Maghasadás: a folyamat maghasadás. magreakciók

A cikk arról szól, hogy mi a maghasadás, mint a folyamat fedeztek fel és le. Számú használata, mint energiaforrás, és a nukleáris fegyverek.

„Oszthatatlan” atom

Huszonegyedik század tele van olyan kifejezéseket, mint „atomenergia”, „a nukleáris technológia”, „radioaktív hulladék”. Időnként a főcímeket villant tudósít a lehetőségét a radioaktív szennyezés a talaj, az óceánok, az Antarktisz jég. Azonban a hétköznapi emberek gyakran nem túl jó ötlet, amit a tudomány területén, és hogyan segít a mindennapi életben. Meg kell kezdeni, talán a történeteket. A legelső kérdés, amely kérte a jól táplált és jól öltözött férfi, aki tudni akarta, hogyan működik a világ. Hogy a szem lát, a fül hall, miért, mint a víz eltér a kő - ez az, amit a bölcsek már időtlen idők ellátást. Még az ősi India és Görögország egyes érdeklődő elmék azt javasolták, hogy van egy minimális részecske (ez az úgynevezett „oszthatatlan”), a tulajdonságait az anyag. Középkori vegyészek megerősítette kitalálni Wise, és a modern meghatározása atom tartalmaznak egy atom - a legkisebb részecskék az olyan anyag, amely egy hordozó tulajdonságait.

atom részek

Azonban, a technológiai fejlődés (pl, fényképek) vezetett az atom megszűnt a lehető legkisebb részecske anyag. Bár külön-külön atom elektromosan semleges, a tudósok gyorsan felismerték: ez két részből áll, amelyekhez különböző díjak. A számú pozitív töltésű egységek száma negatív kompenzálja ily módon továbbra is semleges atom. De nem volt egyértelmű atom modell. Mivel abban az időben még mindig uralja a klasszikus fizika, hogy voltak különböző feltételezéseket.

atom modell

Kezdetben a modell a „fehér kenyér mazsolával” javasolt. A pozitív töltésű, mint kitölti az egész teret az atom és ez, mint a mazsola egy zsemle, negatív töltést oszlanak. A híres kísérletek Rutherford azonosított a következő: egy nagyon nehéz elem egy pozitív töltésű (a mag), és körül sokkal könnyebb elektronok a központban az atom. Kernel Súly százszor nehezebb, mint az összeg az összes elektron (amely 99,9 tömegszázalék összes atom). Így született meg a bolygóműves atom modell Bohr. Azonban egyes elemei ellentmondana fogadják el, a klasszikus fizika. Ezért az új kvantummechanika alakult. A megjelenés időszak kezdődött nonclassical tudomány.

Az atom és a radioaktivitást

Valamennyi fent világossá válik, hogy a kernel - ez egy nehéz, pozitív töltésű része az atom, amely képezi a nagy részét is. Amikor a kvantálás energia és a helyzet az elektron kering egy atom már alaposan tanulmányozták, itt az ideje, hogy megértsék a természet az atommag. Jött a támogatás egy ragyogó és váratlan felfedezés, a radioaktivitás. Ez segített, hogy felfedje a lényege a nehéz központi atom, mint a radioaktív forrás - maghasadás. A fordulat a tizenkilencedik és huszadik század, a nyitó esett egymás után. Elméleti megoldás szerint egy problémát okozó szükségességét, hogy új tapasztalatokat. A kísérleti eredmények vezetett elméletek és hipotézisek, amelyek szükségesek, hogy erősítse meg vagy cáfolja. Gyakran előfordul, hogy a legnagyobb felfedezések megjelent, egyszerűen azért, mert ezen a módon a képlet kényelmes számítástechnika (mint például a kvantum Max Planck). Az elején a korszak a fotográfia, a tudósok tudta, hogy az urán-sók fényre kötő fényérzékeny film, de nem tudták, hogy az alapján ez a jelenség a maghasadás. Ezért a radioaktivitást vizsgáltuk, hogy megértsék a természet nukleáris bomlás. Nyilvánvaló, hogy a kibocsátási kvantum átmenetek keletkezett, de nem volt világos, hogy mi az. Chet Curie kivont tiszta rádium és polónium, feldolgozása uránérc gyakorlatilag kézzel választ kapni erre a kérdésre.

