Energia Nuklearra eta Elektromagnetismoa: Fisioa, Fusioa, eta Aplikazioak

Arrisku Nuklearra, Fisio Nuklearra eta Fusio Nuklearra

Arrisku Nuklearra

Istripu nuklearrak katastrofikoak izan daitezke. Tenperatura oso altuak lor daitezke, erradiazioa kanpora daiteke, eta horrek minbizia eta bestelako malformazio genetikoak sorraraz ditzake. Zentral nuklear guztietan segurtasun-neurri oso zorrotzen instalazioa exijitu behar da.

Fisio Nuklearra

Erreakzio nuklear bat da, non nukleo astun bat neutroiz bonbardatuz, nukleo hori zatitu eta bi nukleo arin sortzen diren. Prozesu horretan, zenbait neutroi eta energia kantitate handia askatzen dira. 1938an, Otto Hahn eta Fritz Strassmann-ek aurkitu zuten, masa-defektua fisionatu eta gero, energia askatzen dela. Nahitaezkoa da aktibazio-energia bat bereganatzea, nukleoak neutroia irenstean lortzen duena, hain zuzen. Uranio eta plutonio isotopoak dira, eta 1942an kate-erreakzio nuklear bat sortu zuten.

Fisio Nuklearraren Motak

• Kontrolatua: Fisioan askaturiko neutroien kopurua handiegia denean, gehiegizko neutroiak xurgatzeko materiala sartzen da, horrela erreakzioa leherketa bihurtzea ekiditzen da. Zentral nuklearretan eta urpekuntzien eta koheteen sorgailu laguntzaileetan burutzen dira fisio-erreakzio kontrolatuak.
• Ez-kontrolatua: Ez da elementu kontrolatzailerik erabiltzen gehiegizko neutroiak xurgatzeko, eta leherketa bihurtzen da. Bonba atomikoetan burutzen dira.

Fisio nuklearra etekin energetiko handiko erreakzioa da. Fisioak kutsadura erradioaktiboak sor ditzake, eta oso zaila da hondakin eliminazio azkar eta segurua lortzea.

Fusio Nuklearra

Bi nukleo arin batu egiten dira, eta nukleo astunago bat eratzen da. Prozesu horretan energia kantitate handi-handia askatzen da. Aktibazio-energia baten premia dago hau gertatzeko; tenperatura oso altuak behar dira. Fusio-erreakzioak era naturalean ere gertatzen dira Eguzkian eta izarretan, baina era artifizialean gizakiak bonbak bakarrik lortu ditu.

Fusio Nuklearraren Motak

• Kontrolatua: Oraindik ez da lortu; oso zaila da eta tenperatura hain altuak lortzea zaila da.
• Ez-kontrolatua: Hidrogeno bonba atomikoan lortu da. Fusio-erreakzioa gertatzeko behar den tenperatura, aldez aurretik leherrarazten den fisiozko bonba atomiko batez lortzen da.

Fusio kontrolatuak hainbat abantaila ekarriko lituzke fisioarekin konparatuz: erregai-erreserba handiak daude, fisioan baino hiru aldiz energia gehiago lortzen da masa-unitateko, eta, gainera, ez da hondakin kutsatzailerik sortzen.

Einsteinen Teoria Kuantikoa

Planck-en teoriaren arabera, kuantizaturik dagoen energia osziladoreek igorri edo xurgatzen dutena da soilik. Einsteinen arabera, ordea, edozein iturri irradiatzailek igorritako energia ere kuantizaturik dago, fotoi deritzen paketetan, hain zuzen. E_z = hf - W; E_z(max) = hf - W_o.

Lenz-Faraday Legeak eta Alternadorea

Lenz-Faraday Legeak

Korronte elektrikoa zirkuituan zeharreko fluxu magnetikoaren aldakuntzaren ondorioz sortzen da. Korronte induzituaren norantza determinatzeko araua, Lenzen legea deritzona, Heinrich Lenzek aurkitu zuen 1834an: Induzituriko korrontearen norantza korronte hori sorrarazten duen kausaren aurre egiteari dagokiona da. Lenzen legeak dioenez, espira baterantz iman baten ipar poloa hurbiltzean, espiran induzituriko korronteak aurre egiten dio fluxu magnetikoaren emendioari. Era honetan, korronte induzituak imanaren aurrerapena oztopatzen du, hots, aurka egiten dio korrontea sortzen duen kasuari.

Alternadorea

B eremu magnetiko uniforme batean era mekanikoan (ω) abiadura angeluar konstanteaz biratzen den espira lau bat da, izatez. Espiraren muturrak konektaturik daude espirarekin batera biraka dabiltzan bi eraztunekin (A). Bi eraztunekin kanpo-zirkuitu bat konektatzen da bi eskuilen (E) bitartez. Espira eremu magnetikoan biraka dabilen bitartean, espira zeharreko fluxu magnetikoa aldatuz doa eta, beraz, indar elektroeragile (i.e.e.) bat induzitzen da espiran, eta honek kanpo-zirkuituan korronte elektrikoa zirkularazten du.