Αυτό το άρθρο μιλάει για το τι είναι η κβαντοποίηση της ενέργειας και τι σημασία έχει αυτό το φαινόμενο για τη σύγχρονη επιστήμη. Δίνεται το ιστορικό της ανακάλυψης της διακριτικότητας της ενέργειας, καθώς και οι περιοχές εφαρμογής της κβαντοποίησης των ατόμων.
Τέλος Φυσικής
Στα τέλη του δέκατου ένατου αιώνα, οι επιστήμονες αντιμετώπισαν ένα δίλημμα: στο τότε επίπεδο ανάπτυξης της τεχνολογίας, ανακαλύφθηκαν, περιγράφηκαν και μελετήθηκαν όλοι οι πιθανοί νόμοι της φυσικής. Οι μαθητές που είχαν πολύ ανεπτυγμένες ικανότητες στον τομέα των φυσικών επιστημών δεν συμβουλεύονταν οι δάσκαλοι να επιλέξουν τη φυσική. Πίστευαν ότι δεν ήταν πλέον δυνατό να γίνουν διάσημοι σε αυτό, υπήρχε μόνο δουλειά ρουτίνας για να μελετηθούν μικρές μικρές λεπτομέρειες. Αυτό ταίριαζε περισσότερο σε ένα προσεκτικό άτομο, παρά σε ένα προικισμένο. Ωστόσο, η φωτογραφία, που ήταν περισσότερο μια διασκεδαστική ανακάλυψη, έδωσε αφορμή για σκέψη. Όλα ξεκίνησαν με απλές ασυνέπειες. Αρχικά, αποδείχθηκε ότι το φως δεν ήταν εντελώς συνεχές: υπό ορισμένες συνθήκες, το καύσιμο υδρογόνου άφησε μια σειρά από γραμμές στη φωτογραφική πλάκα αντί για ένα μόνο σημείο. Περαιτέρω αποδείχθηκε ότι τα φάσματα του ηλίου είχανπερισσότερες γραμμές από τα φάσματα του υδρογόνου. Τότε διαπιστώθηκε ότι το ίχνος ορισμένων αστεριών είναι διαφορετικό από άλλα. Και η καθαρή περιέργεια ανάγκασε τους ερευνητές να βάζουν χειροκίνητα τη μια εμπειρία μετά την άλλη αναζητώντας απαντήσεις σε ερωτήσεις. Δεν σκέφτηκαν την εμπορική εφαρμογή των ανακαλύψεών τους.
Πλανκ και κβαντικό
Ευτυχώς για εμάς, αυτή η ανακάλυψη στη φυσική συνοδεύτηκε από την ανάπτυξη των μαθηματικών. Γιατί η εξήγηση του τι συνέβαινε ταίριαζε σε απίστευτα πολύπλοκους τύπους. Το 1900, ο Max Planck, δουλεύοντας στη θεωρία της ακτινοβολίας του μαύρου σώματος, ανακάλυψε ότι η ενέργεια είναι κβαντισμένη. Περιγράψτε εν συντομία το νόημα αυτής της δήλωσης είναι αρκετά απλό. Οποιοδήποτε στοιχειώδες σωματίδιο μπορεί να βρίσκεται μόνο σε ορισμένες συγκεκριμένες καταστάσεις. Εάν δώσουμε ένα πρόχειρο μοντέλο, τότε ο μετρητής τέτοιων καταστάσεων μπορεί να δείξει τους αριθμούς 1, 3, 8, 13, 29, 138. Και όλες οι άλλες τιμές μεταξύ τους είναι απρόσιτες. Θα αποκαλύψουμε τους λόγους για αυτό λίγο αργότερα. Ωστόσο, αν εμβαθύνετε στην ιστορία αυτής της ανακάλυψης, αξίζει να σημειωθεί ότι ο ίδιος ο επιστήμονας, μέχρι το τέλος της ζωής του, θεωρούσε την κβαντοποίηση της ενέργειας μόνο ένα βολικό μαθηματικό τέχνασμα, που δεν είναι προικισμένο με σοβαρό φυσικό νόημα.
