 p → 0 n + +1 eNë këtë mënyrë zbërthehen: 7N13, 6C11, 8O15, 13Al25, 26Fe53 , 17Cl33 etj.Radioaktiviteti artificial me emetimin e grimcave-α, vërehet te disa izotope të arit dhe tëmërkurit si dhe te shumica e izotopeve të arit dhe të mërkurit si dhe te shumica eizotopeve të elementeve prej grupit të tokave të rralla, me numër rendor prej 60-66 dhenumër të masës rreth 150.Zbërthimi radioaktiv i njohur si kapja elektronike ose kapja–K bëhet te bërthamat menumër më të vogël neutronesh sesa të protoneve ndaj bërthamave stabile dhe në vend qëtë emetohet pozitroni, ajo rrezaton një elektron orbital dhe atë më së shpejti prej shtresësK. Kjo kapje e elektronit me proton jepë një neutron, me ç’rast numri i neutrineve nëbërtham rritet, kurse numri i protoneve zvoglohet dhe bërthama bëhet më stabile. Ky llojëzbërthimi radioaktiv vërehet tek izotopi i hekurit 55 dhe mund të paraqitet me këtërelacion: 55 26Fe + +1e 0→ 25Mn55Sot janë të njohura rreth 1000 izotope radioaktive artificiale të elementeve të ndryshme.Në fund, duhet përmendur paralajmrimin fundamental nga ana e Fermiut (1934), qëparaqet bazën për prodhimin e elementeve radioaktive:“ajo që vështirëson përfitimin e reaksioneve bërthamore, me bombardimin e grimcavepozitive me anë të grimcave të tjera po ashtu pozitive, është refuzimi elektrostatik. Kyrefuzim mund të zhduket me përdorimin e neutroneve, d.m.th. me anë të kësaj grimceneutrale mund të shkaktohet radioaktiviteti artificial i të gjitha elementeve”.Sot kemi më se 2500 radioizotope që mund të prodhohen.3. Fisioni BërthamorProcesi i ndarjes së bërthamës së rëndë në dy bërthama të lehta, gjatë bombardimit meneutrone quhet fision.Pra rekasioni i tipit të fisionit bërthamor shkaktohet kur kapet neutroni nga bërthama euranit 92U235 .Ekzistojnë rreth 40 mënyra të ndarjes së bërthamës atomike të uranit 92U235 ,me ç’rast mund të krijohen deri në 300 produkte të ndryshme radioaktive të fisionit. Gjatëprocesit të ndarjes së bërthamës së rëndë në dy bërthama (rrallë herë në tri) të reja – tëlehta, emetohen dy deri në tri neutrone dhe fotone-γ.Në figurën 3 është paraqitur fisioni i induakuar me neutrone në uranin 92U235 .Procesi i fisionit të indukuar me neutrone mund të paraqitet përmes këtij reaksioni: 9
  • 10. Pireva – Reaksionet dhe Energjia Bërthamore 235 94 92U (n,f) → 36Kr + 56Ba140 +(2 deri 3) 0 n1 + E (MeV)ose 235 95 92U (n,f) → 38Sr +54 Xe139 +(2 deri 3) 0 n 1+ E (MeV) Figura 3 – Procesi i çarjes së bërthamës atomikeGjatë procesit të fisionit bërthamor lirohet energjia rreth 210 MeV.Energjia mesatare e liruar me fisionin e një atomi të bërthamës U-235Energjia kinetike e fragmenteve të lehta ~99 MeVEnergjia kinetike e fragmenteve të rënda ~ 68 MeVEnergjia kinetike e neutroneve ~ 5 MeVEnergjia e lidhjes së neutroneve ~ 13 MeVEnergjia e kuanteve-γ ~ 8 MeV _____________ gjithsej: 193 MeVNë procesin radioaktiv të produkteve të fisionit sipas fisionit lirohet energjia:Energjia e grimcave- β ~ 7 MeVEnergjia e antineutroneve ~ 10 MeVEnergjia e rrezatimit – γ ~ 7 MeV _____________ gjithsej: 24 MeVQë kjo energji që lirohet me rastin e fisionit të mund të shfrytëzohet, është