Электр ядро тегерегиндеги жогорку орбитадан төмөнкү орбитага өткөндө атомдор энергияга ээ болуп же жоготуп алышат. Бирок, атомдун ядросун бөлүү, электрондор жогорку орбитадан төмөнкү орбитага кайтканда, энергияга караганда алда канча көп энергия бөлүп чыгарат. Бул энергия кыйратуучу максаттар үчүн же коопсуз жана өндүрүмдүү максаттар үчүн колдонулушу мүмкүн. Атомду бөлүү ядролук бөлүнүү деп аталат, бул процесс 1938 -жылы ачылган; Атомдордун кайра -кайра бөлүнүшү чынжыр реакциясы деп аталат. Көптөрдүн муну жасоого жабдуулары жок болсо да, эгер сиз бөлүү процессине кызыксаңыз, бул жерде кыскача маалымат.
Кадам
2 ичинен 1 -бөлүк: Негизги атомдук бөлүнүү
Кадам 1. Туура изотопту тандаңыз
Кээ бир элементтер же алардын изотоптору радиоактивдүү ажыроого дуушар болушат. Бирок, бардык изотоптор бөлүнүү оңойлугу жагынан бирдей жаратылган эмес. Урандын эң көп колдонулуучу изотопу, атомдук салмагы 238, 92 протондон жана 146 нейтрондон турат, бирок анын ядросу башка элементтердин кичинекей ядролоруна бөлүнбөстөн нейтрондорду сиңирүүгө умтулат. Үч нейтрону аз урандын изотопу, 235U, изотопторго караганда бөлүнүү оңой болушу мүмкүн 238U; Мындай изотоптор бөлүнүүчү материалдар деп аталат.
Кээ бир изотоптор абдан оңой бөлүнөт, ушунчалык тездик менен бөлүнүү реакциясын сактоо мүмкүн эмес. Бул стихиялуу бөлүнүү деп аталат; плутоний изотопу 240Пу - изотоптон айырмаланып, ошол изотоптун мисалы 239Pu жайыраак бөлүнүү ылдамдыгы менен.
Кадам 2. Биринчи атом бөлүнгөндөн кийин бөлүнүү улана турганын камсыз кылуу үчүн жетиштүү изотопторду алыңыз
Бул бөлүнүү реакциясынын ишке ашышы үчүн изотоптук материалдын эң аз өлчөмдө ачык болушун талап кылат; Бул сумма критикалык масса деп аталат. Критикалык массага ээ болуу, бөлүнүү ыктымалдыгын жогорулатуу үчүн изотоп үчүн булак материалдарды талап кылат.
Кээде, үзгүлтүксүз бөлүнүү реакциясы пайда болушу үчүн, үлгүдөгү бөлүнгөн изотоптук материалдын салыштырмалуу көлөмүн көбөйтүү керек. Бул байытуу деп аталат жана үлгүнү байытуу үчүн колдонулган бир нече ыкмалар бар. (Уранды байытуу үчүн колдонулган ыкмалар үчүн, Уикини Уранды Кантип Байытуу керектигин караңыз.)
3 -кадам. Субатомдук бөлүкчөлөр менен бөлүнгөн изотоптук материалдын ядросун кайра -кайра аткыла
Жалгыз субатомдук бөлүкчөлөр атомдорго тийиши мүмкүн 235U, аны башка элементтин эки өзүнчө атомуна бөлүп, үч нейтронду бөлүп чыгарат. Субатомдук бөлүкчөлөрдүн бул үч түрү көп колдонулат.
- Протон. Бул субатомдук бөлүкчөлөрдүн массасы жана оң заряды бар. Атомдогу протондордун саны атомдун элементин аныктайт.
- Нейтрон. Бул субатомдук бөлүкчөлөрдүн массасы протон катары бар, бирок заряды жок.
