Kislexikon

 

Alagút-effektus
Jellegzetes kvantum effektus, amely során a mikroszkopikus kvantum részecske áthalad egy potenciálgáton anélkül, hogy energiája meghaladná a gát magasságát. Az áthaladás a részecske hullámtermészetének köszönhetően véges valószínűséggel megtörténik a gátnál alacsonyabb energiákon is. Az áthaladás valószínűségét az ún. penetrációs faktor szabja meg. Az effektusnak lényeges szerep jut az atommagok alfa-bomlásának magyarázatánál.

Alfa-részecske
A Helium-4 atommagja, radioaktiv bomlásnál keletkezik, ebből áll az ún. alfa-sugárzás.

Anti-neutrinó
A neutrinó antirészecskéje (lásd neutrinó).

Atomenergia, nukleáris energia
Az atommagok átalakulása (atommag reakció) során felszabaduló energia. Békés célokra technikailag megoldott az atommaghasadáson alapuló energiatermelés, míg a csillagok energiáját szolgáltató atommagfúzió jelenleg csak kísérleti körülmények között, ill. a hidrogénbombában valósítható meg.

Bohr, Niels (1885-1965)
Dán fizikus, aki elsőként alkalmazta a kvantumelméletet a hidrogénatom spektrumának magyarázatára, amiért 1922-ben Nobel-díjat kapott. Nevéhez fűződik a Bohr-féle atommodell, az atommag csepp-modelljének, valamint a magreakciók ún. "közbenső-mag modelljének" kidolgozása.

Einstein, Albert (1879-1955)
Német származású amerikai fizikus, a speciális relativitáselmélet (1905) és az általános relativitáselmélet (1916), valamint számos más kiemelkedő eredmény megalkotója. 1921-ben a fényelektromos jelenség magyarázatáért elnyerte a fizikai Nobel-díjat. Leghíresebb eredménye a relativitáselmélet következményeként az energia és tömeg ekvivalenciáját kifejező E = mc² egyenlet.

Elektronvolt, eV
Az az energia, amelyet az elektron 1 Volt potenciálkülönbségen való áthaladással nyer. A hagyományos energiaegységgel a magfizikában használatos millió elektronvolt (MeV) a következő kapcsolatban áll: 1 MeV = 1,602 x 10^-6 erg

Energia
Anyagi rendszer munkavégző képességének mértéke, SI mértékegysége a Joule (J).

Fermi, Enrico (1901-1954)
Olasz származású fizikus, 1938-ban fizikai Nobel-díjat nyert új elemeknek magreakciókban való létrehozásáért. A gyenge kölcsönhatás első elméletének megalkotója, Chicagóban a világ első atomreaktorának létrehozója Szilárd Leóval, Wigner Jenővel és sok más kutatóval. A háború után Szilárd Leó társaságában az atomreaktor szabadalmának birtokosa.

Félempirikus kötési energia formula
A W(A,Z) függvényt C. Weizsäcker a következő alakban állította elő:

ahol a görög betűkkel jelölt paraméterek értékét a kísérleti adatokhoz való illesztéssel határozták meg: alfa = 15,75 MeV, béta = 17,8 MeV, gamma = 0,71 MeV, zéta = 94,8 MeV, a delta paraméter értéke pedig páratlan tömegszámnál zérus, páros-páros magokra 34 MeV, páratlan-páratlan magokra pedig -34 MeV.

A kifejezés első tagja a magerők domináns járuléka a kötési energiához, amelyet csökkent egy felületi feszültség-szerű járulék, amely a mag felületén lévő nukleonokra befelé irányuló vonzást eredményez, a Coulomb-kölcsönhatás negatív járuléka a Z magtöltés négyzetével arányos. A kifejezés ötödik tagja a cseppmodellel nem értelmezhető, megjelenése azt fejezi ki, hogy az atommagok a protonok és neutronok számát illetően szimmetriára törekednek, míg az utolsó tag a páros-páros, a páratlan-páratlan, illetve a páratlan magok stabilitásában mutatkozó csökkenő és ugrásszerű változást reprezentálja.

Forralóvizes reaktor
A forralóvizes reaktorban mind a moderátor, mind a hűtőközeg könnyűvíz. A konstrukció megengedi azonban, hogy a reaktortartályban a víz egy része elforrjon, így az aktív zónából víz-gőz keverék lép ki. Az üzemanyag többnyire urán-oxid. A friss üzemanyag dúsítása általában kisebb, mint a nyomottvizes típusnál. Hatásfokuk 33-35%. Előnye, hogy - mivel a legegyszerűbb elvi felépítésű típus - a beruházási költségek viszonylag alacsonyak. A világon ma működő atomreaktorok összteljesítményének 22,5%-át adják forralóvizes reaktorok.

