Нуклеарна фисија: процес нуклеарне фисије. нуклеарне реакције

Чланак говори о томе шта нуклеарна фисија као процес је откривено и описано. Открива њену употребу као извор енергије и нуклеарног оружја.

"Индивисибле" Атом

Двадесет први век је препуна таквих израза као што су "атомске енергије", "нуклеарне технологије", "радиоактивни отпад". С времена на време су наслови обасја извештаје о могућности радиоактивне контаминације земљишта, океана, на Антарктику леда. Међутим, обични људи често нису баш добра идеја којој области науке и како то помаже у свакодневном животу. Требало би да почне, можда, са причама. Од првог питања, која постављено добро хранила и добро обучен човек, хтео је да зна како свет функционише. Како око види, ухо чује зашто не воде се разликује од камена - то је оно што су мудраци од памтивека неге. Чак иу древној Индији и Грчкој, неки су се распитивали умови су сугерисали да постоји минимална честица (такође се назива "недељив"), са особинама материјала. Медиевал хемичари потврђених погодити мудар, а атом савремена дефиниција укључује атом - најмањи делић супстанцу која преносилац својстава.

део атома

Међутим, развој технологије (нпр фотографије) довело до атом престала да буде најмањи могући честица материје. Иако узети одвојено атом електрично неутралан, научници су брзо схватиле: састоји се од два дела са различитим оптужбе. Број позитивно наелектрисаних делова компензира износ негативан, тако да атом остане неутрална. Али није било недвосмислена модел атома. Од тада још увек доминирају класичне физике, да постоје различити претпоставке.

модел атома

У почетку, предложено је модел "белог хлеба са сувим грожђем". Позитивна пуњење јер испуњава цео простор атома и њега, као сувог грожђа у лепињи, негативне трошкови су распоређени. Познате експерименти Рутхерфорд идентификовали следеће тачке: у центру атома је веома тежак елемент са позитивним набојем (нуклеуса) и окружена са много лакшим електрона. Кернел Веигхт стотине пута теже од збира свих електрона (односно 99.9 тежинских процената укупних атома). Тако је рођен планетарни модел атом Бор. Међутим, неки од његових елемената у супротности у том тренутку прихваћено од класичне физике. Стога, нови квантна механика је развијен. Својим изгледом период почео некласични наука.

Атом и радиоактивности

Из свега наведеног јасно је да је кернел - То је тежак, позитивно наелектрисана део атом, који представља највећи део тога. Када квантизација енергије и положаја електрона орбити атом су добро проучено, време је да разуме природу атомског језгра. Дошло је до помоћ од бриљантан и неочекиван откриће радиоактивности. Она је помогла да открије суштину тешке централне атома, као радиоактивног извора - нуклеарне фисије. На прелазу из КСИКС и КСКС века, отварање је пао један за другим. Теоријски решење једног проблема изазива потребу за постављање нових искустава. Експериментални резултати довели су до теорије и хипотезе које су потребне да потврди или оповргне. Често, највећи открића појавиле, једноставно зато што на тај начин формула је погодна за рачунарство (као што су квантне Мак Планцк). На почетку ере фотографије, научници су знали да соли уранијума светло-излечити осетљив на светлост филм, али нису знали да је основа овог феномена је нуклеарна фисија. Због тога, радиоактивност је студирао како би разумели природу нуклеарног распадања. Очигледно је да су емисије квантне прелази генерисана, али није било јасно шта је то. Цхет Кири Ектрацтед чиста радијум и полонијум, обрада уранијум руде практично ручно да добијем одговор на ово питање.

Пуњење зрачење

Рутхерфорд је учинио много за проучавање атомске структуре, као и допринео студија о томе како поделе језгра атома. Научник ставио зрачења од радиоактивног елемента у магнетном пољу и добио сјајан резултат. Испоставило се да је радијација се састоји од три компоненте: један је био неутралан, а друга два - позитивно и негативно набијене. Студија фисија је почео са идентификацијом својих компоненти. Доказано је да је језгро може да се подели, да дају део своје позитивно наелектрисање.