Κύμα και Μάζα
Η αρχή του εικοστού αιώνα ήταν γεμάτη ανακαλύψεις που σχετίζονται με τον κόσμο των στοιχειωδών σωματιδίων. Αλλά το μεγάλο μυστήριο ήταν το εξής παράδοξο: σε ορισμένες περιπτώσεις, τα σωματίδια συμπεριφέρονταν σαν αντικείμενα με μάζα (και, κατά συνέπεια, ορμή) και σε ορισμένες περιπτώσεις, σαν κύμα. Μετά από μακρά και επίμονη συζήτηση, έπρεπε να καταλήξω σε ένα απίστευτο συμπέρασμα: ηλεκτρόνια, πρωτόνια καιΤα νετρόνια έχουν αυτές τις ιδιότητες ταυτόχρονα. Αυτό το φαινόμενο ονομάστηκε δυϊσμός σωματικού κυμάτων (στην ομιλία των Ρώσων επιστημόνων πριν από διακόσια χρόνια, ένα σωματίδιο ονομαζόταν σωμάτιο). Έτσι, ένα ηλεκτρόνιο είναι μια ορισμένη μάζα, σαν να έχει κηλιδωθεί σε ένα κύμα συγκεκριμένης συχνότητας. Ένα ηλεκτρόνιο που περιστρέφεται γύρω από τον πυρήνα ενός ατόμου υπερθέτει ατελείωτα τα κύματα του το ένα πάνω στο άλλο. Κατά συνέπεια, μόνο σε ορισμένες αποστάσεις από το κέντρο (που εξαρτώνται από το μήκος κύματος) τα ηλεκτρονιακά κύματα, που περιστρέφονται, δεν ακυρώνονται μεταξύ τους. Αυτό συμβαίνει όταν, όταν η «κεφαλή» ενός ηλεκτρονίου κύματος υπερτίθεται στην «ουρά» του, τα μέγιστα συμπίπτουν με τα μέγιστα και τα ελάχιστα συμπίπτουν με τα ελάχιστα. Αυτό εξηγεί την κβαντοποίηση της ενέργειας ενός ατόμου, δηλαδή την παρουσία αυστηρά καθορισμένων τροχιών σε αυτό, στις οποίες μπορεί να υπάρχει ένα ηλεκτρόνιο.
Σφαιρικό νανοάλογο στο κενό
Ωστόσο, τα πραγματικά συστήματα είναι απίστευτα πολύπλοκα. Υπακούοντας στη λογική που περιγράφηκε παραπάνω, μπορεί κανείς ακόμα να κατανοήσει το σύστημα των τροχιών των ηλεκτρονίων στο υδρογόνο και το ήλιο. Ωστόσο, απαιτούνται ήδη περαιτέρω σύνθετοι υπολογισμοί. Για να μάθουν πώς να τα κατανοούν, οι σύγχρονοι μαθητές μελετούν την κβαντοποίηση της ενέργειας των σωματιδίων σε ένα πηγάδι δυναμικού. Αρχικά, επιλέγεται ένα ιδανικά διαμορφωμένο φρεάτιο και ένα μοναδικό ηλεκτρόνιο μοντέλου. Για αυτούς, λύνουν την εξίσωση Schrödinger, βρίσκουν τα ενεργειακά επίπεδα στα οποία μπορεί να βρίσκεται το ηλεκτρόνιο. Μετά από αυτό, μαθαίνουν να αναζητούν εξαρτήσεις εισάγοντας όλο και περισσότερες μεταβλητές: το πλάτος και το βάθος του πηγαδιού, η ενέργεια και η συχνότητα του ηλεκτρονίου χάνουν τη βεβαιότητά τους, προσθέτοντας πολυπλοκότητα στις εξισώσεις. Περαιτέρωτο σχήμα του λάκκου αλλάζει (για παράδειγμα, γίνεται τετράγωνο ή οδοντωτό σε προφίλ, οι άκρες του χάνουν τη συμμετρία τους), λαμβάνονται υποθετικά στοιχειώδη σωματίδια με συγκεκριμένα χαρακτηριστικά. Και μόνο τότε μαθαίνουν να λύνουν προβλήματα που περιλαμβάνουν κβαντοποίηση της ενέργειας ακτινοβολίας πραγματικών ατόμων και ακόμη πιο πολύπλοκων συστημάτων.