Charge sugárzás

Rutherford sokat tett a tanulmány az atomi szerkezete, valamint hozzájárult a tanulmány, hogy milyen a szétválás a atommag. Scientist tegye által kibocsátott sugárzás a radioaktív elem mágneses mezőben, és van egy nagy eredmény. Kiderült, hogy a sugárzás három részből áll: az egyik semleges volt, és a másik két - pozitív és negatív töltésű. hasadási vizsgálat kezdődött azonosítása összetevői. Bebizonyosodott, hogy a mag lehet osztani, hogy része annak a pozitív töltés.

A szerkezet a nucleus

Később kiderült, hogy az atommag áll nemcsak pozitív töltésű részecskék protonok, de a semleges neutron részecskék. Együtt nevezik őket a nukleonok (angol «nucleus», a kernel). Azonban a tudósok ismét felmerült egy probléma: a tömeg a nucleus (azaz a nukleonok) nem minden esetben felelnek meg a díjat. Y hidrogénatom nucleus a töltés +1, és a tömeg lehet három, kettő, és egy. A következő azt a periódusos hélium töltés 2 mag, annak magja tartalmaz 4-6 nukleonokból. Bonyolultabb elemek sokkal nagyobb számú különböző tömegek azonos díjat. Ezek a variációk az atomok úgynevezett izotópok. És néhány meglehetősen stabil izotópok, mások gyorsan szétesett, mert számukra ez volt jellemző a maghasadás. Mi alapján megfelel a számú nukleon stabilitását magok? Miért hozzáadásával egyetlen neutron nehéz és meglehetősen stabil magja vezetett a hasított, hogy kiadja a radioaktivitás? Furcsa módon, a válasz erre a fontos kérdésre még nem találtak. Tapasztalati úton azt találtuk, hogy egy bizonyos számú protonok és a neutronok megfelelnek az stabil konfigurációk sejtmagok. Ha a 2 mag, 4, 8, 50 neutronok és / vagy protonok, hogy a kernel egyedülállóan stabil. Ezek a számok még nevezik mágikus (és elnevezte őket, mint a felnőttek, a tudósok, a nukleáris fizika). Így, nukleáris hasadási függ tömegük, azaz a száma őket alkotó nukleonok.

Drop, fedél, kristály

Határozzuk meg az a tényező, amely felelős, nem volt lehetséges ebben a pillanatban a stabilitást a sejtmagban. Sok elmélet atomszerkezetre modellek. Három legismertebb és fejlesztette gyakran ellentétesek egymással különböző kérdésekben. Az első az, hogy a mag - egy csepp különleges nukleáris folyadék. Ami a víz, ez jellemzi a fluiditás, felületi feszültség, a fúziós és a pusztulás. A héj modell a kernel is, vannak bizonyos energiaszintet, melyek tele vannak nukleonokból. A harmadik kimondja, hogy a mag - egy tápközegben tenyésztjük, amely képes megtörik adott hullámhosszú (de Broglie), ahol a törésmutató - ez a potenciális energia. Azonban nem modell eddig nem sikerült teljes mértékben le, hogy miért egy bizonyos kritikus tömeget az adott kémiai elem, a felosztása a nucleus kezdődik.