- Альфа бөлүкчөлөрү. Бул бөлүкчө гелий атомунун ядросу, айланасында айлануучу электрондордун бир бөлүгү. Бул бөлүкчө эки протондон жана эки нейтрондон турат.
2 ичинен 2: Атомдук бөлүнүү ыкмасы
1 -кадам. Ошол эле изотоптун бир атомдук ядросун (ядросун) экинчисине аткыла
Субатомдук бөлүкчөлөрдүн өтүшү кыйын болгондуктан, бөлүкчөлөрдү атомдорунан чыгаруу үчүн көп учурда күч талап кылынат. Муну жасоонун бир жолу - ошол изотоптун башка атомдоруна берилген изотоптун атомдорун атуу.
Бул ыкма атом бомбасын жасоодо колдонулган 235Сиз Хиросимага түшүп калдыңыз. Атомдорду атуучу уран ядросу бар мылтык сыяктуу курал 235У атом боюнча 235Экинчи У, материалды ушунчалык жогорку ылдамдыкта ташыйт, ал бошогон нейтрондордун атом ядросуна тийгизүүсүнө себеп болот. 235башка U жана аны жок кыл. Атом бөлүнгөндө бөлүнүп чыккан нейтрондор кезеги менен урунуп, бөлүнүп кетиши мүмкүн 235башка У.
Кадам 2. Атомдук үлгүнү жакшылап кысыңыз, атомдук материалды жакындаштырыңыз
Кээде атомдор өтө тез чирийт жана бири -бирине ок атылбайт. Бул учурда, атомдорду жакындатуу, бошотулган субатомдук бөлүкчөлөрдүн башка атомдорго тийүү жана бөлүнүү мүмкүнчүлүгүн жогорулатат.
Бул ыкма атом бомбасын жасоодо колдонулган 239Пу Нагасакиге түштү. Кадимки жардыруулар плутоний массасын курчап алат; жарылганда, атомдорду ташыган плутоний массасы кыймылга келет 239Пу жакындаган нейтрондор атомдорду урууну жана бөлүүнү уланта берет 239башка пу
3 -кадам. Электрондорду лазер нуру менен дүүлүктүрүү
Петаватт лазеринин (1015 ватт), азыр радиоактивдүү затты камтыган металлдагы электрондорду козгоо үчүн лазер нурунун жардамы менен атомдорду бөлүүгө болот.
- 2000 -жылы Калифорниядагы Лоуренс Ливермор лабораториясында жүргүзүлгөн тестте уран алтынга оролуп, жез тигелге салынган. 260 джоулдук инфракызыл лазер нурунун импульсу конвертке жана корпуска тийип, электрондорду кызыктырат. Электрондор кадимки орбитасына кайтып келгенде, алар алтын жана жез ядролоруна кирген жогорку энергиялуу гамма-нурланууну бөлүп чыгарышат, алтын катмарынын астындагы уран атомдоруна кирген нейтрондорду бөлүп чыгарышат. (Эксперименттин натыйжасында алтын да, жез да радиоактивдүү болуп калган.)
- Ушундай эле сыноолор Улуу Британиядагы Резерфорд Эпплтон лабораториясында 50 тераватты (5 x 10) колдонуу менен жүргүзүлгөн.12 ватт) тантал пластинкасына багытталган лазер, анын артында ар кандай материалдар бар: калий, күмүш, цинк жана уран. Бул материалдардын атомдорунун бир бөлүгү ийгиликтүү бөлүндү.
Эскертүү
- Кээ бир изотоптордун өтө тез бөлүнүшүнөн тышкары, кичинекей жардыруулар бөлүнүүчү материалды жардыруунун күтүлүүчү туруктуу реакция ылдамдыгына жеткенге чейин жок кылышы мүмкүн.
- Башка жабдуулар сыяктуу эле, талап кылынган коопсуздук процедураларын аткарыңыз жана коркунучтуу көрүнгөн эч нерсе кылбаңыз. Абайла.
