Texti
Myndband
Leikir og þrautir
Samkeppni
Hljóðupptaka
Verkefni
Kennsluleiðbeiningar

Kennslumarkmið

{{learningObjectiv.description}}

Verkefninu hefur nú verið skilað

{{assignment.Index}} {{assignment.Type}}

Athugasemd

Verkefni

{{assignment.Comment}}

Fara í verkefni
print

Um kjarnorku

Bekkur 8.-10. bekkur Námsgrein Náttúrufræði Námsáhersla Tækni og framleiðsla Þema Orkugjafar Efni Kjarnorka Tegund Texti
omkernekraft.jpg

Kjarnorka, kjarnasamruni og kjarnaklofnun eru í raun samheiti. Allt merkir þetta nýtingu orkunnar sem myndast í geislavirkum efnum sem hægt er að kljúfa í minni einingar. Kjarnorka er algengur orkugjafi í Svíþjóð og Finnlandi en hvorki Danmörk, Noregur, Grænland, Færeyjar né Ísland starfrækja kjarnorkuver.
Kjarnorkuver framleiðir orku með því að kljúfa frumeindir, en við það myndast varmi sem hægt er að nýta til að framleiða rafmagn.
Algengast er að kjarnorkuver noti úran við framleiðsluna. Úran er hægt að vinna úr jörðu víða í heiminum og til eru þrjár gerðir af efninu - eða svokallaðir ísótópar af því: U-235 (0,71 prósent) með 143 nifteindum, U-238 (99,28 prósent) með 146 nifteindum og U-234 (u.þ.b. 0,0054 prósent). Úran 235 hentar einna best til framleiðslu á kjarnorku þar sem það er auðveldast að kljúfa það.


Klofningsferlið


Sú uppgötvun að hægt væri að kljúfa frumeindakjarna og mynda við það orku telst til veigamestu uppgötvana í samtíma eðlisfræði. Uppgötvunin segir einnig spennandi sögu um eldmóð og afdrifaríkar sögulegar kringumstæður.
Lise Meitner fæddist í Vínarborg árið 1878, af gyðingaættum. Hún sýndi snemma mikinn áhuga og hæfileika á sviði náttúruvísinda. Hún var aðeins átta ára að aldri þegar hún var farin að lesa stærðfræðibækur sér til ánægju, í laumi að næturlagi, en í lok nítjándu aldar var þetta talið bæði óviðeigandi og afbrigðilegt fyrir stúlkur. Þegar hún lauk grunnskóla árið 1892 stóð henni því ekki til boða að halda náminu áfram - og lög þess efnis héldust óbreytt allt til 1899. Þá sótti Lise um menntaskólavist og árið 1901 varð hún meðal fyrstu stúlknanna sem luku stúdentsprófi í Austurríki, aðeins fjórar samtals.
Hún stóð sig vel í náminu og hafði lokið háskólanámi árið 1905, en doktorsprófi í eðlisfræði ári síðar, eða 1906. Í háskólanum í Berlín kynntist Lise starfsbróður sínum og jafnaldra, Otto Hahn, sem var efnafræðingur og afar áhugasamur um geislavirkni. Þau fóru að vinna saman. Kyn Lise varð henni hins vegar fjötur um fót í starfi, þar sem yfirmaður þeirra, efnafræðingurinn Emil Fischer, taldi að konur mættu ekki koma inn í tilraunastofuna. Lise og Otto urðu því að laumast um frammi á göngunum til að geta framkvæmt tilraunir sínar. Lise fékk auk þess engin laun fyrstu fimm árin, en áhugi hennar og eldmóður var slíkur að hún hélt þrátt fyrir það áfram samstarfinu við Otto Hahn og að fimm árum liðnum fékk hún föst mánaðarlaun, reyndar svo lág að hún rétt dró fram lífið á þeim. Á árum fyrri heimsstyrjaldarinnar urðu þau að gera hlé á rannsóknunum og það var ekki fyrr en í styrjaldarlok, árið 1918, að þau gátu hafið samstarfið aftur, sem leiddi m.a. til uppgötvunar á nýju geislavirku frumefni, prótaktiníum - frumefni númer 91. Þetta var fyrsta byltingarkennda uppgötvun þeirra.
Þegar leið á fjórða áratuginn hafði Hitler hert mjög á ofsóknum gegn gyðingum í Þýskalandi og árið 1938 neyddist Lise til að flýja til Svíþjóðar. Í Þýskalandi hafði henni tekist að skapa sér nafn sem fræðimaður en nú var henni tekið fálega í nýju landi, af yfirmanni sínum í Svíþjóð, eðlisfræðingnum Karl Siegbahn.
Fyrrum starfsbróðir hennar í Berlín, Otto Hahn, skrifaði henni til Svíþjóðar og sagði henni frá svolitlu sem hafði gerst og honum þótti einkennilegt. Otto og annar efnafræðingur höfðu verið að láta nifteindir skella á frumefninu úrani og töldu að með því myndi verða til radíum, en í staðinn myndaðist baríum og annað, þá áður óþekkt efni. Hahn skrifaði Lise: „Getur þú kannski komið með einhverja skýringu á þessu?“ Og það gat hún. Frændi Lise, austurríski eðlisfræðingurinn Robert Frisch, sem vann hjá Niels Bohr í Danmörku, kom í heimsókn til hennar. Saman reiknuðu þau út að þarna hlyti að hafa átt sér stað úranklofningur. Þau sýndu einnig fram á að við það ferli ætti sér einnig stað tap á massa, sem leiddi til þess að mikil orka losnaði úr læðingi, orka sem næmi milljónum elektróvolta. Snefilefnið sem Hahn og starfsbróðir hans gátu ekki greint áleit Lise að hlyti að vera frumefnið kryptón - og það reyndist líka alveg rétt hjá henni.