edomosdoshme të sendërtohet një kontroll i reaksionit vargor. Ky kontroll arrihet mendihmën e shufrave që përbëhen prej substancave të cilat kanë aftësi për t’i përthithurtepricën e neutroneve të nevojshme për ruajtjen e faktorit të shumimit k=1. Këtosubstanca të shpeshta janë: kadmiumi, bori etj. Këto shufra quhen shufra kontrolli të cilatmund të futen e nxirren prej bërthamës së reaktorit, që përbëhet prej karburantitbërthamor dhe moderuesit. Duhet theksuar se kontrolli i reaktorëve bërthamorë në njëmasë të dukshme është lehtësuar me ekzistimin e neutroneve të vonuara.Kur e përmendim reaksionin bërthamor vargor , atëherë do ta paraqesim edhe parimin epunës dhe teorinë elementare të reaktorëve bërthamorë. 10
  • 11. Pireva – Reaksionet dhe Energjia BërthamoreReaktorët bërthamorë përbëhen prej (shiko figurën 4): • substances së fisionit (karburantit bërthamor), • moderuesit, ose ngadalsuesit të neutroneve, • shufrave të kontrollit, • reflektorit të neutroneve. Do të ndalemi në përshkrimin e reaktoreve bërthamorë duke mos hyrë në përshkrimin e komponenteve të tjera të stabilimenteve energjetike bërthamore.Zona e kufizuar me reflektorin e neutroneve përfaqëson bërthamën e reaktorit ose zonën e tij aktive(vepruese). Brenda saj gjendet urani U-235 dhe moderuesi. I tërë reaktori është i rrethuar me një shtresë të trashë mbrojtëse, më së shpeshti prej betoni dhe plumbi, shtresë e cila përthith neutronet dhe rrrezet gama, që lirohen në reaktorë në sasi kolosale. Figura 4 – Skema e Reaktorit BërthamorRregullimi i reaktorit bëhet me ndihmën e shufrave të kontrollit D dhe E prej kadmiumiose bori, të cilët përthithin në mënyrë efikase neutronet termale, me çka frenohet procesii reaksionit bërthamor. Numri i neutroneve të përthithura është i përpjestueshëm mëgjatsinë e shufrave në zonën akitve të reaktorit.Shkopi ‘D’ i kontrollit shërben për rregullimin e reaksionit zakonisht për të lëshuar nëpunë reaktorin dhe për ta çkyçur, kurse me ndihmën e shufrave të holla ‘E’ kryhetrregullimi i hollë i punës së reaktorit.Shufrat E automatikisht futen dhe nxirren prej reaktorit. Ky process drejtohet mendihmën e detektorit të rrezatimit bërthamor në zonën aktive të reaktorit. Reaksioni iparë vargor është inaguruar më 2 dhjetor 1942 në Universitetin e Çikagos, nënudhëheqjen e fizikantit të njohur Italian Eriko Fermi. Si rrjedhojë e këtij suksesi kanë daledhe bombat atomike amerikane të hudhura më 1945 në qytetet japoneze Hiroshima dheNagasaki.Pas luftës së dytë botrore është punuar vazhdimisht në zhvillimin e reaktorëve bërthamorpor fatkeqsisht edhe në zhvillimin e armatimit bërthamor, kështu që janë zhvilluar disatipe reaktorësh bërthamor. 11
