چگونگی تبدیل ماده به انرژی در راکتور های هسته ای

برای خیلی ها درک ساز و کار تبدیل ماده به انرژی یکم مبهمه.
اینکه چطور ماده به انرژی تبدیل میشه و چطور این انرژی ظاهر و در دسترس ما قرار میگیره.
موضوع اینجاست که سازوکار تبدیل ماده به انرژی مسئله ای هست که با استدلال های فیزیک کلاسیک قابل توجیح و توصیفه.
از دید کلاسیک یک هسته اورانیم وقتی به دو نیمه شکافته میشه، هسته های دختر تحت نیروی الکترواستاتیک کولونی طبیعی که در ذرات باردارش وجود داره شتاب میگیره.

شتاب یعنی چی؟یعنی ذره در بازه زمانی مشخص پس از طی مسافتی مشخص(تا خارج شدن از برد میدان الکترواستاتیکی کلونی هسته مادر) شروع به افزایش سرعت میکنه.
سینماتیک این حرکت،فارغ از نیرو های وارده بر ذره یک حرکت تند شوند با شتاب مثبت هستش.
بعد از رسیدن شتاب به صفر،(خارج شدن ذرات از برد میدان الکترواستاتیک کلونی هسته مادر) سرعت ذره باردار افزایش پیدا نمیکنه و از دیدگاه سینماتیکی وارد مرحله ای میشیم که حرکت یکنواخت با سرعت ثابت نام داره.

توجه داشته باشید که از برآیند دو حرکت بالا می توان استدلال کرد که، در حالت کلی حرکت ذرات پسماند(هسته های دختر) حاصل از واپاشی هسته ای، یک حرکت پرتابی می باشد.
ذرات شتاب یافته که هم اکنون یک حرکت یکنواخت و سرعت ثابت دارند، دارای تکانه می باشند! که این تکانه حاصل ضرب جرم و سرعت آنهاست.p=v*m
این تکانه همان انرژی است که حاصل تبدیل جرم به انرژی می باشد.

توجه داشته باشید که در دیدگاه فیزیک کلاسیک زمان در تمامی چارچوب های مرجع ثابت می باشد بنابراین افزایش انرژی به شکل افزایش سرعت است که زمان رسیدن ذره را از نقطه a به نقطه b کوتاه می کند.بنابراین انرژی همیشه به صورت تکانه در ذرات ذخیره شده و افزایش جرمی را به دنبال ندارد.
از این نقطه به بعد برای درک ظاهر شدن انرژی به شکلی که برای ما قابل استفاده است مکانیسم دیگری وجود دارند.

اول بگم که انرژی در راکتور های هسته ای به شکل حرارت ظاهر میشه و از قوانین جسم سیاه تبعیت میکنه.
در واقع طیف فوتون هایی که از قلب راکتور به بدنه آن تابش میشن مشابه طیفی هست که نور خورشید به زمین داره.
و همچنین مشابه طیفی هست که شما در زغال روشن، المنت های حرارتی، تابش فیلامان ملتهب لامب رشته ای و غیره شاهد آن هستید.یک طیف پیوسته از امواج فروسرخ تا امواج مریی و فرابنفش.

واقعیت اینجاست که همه اینها با تکیه بر قانون اتلاف حرارتی اهم تولید حرارت می کنند.در این قانون برهمکنش(اصتحکاک) ذرات "باردار" شتابدار! با ذرات باردار ساکن دیگر،باعث برانگیختن آنها و تولید فوتون هایی با میزان اختلاف انرژی دو تراز آنها می شود.

این ذرات باردار میتواند یک دسته الکترون، یک پوزیترون، یک پروتون،یک ذره آلفا یا بتا و یون های سنگین مثل پاره از هسته اورانیم باشد.
همه این ذرات ممکن است که دارای بار الکتریکی پایه و علامت قطبی یکسان نباشند اما قانون اتلاف حرارتی اهم که از ضرب اختلاف پتانسیل و جریان بدست می آید|(P=V*I) تکانه همه این ذرات را به وسیله برهم کنش آنها با ذرات دیگر به حرارت تبدیل می کند.
و به وسیله این دو قانون(نیروی کولونی و قانون اتلاف حرارتی اهم) ماده به انرژی تبدیل میشه.
و سلام...