Ορμή, γωνιακή ορμή
Ωστόσο, το ενεργειακό επίπεδο, ας πούμε, ενός ηλεκτρονίου είναι μια λίγο πολύ κατανοητή ποσότητα. Με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, όλοι φαντάζονται ότι η υψηλότερη ενέργεια των μπαταριών κεντρικής θέρμανσης αντιστοιχεί σε υψηλότερη θερμοκρασία στο διαμέρισμα. Αντίστοιχα, η κβαντοποίηση της ενέργειας μπορεί ακόμα να φανταστεί κερδοσκοπικά. Υπάρχουν επίσης έννοιες στη φυσική που είναι δύσκολο να κατανοηθούν διαισθητικά. Στον μακρόκοσμο, η ορμή είναι το γινόμενο της ταχύτητας και της μάζας (μην ξεχνάτε ότι η ταχύτητα, όπως και η ορμή, είναι διανυσματική ποσότητα, δηλαδή εξαρτάται από την κατεύθυνση). Χάρη στην ορμή είναι ξεκάθαρο ότι μια μεσαίου μεγέθους πέτρα που πετά αργά θα αφήσει μώλωπες μόνο αν χτυπήσει ένα άτομο, ενώ μια μικρή σφαίρα που εκτοξεύτηκε με μεγάλη ταχύτητα θα διαπεράσει το σώμα. Στον μικρόκοσμο, ορμή είναι μια τέτοια ποσότητα που χαρακτηρίζει τη σύνδεση ενός σωματιδίου με τον περιβάλλοντα χώρο, καθώς και την ικανότητά του να κινείται και να αλληλεπιδρά με άλλα σωματίδια. Το τελευταίο εξαρτάται άμεσα από την ενέργεια. Έτσι, γίνεται σαφές ότι η κβαντοποίηση της ενέργειας και της ορμής ενός σωματιδίου πρέπει να είναι αλληλένδετα. Επιπλέον, η σταθερά h, η οποία υποδηλώνει το μικρότερο δυνατό τμήμα ενός φυσικού φαινομένου και δείχνει τη διακριτικότητα των ποσοτήτων, περιλαμβάνεται στον τύπο καιενέργεια και ορμή των σωματιδίων στον νανόκοσμο. Αλλά υπάρχει μια έννοια ακόμα πιο μακριά από τη διαισθητική επίγνωση - η στιγμή της παρόρμησης. Αναφέρεται σε περιστρεφόμενα σώματα και υποδεικνύει ποια μάζα και με ποια γωνιακή ταχύτητα περιστρέφεται. Θυμηθείτε ότι η γωνιακή ταχύτητα δείχνει την ποσότητα περιστροφής ανά μονάδα χρόνου. Η γωνιακή ορμή είναι επίσης σε θέση να πει τον τρόπο με τον οποίο κατανέμεται η ουσία ενός περιστρεφόμενου σώματος: αντικείμενα με την ίδια μάζα, αλλά συγκεντρωμένα κοντά στον άξονα περιστροφής ή στην περιφέρεια, θα έχουν διαφορετική γωνιακή ορμή. Όπως πιθανώς ήδη μαντεύει ο αναγνώστης, στον κόσμο του ατόμου, η ενέργεια της γωνιακής ορμής κβαντίζεται.