  • 12. Pireva – Reaksionet dhe Energjia Bërthamore4. Armët BërthamoreMë parë kemi përmendur reaksionet bërthamore dhe zbatimin e tyre për qëllimetpaqësore, kurse tani është radha të flasim edhe për përdorimin e tyre me qëllimshkatërrues.Prej pas luftës së dytë botrore e deri më tani, armët nukleare janë prodhuar më një numërdhe lloj të caktuar. Prodhimi i tyre është i ndaluar për shkak se prezenca e tyre paraqetrrezik serioz për njerzimin.Armët nukleare kryesisht ndahen në dy kategori : • Në mjete nukleare eksplozive - të cilat veprojnë në bazën e eksplodimit fisional (nuklear) dhe eksplodimit termonuklear (fuzional) dhe • Në lëndët radioaktive luftarake- të cilat nuk kanë veprime eksplozive, por emetojnë rreze radioaktive.Bomba atomike është sasia e madhe e energjisë e cila lirohet për një interval të shkurt tëkohës dhe në një hapësirë të vogël. Bazohet në fisionin e pakontrolluar të bërthamave të elementeve të rënda si uranit 92U235 dhe plutoniumit 94Pu239 (duhet të kemi në dimenzione më të mëdha se madhësi kritike) që hyjnë në rradhën e eksplodimeve fisionale. Bomba termonukleare bazohet në eksplozimin që ndodh për shkak të fuzionit bërthamorë të bërthamave të lehta. Për të arritur te fuzioni i bërthama të deuteriumit me ç’rast lirohet një energji e madhe duhet arritur temperatura të larta deri në disa miliona kelvin. Për këtë arsye ky process quhet reaksion termonuklear. Si lëndë djegse termonukleare merren izotopet e hidrogjenit, deuteriumit dhe triciumit dhe vendosen rreth shkrepsës- bombës nukleare.Nëse duhet të arrihet fuqi më e madheshkatrruse përrreth eksplozivit termonuklear, si mbështjellës vihet urani.Bomba hidrogjenore bazohet ne eksplozimin që ndodh për shkak të fuzionit bërthamor tëbërthamës të hidrogjenit. Bomba hidrogjenore është njëmijë herë më e fuqishme sebomba atomike. Deri tani nuk janë përdorur bombat hidrogjenore përveç testimit të parëmë 1 Nëntor 1952 nën ujin e oqeanit paqësor për shkak të rrezikut të shkatërrimit. Bombahidrogjenore më e thjeshta mund të ketë fuqinë deri në 10 megaton.Efektet e armëve bërthamore vëzhgohen me kujdes qysh pas bombardimeve në Japoni,pasi që kanë efekte tejet të dëmshme për njerzimin si: rrezatim radioaktiv, mbeturinatradioaktive,efektet klimatike, dëmtimet natyrore etj etj…6. Energjia BërthamoreNjë nga problemet më serioze të së sotmes dhe sigurisht të së ardhmes është dhe do tëmbetet sigurimi i burimeve të energjisë. Pa energji siç dihet nuk mund të vihet asnjëmotor në lëvizje. 12
  • 13. Pireva – Reaksionet dhe Energjia BërthamoreCilat janë rrugët e përfitimit të energjisë sot për sot?Për përfitimin energjisë në ditët e sotme shfrytzohen aftësitë potenciale të burimeve ujoredhe djegia e karburanteve si nafta dhe gazi. Kjo metodë e përfitimit të energjisë kërkonpo ashtu rritje të vazhduar edhe të burimeve energjetike, çka duke u bazuar në statistikat,në 2-3 shekutj e ardhshëm nuk do të ketë më.Një aspekt tjetër, i cili e zgjeron akoma më shumë problemin, është ai që rezervatenergjetike nuk janë shpërndarë në mënyrë të përpjestueshme në botë (dëshmitarë i kësajpolitike janë shumë vende në mes të cilave hynë edhe Kosova).Sot në botë krahas lëndëve djegse të përmendura më lartë, janë gjetur edhe lëndë të tjera,që për sa i përketë përqendrimit të energjisë, ia kalojnë këtyre të parave deri në 2-3milion herë.Këto burime të reja të energjisë me përdorimin e uranit dhe të toriumit si lëndë djegësekanë bërë të mundur edhe krijimin e motorëve bërthamor(të cilët quhen reaktor) përmarrjen e energjisë dhe për shëndrrimin e saj në formë të përdorshme nga industria.Dallimi në