Kjarnorka – sprengiefni og orka


Í kjölfar uppgötvunarinnar á því hvernig kljúfa mætti frumeindakjarna og mynda við það orku var fjölda annarra rannsóknarverkefna hleypt af stokkunum. Eðlis- og efnafræðingar sáu ótal möguleika opnast og þegar seinni heimsstyrjöldin skall á var vísindamönnum einnig falið það verkefni að komast að því hvernig mætti nota klofningsferlið til að búa til sprengjur. Þetta leiddi til gerðar fyrsta kjarnorkuvopnsins, sem svo var notað til að binda enda á seinni heimsstyrjöldina - þegar bandarísk sprengjuflugvél varpaði kjarnorkusprengjum á japönsku borgirnar Hiroshíma og Nagasakí. Í kjarnorkusprengju er öll orkan sem býr í geislavirka efninu úrani leyst úr læðingi í einu vetfangi. Í kjarnorkuveri er þess gætt að þetta ferli gerist mjög hægt til að unnt sé að stjórna því hversu mikil orka er búin til í senn. Grundvallarferlið er þó hið sama í báðum tilvikum.

Skráðu þig inn til að sjá fleira

Verkefni

  • Krossaspurningar

  • Þemaverkefni

    • 1Þemaverkefni

       

      Lýstu kjarnahvarfinu sem á sér stað þegar úran-235 er klofið og sýndu hvernig hægt er að nýta orkuna sem myndast til orkuframleiðslu í kjarnorkuveri.

    • 2Þemaverkefni

       

      Gerðu kort af Norðurlöndunum og merktu inn á það kjarnorkuver í hverju landi. Í hlutanum „Raforkuframleiðsla“ er yfirlit yfir það hversu stór hluti heildarframleiðslu á raforku kemur frá kjarnorku.


      Ef hvert kjarnorkuver í hverju landi framleiðir jafnmikla raforku, hversu mikla raforku framleiðir þá hvert kjarnorkuver fyrir sig?


      Reiknaðu líka út hvað það þarf margar vindmyllur til að framleiða samsvarandi magn af raforku, ef hver vindmylla framleiðir 5000 megavattstundir árlega.

  • Vinabekkur

    • 1Vinabekkur

       

      Teiknið skýringarmynd af kjarnorkuveri og deilið henni með vinabekknum ykkar. Gefið ykkur tíma til að lýsa vel einstökum þáttum á ykkar tungumáli og fáið vinabekkinn til að þýða lýsingarnar yfir á sitt tungumál.