Κβαντικό και λέιζερ
Η επίδραση της ανακάλυψης της διακριτικότητας της ενέργειας και άλλων ποσοτήτων είναι προφανής. Μια λεπτομερής μελέτη του κόσμου είναι δυνατή μόνο χάρη στο κβάντο. Οι σύγχρονες μέθοδοι μελέτης της ύλης, η χρήση διαφόρων υλικών, ακόμη και η επιστήμη της δημιουργίας τους είναι μια φυσική συνέχεια της κατανόησης του τι είναι η κβαντοποίηση της ενέργειας. Η αρχή της λειτουργίας και η χρήση λέιζερ δεν αποτελεί εξαίρεση. Γενικά, το λέιζερ αποτελείται από τρία κύρια στοιχεία: το ρευστό εργασίας, την άντληση και τον ανακλαστικό καθρέφτη. Το ρευστό εργασίας επιλέγεται με τέτοιο τρόπο ώστε να υπάρχουν σε αυτό δύο σχετικά κοντινά επίπεδα για ηλεκτρόνια. Το πιο σημαντικό κριτήριο για αυτά τα επίπεδα είναι η διάρκεια ζωής των ηλεκτρονίων σε αυτά. Δηλαδή, πόσο καιρό μπορεί να αντέξει ένα ηλεκτρόνιο σε μια συγκεκριμένη κατάσταση πριν μετακινηθεί σε μια χαμηλότερη και πιο σταθερή θέση. Από τα δύο επίπεδα, το ανώτερο θα πρέπει να έχει όσο μεγαλύτερη διάρκεια ζωής. Στη συνέχεια, η άντληση (συχνά με μια συμβατική λάμπα, μερικές φορές με μια λάμπα υπερύθρων) δίνει τα ηλεκτρόνιααρκετή ενέργεια για να συγκεντρωθούν όλοι στο κορυφαίο επίπεδο ενέργειας και να συσσωρευτούν εκεί. Αυτό ονομάζεται πληθυσμός αντίστροφου επιπέδου. Επιπλέον, ένα ηλεκτρόνιο περνά σε μια χαμηλότερη και πιο σταθερή κατάσταση με την εκπομπή ενός φωτονίου, το οποίο προκαλεί μια διάσπαση όλων των ηλεκτρονίων προς τα κάτω. Η ιδιαιτερότητα αυτής της διαδικασίας είναι ότι όλα τα φωτόνια που προκύπτουν έχουν το ίδιο μήκος κύματος και είναι συνεκτικά. Ωστόσο, το σώμα εργασίας, κατά κανόνα, είναι αρκετά μεγάλο και δημιουργούνται ροές σε αυτό, κατευθυνόμενες προς διαφορετικές κατευθύνσεις. Ο ρόλος του ανακλαστικού καθρέφτη είναι να φιλτράρει μόνο εκείνα τα ρεύματα φωτονίων που κατευθύνονται προς μία κατεύθυνση. Ως αποτέλεσμα, η έξοδος είναι μια στενή έντονη δέσμη συνεκτικών κυμάτων του ίδιου μήκους κύματος. Αρχικά, αυτό θεωρήθηκε δυνατό μόνο σε στερεά κατάσταση. Το πρώτο λέιζερ είχε ένα τεχνητό ρουμπίνι ως μέσο εργασίας. Τώρα υπάρχουν λέιζερ όλων των ειδών και τύπων - σε υγρά, αέρια, ακόμη και σε χημικές αντιδράσεις. Όπως βλέπει ο αναγνώστης, τον κύριο ρόλο σε αυτή τη διαδικασία παίζει η απορρόφηση και εκπομπή φωτός από το άτομο. Σε αυτήν την περίπτωση, η κβαντοποίηση της ενέργειας είναι μόνο η βάση για την περιγραφή της θεωρίας.