mes të kësaj energjetike dhe enrgjetikës klasike është se me një harxhim tëvogël të lëndës djegëse krijohet një fuqi e madhe. Kjo epërsi e madhe ka bërë të mundurndërtimin e stacioneve elektrike atomike ose shkurtimisht SEA.Cila është mënyra e marrjes së energisë nga reaktori bërthamorë?Zhvillimi i reaksionit zinxhir të kontrolluar bënë të mundur që nga zhytja ose nga nxerrjae shufrave të kadmiumit të çlirohet nxehtësia dhe njëkohësisht reaksioni të kontrollohet.Meqë neutronet që përdoren në këtë rast janë të ngadalsuara ato quhen termike dhe vetëreaktori në këtë rast quhet termik.Për marrjen e nxehtësis që lirohet në zonën aktive, veprohet në këtë mënyrë:lënda djegse urani U-235 që rrethohet nga ngadalsuesit siç mund të jetë grafiti, uji i rëndëetj., rregullohet ndarja e bërthamave me ndihmën e shufrave të zhytura në uran dhe futennë masën e uranit tubat në të cilat rrjedh uji i zakonshëm. Nxehtësin e liruar e merr ai uji icili kthehet në avull dhe pastaj në temperaturë dhe shtypje të madhe vë në lëvizje tubinënnë boshtinë e së cilës është montuar rotori i gjeneratorit elektrik. Në këtë mënyrë ështëndërtuar parimisht SEA.Por pastaj dolën disa vështirësi ku thonë se avulli i liruar është radioaktiv dhe meqë ështëkështu, ai në asnjë mënyrë nuk duhet të shkarkohet në atmosfer pasi që ështëvdekjeprurës. Por konstruktorët e zgjodhën edhe këtë problem duke përdorur dy cikle përmarrjen e nxehtësis , njëri cikël është i mbyllu dhe ka të bëjë me një sistem të qarkullimittë ujit nëpërmjet tubacioneve në depo të ujit, në kazan atomik dhe në qarkullim, kursecikli tjetër është i hapur dhe ka të bëjë me avullin që krijohet nga kalimi i ujit të ngrohurnë depon kryesore të ujit dhe kalimi i këtij avulli nëpër tubinë.Që uji i ciklit të parë të ngre ujin në ciklin e dytë deri në temperaturën e nevojshme, duhetqë vetë ai të mos kthehet në avull dhe kështu ndodh.Këto instalime për prodhimin e energjisë elektrike mund të ndërtohen kudo dhe sasia elëndës djegëse që hargjojnë për disa vite matet me kilogram.Disa njerëz mund të pyesin, nëse kjo është pra metoda me të cilën mund të krijojmë njëenergji të madhe me shumë më pak lëndë djegëse atëherë pse nuk largohen metodat epërfitimi të energjisë nga thëngjilli, gazi apo nafta ?! 13
  • 14. Pireva – Reaksionet dhe Energjia BërthamoreNdërtimi i SEA-s bazohet kryesisht në përdorimin e reaktorëve që punojnë me neutronetermike. Këto lloj reaktorësh kanë një rendiment tepër të ulët. Urani që shërben si lëndëdjegëse në këta tipa reaktorësh po thuaj nuk harxhonë fare. Si kuptohet kjo? Një pjesë evogël e uranit U235 i nënshtrohet procesit të ndarjes, ndërsa pjesët tjera mbeten në shufra ,të cilat që të shërbejnë përsëri për qëllime të më sipërme, duhet që t’i nënshtrohen njëpërpunimi me një kosto shum të lartë. Çka d.m.th. se 2% -shi mund të shfrytëzohetndërsa pjesa tjetër duhet të zhduket në vendet e caktuara-”varreza”përkatëse, mirëpo rritjae përmasave të këtyre sjell një problem i cili nuk është ende i zgjidhur por presim në atëdrejtim.Në fizikë, fuzioni nuklear (reaksioni termonuklear) është process në të cilin dy bërthamabashkohen dhe formojnë një