Структура језгра

Касније се испоставило да је атомска језгра се састоји не само од позитивно наелектрисаних честица од протона, али неутрални неутрона честице. Заједно су се називају нуклеоне (од енглески «језгра», језгро). Међутим, научници су поново наишао на проблем: маса језгро (односно број нуклеоне) није увек одговарати њеним пуњења. У водоника језгру има набој +1, а маса може бити три, и два, и један. У њеном следеће у периодном систему хелијума пуњења Цоре 2, са својим језгро садржи 4 до 6 нуклеоне. Више сложени елементи могу имати много већи број различитих маса на истој оптужби. Такве варијације атома називају изотопи. А неки су били прилично стабилни изотопи, други брзо распала, јер за њих је карактерисала нуклеарне фисије. Шта основа у складу са бројем нуклеоне стабилности језгра? Зашто додавање само једног неутрона у тешком и прилично стабилна језгра је довело до његовог разлаза за ослобађање од радиоактивности? Зачудо, још увијек није нашао одговор на ово важно питање. Емпиријски је открио да одређени број протона и неутрона одговарају стабилне конфигурације језгара. Уколико цоре 2, 4, 8, 50 неутрони и / или протони, језгро ће јединствено стабилно. Ови бројеви су чак називају магичан (и да их именовао као одрасли, научници, нуклеарна физика). Тако, нуклеарна фисија зависи од њихове масе, односно, број њихових конститутивних нуклеона.

Дроп, поклопац, кристал

Одредити фактор који је одговоран, то није било могуће у овом тренутку за стабилност језгра. Постоје многе теорије, модели атомске структуре. Три од најпознатијих и најчешће развијен у супротности једни са другима у различитим стварима. Први је да је језгро - пад од специјалних нуклеарних течности. Што се тиче воде, карактерише флуидност, површинског напона, фузије и пропадања. У моделу љуске у језгру превише, постоје одређени нивои енергије, који су испуњени нуклеона. Трећи наводи да језгро - медиј који је у стању да рефрацт специфичну таласну дужину (де Броглие), при чему је индекс преламања - је потенцијална енергија. Међутим, ни један модел још увек није у стању да у потпуности опише зашто на одређена критична маса ова хемијских елемената, почиње нуклеарна фисија.

Шта се дешава распад

Радиоактивност, као што је горе поменуто, пронађена је у супстанци које се могу наћи у природи: уранијума, полонијум, радијум. На пример, недавно произведено, чисто уранијум радиоактиван. Процес сплиттинг у овом случају ће бити спонтана. Без икакве спољни утицај одређена количина уранијума атоми Емит алфа честице спонтано трансформисати у торијумовим. То је показатељ, који се назива полу-живот. То показује, за период времена од почетни део бројеви ће бити око пола. Сваки радиоактивни елемент полу-живот за себе - од делићу секунде у Калифорнију да стотине хиљада година за уранијума и цезијума. Али постоји принудна активност. Уколико језгра атома да бомбардују протоне и алфа честице (језгра хелијума) са високом кинетичку енергију, могу бити "сплит". механизам конверзије, наравно, разликује од како мајке омиљени поломи вазу. Међутим, одређена аналогија може се пратити.

атомска енергија

До сада нисмо одговорили на питање практичне природе: како је нуклеарна енергија фисије се узима. За почетак је потребно да се разјасни да приликом формирања језгра су посебни нуклеарна сила, зове јака интеракција. Пошто је језгро састоји од скупа позитивних протона, остаје питање, како се држе заједно, јер електростатички снаге имају довољно јак да их одбијају једни од других. Одговор је једноставан, и тамо: језгро се чува о трошку врло брзо размена нуклеоне посебна честица - пиони. Ова веза живи је невероватно мали. Једном престао размену пи-мезона, језгро распадне. баш као и познато је да је маса језгро је мање него збир свих њених конститутивних нуклеоне. Овај феномен се назива маса дефект. У ствари, недостаје маса - је енергија која се троши на одржавању интегритета језгра. Када одвојен од атомског језгра неки део ове енергије се производи у нуклеарним електранама и претвара у топлоту. То је, енергија нуклеарне фисије - је јасан показатељ Ајнштајнове чувене формуле. Подсетимо, формула гласи: енергија и маса могу да се конвертују једно у друго (Е = мц ^2).

