Nuclear Fission: ang proseso sa nukleyar fission. nukleyar nga mga reaksiyon

Ang artikulo naghisgot mahitungod sa kon unsa ang usa ka nukleyar nga fission ingon nga ang mga proseso nga nadiskobrehan ug gihulagway. Nagbutyag sa paggamit niini ingon nga usa ka tinubdan sa kusog ug armas nukleyar.

"Mabahin" atomo

Kaluhaan-unang siglo mao ang puno sa mga ekspresyon nga "atomic enerhiya", "nukleyar teknolohiya", "radioactive nga awa-aw". Ang matag karon ug unya sa mga headlines nga midan-ag sa mga taho mahitungod sa posibilidad sa radioactive kontaminasyon sa yuta, ang mga kadagatan, ang Antarctic yelo. Apan, ordinaryo nga mga tawo mao ang sagad nga dili kaayo maayo nga ideya sa kon unsa ang dapit sa siyensiya ug sa unsa nga paagi kini makatabang sa matag adlaw nga kinabuhi. Ikaw kinahanglan nga magsugod, tingali, uban sa mga mga istorya. Gikan sa unang pangutana, nga nangutana sa usa ka pag-ayo-magbalantay sa mga baboy, ug ang pag-ayo-nga nagsul-ob sa tawo, gusto niya nga masayud sa unsa nga paagi sa mga buhat sa kalibutan. Sa unsang paagi nga makita sa mata, ang dalunggan makadungog nganong kay sa tubig lahi gikan sa bato - nga mao ang mga makinaadmanon gikan sa panahon immemorial pag-atiman. Bisan sa karaang India ug Gresya, ang uban nangutana hunahuna ang misugyot nga adunay usa ka minimum nga tipik (kini gitawag usab nga "mabulag"), uban sa mga kabtangan sa mga materyal nga. Karaang chemists nagpamatuod pagtag maalamon, ug ang mga modernong kahulugan atomo naglakip sa usa ka atomo - sa kinagamyan tipik sa usa ka bahandi nga mao ang usa ka carrier sa mga kabtangan.

atomo mga bahin

Apan, sa pagpalambo sa teknolohiya (pananglitan, mga litrato) nga gipangulohan sa atomo mihunong nga mao ang kinagamyan nga posible nga tipik bahandi. Bisan tuod gikuha gilain atomo mao kuryente neyutral, ang mga siyentipiko sa madali nakaamgo: kini naglangkob sa duha ka bahin uban sa lain-laing mga kaso. Ang gidaghanon sa mga positibo nga nagsugo sa mga yunit sa gidaghanon sa mga negatibo nga mabawi sa ingon nagpabilin nga neyutral atomo. Apan walay tin-awng modelo sa atomo. Sukad niadtong panahona gihapon nga gimandoan sa klasikal nga physics, nga may lain-laing mga mga pagpakaingon.

modelo sa atomo

Sa sinugdan, ang modelo sa "puti nga tinapay uban sa pasas" nga gisugyot. Ang positibo nga katungdanan ingon nga kini anaa sa bug-os nga sulod sa mga atomo ug kini, sama sa pasas sa usa ka bun, negatibo nga mga kaso nga-apod-apod. Ang bantog nga mga eksperimento sa Rutherford giila sa mosunod: usa ka mabug-at kaayo nga elemento sa usa ka positibo nga katungdanan (ang nucleus), ug gilibutan uban sa daghan nga magaan-gaan electron sa sentro sa atomo. Unud Timbang gatusan ka sa mga panahon mas bug-at pa kay sa igo nga gidaghanon sa tanang mga electron (nga mao ang 99.9 porsiyento sa gibug-aton sa kinatibuk-atomo). Mao kini ang natawo sa planeta nga modelo sa atomo bohr. Apan, ang pipila sa mga elemento sa iyang mga magsupak sa gidawat sa panahon sa klasikal nga pisika. Busa, ang mga bag-o nga mga mekaniko quantum naugmad. Uban sa iyang dagway sa panahon nagsugod sa nonclassical siyensiya.

