Efect Wigner
Efectul L 'Wigner (numit după descoperitorul său, Eugene Wigner ), [1] cunoscut și sub numele de „ efect de descompunere sau boală Wigner (Boala Wigner), [2] este deplasarea atomilor într-un corp solid cauzată de o radiație de neutroni . Orice solid poate fi supus Efectului Wigner. Efectul afectează în principal moderatorii de neutroni , cum ar fi grafitul , prin reducerea vitezei neutronii termici rapizi , pentru a-i face neutroni termici capabili să susțină o reacție în lanț nuclear care implică uraniu-235 .
Explicaţie
Pentru a crea efectul Wigner, neutronii care se ciocnesc cu atomii dintr-o structură cristalină trebuie să aibă suficientă energie pentru a-i muta din pozițiile de rețea. Această cantitate (numită energie de deplasare prag ) este de aproximativ 25 eV . Energia unui neutron poate varia foarte mult, nu este neobișnuit să existe energii care ating și depășesc 10 MeV (10 000 000 eV) în interiorul unui reactor nuclear . Un neutron cu o cantitate semnificativă de energie va crea o deplasare în cascadă într-o matrice prin intermediul coliziunilor elastice . De exemplu, un neutron de 1 MeV care lovește grafit va crea 900 de schimburi. Cu toate acestea, nu toate deplasările vor crea defecte, unii dintre atomii din apropiere, de fapt, vor găsi și umple sărbători preexistente sau nou formate, acestea din urmă date de ciocnirile dintre atomi.
Atomii care nu găsesc un post vacant sunt poziționați în poziții non-ideale; adică nu de-a lungul liniilor simetrice ale rețelei de cristal. Acești atomi sunt denumiți defecte interstițiale sau pur și simplu interstițiale. Un atom interstițial și postul vacant asociat acestuia sunt cunoscute sub numele de defect Frenkel . Deoarece acești atomi nu se află în poziția lor ideală, fiecare are o energie asociată diferită de ceilalți, în mod similar, o minge de pe vârful unui deal are o anumită cantitate de energie gravitațională potențială . Când s-au acumulat un număr mare de interstițiale, există riscul unei eliberări bruște totale, creând un vârf termic. O creștere bruscă neplanificată a temperaturii poate reprezenta un mare risc pentru anumite tipuri de reactoare nucleare care funcționează la temperaturi scăzute, un exemplu fiind focul Windscale . Depozitarea energiei în grafit iradiat a fost, de asemenea, înregistrată la 2,7 kJ / g, dar este de obicei mult mai mică. [3] Grafitul are o toleranță la căldură de 0,720 J / g ° C, este posibil să se vadă o creștere bruscă de 3750 ° C (6780 ° F).
În ciuda unor rapoarte despre accident, [4] creșterea energiei Wigner nu are nimic de-a face cu dezastrul de la Cernobâl : acest reactor, ca toate cele moderne, a funcționat la o temperatură suficient de ridicată pentru a permite structurii de grafit modificate să se realineze înainte de a se putea acumula energie potențială [5] . Cu toate acestea, energia Wigner ar fi putut juca un rol în perioada următoare stresului critic masiv al vârfului termic al neutronilor, când accidentul a intrat în presupusa fază „foc de grafit”.
Disiparea energiei Wigner
Această stocare a energiei, numită Wigner Energy , poate fi redusă prin încălzirea materialului. Acest proces se numește recoacere . În grafit acest lucru se întâmplă la 250 ° C. [6]
Cupluri intrinseci Frenkel
În 2003, s-a postulat că energia Wigner poate fi stocată prin formarea unei structuri deficiente metastabile în grafit. În special, eliberarea mare de energie observată la 200-250 ° C a fost descrisă în termenii unei perechi de locuri vacante interstițiale metastabile [7] . Atomul interstițial rămâne prins în pragul vacanței și există o barieră pentru a-l recombina și a oferi grafit perfect.
Notă
- ^ EP Wigner, Theoretical Physics in the Metallurgical Laboratory of Chicago , în Journal of Applied Physics , vol. 17, n. 11, 1946, p. 857, Bibcode : 1946JAP .... 17..857W , DOI : 10.1063 / 1.1707653 .
- ^ Rhodes, Richard; (1995); „Soarele întunecat: fabricarea bombei cu hidrogen”; Simon & Schuster; pag. 277.
- ^ Agenția Internațională pentru Energie Atomică. Caracterizarea, tratarea și condiționarea grafitului radioactiv din dezafectarea reactoarelor nucleare (septembrie 2006)
- ^ Atelier despre efectele asupra sănătății pe termen scurt ale accidentelor din reactoare: Cernobîl, 8-9 august 1986 VP Bond și EP Cronkite, editori [1]
- ^ http://www.businessinsider.com/chernobyl-meltdown-no-graphite-us-nuclear-reactors-2016-4
- ^ Copie arhivată , pe euronuclear.org . Adus la 14 iulie 2017 (arhivat din original la 16 martie 2013) .
- ^ Defect metastabil al perechii Frenkel în grafit: sursă de energie Wigner? CP Ewels, RH Telling, AA El-Barbary, MI Heggie și PR Briddon Phys. Rev. Lett. 91, 025505 - Publicat la 10 iulie 2003.
Bibliografie
- Glasstone și Sesonke. Ingineria reactoarelor nucleare. Springer [1963] (1994). ISBN 0-412-98531-4
Elemente conexe
linkuri externe
- ( EN ) Efect Wigner , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