Теорија и пракса

Сада нам реци како се користи чисто теоријска открића у свом животу за гигавата електричне енергије. Прво, треба напоменути да се у контролисаним реакцијама се користи индукована фисија. Најчешће је уранијум или полонијум, који је бомбардован брзим неутрона. Друго, треба да се разуме да је нуклеарна фисија је праћена стварањем нових неутрона. Као резултат тога, број неутрона у реакционој зони може да расте веома брзо. Сваки неутрона судара са новим, још целих зрна, раздваја их, што доводи до повећања топлоте. То је ланац реакција нуклеарне фисије. Неконтролисани количине пораста неутронске у реактору може довести до експлозије. То је оно што се догодило 1986. године у Чернобиљу нуклеарне електране. Дакле, у реакционој зони је увек супстанца која апсорбује додатне неутрона, спречавајући катастрофу. Овај графит у облику дугих штапова. фиссион степен може бити успорена потапањем шипке у реакционој зони. Једначина нуклеарна реакција је направљен специјално за сваки активна супстанца и радиоактивног бомбардовања његове честице (електрони, протони, алфа честице). Међутим, крајњи излаз енергије обрачунава у складу са законом очувања Е1 + Е2 + Е3 = Е4. То јест, укупна енергија почетног језгра честице и (Е1 + Е2) мора бити једнака енергији насталог језгра и слободне енергије ослобађа у облику (Е3 + Е4). Једначина показује нуклеарну реакцију, супстанцу добијен разлагањем. На пример, урана У = ТХ + Он, К = ПБ & Не, К = ХГ + Мг. Није дат изотопе хемијских елемената, али ово је важно. На пример, постоје три могућности фисија уранијума, које производе различите предности у изотопа, а неон. Скоро сто посто од фисије реакције производи радиоактивне изотопе. То јест, распад урана добијених радиоактивни торијум. Торијум, протактинијум је у стању да се распада, да - да Ацтиниум, и тако даље. Радиоактивни у овој серији може бити, и бизмута, и титанијума. Чак водоника садржи нуклеус два протона (по стопи од једног протона), иначе назван - деутеријум. Образоване воде са водоником се назива тешки и пуни примарног склоп у нуклеарном реактору.

нон-пеацефул атом

Изрази као што су "трка у наоружању", "хладног рата", "нуклеарне претње" до модерног човека може изгледати историјски и ирелевантно. Али једном саопстењу је био у пратњи вести извештаји скоро целог света о томе колико је измислио нуклеарног оружја и како да се боримо. Људи су градили подземне бункере и направљене залихе у случају нуклеарне зиме. Читаве породице су радили на стварању склоништа. Чак и мирно коришћење реакција нуклеарна фисија може довести до катастрофе. Чини се да је Чернобиљ је учио човечанство тачност у овој области, али су елементи планете је јача: земљотрес у Јапану повреди веома снажну јачање НПП "Фукушима". Енергија нуклеарна реакција се користи за уништавање много лакше. Технологија захтева само ограничен снагу експлозије, како се не би случајно уништи целу планету. Највише "хумане" бомбе, ако може назвати, не загађују околину зрачења. У принципу, најчешће користе неконтролисано ланчану реакцију. Оно што у нуклеарним електранама настоје свим средствима да се избегне бомбе да би се постигла веома примитиван начин. За било који природни радиоактивног елемента, постоји нека критична маса чисте супстанце у коме се ланчана реакција настаје. Уранијум, на пример, је само педесет килограма. Пошто је уранијум веома тешко, то је само мала метална лопта 12-15 центиметара у пречнику. Први атомске бомбе бачене на Хирошиму и Нагасаки су се управо на овом принципу: два неједнаких делова чистог урана једноставно у комбинацији и дао повод за застрашујући експлозије. Модерна оружја су вероватно сложенији. Међутим, око критичне масе није потребно да се заборави да између мале количине чистог радиоактивне материје током складиштења треба да буде препреке које спречавају коцкице.

зрачења

Сви елементи атомског језгра са пуњењем преко 82 су радиоактивни. Скоро сви лакших хемијских елемената има радиоактивне изотопе. Теже је нуклеус, мање његов животни век. Неки елементи (као што Цалифорниа) могу се добити само синтетички - гурајући тешких атоме са лакшим честицама, често са акцелераторима. С обзиром да су веома нестабилне, нису присутни у земљиној кори: формирање планете, они брзо распао у друге елементе. Супстанце са више светлости језгра, као што уранијума, могуће је извући. Овај процес је дуг, погодна за екстракцију уранијума, чак иу веома богатим рудама садрже мање од једног процента. Трећи начин, можда, указује на то да је нова геолошка епоха је почела. Ова екстракција радиоактивних елемената из радиоактивног отпада. После рада на гориво електране, на подморница или носач авиона, мешавину извора уранијума и коначног супстанце, резултат поделе. У овом тренутку, то се сматра чврсти радиоактивни отпад и трошкови теско питање, јер се одлажу на такав начин да не загађују околину. Међутим, постоји могућност да спремне концентрован радиоактивне материје у блиској будућности (на пример, полонијум), ће се производити из ове отпада.