Elektron yadro atrofida yuqori orbitadan pastroq orbitaga o'tganda, atomlar energiya olishi yoki yo'qotishi mumkin. Biroq, atom yadrosining bo'linishi, elektronlar yuqori orbitadan pastroq orbitaga qaytganda, energiyadan ko'ra ko'proq energiya chiqaradi. Bu energiya halokatli maqsadlarda yoki xavfsiz va ishlab chiqarish maqsadlarida ishlatilishi mumkin. Atomning bo'linishi yadroviy bo'linish deb ataladi, bu jarayon 1938 yilda kashf etilgan; Atomlarning bo'linishida qayta -qayta bo'linishiga zanjirli reaktsiya deyiladi. Ko'pchilik buni amalga oshirish uchun uskunaga ega bo'lmasa -da, agar siz bo'linish jarayoniga qiziqsangiz, bu erda qisqacha ma'lumot.
Qadam
2 -qismning 1 -qismi: Asosiy atom bo'linishi
Qadam 1. To'g'ri izotopni tanlang
Ba'zi elementlar yoki ularning izotoplari radioaktiv parchalanishga uchraydi. Biroq, hamma izotoplar bo'linish qulayligi jihatidan teng yaratilmagan. Uranning eng ko'p ishlatiladigan izotopi, atom og'irligi 238, 92 proton va 146 neytrondan iborat, lekin uning yadrosi neytronlarni boshqa elementlarning kichik yadrolariga bo'linmasdan yutishga moyildir. Uranning izotopi, undan kamroq neytronga ega, 235U -ni izotoplarga qaraganda ajratish ancha osonroq bo'lishi mumkin 238U; Bunday izotoplarga bo'linadigan materiallar deyiladi.
Ba'zi izotoplarni juda oson ajratish mumkin, shuning uchun doimiy bo'linish reaktsiyasini saqlab bo'lmaydi. Bu o'z -o'zidan bo'linish deb ataladi; plutoniy izotopi 240Pu - izotopdan farqli o'laroq, bu izotopga misol 239Pu sekinroq bo'linish tezligi bilan.
Qadam 2. Birinchi atom bo'linishidan keyin bo'linish davom etishini ta'minlash uchun etarlicha izotoplarni oling
Bu bo'linish reaktsiyasi sodir bo'lishi uchun ma'lum miqdordagi izotopik materialni bo'linishini talab qiladi; Bu miqdor kritik massa deb ataladi. Tanqidiy massaga ega bo'lish uchun bo'linish ehtimolini oshirish uchun izotop uchun manba material kerak bo'ladi.
Ba'zida, uzluksiz bo'linish reaktsiyasi sodir bo'lishi uchun, namunadagi bo'linadigan izotop materialining nisbiy miqdorini ko'paytirish kerak bo'ladi. Bunga boyitish deyiladi va namunani boyitishning bir necha usullari mavjud. (Uranni qanday boyitish usullarini bilsangiz, uranni qanday boyitish mumkinligi haqidagi wiki -ga qarang.)
3 -qadam. Subotomik zarralar bilan bo'linadigan izotop materialining yadrosini qayta -qayta otib tashlang
Yagona subatomik zarralar atomlarga tegishi mumkin 235U boshqa elementning ikkita alohida atomiga bo'linadi va uchta neytron chiqaradi. Bu uch turdagi subatomik zarrachalar ko'pincha ishlatiladi.
- Proton. Bu subatomik zarrachalarning massasi va musbat zaryadi bor. Atomdagi protonlarning soni atom elementini aniqlaydi.
- Neytronlar. Bu subatomik zarrachalarning massasi proton kabi, lekin zaryadi yo'q.
- Alfa zarralari. Bu zarracha geliy atomining yadrosi bo'lib, uning atrofida aylanadigan elektronlarning bir qismidir. Bu zarracha ikkita proton va ikkita neytrondan iborat.
2 dan 2 qism: Atom parchalanish usuli
Qadam 1. Xuddi shu izotopning bitta atom yadrosini (yadrosini) boshqasiga otib tashlang
Chiroyli subatomik zarrachalardan o'tish qiyin bo'lgani uchun, zarrachalarni o'z atomlaridan chiqarib yuborish uchun ko'pincha kuch talab qilinadi. Buning bir usuli - berilgan izotopning atomlarini bir xil izotopning boshqa atomlariga otish.
Bu usul atom bombasini yaratish uchun ishlatilgan 235U Xirosimaga tushdi. Atomlarni o'qqa tutadigan uran yadroli qurol kabi qurollar 235U atomda 235Boshqa U, materialni shunday tezlikda olib yuradiki, u ajralib chiqqan neytronlarni atom yadrosiga uradi. 235boshqa U va uni yo'q qiling. Atom bo'linishi bilan ajralib chiqqan neytronlar navbat bilan atomni urishi va bo'linishi mumkin 235boshqa U.
2 -qadam. Atom namunasini mahkam siqib, atom materialini bir -biriga yaqinlashtiring
Ba'zida atomlar bir -biriga qarata o'q otish uchun juda tez parchalanadi. Bunday holda, atomlarni bir -biriga yaqinlashtirish, bo'shatilgan subatomik zarrachalarning boshqa atomlarga urilish va bo'linish ehtimolini oshiradi.
Bu usul atom bombasini yaratish uchun ishlatilgan 239Pu Nagasakiga tushib ketdi. Oddiy portlashlar plutoniy massasini o'rab oladi; portlatilganda, portlash atomlarni tashuvchi plutoniy massasini harakatga keltiradi 239Pu yaqinlashadi, shuning uchun chiqarilgan neytronlar atomlarni urish va parchalashda davom etadi 239boshqa pu.
3 -qadam. Elektronlarni lazer nurlari bilan qo'zg'ating
Petawatt lazerining rivojlanishi bilan (1015 vatt), endi radioaktiv moddani o'rab turgan metalldagi elektronlarni qo'zg'atish uchun lazer nurlari yordamida atomlarni ajratish mumkin.
- 2000 yilda Kaliforniya shtatidagi Lourens Livermor laboratoriyasida o'tkazilgan sinovda uran oltinga o'ralgan va mis krujkaga joylashtirilgan. 260 joulli infraqizil lazer nurlarining zarbasi konvert va korpusga tegib, elektronlarni hayajonlantiradi. Elektronlar normal orbitalariga qaytganlarida, ular oltin va mis yadrolariga kirib boradigan yuqori energiyali gamma nurlanishini chiqarib, oltin qatlami ostidagi uran atomlariga kirib boradigan neytronlarni chiqaradi. (Tajriba natijasida oltin ham, mis ham radioaktiv bo'lib qoldi.)
- Shunga o'xshash testlar Buyuk Britaniyaning Rezerford Appleton laboratoriyasida 50 teravatt (5 x 10) yordamida o'tkazilgan.12 vatt) turli xil materiallar: kaliy, kumush, rux va uran bilan qoplangan tantal plastinkaga yo'naltirilgan lazer. Bu materiallarning atomlarining bir qismi muvaffaqiyatli bo'lindi.
Ogohlantirish
- Ba'zi izotoplarning juda tez bo'linishidan tashqari, kichikroq portlashlar bo'linadigan materialni portlash kutilgan barqaror reaktsiya tezligiga yetguncha yo'q qilishi mumkin.
- Boshqa har qanday uskunada bo'lgani kabi, xavfsizlik talablariga rioya qiling va xavfli ko'rinadigan hech narsa qilmang. Ehtiyot bo'ling.
