En atoms uppbyggnad

Sida 1                                                                                   Framsida

Sida 2                                                                   Innehållsförteckning

Sida 3                          Atomens uppbyggnad, Isotoper, Halveringstid

Sida 4                                                    Radioaktiva ämnen, Stålning

Sida 5                                                                                      Fission

Sida 6                                                                   Fission, Atombomb

Sida 7                                                                                      Fusion

En atoms uppbyggnad:

En atom består av tre olika sorters partiklar. Protoner (positivt laddade), neutroner (oladdade) och elektroner (negativt laddade). Protonerna och neutronerna sitter i atomens kärna. Elektronerna åker runt kärnan.
Eftersom en atom innehåller lika många protoner som elektroner, så är den elektrisk neutral. Det finns olika skal. Det innersta skalet heter K, det andra heter L, det tredje heter M, osv. till bokstaven Q, alltså sjunde skalet.

Isotoper:

Den övre siffran i ett ämnes kemiska beteckning står för masstal, antalet protoner och neutroner i atomkärnan (vikten).
Den nedre siffran står för atomnummer, alltså hur många protoner det finns i atomkärnan. Det finns olika sorters syreatomer, alla har atomnummer 8 (8 protoner) men det är antalet neutroner som skiljer dem åt. Det finns alltså olika isotoper av syre.

Halveringstid:

Atomkärnorna i ett radioaktivt ämne sönderfaller inte samtidigt, vilken atomkärna och när atomkärnan ska sönderfalla sker slumpmässigt. För att veta hur lång tid det kommer att ta för det radioaktiva ämnet att sönderfalla så kan man kolla ämnets halveringstid. Halveringstid är hur lång tid det tar för hälften av atomkärnorna att sönderfalla.
Uran 235 som används som bränsle i en kärnreaktor har en halveringstid på 700 miljoner år så om vi skulle ha 1000 urankärnor så skulle det efter 700 miljoner år återstå 500, efter 1400 miljoner år så skulle det återstå 250 osv. 

Radioaktiva ämnen:

Ett radioaktivt ämne är ett ämne där atomkärnan innehåller för mycket energi, atomen är då instabil och sänder ut strålning för att komma i balans igen. Man säger att atomkärnan sönderfaller. Vid sönderfallet så blir det olika sorters strålning beroende på vilket ämne det är.

Strålning:

Alfastrålning - Den strålning som har kortast räckvidd och kan stoppas av vår hud. Alfastrålning består av positivt laddade partiklar.

Betastrålning - Bestär av negativt laddade elektroner. En neutron omvandlas till en proton och en elektron, elektronen lämnar kärnan. För att stoppa betasträlning krävs en alluminiumplåt eller en bit trä.

Gammastrålning - Den starkaste strålningen, för att stoppa gammastrålnig krävs ett tjockt lager bly. Gammastrålning består inte utav några partiklar utan är bara energirikt ljus.

Röntgenstrålning - Strålning med kort våglängd. Röntgenstrålning är skadligt för kroppen och ökar risken för cancer.

Fission

Fissionskärnkraften är den kärnkraft som används i dagens kärnreaktorer. Den fungerar så att man delar en uranatomskärna. Uranet man använder är ett förädlat uran, som innehåller 3% Uran-235 och 97% Uran-238. Urankärnorna klyvs genom att de bombas med neutroner. 
När en kärna klyvs frigörs flera neutroner, vilket skapar en kedjereaktion där neutroner frigörs, och atomkärnor klyvs. För att processen inte ska spåra ur och explodera måste man bromsa neutronerna. Detta görs genom s.k. moderatorer, t.ex. vatten. Vattnet bromsar alltså upp neutronerna, och blir då så varmt att det blir vattenånga, som i sin tur används för att snurra en turbin. 

