Fission
Bildgalleriet är tomt.
Inuti reaktorn finns bränslestavar som innehåller tungmetallen uran. För att förstå hur en metall kan generera energi får vi föreställa oss att vi kan ta en titt inuti en uranatom. I atomens mitt finns kärnan som består av ännu mindre partiklar kallade protoner och neutroner. En viss typ av uran har 235 partiklar och kallas därför uran-235. Det speciella med den här kärnan är att den är instabil och kan närsomhelst splittras i mindre fragment. Den här processen kallas fission och den frigör stora mängder energi. Varför är då denna kärna så instabil.
Bild: Instabila uran-235 kärnan splittras i mindre fragment.
https://uu.diva-portal.org/smash/get/diva2:1136346/FULLTEXT01.pdf
Nästan hälften av dess partiklar är protoner som är positivt laddade och laddningar av samma typ borde ju stötas ifrån varandra men de gör de inte. Därför måste de bindas samman av någon sorts kraft. Denna kraft kallas den starka kraften men i uran-235 är balansen hår fin. Det behövs bara en liten stöt för att splittra kärnan, och när det händer förlorar kärnan en liten mängd massa som förvandlas till en stor mängd energi.
Bild: Protonerna och neutronerna hålls ihop av den svaga och den starka kraften.
https://www.schoolido.se/a/karnfysik/fran-atomens-innersta-till-att-behandla-cancer
Fission i uranatomer inträffar sällan i naturen men i början av 90-talet upptäckte forskare att man faktiskt kan sätta igång fissionen genom att bombardera uran-235 med neutroner. Man fann också att när en uran-235 kärna splittras så bryter sig några få elektroner loss. Dessa kan sedan kollidera med andra uranatomer som i sin tur släpper ifrån sig nya neutroner vilket kallas för en kedjereaktion. Det är det här som händer i en kärnreaktors bränslestavar. Den frigjorda energin får vattnet att koka och ånga att bildas.
Bild: En modell av en tänkt kedjereaktion.
https://people.kth.se/~e98_bpo/noframes/noframe.html
Om kedjereaktionen fick fortgå okontrollerat skulle den accelerera och generera så mycket energi att reaktorhärden skulle smälta. Därför måste processen i ett kärnkraftverk kontrolleras och detta görs med hjälp av kontrollstavar som absorberar de fria neutronerna. Ju längre in i reaktorhärden stavarna förs desto mer saktas fissionsprocessen ner.
Bild: Skillnaden mellan kontrollerad och okontrollerad kedjereaktion.
https://sv.sawakinome.com/articles/inorganic-chemistry/difference-between-controlled-and-uncontrolled-chain-reaction.html