Gamow, George (1904-1968)
Orosz születésű amerikai magfizikus és kozmológus. 1928-1929 során először Göttingenben, majd Koppenhágában a radioaktivitás elméleti magyarázatával és elméleti magfizikával foglalkozott. Nevéhez fűződik többek között az "alagút-effektus" fogalmának kidolgozása. 1934-ben az Egyesült Államokba emigrált, és Teller Edével együtt a gyenge kölcsönhatás elméletével foglalkozott. 1954-ben érdeklődése a biokémia és a genetika kapcsolata felé fordult.

Gyors neutronok
Olyan neutronok, amelyek energiája meghaladja az egymillió elektronvoltot (MeV).

Hahn, Otto (1879-1968)
Német fizikai kémikus. 1918-ban munkatársával, Lise Meitnerrel felfedezte a protaktinium nevű elemet. 1938-ban Fritz Strassmannal bebizonyította, hogy a maghasadásnál az atommag neutronok kibocsátása mellett két fragmentumra hasad szét. A maghasadás folyamatának azonosításáért 1944-ben kémiai Nobel-díjat kapott.

Heisenberg, Werner (1901-1976)
Német fizikus, a kvantummechanika egyik megalkotója, amiért 1932-ben fizikai Nobel-díjjal tüntették ki. Híres eredménye az ún. határozatlansági reláció, amely azt mondja ki, hogy egymással kanonikusan konjugált mennyiségek, pl. egy részecske helye és impulzusa, nem mérhetők meg egyidejűleg teljes pontossággal. Az elméleti magfizika megalapozója, a II. világháborúban a német atomprogram ("Uraniumverein") vezetője. A háború után a müncheni Max Planck Intézet igazgatója lett. Élete utolsó évtizedeiben a részecskék egyesített nemlineáris térelméletén dolgozott.

Az atommagok héjmodellje
Hans Daniel Jensen (1907-1973) német és Maria Göppert-Mayer (1907-1972) német származású amerikai fizikus 1949-ben egymástól függetlenül dolgozta ki az atommagok héjmodellját, amelynek alapfeltevése szerint a nukleonok (külön-külön a protonok és a neutronok) a kölcsönhatásuk által létrehozott átlagtérben héjakba rendeződve helyezkednek el. Bizonyítékot találtak arra, hogy az ún. mágikus számú protont, ill. neutront tartalmazó atommagok különösen stabilak, és ezek a számok éppen az egyes héjakban található helyek számát határozzák meg. 1955-ben közösen írták meg "Az atommagok héjszerkezetének elemi elmélete" c. monográfiájukat, amelyben lefektetik modelljük elméleti alapjait. Munkásságukért 1963-ban megoszott fizikai Nobel-díjat kaptak.

Joliot-Curie, Irene (1897-1956) és Frederic (1900-1958)
Pierre és Marie Curie lánya és veje, 1935-ben kémiai Nobel-díjban részesültek új elemek létrehozásáért a mesterséges radioaktivitás segítségével.

Késő neutronok
A hasadási termékek további radioaktív bomlása során kibocsátott neutronok, amelyek az őket létrehozó bomlási folyamat áltagos élettartamával később keletkeznek a hasadási neutronoknál.

Kritikus tömeg
A hasadóanyag legkisebb tömege, amelynél az önfenntartó láncreakció beindulhat.
Pl. uránium-235-nél a kritikus tömeg 15 kg, a plutóniumnál 5,6 kg.

Kutatóreaktorok
A kutatóreaktorok kettős célt szolgálnak, oktatásra használják őket, valamint neutronforrásként funkcionálnak egyéb tudományterületek, pl. az anyagtudomány számára. A kutatóreaktor köpenyét megfúrva a reaktor magjáig csatornák alakíthatók ki, amelyeken keresztül a hasadáskor keletkező neutronok eltávozhatnak. Egy kutatóreaktornál több csatorna is létezik, így egyidejűleg többféle mérés is végezhető. A kijövő neutronok sebességét (energiáját) megfelelő szelektorokkal lehet kiválasztani. Igen fontos megjegyezni, hogy ilyen csatornákat csak kutatóreaktoroknál lehet létrehozni a kis teljesítmény miatt. Hazánkban két kutatóreaktor működik, a BME Nukleáris Technológiai Intézetében egy kisteljesítményű tanreaktor, amely az oktatásban játszik fontos szerepet, valamint a KFKI AEKI 10MW teljesítményű reaktora.