För att ytterligare förhindra en härdsmälta eller kärnexplosion skjuts kadmiumstavar in i reaktorn om processen går för fort fram. Kadmiumet absorberar då neutronerna, och kärnklyvningen bromsas kraftigt eller upphör helt. Det finns även kärnkraftverk som använder t.ex. kol och grafit som moderatorer. 
Det finns två olika sorters fissionskraftsreaktorer, tryckvattenreaktorer(fig. 1) och kokvattenreaktorer. I en kokvattenreaktor är det samma vatten som finns i reaktorn som förångas och gör att generatorn snurrar. I en tryckvattenreaktor, däremot, upphettas reaktorvattnet till en mycket högre temperatur, och leds sedan bort i rör till en s.k. ånggenerator som innehåller vanligt vatten. När vattnet i ångreaktorn kommer i kontakt med rören som innehåller reaktorvattnet förångas det. Gemensamt för båda är dock att det vatten som snurrar turbinen leds bort till en kondenstank. I den finns en mängd titanrör som innehåller havsvatten. När ångan kommer i kontakt med rören kondenserar ångan och blir vatten igen. Havsvattnet, som aldrig kommer i kontakt med reaktorvattnet, leds vidare ut i havet. Det vattnet har dock en förhöjd temperatur på ca 10 grader, vilket skapar en ogynnsam miljö för livet i havet. 
Det negativa med kärnkraften är alla de giftiga ämnen som bildas vid kärnklyvning, bl.a. plutonium och Cesium 137, vilka avger stark gammastrålning. Man har egentligen ingen bra idé om hur dessa ämnen ska "avgiftas", och därför borrar man ner de 500 meter ner i berggrunden. Egentligen kan 2 meter räcka för att stoppa all strålning, men p.g.a. att man inte vet hur urberget kommer att ändras under den tidsperiod som avfallet ska ligga där, upp mot några 1000-100 000 år, så borrar man alltså ner det 500 meter. Avfallet kapslas också in i ett flertal metaller (t.ex. koppar) och bentonit, en slags vattentät lera. Uranet, som är förpackat i stavar, däremot är betydligt besvärligare att ta hand om. 
När uranet har bedömts som otjänligt flyttas det över till en annan bassäng inom kärnkraftverket, där de får stå för att svalna, och för att radioaktiviteten ska minska. Efter ett år flyttas bränslet vidare, till Centralt Lager för Använt Kärnbränsle (CLAB), där det förvaras i bassänger, för att svalna och för att radioaktiviteten vidare ska avta. Efter 40 års förvaring i CLAB ska det uranet också grävas ner, men man har ännu inte hittat ett ställa i Sverige som man "vill" gräva ner den.

Atombomb:

Principen i en atombomb är att atomkärnor ska klyvas precis som i ett kärnkraftverk. När man har fått den första att klyvas, så kommer resten att fortsätta. Många miljarder kärnor klyvs på mindre än en sekund och massor av energi frigörs.

Det går till på det viset att först träffar en neutron en kärna så klyvs den i två delar. Den i sin tur kommer att ge ifrån sig neutroner som klyver andra kärnor osv., det blir som ett domino. Alltså en kedjereaktion.                                                                                

När bomben detonerar så är det första som händer att det kommer värmestrålning ur bomben. Först kommer uv-strålning, sedan synligt ljus och infraröd strålning. Värmen som kommer är extremt hög.                                                                                    

Sen är det dags för tryckvågen. Det är den som gör mest skada på föremål. Tryckvågen åker omkring 300 meter per sekund. 

Hiroshima-bomben som är relativt svag jämfört med dagens atombomber krossade fönster som var 13 km bort från bomben!

Till sist kommer det värsta med atombomben, strålningen. Det frigörs massor med gammastrålning som är den strålning med längst räckvidd och är därmed den farligaste strålningen.

Massor med radioaktiva ämnen fastnar även på damm och jord som sprider sig med hjälp av vindarna så en atombomb sprider skada på fler ställen än själva explosionsplatsen.

Fusion

Fusion är det sättet som alla stjärnorna har fått sin energi ifrån. Fusionkraften går ut på att man, istället för att dela atomkärnor, slå ihop lätta atomkärnor till tunga. 
De två ämnen som används vid en fusion är deuterium och tritium, HO och HO2. 
För att sedan få de två molekylerna att smälta ihop till en behövs ca 100 miljoner grader, och en stark dragningskraft. Det finns idag en enda fusionsreaktor, JET i England. Där har man löst problemet med dragningskraften genom magnetism. Själva fusionen måste också kontrolleras med magneter, eftersom att inget ämne kan hålla för en 100 miljoner graders varm klump av deuterium och tritium. 
Deuteriumet och tritiumet kan liknas vid tv&ari...