Ang atomo ug radioactive materials

Gikan sa tanan nga mga sa ibabaw kini mahimong tin-aw nga ang unud - kini mao ang usa ka mabug-at, positibo nagsugo bahin sa atomo, nga naglangkob sa kinabag-an sa niini. Sa diha nga ang quantization sa enerhiya ug sa posisyon sa usa ka electron nagabiyo sa usa ka atomo na maayo ang gitun-an, kini mao ang panahon sa makasabut sa kinaiya sa mga atomic nucleus. Kini miadto sa tabang sa usa ka hayag ug wala damha nga nadiskobrehan sa radioactive materials. Kini nakatabang sa pagpadayag sa kahulugan sa bug-at nga sentral nga atomo, ingon nga ang mga radioactive tinubdan - nukleyar fission. Sa turno sa ikanapulo ug siyam ikakaluhaan ug mga siglo, ang pag-abli nahulog sa usa ka human sa uban nga mga. Teoriya nga solusyon sa usa ka problema sa hinungdan sa panginahanglan sa sa bag-ong mga kasinatian. Ang eksperimento resulta nga gihatag sa pagsaka ngadto teoriya ug mga pangagpas nga gikinahanglan aron sa pagmatuod o gihimakak. Kasagaran, ang labing dako nga mga kaplag nagpakita, tungod lang kay sa niini nga paagi ang pormula mao ang sayon alang sa Computing (sama sa quantum Max Planck). Sa sinugdanan sa panahon sa photography, mga siyentipiko nahibalo nga ang uranium salts kahayag-giayo kahayag-sensitibo nga pelikula, apan wala sila mahibalo nga ang basehan sa niini nga panghitabo mao ang nukleyar fission. Busa, ang radioactive materials nga gitun-an aron sa pagsabut sa kinaiya sa nukleyar nga pagkadunot. Kini mao ang klaro nga ang emission kabalhinan quantum ang namugna, apan dili kini paghawan kon unsa kini. Chet Curie makuha putli Radium ug polonium, pagproseso sa uranium ore halos sa kamut sa pagkuha sa usa ka tubag niini nga pangutana.

Charge radiation

Rutherford gibuhat sa usa ka daghan sa mga pagtuon sa atomic gambalay ug usab-amot ngadto sa pagtuon sa kon sa unsang paagi nga ang division sa uyok sa usa ka atomo. Scientist gibutang ang radiation nga ginabuga sa usa ka radioactive nga elemento sa usa ka magnetic field ug na sa usa ka dakung resulta. Kini mibalik nga ang radiation naglangkob sa tulo ka mga components: ang usa neyutral ug ang lain nga duruha ka - positibo ug negatibo gisugo. fission pagtuon nagsugod sa pag-ila sa mga sangkap niini. Kini nga napamatud-an nga ang kinauyokan mahimong mabahin, sa paghatag sa bahin sa iyang positibo nga katungdanan.

Ang istruktura sa nucleus

Kini sa ulahi mitumaw nga ang atomika nucleus gilangkuban dili lamang sa positibo nagsugo partikulo sa proton, apan ang neyutral neutron partikulo. Mag-uban sila gitawag nucleons (gikan sa Iningles «uyok», ang unud). Apan, ang mga siyentipiko sa pag-usab nasugatan sa usa ka problema: ang masa sa uyok (ie sa gidaghanon sa mga nucleons) wala kanunay motakdo sa iyang katungdanan. Y nucleus idroheno adunay usa ka katungdanan sa pagbantay sa +1, ug ang masa mahimong tulo ka, duha ka, ug sa usa ka. Sa pagsunod niini diha sa matag lamesa sa helium katungdanan core 2, uban sa iyang mga nucleus naglangkob 4 ngadto sa 6 nucleons. Mas komplikado nga mga elemento makabaton sa usa ka daghan nga mas dako nga gidaghanon sa mga lain-laing mga masa uban sa sama nga katungdanan. Ang maong mga kalainan sa mga atomo nga gitawag isotopes. Ug ang uban sa mga na lig-on nga isotopes, ang uban sa madali nabungkag, tungod kay alang kanila kini gihulagway pinaagi sa nukleyar fission. Unsay basehan pinasubay sa sa gidaghanon sa mga nucleons kalig-on sa uyok? Ngano nga ang mga Dugang pa sa usa lamang ka neutron sa bug-at nga ug na lig-on nga sentro nga gipangulohan sa iyang split sa pagbuhi sa radioactive materials? Oddly igo, ang tubag sa niini nga importante nga pangutana wala pa makita. Kasinatianong, kini nakita nga ang usa ka gidaghanon sa mga proton ug neutron susama sa lig-on nga mga porma sa mga uyok. Kon ang kinauyokan 2, 4, 8, 50 neutron ug / o proton, ang unud kabubut talagsaong stable. Kini nga mga numero sa mga bisan nagtumong sa mga kalaki sa (ug nga si kanila ingon sa mga hamtong, ang mga siyentipiko, nuclear physics). Busa, nukleyar fission nag-agad sa ilang masa, nga mao, ang gidaghanon sa ilang mga constituent nucleons.