Magas hőmérsékletű tóriumos reaktor
Igen különleges típus, amely a gázhűtésű reaktorok speciális fajtája. Mindössze egy ilyen reaktor üzemelt eddig, 1985 és 1989 között Németországban. A reaktor termikus teljesítménye 760 MW, elektromos teljesítménye 307 MW, hatásfoka pedig 40,5% volt. Másik előnye ennek a típusnak a kiemelkedő biztonság. A THTR-300 fűtőelemei 6 cm átmérőjű golyók, amelyekben 35000 darab kisebb, 0,5-0,7 mm átmérőjű golyó található. Egy-egy nagy grafitgolyó kb. 1 g U-235-öt tartalmaz hasadóanyagnak, és 10 g Th-232-t szaporítóanyagnak. A reaktorban az U-Th keverékből készült fűtőelem golyók mellett még kb. 280 000 tiszta grafitból készült moderátor golyó látja el a moderátor szerepét.
A reaktorban felszabadult hőt He nemesgázzal vezették el.

Mágikus számok
Az atommagok héjmodellje szerint az atommagban a nukleonok héjakba rendeződnek, az egyes héjakban 2, 8, 20, 28, 50, 82, ill. 126 nukleon - proton vagy neutron helyezhető el. A telített héjakat tartalmazó ún. mágikus magokra különleges stabilitás jellemző.

Meitner, Lise (1878-1968)
Osztrák fizikai kémikus, aki Otto Hahnnal 1918-ban felfedezte a protaktinium nevű elemet. Zsidó származása miatt 1938-ban Svédországba emigrált, ahol a stockholmi egyetemen folytatta kutatásait. Tőle származik az "atommaghasadás" kifejezés. Tiszteletére róla nevezték el a 109 rendszámú elemet meitneriumnak (Mt).

Nehézvizes reaktorok
Ez a reaktortípus nehézvizet (D₂O) használ moderátornak és hűtőközegnek egyaránt. Hátránya, hogy a nehézvíz igen drága, másrészt azonban a legjobb moderátor anyag. Ezért itt az üzemanyag csak alig (1-2%-ra) dúsított, vagy akár természetes urán is lehet. A nehézvizes típus fő képviselője a kanadai CANDU reaktor, amely azért került kifejlesztésre, hogy a költséges urániumdúsítás elkerülhető legyen. A nehézvíz forrása nem megengedett, tehát a primer körben a nyomottvizes reaktorokhoz hasonlóan itt is nagy nyomás uralkodik. A nehézvizes reaktorok a világ mai atomerőmű-összteljesítményének 5,3 %-át adják, az építés alatt levőknek pedig 13,2 %-át, tehát erősen elterjedőben vannak.

Neutrinó
Elektromosan semleges, nemnulla nyugalmi tömegű, stabil, a leptonok közé tartozó elemi részecske. Az ismert részecskék közül leggyengébb az anyagokkal való kölcsönhatása. Három tipusát ( és azok antirészecskéiket) fedezték felé az első (az ún. elektron-neutrinó) létezését 1931-ben W. Pauli tételezte föl.

Neutron-generátor
A neutronok forrásai a töltött részecskékkel létrehozott magreakciók:

ahol d (deuteron) és t (triton) a hidrogén magjának 2, ill. 3 tömegszámú izotópja. Ha a beeső töltött részecskenyaláb irányára merőlegesen detektáljuk a neutronokat, azok energiája rendre 2,5 és 14,7 MeV. Az ún. neutron-generátor lényegében tehát egy kisfeszültségű elektrosztatikus gyorsító, amelynek feszültsége 1-2 százezer volt, például a d+t reakció hatáskeresztmetszetének maximuma 100 keV-nél van. Ezen kívül számos más reakció is felhasználható monoenergetikus neutronnyalábok előállítására.

Nyomottvizes reaktorok
A nyomottvizes reaktorokban az üzemanyag általában alacsonyan (3-4%) dúsított urán-dioxid, néha urán-plutónium-oxid keverék (ún. MOX). Ez a legelterjedtebb reaktortípus: a világon jelenleg üzemelő atomreaktorok összteljesítményének mintegy 63,8 %-át adják.

RBKM reaktorok
Az RBMK egyedi reaktor: moderátora grafit, hűtőközege elgőzölgő könnyűvíz. Az RBMK típus volt a világ legelső atomerőművi reaktora, amely 1954-ben Obnyinszkban állt üzembe. Ehhez a típushoz tartozott az 1986. április 26-án szerencsétlenül járt csernobili blokk is. RBMK reaktorok ma már csak a volt Szovjetunió néhány utódállamában működnek. A típus részesedése a világ atomerőművi összkapacitásából 4%. Előnye, hogy nagy teljesítményre képes, a biztonság szempontjából azonban sok kívánnivalót hagy maga után.

