Nükleer Bağlanma Enerjisi Nedir?
Bir atomun çekirdeği, bir veya daha fazla protondan oluşan ve sadece en hafif hidrojen formu hariç, nötronlardan oluşan merkezi çekirdeğidir. Bir nötronun hiçbir ücreti yoktur, ancak bir şey onları çekirdekten dışarıya kaymalarına engel olur. Ek olarak, çekirdekteki her proton pozitif olarak yüklenmiştir; birbirlerini iterler, çekirdeği boşaltırlar - bir miktar enerji de bunu önler. Tanım olarak, tüm bu parçacıkları çekirdeğin içinde tutan enerji “nükleer bağlanma enerjisi” dir. Einstein, maddeyi enerji ile eşleştiren matematiksel ilişkiyi keşfettiğinden - E = mc2, burada E enerjidir, m kütle ve c ışığın hızı - nükleer bağlanma enerjisi göreceli kolaylıkla hesaplanabilir.
Çekirdeğin içindeki kütle iki kaynaktan gelir. Birincisi, her parçanın izole edilmiş, ücretsiz veya yerçekimsel etkileşimler halinde içerdiği kütledir. İkinci kütle kaynağı doğrudan nükleer bağlanma enerjisine atfedilebilen artıştır. Bu iki kaynak m (t) = m (fp) + m (nbf) denklemine neden olur, burada “t” toplam, “fp” serbest parçacık ve “nbf” nükleer bağlanma kuvveti anlamına gelir. Negatif enerji diye bir şey olmadığı için, nükleer bağlayıcı enerjiye atfedilebilen kütle pozitif olmalı ve toplam çekirdeğin enerjisi, nötronlarının ve protonlarının toplamından daha büyük olmalıdır.
Bu kütle formunun orjinal denkleme eklenmesiyle, bir çekirdeğin toplam enerjisi E (t) = m (t) c2'dir. Bu denklemin tam olarak genişletilmesi E (t) = (m (fp) + m (nbf) ) c2 değerini verir . Bunun çarpılması E (t) = m (fp) c2 + m (nbf) c2 verir . Şimdi, eğer ayrı ayrı parçacıklara atfedilebilen enerji çıkarılırsa, bu denklem E (t) - E (fp) = ΔE = m (nbf) c2 değerine indirgenir, burada whereE serbest parçacıkların üzerindeki enerjideki artıştır - nükleer bağlanma enerjisi.
Nükleer fisyon veya atom çekirdeğinin, her biri kendi bağlanma enerjisine sahip olan daha küçük atomlar üretmek için ayrılması, enerji santrallerinin tasarımı ve işletilmesi için özel bir öneme sahiptir. Elde edilen atomların, başlangıç atomlarının bağlanma enerjisinden çıkarılmış olan bağlanma enerjisi, ya yapıcı ya da yıkıcı olarak uygulanan net verimi verir. Bu nükleer enerjinin yapıcı kullanımları, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki tüm elektrik enerjisinin yaklaşık beşte birini ve Fransa'da kullanılan gücün dörtte üçünden fazlasını ölçen elektrik üretimini içerir.