Φως και ηλεκτρόνιο
Θυμηθείτε ότι η μετάβαση ενός ηλεκτρονίου σε ένα άτομο από τη μια τροχιά στην άλλη συνοδεύεται είτε από εκπομπή είτε από απορρόφηση ενέργειας. Αυτή η ενέργεια εμφανίζεται με τη μορφή ενός κβαντικού φωτός ή ενός φωτονίου. Τυπικά, ένα φωτόνιο είναι ένα σωματίδιο, αλλά διαφέρει από τους άλλους κατοίκους του νανόκοσμου. Ένα φωτόνιο δεν έχει μάζα, αλλά έχει ορμή. Αυτό απέδειξε ο Ρώσος επιστήμονας Lebedev το 1899, καταδεικνύοντας ξεκάθαρα την πίεση του φωτός. Ένα φωτόνιο υπάρχει μόνο σε κίνηση και στην ταχύτητά τουίση με την ταχύτητα του φωτός. Είναι το ταχύτερο δυνατό αντικείμενο στο σύμπαν μας. Η ταχύτητα του φωτός (που τυπικά υποδηλώνεται με το μικρό λατινικό "c") είναι περίπου τριακόσιες χιλιάδες χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο. Για παράδειγμα, το μέγεθος του γαλαξία μας (όχι ο μεγαλύτερος από άποψη διαστήματος) είναι περίπου εκατό χιλιάδες έτη φωτός. Σε σύγκρουση με την ύλη, το φωτόνιο της δίνει την ενέργειά του πλήρως, σαν να διαλύεται σε αυτή την περίπτωση. Η ενέργεια ενός φωτονίου που απελευθερώνεται ή απορροφάται όταν ένα ηλεκτρόνιο μετακινείται από τη μια τροχιά στην άλλη εξαρτάται από την απόσταση μεταξύ των τροχιών. Εάν είναι μικρή, εκπέμπεται υπέρυθρη ακτινοβολία με χαμηλή ενέργεια, εάν είναι μεγάλη, λαμβάνεται υπεριώδες.
ακτινογραφίες και ακτινοβολία γάμμα
Η ηλεκτρομαγνητική κλίμακα μετά την υπεριώδη ακτινοβολία περιέχει ακτίνες Χ και ακτινοβολία γάμμα. Γενικά, επικαλύπτονται σε μήκος κύματος, συχνότητα και ενέργεια σε αρκετά μεγάλο εύρος. Δηλαδή υπάρχει ένα φωτόνιο ακτίνων Χ με μήκος κύματος 5 πικόμετρα και ένα φωτόνιο γάμμα με το ίδιο μήκος κύματος. Διαφέρουν μόνο στον τρόπο λήψης τους. Οι ακτίνες Χ εμφανίζονται παρουσία πολύ γρήγορων ηλεκτρονίων και η ακτινοβολία γάμμα λαμβάνεται μόνο κατά τις διαδικασίες διάσπασης και σύντηξης ατομικών πυρήνων. Η ακτινογραφία χωρίζεται σε μαλακή (που τη χρησιμοποιεί για να δείξει μέσα από τους πνεύμονες και τα οστά ενός ατόμου) και σκληρή (συνήθως απαιτείται μόνο για βιομηχανικούς ή ερευνητικούς σκοπούς). Εάν επιταχύνετε πολύ έντονα το ηλεκτρόνιο και στη συνέχεια το επιβραδύνετε απότομα (για παράδειγμα, κατευθύνοντάς το σε ένα στερεό σώμα), τότε θα εκπέμψει φωτόνια ακτίνων Χ. Όταν τέτοια ηλεκτρόνια συγκρούονται με την ύλη, τα άτομα-στόχοι ξεσπούνηλεκτρόνια από τα κάτω κελύφη. Σε αυτή την περίπτωση, τα ηλεκτρόνια των άνω φλοιών παίρνουν τη θέση τους, εκπέμποντας επίσης ακτίνες Χ κατά τη μετάβαση.