Drop, tabon, kristal

Tinoa ang butang nga mao ang responsable, kini dili posible nga sa panahon alang sa kalig-on sa nucleus. Adunay daghan nga mga teoriya sa atomic modelo gambalay. Tulo ka sa labing inila ug naugmad kasagaran sa lain, mga katingad sa usag usa diha sa lain-laing mga butang. Ang una mao nga ang kinauyokan - sa usa ka tinulo sa espesyal nga nukleyar nga liquid. Sama sa alang sa tubig, kini gihulagway pinaagi sa fluidity, nawong tension, pagtugnaw, paglangkub ug pagkadunot. Sa modelo nga kabhang sa liso usab, adunay mga pipila ka mga ang-ang sa enerhiya, nga napuno sa nucleons. Ang ikatulo nga nag-ingon nga ang kinauyokan - sa usa ka medium nga mao ang makahimo sa mopatipas piho nga wavelength (de Broglie), diin ang refractive index - mao ang potensyal nga enerhiya. Apan, walay modelo nga sa ingon nga layo napakyas sa bug-os nga paghulagway kon nganong sa usa ka kritikal nga masa niining partikular nga elemento sa kemikal, ang pagbahin sa nucleus nagsugod.

Unsay mahitabo pagkadunot

radioactive materials sa, ingon sa gihisgotan sa ibabaw, nakita sa mga butang nga makita diha sa kinaiyahan: uranium, polonium, Radium. Kay sa panig-ingnan, sa bag-ong gigama, putli uranium mao radioactive. natipak nga proseso sa niini nga kaso mahimong diha-diha. Walay bisan unsa nga gawas nga impluwensya sa pipila ka kantidad sa uranium atomo emit Alpha partikulo diha-diha mausab ngadto sa thorium. Kini mao ang usa ka timailhan, nga mao ang gitawag nga-kinabuhi nga katunga. Kini nagpakita, alang sa usa ka yugto sa panahon gikan sa inisyal nga numero bahin mahimong mga katunga. Ang matag radioactive nga elemento katunga-nga-kinabuhi sa iyang kaugalingon nga - gikan sa usa ka tipik sa usa ka ikaduha nga sa California ngadto sa gatusan ka libo sa mga tuig alang sa uranium ug sa cesium. Apan adunay usa ka napugos nga kalihokan. Kon ang atomic uyok pagpamomba proton o Alpha partikulo (helium nuclei) uban sa hatag-as nga kinetic kusog, sila mahimong "split". pagkakabig mekanismo, siyempre, lahi sa unsa nga paagi nga paborito sa inahan sa mga higayon sa usa ka plorera. Apan, ang usa ka pagtandi masubay.

atomic enerhiya

Busa sa halayo kita wala mitubag sa praktikal nga pangutana: diin nga paagi nga ang enerhiya sa nukleyar nga fission. Kay sa usa ka sinugdanan niini mao ang gikinahanglan aron sa pagpatin-aw nga sa panahon sa pagtukod sa nucleus mga espesyal nga nukleyar nga puwersa, nga gitawag sa mga lig-on nga interaction. Sukad sa kinauyokan naglangkob sa usa ka hugpong sa positibo nga proton, ang pangutana nagpabilin, sa unsa nga paagi sila moipon sa tingub, tungod kay ang electrostatic pwersa sa adunay lig-on nga igo sa repel kanila gikan sa matag-usa. Ang tubag mao ang sa mga walay-pagtagad, ug didto: ang kinauyokan nga nagbantay sa gasto sa kaayo nga paspas nga exchange tali sa nucleons espesyal nga mga partikulo - pions. Kini nga sumpay buhi mao ang incredibly gamay. Sa higayon nga natapos ang pagbinayloay sa pi-meson, ang kinauyokan nawataswatas. lang ingon man nga kini nailhan nga ang masa sa nucleus mao ang dili kaayo kay sa kantidad sa tanan nga sa iyang constituent nucleons. panghitabo Kini mao ang gitawag nga ang masa nga depekto. Sa pagkatinuod, ang nawala masa - mao ang enerhiya nga nagaantus sa pagmintinar sa integridad sa mga lugas. Sa higayon nga mibulag gikan sa atomic nucleus sa pipila ka bahin sa enerhiya niini mao ang gihimo sa nukleyar nga mga tanom gahum ug nakabig ngadto sa kainit. Nga mao, ang mga kusog sa nukleyar nga fission - mao ang usa ka tin-aw nga pagpasundayag sa bantog nga pormula ni Einstein. Recall, ang pormula mabasa sama sa: enerhiya ug masa mahimong makabig ngadto sa usag usa (E = mc ^2).

