Atomi atomici împărțiți

Atomii câștigă sau pierd energie atunci când un electron se deplasează de la o orbită mai mare la una mai mică. Cu toate acestea, divizarea unui nucleu atomic eliberează mai multă energie decât atunci când electronul este inversat. Această energie poate fi distructivă sau chiar pașnică și productivă. O astfel de împărțire se numește "fisiune nucleară", un proces descoperit în 1938. O fisiune nucleară repetată se numește "reacție în lanț".

conținut

Metodă

Partea 1bazele fisiunii nucleare
Partea 2n de fisiune nucleară

Avertismente

metodă

Partea 1
Bazele fisiunii nucleare

Alegeți izotopul potrivit. Unele elemente sau izotopi ai elementelor sunt supuse dezintegrării radioactive. Nu toți izotopii sunt la fel de potriviți pentru scindare. Izotopii cei mai obișnuiți ai uraniului au o greutate atomică de 238, constând în 92 de protoni și 146 de neutroni. Cu toate acestea, aceste nuclee tind să accepte mai multe neutroni fără a fi împărțite în nuclee mai mici ale altor elemente. Un izotop de uraniu cu 3 neutroni mai putini, ²³⁵U, este mult mai ușor de împărțit decât ²³⁸U. Acest izotop este numit "fissile".

Unele izotopi sunt atât de ușor de împărțit încât reacția în lanț nu poate fi susținută. Aceasta se numește fisiune spontană - izotopul de plutoniu ²⁴⁰Pu este una, nu ca ²³⁹Pu cu rata de fisiune inferioară.

Obțineți izotopi suficienți pentru a asigura o reacție în lanț după prima clivajare. Aceasta necesită o sumă minimă, denumită și "masă critică".

Uneori este necesar să se mărească proporția izotopilor fisionabili ai unei probe. Aceasta se numește "îmbogățire" și este posibilă prin metode diferite.

Trageți nucleul izotopic cu particule subatomice. O singură particulă poate fi una ²³⁵Se separă atomul U în alte două și se îndepărtează 3 neutroni. Se folosesc 3 tipuri de particule:

Protonii. Aceste particule au o masă și o încărcătură pozitivă. Numărul de protoni dintr-un atom determină elementul său.

Neutronii. Aceste particule au aceeași masă ca protonii, dar fără încărcătură.

Particulele alfa. Aceste particule sunt nucleele atomilor de heliu, separați de electronii lor orbitali. Ele constau din 2 protoni și 2 neutroni.

Partea 2
n de fisiune nucleară

Trageți nucleele atomice ale aceluiași izotop. Deoarece particulele subatomice individuale sunt greu de produs, trebuie să fie luate din atomii lor. O metodă este de a trage atomi ai aceluiași izotop unul pe celălalt.

Această metodă a fost utilizată în ²³⁵U bombă atomică folosită în Hiroshima. O armă cu uropi ²³⁵Atomi U la alții ²³⁵U atât de repede încât neutronii lor duc la scindare. Scindarea lor la rândul ei eliberează neutronii, ceea ce duce la scindarea altor atomi.

Apăsați masa atomică astfel încât atomii fisionabili să se mute împreună. Uneori, atomii se dezintegrează prea repede pentru a se arde reciproc. Aducerea mai aproape a atomilor crește probabilitatea despărțirii reciproce.

Această metodă a fost utilizată în bomba atomică din Nagasaki. Conventionale explozive în jurul valorii de masa de plutoniu - în detonare, atomii de plutoniu sunt comprimați astfel încât să se întâlnească și să se despartă reciproc.

Stimulați electronii cu lumină laser. Odată cu dezvoltarea de lasere petawatt (10¹⁵ watt), acum este posibil să se genereze o scindare prin lumina laser. Lumina laser lovește carcasa metalică a materialului radioactiv și excită electronii.

În 2000, un test la laboratorul Lawrence Livermore din California a înfășurat uraniul în aur și la montat pe un suport de cupru. Un puls de 260 Joule de lumină cu laser în infraroșu a lovit cochilia și suportul și ia excitat electronii. Când electronii s-au întors pe orbită, au emis radiații gamma de mare putere. Acest lucru a pătruns în nucleele de aur și cupru și a eliberat neutronii, care au împărțit apoi nucleele de uraniu. (Aurul și cuprul au devenit radioactive prin experiment)

Un test similar a fost efectuat la laboratorul Rutherford Appleton din Marea Britanie. A 50 Terrawattlaser (5 x 10¹² watt) care vizează o placă de tantal cu diverse materiale în spatele acesteia: potasiu, argint, zinc și uraniu. Toți au fost împărțiți cu succes.