Rutherford, Ernest Sir (1837-1937)
Új-zélandi származású brit fizikus, aki bebizonyította, hogy az alfa radioaktivitás valójában hélium atom. 1908-ban kémiai Nobel-díjat kapott. Az atommag felfedezője (1911), az első magreakció létrehozója (1919).

Strassmann, Fritz
Otto Hahn munkatársa, akivel együtt fedezték fel a maghasadást, ill. kémiai módszerekkel bizonyították, hogy a hasadási termékek közepes tömegű atommagok. Felfedezésükért 1944-ben kémiai Nobel-díjat kaptak.

Szilárd Leó (1898-1954)
Magyar származású amerikai fizikus. Németországi tanulmányok után először Angliába, majd 1938-ban az Egyesült Államokba emigrált. 1936-ban szabadalmaztatta a magfizikai láncreakció ötletét. 1942-ben Enrico Fermivel közösen létrehozta Chicagóban a világ első atomreaktorát, amelyre a háború után Fermivel együtt szabadalmat kapott. Az ő kezdeményezésére kereste meg Einstein Roosevelt elnököt, hogy felhívja figyelmét az esetleges német atombomba veszélyeire, ennek hatására indult be az amerikai atombomba program, az ún. Manhattan-projekt. Élete utolsó évtizedeiben biofizikával kezdett foglalkozni.

Teller Ede (1908- )
Magyar származású amerikai fizikus, a "hidrogénbomba atyja". 1941-ben lett amerikai állampolgár, és részt vett a Manhattan-projektben. Ő kezdeményezte a hasadási bombánál jóval nagyobb hatású hidrogénbomba létrehozását. A fizika számos területén ért el eredményeket, köztük a gyenge kölcsönhatás elméletében. A kaliforniai Lawrence Livermore Laboratórium (ma Lawrence Livermore Nemzeti Laboratórium) igazgatója, az elmúlt évtizedekben munkáját aki az atomenergia békés felhasználásának szentelte.

Termikus neutronok
Olyan alacsony energiájú neutronok, amelyek sebessége megegyezik a közeg hőmérsékletének megfelelő hőmozgás kinetikus energiájával. A tipikus termikus neutron energia 0,01-0,2 eV.

Weizsacker, C. (1912-)
Német fizikus, kozmológus és filozófus. Werner Heisenberg közeli barátja, a harmincas években magfizikával és csillagfejlődéssel foglalkozott. Tagja volt a német urániumkutatással foglalkozó csoportnak (Uraniumverein). A háború után a szövetségesek több más német atomtudóssal együtt Angliába deportálták. A háború után Göttingenben a Max Planck Institut für Physik igazgatója lett. Csillagászattal és kozmológiával foglalkozott. Később a filozófia felé fordult érdeklődése. A hamburgi egyetemen 1957-1969 között a filozófia professzora.

Wheeler, John A. (1911-)
Amerikai fizikus és kozmológus. Niels Bohrral együtt kidolgozta az atommag csepp-modelljét. 1949-1951 között részt vett a hidrogénbomba kifejlesztésében. Később érdeklődése a térelméletek és a gravitáció elmélete felé fordult.

Wigner Jenő (1902-1995)
Magyar származású amerikai fizikus. Németországi tanulmányok után 1930-ban az Egyesült Államokba vándorolt ki, 1937-ben nyerte el az amerikai állampolgárságot. A fizika számos területén ért el alapvető fontosságú eredményeket. A csoportelmélet kvantumelméleti alkalmazásának úttörője, de a magfizikában, a szilárdtest fizikában és a részecskefizikában is kiemelkedő eredmények fűződnek a nevéhez. 1942-ben részt vett a világ első atomreaktorának megépítésében, majd a világ első nagyteljesítményű reaktorának, a hanfordi reaktornak a tervezésében. Az atomreaktorok tervezése terén 37 szabadalmat nyert el. Alvin M. Weinberggel közösen írt reaktorfizikai monográfiája (The Physicsl Theory of Neutron Chain Reactors, Uiniversity of Chicago Press, 1958) a reaktorfizikusok generációinak volt "bibliája". 1963-ban életművéért fizikai Nobel-díjat kapott.

Zéró reaktorok
Olyan kritikus rendszerek, amelyek gyakorlatilag nem termelnek energiát, hűtésre nincs szükség, és a működésnél sugárveszély sem lép fel. Elsődleges céljuk reaktorfizikai vizsgálatok végzése, és az elméleti modellek alkalmazhatóságának mérésekkel történő ellenőrzése. Ilyen a KFKI-ban felépített ZR-6 kritikus rendszer.