Teorya ug praktis

Karon isulti kanamo kon sa unsang paagi nga kini gigamit lamang theoretical nadiskobrehan sa akong kinabuhi alang sa mga gigawatts sa kuryente. Una, kini kinahanglan nga nakita nga sa kontrolado nga mga reaksiyon aghat fission gigamit. Kasagaran kini mao ang uranium o polonium, nga bombahan sa mga pagpuasa neutron. Ikaduha, kini kinahanglan nga masabtan nga nukleyar fission ang giubanan sa sa paglalang sa bag-ong mga neutron. Ingon sa usa ka resulta, ang gidaghanon sa mga neutron sa reaksyon zone makahimo sa pagtubo kaayo sa madali. Ang matag neutron makabangga sa bag-o, mas bug-os nga lugas, gipikas kanila, nga mosangpot ngadto sa usa ka usbaw sa kainit nga kaliwatan. Kini mao ang usa ka kadena nga reaksyon sa nukleyar nga fission. Walay pugong nga kantidad sa neutron abut sa reactor modala ngadto sa usa ka pagbuto. Mao kana ang nahitabo sa 1986 sa Chernobyl nukleyar nga planta. Busa, diha sa reaksyon zone mao ang kanunay nga ang usa ka bahandi nga mosuhop sobra nga neutron sa pagpugong sa usa ka katalagman. Kini nga graphite sa dagway sa taas nga mga sanga nga magagmay. fission rate mahimong slowed pinaagi sa pagtuslob sa mga sanga nga magagmay sa reaksyon zone. Talaid nukleyar nga reaksyon gihimo ilabi alang sa matag aktibo nga bahandi, ug ang radioactive pagpamomba sa iyang mga partikulo (electron, proton, Alpha partikulo). Apan, sa katapusan nga enerhiya output kalkulado sumala sa balaod sa conservation: E1 + E2 + E3 = E4. Nga mao, ang kinatibuk-ang kusog sa mga inisyal nga core tipik ug (E1 + E2) kinahanglan nga sama sa kusog sa mga resulta nga kinauyokan ug sa libre nga enerhiya nga gipagawas sa sa dagway sa (E3 + E4). talaid nagpakita usab ang usa ka nukleyar nga reaksyon, sa usa ka bahandi nga nakuha sa pagkadunot. Pananglitan, uranium U = Th + Siya, U = PB + Ne, U = Hg + MG. Kini wala ihatag isotopes sa kemikal nga mga elemento, apan kini mao ang importante. Pananglitan, adunay tulo ka mga posibilidad uranium fission, nga maghimo sa lain-laing tingga isotopes, ug neon. Dul-an sa usa ka gatus ka porsyento sa mga fission reaksyon og radioactive isotopes. Nga mao, ang pagkadunot sa uranium nakuha radioactive thorium. Thorium, protactinium makahimo nagkahuyang, nga - sa actinium, ug sa ingon sa. Radioactive sa niini nga serye mahimong, ug bismuth, ug titanium. Bisan hydrogen nga naglangkob sa sentro sa duha ka proton (sa usa ka rate sa usa ka proton), kon dili nga gitawag - deuterium. Sa tubig nag-umol uban sa hydrogen gitawag mabug-at ug mipuno sa una nga sirkito sa usa ka nukleyar nga reactor.