bërtham më të madhe, duke liruar një sasi të lartë tëenergjisë. Duke liruar energjinë në këtë mënyrë, fuzioni bërthamorë është burim ienergjisë i cili bënë yjet të shëndrisin dhe bombën e hidrogjenit të eksplodojë.Secilat dy bërthama detyrohen të bashkohen në një energji të mjaftueshme dhe kurbërthama më e lehtë bashkohet, bërthama e përfituar ka më shumë neutrone, për të qenëstabile ajo liron jasht neutronet e tepërta me një energji më të lartë.Shumica e bërthamavemë të lehta do të prodhojnë më tepër energji sesa që është e nevojshme për ti bashkuarato, duke u bërë reaksioni eksotermik dhe zinxhiror .Energjia e cila lirohet nga bashkimi i bërthamave të lehta është rreth 5 herë më e madhese ajo që lirohet nga ndarja e bërthamave të rënda, duke pasur parasysh të njëjtën njësimase.Shumë reaksione termobërthamore të ndryshme ndodhin në diellë dhe në yje të cilët mesa dihet kanë origjinën nga burimi i energjisë së pashtershme. Ajo energji është rezultat ireaksioneve bërthamore, në të cilën materia është shëndrruar në energji, por vetëm disareaksione të tilla praktikohen për prodhimin e energjisë në tokë. .Në yjet e madhsisë sëdiellit ose më të vogla, mbizotron vargu proton-proton2. Në yjet më të mëdha cikli CNOështë reaksion dominues. Të dyja këto cikle kanë kufij më të lartë të temperaturës sesareaksionet të cilat janë studiuar në tokë dhe për këtë shkak shpejtsia e reaksioneve të tillaështë më e ulët.Të gjitha këto përfshijnë izotopet e hidrogjenit.Tre izotopet më të njohura të hidrogjenit janë: -Deuteriumi -Hidrogjeni -TritiumiBërthama e të tre izotopeve përmbanë një proton e cila i karakterizon ato si forma tëelementit të hidrogjenit. Përveç kësaj bërthama deuterium ka një neutron kurse bërthamatritium ka dy neutrone. Për të prodhuar rrjeta elektrike, reaksionet termobërthamore duhettë bëhen në temperatura të larta. Procesi i prodhimit të energjisë mund të ndodh edhe nëtemperatura të ulta dhe prej andej arrin procesin e fusionit në tokë, këtu është kombinimii bërthamës të deuteriumit me një të tritiumit. Si produkt i kësaj janë: heliumi energjetik 4(izotopi i rëndomtë i Heliumit) dhe neutroni i lirë i energjisë më të lartë.Bërthama e Heliumit përmban 1/5 e energjisë totale të liruar dhe neutroni përmban 4/5 embetura.2 Skema është e paraqitur në faqen e fundit. 14
  • 15. Pireva – Reaksionet dhe Energjia BërthamorePërderisa bërthama përmbanë energji pozitive ato normalisht refuzojnë njëra-tjetrën. Samë e lartë që është temperatura aq më shpejt atomet ose bërthamat lëvizin. Kur atondeshen në këto shpejtësi të larta, ato e mposhtin forcën e refuzimit të ngarkesës pozitiveduke liruar një energji.Përkatsishtë, me anë të energjisë bërthamore furnizohen 16% të botës me elektricitet.Fisioni ka nxitur interesim të madh te shkenctarët lidhur me reaksionin vargor bërthamorkur me coptimin e bërthamës së uranit me një neutron lirohen 2 neutrone të reja pastajduke liruar 4 neutrone të reja e kështu me radhë…(shiko figurën 5). Në Dhjetor të vitit 1941 Ruzvelti kryetari i atëherëshëm i SHBA-së menjëherë pas bisedimeve me Anjshtajnin lejoi organizimin e një projekti për prodhimin e bombës atomike. Ky ishte programi më sekret dhe më i madh i Luftës së dytë Botërore. Shkencëtarëve më të shquar amerikanë ju bashkangjitën edhe shkencëtarët evropian të cilët u detyruan të shpërngulen nga Figura 5 – Fisioni i Uranit 235.Evropa për shkak të luftës dhe politikës raciste e diktatoriale të Gjermanisë dhe Italisë.