Γάμμα κβάντα εμφανίζονται σε άλλες περιπτώσεις. Οι πυρήνες των ατόμων, αν και αποτελούνται από πολλά στοιχειώδη σωματίδια, είναι επίσης μικροί σε μέγεθος, πράγμα που σημαίνει ότι χαρακτηρίζονται από κβαντισμό ενέργειας. Η μετάβαση των πυρήνων από μια διεγερμένη σε μια κατώτερη κατάσταση συνοδεύεται ακριβώς από την εκπομπή ακτίνων γάμμα. Οποιαδήποτε αντίδραση διάσπασης ή σύντηξης πυρήνων προχωρά, συμπεριλαμβανομένης της εμφάνισης φωτονίων γάμμα.
Πυρηνική αντίδραση
Λίγο ψηλότερα αναφέραμε ότι και οι ατομικοί πυρήνες υπακούουν στους νόμους του κβαντικού κόσμου. Υπάρχουν όμως στη φύση ουσίες με τόσο μεγάλους πυρήνες που γίνονται ασταθείς. Τείνουν να διασπώνται σε μικρότερα και πιο σταθερά συστατικά. Αυτά, όπως πιθανώς ήδη μαντεύει ο αναγνώστης, περιλαμβάνουν, για παράδειγμα, το πλουτώνιο και το ουράνιο. Όταν ο πλανήτης μας σχηματίστηκε από έναν πρωτοπλανητικό δίσκο, είχε μια ορισμένη ποσότητα ραδιενεργών ουσιών μέσα του. Με την πάροδο του χρόνου, αποσυντέθηκαν, μετατρέποντας σε άλλα χημικά στοιχεία. Ωστόσο, μια ορισμένη ποσότητα μη αποσυντιθέμενου ουρανίου έχει επιβιώσει μέχρι σήμερα, και από την ποσότητα του μπορεί κανείς να κρίνει, για παράδειγμα, την ηλικία της Γης. Για χημικά στοιχεία που έχουν φυσική ραδιενέργεια, υπάρχει ένα χαρακτηριστικό όπως ο χρόνος ημιζωής. Αυτή είναι η χρονική περίοδος κατά την οποία ο αριθμός των υπολοίπων ατόμων αυτού του τύπου θα μειωθεί στο μισό. Ο χρόνος ημιζωής του πλουτωνίου, για παράδειγμα, συμβαίνει σε είκοσι τέσσερις χιλιάδες χρόνια. Ωστόσο, εκτός από τη φυσική ραδιενέργεια, υπάρχει και αναγκαστική. Όταν βομβαρδίζονται με βαριά σωματίδια άλφα ή ελαφρά νετρόνια, οι πυρήνες των ατόμων διασπώνται. Στην περίπτωση αυτή, διακρίνονται τρεις τύποι ιονίζουσας ακτινοβολίας: σωματίδια άλφα, σωματίδια βήτα, ακτίνες γάμμα. Η διάσπαση βήτα προκαλεί το πυρηνικό φορτίο να αλλάξει κατά ένα. Τα σωματίδια άλφα παίρνουν δύο ποζιτρόνια από τον πυρήνα. Η ακτινοβολία γάμμα δεν έχει φορτίο και δεν εκτρέπεται από ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, αλλά έχει την υψηλότερη διεισδυτική ισχύ. Η κβάντωση ενέργειας συμβαίνει σε όλες τις περιπτώσεις πυρηνικής διάσπασης.