non-malinawon nga atomo

Mga ekspresyon sama sa "mga bukton sa lumba", "Cold Gubat", "nukleyar hulga" sa modernong tawo mahimo nga daw sa kasaysayan ug irrelevant. Apan sa makausa sa matag balita release giubanan sa mga balita hapit sa tanan nga mga sa ibabaw sa kalibutan kon sa unsang paagi sa daghan nga imbento armas nukleyar ug sa unsa nga paagi sa pagpakig-away niini. Ang mga tawo sa pagtukod underground bunkers ug naghimo stocks diha sa mga panghitabo sa usa ka nukleyar nga tingtugnaw. Tibuok nga mga pamilya nagtrabaho sa paglalang sa mga dangpanan. Bisan ang malinawon nga paggamit sa nuclear fission mga reaksiyon mahimong mosangpot sa katalagman. Kini daw nga Chernobyl nagtudlo sa katawhan sa tukma nga dapit niini, apan ang mga elemento sa planeta mao lig-on: sa linog sa Japan masakitan kaayo mabaskog pagpalig-on sa mga NPP "Fukushima". Energy nukleyar nga reaksyon nga gigamit alang sa kalaglagan sa usa ka daghan nga mas sayon. Technology nagkinahanglan lamang sa usa ka limitado nga pwersa sa pagbuto, sa pagkaagi nga dili aron sa wala tuyoa sa paglaglag sa tibuok planeta. Ang labing "tawhanon" bomba, kon kamo motawag niini, dili pagapasipalahan ang palibot sa radiation. Sa kinatibuk-an, ang labing sagad gamiton sila sa usa ka balay nga masuklanon kadena nga reaksyon. Unsa sa nukleyar nga gahum sa mga tanom maningkamot sa tanan nga nagpasabot sa paglikay sa mga bomba sa pagkab-ot sa usa ka kaayo nga karaang paagi. Kay bisan unsa nga natural nga radioactive nga elemento, adunay pipila ka mga kritikal nga mga pangmasang sa lunsay nga bahandi diin ang usa ka kadena nga reaksyon motungha sa iyang kaugalingon. Uranium, alang sa panig-ingnan, mao lamang kalim-an ka kilo. Tungod kay ang uranium mao ang usa ka kaayo nga malisud, kini mao ang lang sa usa ka gamay nga metal nga bola 12-15 centimeters sa diametro. Ang unang bomba atomika nagpatulo sa Hiroshima ug Nagasaki, gihimo tukma sa niini nga baruganan: ang duha ka dili patas nga mga bahin sa lunsay nga uranium lamang hiniusa ug mihatag pagsaka ngadto sa usa ka makalilisang nga pagbuto. Ang modernong mga hinagiban ang mga lagmit mas komplikado. Apan, mahitungod sa kritikal nga mga pangmasang mao ang dili kinahanglan nga kalimtan nga sa taliwala sa mga gagmay nga mga volume sa lunsay nga radioactive bahandi sa panahon sa storage kinahanglan nga babag nga makapugong sa mga piraso sa tingub.

tinubdan radiation

Ang tanan nga mga elemento sa atomic nucleus uban sa usa ka katungdanan sa 82 mga radioactive. Hapit tanan sa mga gaan nga mga elemento sa kemikal nga adunay radioactive isotopes. Ang mas bug-at ang sentro, ang dili kaayo tibuok kinabuhi niini. Ang ubang mga elemento (sama sa California) lamang nga nakuha sa malukpanon nga pagtan - pagduso bug-at nga mga atomo sa magaan-gaan partikulo, nga sagad sa mga accelerators. Tungod kay sila kaayo mabalhinon, dili sila karon sa taklap sa yuta: ang pagtukod sa planeta, sila sa madali decayed ngadto sa uban nga mga elemento. Mga butang uban sa dugang nga kahayag uyok, sama sa uranium, kini mao ang posible nga sa pagkuha. Kini nga proseso mao ang taas nga, angay alang sa uranium sa pagmina, bisan sa dato kaayo nga mga oro naglakip ubos pa kay sa usa ka porsyento. Ang ikatulong paagi, tingali, nagpakita nga ang usa ka bag-o nga Geological yugto nagsugod. Kini nga pagkuha sa radioactive mga elemento gikan sa radioactive kamingawan. Human sa pagtrabaho sa gasolina sa usa ka tanom nga gahum, diha sa usa ka submarino o sa usa ka aircraft carrier, usa ka sinagol nga sugod materyal ug katapusan nga uranium, ang resulta sa division. Sa higayon nga, kini gikonsiderar nga usa ka lig-on nga radioactive nga awa-aw ug gasto tunokong isyu, ingon nga sila ilabay sa sa ingon nga paagi nga sila dili paghugawan ang palibot. Apan, adunay usa ka posibilidad nga ang mga andam-tingub radioactive nga mga butang sa duol nga umaabot (alang sa panig-ingnan, polonium), nga gihimo gikan sa kamingawan niini.