Seminar toimub neljapäeval, 27. märtsil 2025 kell 16:15. Esineb Dr. Indrek Renge (Tartu Ülikool)
Energia eraldub nii kergete tuumade ühinemisel kui üliraskete lagunemisel, kusjuures protsess võib kulgeda plahvatuslikult või kontrollitult, nagu A- ja H-pommides ja reaktorites. Üks sadadest võimalikest lagunemisreaktsioonidest on järgmine:
23592U + 10n → 23692U* → 9037Rb(b2.9 min) + 14255Cs(b2.3 s) + 410n + hn (X, g) (202 MeV);
* tähistab ergastatud U tuuma ja punasega märgitud massiarv neutronirikkaid produkte. Erinevalt ühinemisreaktsioonist võib lagunemine toimuda tänu neutronite paljunemisele ahelreaksioonina. Plahvatuses osalevad kiired, ~1 MeV neutronid, samas kui reaktorites töötavad väga aeglased, termaliseeritud 25 meV neutronid. Ajalooliselt esimesena realiseeriti tuumaplahvatus 1945. a. Kuigi tuumaenergiat peetakse üldiselt “puhtaks” ja “roheliseks” on selle areng pigemini pidurdumas ning seda tehnilistel, majanduslikel, poliitilistel ja keskkonnaohutuslikel põhjustel. Kui kütusevardaid ümber ei töödelda (ja enamasti seda ei tehta), siis on uraani kasutamise efektiivsus ainult 1:130. Põhiosa uraanist jääb radioaktiivsetest, neutronmürkidena toimivatest produktidest saastatuna läbipõlenud kütusesse. Lisaks tekib hiiglaslik kogus vaesustatud uraani pärast rikastamist 235U suhtes, mille looduslik sisaldus on vaid 0.7%. Odavad ja laialt kättesaadavad nn. fertiilsed tuumad 232Th ja 238U sisaldavad potentsiaalselt samuti 200 MeV energiat, mille vabastamiseks tuleks kasutada täiendavaid neutronite allikaid, nagu kiirendid ja tuumasüntees.
Deuteeriumi (D) ja triitiumi (T) ühinemine on väikeses mahus teostatav kiirendites ja erinevat tüüpi reaktorites, vastavalt toodud võrranditele. Deuteeriumi põlemine jätkub kütusetsüklis, kui lisada Li, et taastoota neutronite kaasabil T:
31T + 21D → 42He + n + 17.6 MeV;
n + 63Li → 42He + 31T + 4.78 MeV.
Tuumasünteesireaktoreid, mis võimaldaks toota praktiliselt piiramatus koguses süsinikuvaba energiat, ei ole veel õnnestunud ehitada. Seevastu leiab plahvatuslik protsess, vastavalt ülaltoodud võrranditele, aset termotuumarelvades, mille konstrueerisid Teller ja Ulam juba 1951. a. Nende ehitus ja omadused jäid tundmatuks kuni 1980 a., kui mõnedel aktivistidel (Howard Morland, Chuck Hansen) õnnestus näidata, et need on kompaktsed, kerged ja ülivõimsad (seadeldis plahvatusjõuga 1 MT TNT ekvivalendis on massiga ainult 300 kg).
Physicumi seminarid on mõeldud füüsikute ja materjaliteadlaste, aga ka teiste loodus- ja täppisteadlaste laiale ringile (alates bakalaureuse astme üliõpilastest) ning püüavad avada seda, mis mingis valdkonnas on parasjagu oluline ja uudne või kuhu teatud uurimissuund on tänaseks välja jõudnud.
Seminar toimub inglise keeles. Kõik huvilised on teretulnud.