Закон взаимосвязи массы и энергии составляет основу энергетических расчетов современной ядерной физики.
2. Что такое ядерная энергия
Часть энергии, заключенной в электронной оболочке атомов, выделяется при излучении атомами света и особенно в химических реакциях. Химические реакции, происходящие при горении топлива и взрыве обычных взрывчатых веществ, являются пока основным источником энергии для человечества.
Трудами многих ученых, среди которых выдающуюся роль сыграли работы А. М. Бутлерова, было установлено, что в химических реакциях молекулы одних сложных веществ превращаются в молекулы других веществ. При этом изменяются (перестраиваются) лишь электронные оболочки атомов, а ядра остаются неизменными.
Химические реакции могут происходить как с выделением энергии и соответствующей массы, так и с их поглощением. Энергия, которая выделяется в химических реакциях, называется химической.
В химической реакции взрыва 1 кг тротила (тола) выделяется немногим больше тысячи килокалорий химической энергии, превращающейся при взрыве в другие формы энергии. Из 1 кг хорошего каменного угля, сжигая его, мы можем получить в виде тепла до 7000 ккал энергии. Килограмм нефти дает до 11 000 ккал.
Значительно большие количества энергии могут быть получены из атомных ядер, поскольку запасы энергии в них превосходят во много раз энергию электронных оболочек.
Для освобождения химической энергии дерева, угля, нефти людям пришлось в свое время научиться зажигать их, то есть вызывать в них химические реакции, в которых изменяются электронные оболочки атомов. Для использования энергии атомных ядер нужно научиться осуществлять ядерные реакции, в которых изменялись бы сами ядра.
Ядерные реакции — это процессы превращения атомных ядер, в которых происходит изменение (перестройка) самих ядер: протоны и нейтроны перегруппировываются в более сложные ядра, либо, наоборот, сложные ядра распадаются на более простые. При ядерных превращениях происходит либо выделение энергии и массы, либо их поглощение. Энергию, которая выделяется в ядерных реакциях, принято называть атомной, или ядерной.
Количество ядерной энергии, выделяющейся на каждый грамм вещества в используемых в настоящее время реакциях, превышает в миллионы раз химическую энергию, освобождающуюся при сжигании одного грамма лучшего топлива.
Впервые с ядерными реакциями человечество познакомилось около 50 лет назад при изучении радиоактивности. Распад ядер радиоактивных атомов представляет собой пример естественной самопроизвольно протекающей ядерной реакции с выделением части энергии, заключенной в ядрах. Поэтому открытие и изучение радиоактивности справедливо считают первым шагом на пути овладения ядерной энергией.