Është ditur se nga urani që gjendet në natyrë duhet materiali fision , izotopi i uranit U235 ,i cili për 140 herë gjendet më pak se urani U238. Për ndarjen e tyre janë përdorur metodatfizike në bazë të difuzionit të gazërave.Mënyra tjetër e realizimit të shpërthimit bërthamor ka qenë në lidhje me plutoniuminPu239 , i cili nën vepimin e neutroneve sillet sikurse urani U235. Kur është nevoitur disakilogram plutonium, ai parimisht është fituar me rrezatim shumë intenziv të uranit meneutrone pasi që plutoniumin nuk mund ta gjejmë të lirë në natyrë.Realizimi i projektilit për prrodhimin e plutoniumit ka filluar me ndërtimin e aparatevepër fision të kontrolluar të uranit dhe për prodhimin e neutroneve të mjaftueshme. Përkëtë qëllim janë përdorur shtresat e grafitit për ngadalsimin e neutroneve, mes të cilaveështë vendosur urani- materiali fision. Me një projekt të tillë kanë udhëhequr shkencëtarëtKompton (1892-1962) dhe Enriko Fermi.Prodhimi i plutoniumit filloi me 2 Dhjetor 1942, në Çikago, kur Fermiu vërtetoi seprocesi i kontrolluar i fisionit të uranit është i mundshëm. Ky ishte fisioni i parë vargor iuranit. Nën udhheqjen e Openhajmerit (1904-1967), në Nju Meksiko filloi prodhimi ibombës bërthamore me uran eksploziv. Është ditur se për realizimin e shpërthimit ështënevojitur lidhje e shpejtë në mes të masave kritike në dy pjesë të bombës, me materialfision.Një teknik e tillë nuk ka mundur të shfrytëzohet për bombë me plutonium për shkak tëpranisë së një izotopi të plutoniumit në të cilën edhe rrezet kozmike mund të nxisinfisionin.Vështirsitë në prodhimin e energjisë bërthamore kanë qenë derisa të zhvillohenmekanizmat të cilët mund ta nxejnë karburantin T-D në temperaturë të mjaftueshme dhe 15
  • 16. Pireva – Reaksionet dhe Energjia Bërthamorepastaj ta mbajnë për një kohë të mjaftuar. Kështu që më tepër energji lirohet nëpërmesreaksioneve termobërthamore, që është e përdorur për nxemje.Disa njerëz mendojnë që energjia bërthamore është për ruajtjen e paqes dhe ne duhet tëjetojmë me të, ndërsa të tjerët thonë se e gjithë bota duhet të çliruar një herë epërgjithmonë nga të gjitha armët nukleare.Energjia bërthamore, në të vërtet për kundër dëmeve që mund të na sjell ka edhe dobitë esaj siç është furnizimi me elekricitet i cili është një faktor shumë i rëndësishëm që sipasmendimit të shumë shkencëtarve do të jetë i domosdoshëm për të ardhmen.Pasi që kemi kaq shumë njerëz që janë pro dhe kundër energjisë bërthamore, çkamendoni ju për këtë? 16
  • 17. Pireva – Reaksionet dhe Energjia BërthamoreLITERATURADr. sci. Tahir M. IMAMI : “Biofizika”- Prishtinë, 1998Dr. Skender H.SKENDERI & Dr. R. MALIQI : “Fizika” – Prishtinë,Fejzi PERDJA : “Nga Historia e Fizikës së Bërthamës së Atomit”- Tiranë, 1985Dr.Rasim BEJTULLAHU & Dr. Ahmet VESELI: “Fizika”- Prishtinë, 1998 17

×