Mi történik bomlás

A radioaktivitás, mint már említettük, találtak anyagok, amelyek megtalálhatók a természetben: urán, polónium, a rádium. Például az újonnan előállított, tiszta urán radioaktív. hasító eljárás ebben az esetben lesz a spontán. Anélkül, hogy külső befolyás bizonyos mennyiségű urán atomok bocsátanak ki alfa-részecskék spontán átalakult tórium. Ez egy mutató, amely az úgynevezett felezési idejét. Ez azt mutatja, egy ideig a kezdeti cikkszámok lesz körülbelül a fele. Minden radioaktív elemet felezési saját - egy másodperc töredéke alatt Kaliforniába több százezer év urán és cézium. De van egy kényszerű tevékenység. Ha az atommagok bombázzák protonok vagy alfa-részecskék (hélium atommag) nagy mozgási energiával, akkor lehet „split”. átváltási mechanizmus természetesen különbözik attól, ahogy az anyja kedvence megtöri egy vázában. Azonban egy bizonyos analógia vezethető.

atomenergia

Eddig nem reagált a gyakorlati kérdés: hol van az energia maghasadás. Már a kezdet kezdetén meg kell tenni, hogy kialakulása során az atommag speciális nukleáris erő, az úgynevezett erős kölcsönhatás. Mivel a mag egy sor pozitív protonok, a kérdés továbbra is, hogy hogyan tartsunk össze, mert az elektrosztatikus erők elég erős ahhoz, hogy taszítják őket egymástól. A válasz az egyszerű, és van: a mag tartjuk rovására nagyon gyors közötti nukleonok speciális részecskék - pionokról. Ez a link él hihetetlenül kicsi. Miután megszüntette a cseréjét pi-mezonok, a mag felbomlásával. éppúgy ismert, hogy a tömeg a mag kisebb az összeg az összes alkotó nukleonok. Ezt a jelenséget nevezik a tömegdefektus. Tény, hogy a hiányzó tömeg - az az energia, amely fordított integritásának fenntartásában a kernel. Ha egyszer elválasztottuk az atommag egy része ez az energia termelt nukleáris erőművek és hővé alakul. Azaz, az energia maghasadás - egyértelmű bizonyítéka Einstein híres képlete. Emlékezzünk, a képlet szól: energia és a tömeg lehet egymásba átalakíthatók (E = mc ^2).

Elmélet és gyakorlat

Most mondja el, hogyan használják tisztán elméleti felfedezés az életemben gigawatt villamos energia. Először, meg kell jegyezni, hogy a kontrollált reakcióban indukált hasadási sejtmagok. Leggyakrabban ez az urán vagy a polónium, amely bombázzuk gyors neutronokat. Másodszor, meg kell érteni, hogy a maghasadás kíséri az új neutronokat. Ennek eredményeként, a neutronok száma a reakció zónában képes nagyon gyorsan nőnek. Minden neutron ütközik új, teljes magvakat, hasít őket, ami növekedéséhez vezet a hőtermelést. Ez a láncreakció maghasadás. Ellenőrizetlen mennyiségű neutron növekedését a reaktorban vezethet robbanás. Ez történt 1986-ban a csernobili atomerőmű. Ezért, a reakciózónában mindig olyan anyag, amely elnyeli a felesleges neutronokat, hogy megakadályozza a katasztrófát. Ez grafit formájában hosszú rúd. hasadási arány lehet lelassult merítésével a rudak a reakciózónában. Egyenlet nukleáris reakciót készül kifejezetten az egyes hatóanyagok és a radioaktív bombázzák a részecskék (elektronok, protonok, alfa-részecskék). Azonban a végső energia termelés szerint számított megmaradási törvénye: E1 + E2 + E3 = E4. Azaz, a teljes energia a kezdeti magrészecske és (E1 + E2) egyenlőnek kell lennie az energia a kapott mag és a szabad energia formájában szabadul fel a (E3 + E4). Az egyenlet azt is mutatja, a nukleáris reakciót, egy anyag felbomlásából keletkezik. Például, uránt U = Th + He, U = Pb + Ne, U = Hg + Mg. Nem adott izotóp kémiai elemek, de ez fontos. Például három lehetőség van urán hasadási, amelyek más-más vezető izotópok, neon. Közel száz százalék a hasadási reakció termel radioaktív izotópok. Azaz, a bomlási urán kapott radioaktív tórium. Tórium protaktínium képes felbomlani, hogy - az aktínium, és így tovább. Radioaktív ebben a sorozatban lehet, és a bizmut, és titán. Még hidrogént tartalmazó mag két proton (ütemben egy proton), más néven - deutérium. Víz, amelyeket hidrogén úgynevezett nehéz és kitölti az első áramkör egy nukleáris reaktorban.