Πόλεμος και Ειρήνη
Λέιζερ, ακτίνες Χ, μελέτη στερεών και άστρων - όλα αυτά είναι ειρηνικές εφαρμογές της γνώσης για τα κβάντα. Ωστόσο, ο κόσμος μας είναι γεμάτος απειλές και όλοι επιδιώκουν να προστατεύσουν τον εαυτό τους. Η επιστήμη εξυπηρετεί και στρατιωτικούς σκοπούς. Ακόμη και ένα τόσο καθαρά θεωρητικό φαινόμενο όπως η κβαντοποίηση της ενέργειας έχει τεθεί σε επιφυλακή του κόσμου. Ο ορισμός της διακριτικότητας οποιασδήποτε ακτινοβολίας, για παράδειγμα, αποτέλεσε τη βάση των πυρηνικών όπλων. Φυσικά, υπάρχουν μόνο μερικές από τις εφαρμογές μάχης του - ο αναγνώστης θυμάται πιθανώς τη Χιροσίμα και το Ναγκασάκι. Όλοι οι άλλοι λόγοι για να πατήσετε το πολυπόθητο κόκκινο κουμπί ήταν λίγο πολύ ειρηνικοί. Επίσης, υπάρχει πάντα το ζήτημα της ραδιενεργής μόλυνσης του περιβάλλοντος. Για παράδειγμα, ο χρόνος ημιζωής του πλουτωνίου, που αναφέρεται παραπάνω, κάνει το τοπίο στο οποίο εισέρχεται αυτό το στοιχείο άχρηστο για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα, σχεδόν μια γεωλογική εποχή.
Νερό και καλώδια
Ας επιστρέψουμε στην ειρηνική χρήση των πυρηνικών αντιδράσεων. Μιλάμε φυσικά για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας με πυρηνική σχάση. Η διαδικασία μοιάζει με αυτό:
Στον πυρήναΣτον αντιδραστήρα, πρώτα εμφανίζονται ελεύθερα νετρόνια και στη συνέχεια χτυπούν ένα ραδιενεργό στοιχείο (συνήθως ένα ισότοπο ουρανίου), το οποίο υφίσταται διάσπαση άλφα ή βήτα.
Για να αποφευχθεί η μετάβαση αυτής της αντίδρασης σε μη ελεγχόμενο στάδιο, ο πυρήνας του αντιδραστήρα περιέχει τους λεγόμενους συντονιστές. Κατά κανόνα, πρόκειται για ράβδους γραφίτη, που απορροφούν πολύ καλά τα νετρόνια. Προσαρμόζοντας το μήκος τους, μπορείτε να παρακολουθείτε τον ρυθμό αντίδρασης.
Σαν αποτέλεσμα, ένα στοιχείο μετατρέπεται σε άλλο και απελευθερώνεται απίστευτη ποσότητα ενέργειας. Αυτή η ενέργεια απορροφάται από ένα δοχείο γεμάτο με το λεγόμενο βαρύ νερό (αντί για υδρογόνο στα μόρια δευτερίου). Ως αποτέλεσμα της επαφής με τον πυρήνα του αντιδραστήρα, αυτό το νερό είναι πολύ μολυσμένο με ραδιενεργά προϊόντα αποσύνθεσης. Είναι η διάθεση αυτού του νερού που είναι το μεγαλύτερο πρόβλημα της πυρηνικής ενέργειας αυτή τη στιγμή.
Το δεύτερο τοποθετείται στο πρώτο κύκλωμα νερού, το τρίτο τοποθετείται στο δεύτερο. Το νερό του τρίτου κυκλώματος είναι ήδη ασφαλές στη χρήση και είναι αυτή που γυρίζει τον στρόβιλο, ο οποίος παράγει ηλεκτρισμό.
Παρά τον τόσο μεγάλο αριθμό ενδιάμεσων μεταξύ των πυρήνων που παράγουν απευθείας και του τελικού καταναλωτή (ας μην ξεχνάμε τα δεκάδες χιλιόμετρα καλωδίων που χάνουν επίσης ρεύμα), αυτή η αντίδραση παρέχει απίστευτη ισχύ. Για παράδειγμα, ένας πυρηνικός σταθμός μπορεί να παρέχει ηλεκτρική ενέργεια σε μια ολόκληρη περιοχή με πολλές βιομηχανίες.
