Атомные электростанции в США обеспечивают примерно 20 процентов электроэнергии, необходимой стране каждый год. Атомные электростанции во Франции поставляют этой стране примерно 77 процентов электроэнергии, которая ей требуется в год. Какой основной элемент, в изобилии встречающийся на Земле, требуется этим атомным электростанциям для производства такого огромного количества энергии? Ответ - уран.
Ядерное деление происходит, когда один атом распадается на два, создавая энергию. Самопроизвольное деление происходит постоянно. Уран подвергается самопроизвольному делению с очень медленной скоростью и излучает излучение. Уран-235 (U-235) встречается только примерно в 0.7 процентов урана встречается в природе, но он хорошо подходит для производства ядерной энергии. Это потому, что он естественным образом распадается в процессе, известном как альфа-излучение. Это означает, что он испускает альфа-частицу (два нейтрона и два протона, соединенных вместе). Еще одна причина, по которой U-235 идеально подходит для производства ядерной энергии, заключается в том, что, в отличие от большинства материалов, U-235 может подвергаться вынужденному делению. Когда свободный нейтрон сталкивается с ядром U-235, ядро обычно захватывает нейтрон и расщепляется очень быстро. При расщеплении одного атома U-235 может высвободиться около 200 МэВ (миллионов электрон-вольт).
При расщеплении атома урана выделяется много тепла, а также гамма-излучение (фотоны высокой энергии). Образующиеся два атома также испускают гамма-излучение в дополнение к бета-излучению (очень быстрые электроны). Продукты деления вместе с их нейтронами весят меньше, чем исходный атом U-235. Разница в весе становится энергией и может быть рассчитана по уравнению E=mc2.
Чтобы уран был пригоден для производства энергии на атомных электростанциях, он должен быть обогащен так, чтобы он содержал не менее трех процентов U-235.