Új Szó, 2018. május (71. évfolyam, 100-124. szám)
2018-05-11 / 107. szám
101 TUDOMÁNY ÉS TECHNIKA 2018. május 11. | www.ujszo.com Maghasadás - láncrekació Mekkora kell hogy legyen a sokszorozási tényező egy atombombában, hogy ennyire heves reakciót kapjunk? Minden hasadás során nagyszámú újabb neutron keletkezik, melyek aztán bizonyos valószínűséggel ismét hasadni fognak (Fotó: Shutterstock) HORÁNYI GÁBOR Azok a nagy nuklaonszámú elemek, melyek a vastól távol helyezkednek a periódusos rendszerben, azaz az egy nukleonra jutó kötési energiájuk jóval kisebb, mint a vasó, számos olyan folyamatban vehetnek részt, mely során a keletkező atommagok közelíthetnek a legnagyobb stabilitást jelentő vas állapot feló. Ezen folyamatok közé tartoznak a radioaktív bomlások, de ide tartozik a maghasadás is. Ha energetikai szempontból nézzük pl. egy uránatommag spontán elhasadását, az energiafelszabadulással jár, melynek mértéke először meglehetősen nehezen kapcsolóható össze fejünkben a maghasadáson alapuló pusztító fegyver, az atombomba gigászi energiájával. Egy uránatommag elhasadása mindössze pikojoule nagyságrendű energiát termel, ami egy kalória milliomod részének milliomod részénél is négyszer kevesebb. Persze nyilvánvaló, hogy egy atombomba felrobbanásakor nagyon sok uránatommag elhasadásáról beszélhetünk. 15 dkg tiszta urán több mint milliószor, milliószor, milliószor, millió atommagot tartalmaz. Szóval a maghasadás keltette energia vizsgálatakor mindig elmondható: sok kicsi sokra megy. Maghasadás nemcsak az atombombában zajlik, hanem az atomerőművekben is. Az eddig elmondottak alapján nem lehet kétséges, hogy a paksi atomerőműben is rengeteg atommag hasad el. De alapvető .különbség van az atomerőmű és az atombomba között. Az atomerőműben szabályozott energiatermelés folyik, azaz az üzemelés szakaszaiban az időegységre jutó maghasadások száma állandó, ami azt jelenti, hogy az energiatermelés is állandó. Persze vannak olyan eljárások, melyek ezt az időben állandó maghasadás számot magasabb, vagy alacsonyabb szinten segítenek beállítani, hiszen ettől függ az erőmű teljesítménye, de az atomerőműre alapvetően ez az állandóság a jellemző. Mindez azt jelenti, hogy az erőműben az üzemanyag, vagyis a hasadóanyag nagyjából egyenletesen fogy, amíg a reaktor üzemel. Ezzel szemben az atombombában lévő hasadásra kész atommagok nagyon rövid idő alatt, egyre növekvő számban hasadnak el, míg a hasadóanyag lényegében teljesen el nem fogy. Mindkét esetben egy olyan mechanizmus működik, melynek lényege, hogy az elhasadó atommagok újabb hasadás lehetőségét teremtik meg. Ezt hívják láncreakciónak, s ahhoz hasonlatos, mint amikor egy doboz családi gyufa közé visszateszünk egy égő gyufaszálat. Az égő gyufaszál egy vagy több másik gyufát lobbant lángra, majd azok mindegyike szintén többet, s a gyufásdoboz pillanatok alatt egy nagy lángoszloppá olvad össze. Az atombombában lezajló láncreakcióért a neutronok, ezek az atommagot alkotó semleges részecskék felelősek. Ha egy nem túl lassú, de nem is túl gyors neutron eltalál egy uránatommagot, akkor az elhasadhat. Minden hasadás során nagyszámú újabb neutron keletkezik, melyek aztán bizonyos valószínűséggel ismét hasítani fognak. Sokszorozási tényezőnek nevezik azt a számot, amely megadja, hogy egy atommag elhasadása során hány olyan neutron keletkezik, amelyik újból hasítani fog, persze most már egy másik atommagot. Ha ez a szám egynél kisebb, akkor a láncreakció leáll, hiszen egyre kevesebb hasadás fog történni az idő előrehaladtával. Ha a sokszorozási tényező éppen egy, akkor a hasadások száma állandó lesz az időben. Persze ekkor is fogy a hasadóanyag, de egyenletesen fog fogyni. Ilyen sokszorozási tényezővel működik az atomerőmű. Az egynél nagyobb sokszorozási tényező viszont időben növekvő energiatermelést jelent, hiszen időegység alatt egyre több hasadás történik. De vajon mekkora kell hogy legyen a sokszorozási tényező egy atombombában, hogy ennyire heves reakciót kapjunk? Nézzünk egy távoli példát, a kamatos kamat problémáját. Ha a bank 2 %-os éves kamatot ad, az megfelel az 1,02 sokszorozási tényezőnek, már ami a pénzünk gyarapodását illeti. így 100 eurót a bankban tartva az év végén már 102 euróra számíthatunk, s a következő évben már a 102 eurónk kamatozik tovább. A második év végére tehát már nem 104 eurónk lesz, hanem négy centtel még ennél is több pénzünk. Hát ez nem tűnik a gyors meggazdagodás legjobb