nem békés atom

Az olyan kifejezések, mint a „fegyverkezési verseny”, „hidegháború”, „nukleáris fenyegetés”, hogy a modern ember tűnhet történelmi és irreleváns. De egyszer minden sajtóközleményben kísérte híradás szinte a világ minden tájáról, hogy mennyire találták a nukleáris fegyverek és hogyan kell harcolni. Az emberek épület földalatti bunkerek és tett állományok esetén a nukleáris tél. Egész családok dolgozott létrehozása menedéket. Még békés nukleáris hasadási reakciók vezethetnek katasztrófa. Úgy tűnik, hogy a csernobili tanított emberiség pontosságát ezen a területen, de az elemek a bolygó erősebb volt: a japán földrengés fáj nagyon erős megerősítése az atomerőmű „Fukushima”. Energy nukleáris reakció megsemmisítésére használt az sokkal könnyebb. Technológia megköveteli csak korlátozott a robbanás erejétől, hogy ne véletlenül elpusztítja az egész bolygót. A legtöbb „humánus” bombák, ha annak lehet nevezni, nem szennyezik a környezetében a sugárzás. Általában, a legtöbb gyakran használják egy ellenőrizetlen láncreakció. Mi az atomerőművekben törekszünk minden eszközzel, hogy elkerüljék a bombák elérni egy nagyon primitív módon. Minden természetes radioaktív elem, van néhány kritikus tömege tiszta anyag, amelyben egy láncreakciót felmerül magát. Az urán például csak ötven kilogramm. Mivel az urán egy nagyon kemény, ez csak egy kis fém golyó 12-15 cm átmérőjű. Az első atombombák esett Hirosima és Nagaszaki készültek pontosan ezt az elvet: két egyenlőtlen részre tiszta urán egyszerűen kombinálható és az adott okot, hogy egy félelmetes robbanás. Modern fegyverek valószínűleg bonyolultabb. Azonban a critical mass nem szükséges felejtsük el, hogy a kis mennyiségű radioaktív anyagot tiszta tárolás során kell korlátokat, amelyek megakadályozzák a darabjait.

sugárforrások

Összes elemet az atommag egy töltés több mint 82 radioaktív. Szinte minden a könnyebb kémiai elemek radioaktív izotópok. Minél nehezebb a nucleus, annál kevesebb az akkumulátor élettartamát. Egyes elemek (mint például a California) csak előállítható szintetikusan - toló nehéz atomok könnyebb részecskék, gyakran gyorsítók. Mivel ezek nagyon instabil, ezek nincsenek jelen a földkéreg: a kialakulását a bolygó, gyorsan elbomlott más elemeket. Anyagok több könnyű atommagok, mint például az urán, akkor lehet nyerni. Ez a folyamat hosszú, alkalmas uránbányászat, még a nagyon gazdag érc kevesebb mint egy százalék. A harmadik út, talán azt jelzi, hogy egy új geológiai korszakot megkezdődött. Ez az extrakciós radioaktív elemek a radioaktív hulladékok. Munka után az üzemanyag-erőműben, egy tengeralattjáró, vagy egy repülőgép-hordozó, a keverék kiindulási anyag és a végső urán, az eredmény a szétválás. Abban a pillanatban, úgy vélik, a szilárd radioaktív hulladék és a költségek kényes kérdés, mivel ártalmatlanítják oly módon, hogy nem szennyezi a környezetet. Azonban van egy lehetőség, hogy a kész koncentrált radioaktív anyagok a közeljövőben (például polónium), fogják előállítani ebből a hulladék.