Uppsala universitet
Hoppa över länkar
In English

Linné on line arrow Fysikens kosmos arrow Mikrokosmos arrow Atomkärnan – en ny värld med nya krafter arrow Kärnkraft, frigör den starka kraften

Kärnkraft, frigör den starka kraften

Kärnkraft är ett sätt att frigöra en del av den stora energi som finns lagrad i en atomkärna. Något förenklat så frigörs energin då en uran-235 kärna sönderfaller i lättare atomkärnor såsom cesium-137. Hur mycket energi som frigörs beror av skillnaden i massa mellan urankärnan och söderfallsprodukterna. Denna massa omvandlas till energi enligt Einsteins berömda formel,

E=mc2

där E är den frigjorda energin, m är skillnaden i massa och c är ljushastigheten. Energin som frigörs vid fission av en urankärna är ca 200 MeV, vilket motsvarar 4*10-25 gram. Resultatet blir att förbränning av uran frigör ca en miljon gånger mer energi än vad som frigörs vid förbränning av ett fossilt bränsle som bensin.

Utan yttre påverkan har uran-235 en mycket lång halveringstid (halveringstiden är ett mått på den genomsnittliga livslängden). Men vid så kallad inducerad fission fås uran-235 kärnan att sönderfalla genom att den absorberar en neutron. Då urankärnan sönderfaller skapas nya neutroner som inducerar nya sönderfall i andra urankärnor i en kedjeredaktion. För att styra processen använder man en moderator som absorberar en del av neutronerna och därmed gör det möjligt att kontrollera snabbheten i kedjeprocessen.

Förutom att det bildas radioaktiva ämnen i sönderfallet av uran-kärnan så bildas det även andra radioaktiva ämnen med mycket lång livstid. Ett exempel är plutonium-239 med en halveringstid på 24 000 år. Hantering av detta långlivade kärnkraftsavfall är ett stort problem som måste lösas. Vid institutionen för strålningsvetenskap (ISV) och institutionen för neutronforskning (INF) pågår ett forskningsprojekt där man studerar möjligheterna att förbränna långlivade avfallsprodukter till mer kortlivade. Idén, kallad ATW (Accelerator driven Transmutation of nuclear Waste), är att bestråla avfallet med en intensiv neutronstråle för att omvandla de långlivade isotoperna till mer kortlivade eller stabila isotoper.

Det är dock inte endast genom att klyva tunga kärnor som man frigör energi, utan man kan också göra det genom att slå samman lätta kärnor. Detta innebär att man försöker efterlikna de processer som pågår i solen. Forskning på detta område sker idag i stora världsomspännande samarbetsprojekt, där bl.a. en Uppsalagrupp deltar.