módszerének. Persze ha van a világban stabilitás és életünk elég hosszú, mindjárt más a helyzet. Ha ezer évig tudnánk befektetni pénzüket évi 2 %-os kamaton, akkor 100 eurós tőkénk közel 40 milliárd eurót érne a kamatos kamat következtében. Meglepő, de tény, hogy ha a kamatot minden évben elköltenénk, akkor mindössze 2000 eurót tudnánk felvenni 1000 év alatt. De mi lenne akkor, ha nem évente, hanem naponta kapnánk tőkénkre mindössze 0,01 % kamatot? Akkor egy év múlva megtakarításunk értéke már majdnem negyvenszeresét érné, miközben a naponta felvett kamat mindössze 3,6 % hozamot jelentene. Az atombombában hasadó atommagok egységnyi idő alatt felszabaduló energiája is a kamatos kamat mintájára növekszik. És ami nem meglepő, a „kamat” mértéke ebben az esetben meglehetősen magas. S persze a „kamatjóváírásra” sem kell túl sokat várni. Egy atombombában a sokszorozási tényező nagyjából 2,5 és 2,8 közé esik, ami 150-180 %-os kamatnak felel meg, ami pedig a neutronok élettartamát, azaz ami a kamatjóváírás gyakoriságát illeti, az mindössze a másodperc százmilliomod része. A maghasadást Hahn és Strassmann fedezte fel 1938-ban. A felfedezést követően Wigner Jenő és a magyar kollégái, Szilárd Leó, Teller Ede és Neumann János számára világossá vált, hogy atombombát lehet készíteni. Ezek a numerus clausus miatt Magyarországot elhagyni kényszerült zsidó származású tudósok pontosan tudták, hogy ha az atombombát a náci Németország fejleszti ki először, az eldöntheti a II. világháborút. Éppen ezért 1939 elején Wigner, Szilárd és Teller mindent elkövetett, hogy rávegyék az amerikai kormányt az atombombaterv kidolgozására. Wigner javaslatára Szilárd meggyőzte Einsteint, hogy írjon levelet Roosevelt elnöknek, ebben vázolja a maghasadás felfedezésének esetleges szörnyű következményeit. Szilárd Leó először nagy kétkedéssel fogadott szabadalma a láncreakcióról és az atombomba készítésének elvi lehetőségéről ekkor már több mint 5 éves volt. S a többi már történelem. A következő lapszámban az atombombával foglalkozunk. Óriási örvény alakú hullámokat fedeztek fel a Napon MTI-HÍR Óriási örvény alakú hullámokat fedeztek fel a Napon. A hullámok a Nap forgási irányával ellentétesen terjednek, élettartamuk több hónap - ismertették egy kutatás eredményeit a Nature Astronomy című szaklapban. A hullámok hasonlítanak azokra, melyek a Föld légkörében határozzák meg az időjárást. A Föld északi féltekéjének szinte minden meteorológiai képén láthatóak ezek az úgynevezett légköri Rossbyhullámok. Az atmoszférikus Rossbyhullámok a sarkvidék hideg légtömege és a szubtrópusi meleg levegő közötti légtömeghatáron kialakuló poláris jetstreamként figyelhetők meg, jellemzően az északi féltekén, és kissé mérsékeltebben a déli féltekén. A tudósok negyven éve kutatják, hogy léteznek-e ilyen hullámok a Napon: most először sikerült őket egyértelműen azonosítani és leírni. A szoláris Rossby-hullámok közeli rokonai a Föld légkörében és az óceánokban fellépő Rossbyhullámoknak. A szoláris Rossbyhullámok nehezen felismerhetők, ezért a Nap éveken át tartó alapos megfigyelésére volt szükség a felfedezésükhöz - hangoztatta Laurent Gizon, az MPS kutatócsoportjának vezetője. A NASA Solar Dynamics Observatory műholdjának egyik műszere (FIMI) segítségével gyűjtött adatokat elemezték a szakértők. „A HMI felvételei elegendően nagyfelbontásúak ahhoz, hogy a Nap látható felszínén (a fotoszférán) lévő granulák mozgását követhessük” - fejtette ki Bjöm Löptien, az MPS kutatója. A granulák tulajdonképpen felszálló konvektiv elemek, olyan cellák, amelyekben a forró gázok a mélyből felfelé igyekeznek. Ezek a viszonylag kis konvektiv sejtek a Nap felszínén mintegy 1500 kilométeresek. „Nagy, örvény formájú hullámokat találtunk, amelyek a rotációval ellentétes irányban mozognak. Teljesen váratlan az, hogy ezek a hullámok csak a Nap egyenlítői régiójában találhatók” - hangsúlyozta Gizon. A hullámminták több hónapon át stabilak maradnak. A szakértőknek először sikerült meghatározni a hullámok frekvenciája és a hullámhossza közötti összefüggést és így egyértelműen Rossbyhullámokként azonosítani őket. A szoláris Rossby-hullámok gigantikusak, hullámhosszuk összehasonlítható aNap rádiuszával. Ezek a hullámok jelentős alkotórészei a csillag belső dinamikájának, mert a Nap kinetikus energiájának felét teszik ki - közölte Gizon. A hullámok a Nap forgási Irányával ellentétesen terjednek, élettartamuk több hónap (Fotó: Shutterstock)
