Fisi nuklir: prosés fisi nuklir. réaksi nuklir

artikel nu Talks About naon a fisi nuklir salaku prosés nu geus kapanggih jeung dijelaskeun. Discloses pamakéan na salaku sumber énergi jeung pakarang nuklir.

"Indivisible" atom

abad ka dua puluh munggaran nyaeta replete kalawan ungkapan kayaning "énergi atom", "téhnologi nuklir", "runtah radioaktif". Unggal ayeuna lajeng dina headline flashed laporan ngeunaan kamungkinan kontaminasi radioaktif tina taneuh, sagara, anu és Antartika. Sanajan kitu, rahayat biasa anu mindeng teu gagasan sae pisan naon wewengkon elmu na kumaha eta mantuan dina kahirupan sapopoe. Anjeun kudu ngamimitian, sugan, ku carita. Ti patarosan pisan munggaran, nu ditanya hiji lalaki well-fed jeung well-diasah, manéhna hayang nyaho sabaraha dunya jalan. Kumaha nilik panon, ceuli hears naha ti cai beda batu - yén naon nu sages tina perawatan immemorial waktos. Malah di India kuno jeung Yunani, sababaraha pikiran inquiring geus ngusulkeun yén aya hiji partikel minimum (eta disebut oge "indivisible"), jeung sipat materi. kimiawan abad pertengahan dikonfirmasi nebak wijaksana, sarta atom harti modéren ngawengku hiji atom - partikel pangleutikna zat nu mangrupakeun pamawa sipat.

atom bagian

Sanajan kitu, ngembangkeun teknologi (misalna foto) ngarah ka atom ceased jadi mungkin zat partikel pangleutikna. Sanajan dicokot misah atom téh listrik nétral, ilmuwan gancang sadar: eta ngawengku dua bagian ku biaya béda. Jumlah Unit boga muatan positif jumlah négatip compensates sahingga tetep atom netral. Tapi aya henteu unambiguous modél atom. Kusabab dina wayah éta masih didominasi ku fisika klasik, yen aya asumsi béda.

Modél atom

Mimitina, modél "bodas roti jeung kismis" munggaran diajukeun. Muatan positif saperti eta ngeusi sakabéh spasi tina atom jeung éta, kawas kismis di Bun a, biaya négatip nu disebarkeun. Kawentar percobaan tina Rutherford dicirikeun nu handap: nyaéta beurat kacida unsur sareng positif muatan (inti), sarta dikurilingan ku loba torek éléktron di puseur atom. Kernel Beurat ratusan kali heavier ti sakur éléktron (anu mangrupa 99.9 persén ku beurat total atom). Kituna lahir modél planet atom Bohr. Sanajan kitu, sababaraha elemen na contradict katampa dina waktu fisika klasik. Ku alatan éta, mékanika kuantum anyar diwangun. Kalawan penampilan na jaman mimiti elmu nonclassical.

Atom na radioaktivitas

Ti sakabeh luhur janten jelas nu kernel - hal anu hiji, bagian boga muatan positif beurat atom nu constitutes nu bulk tina eta. Sabot kuantisasi énergi sarta posisi hiji éléktron ngorbit hiji atom geus ogé neuleuman, nya éta waktu jeung neuleuman sipat tina atom inti. Ieu sumping ka bantuan ti hiji pamanggihan cemerlang tur kaduga tina radioaktivitas. Eta geus mantuan pikeun nembongkeun hakekat beurat sentral atom, salaku radioaktif sumber - nuklir fisi. Di péngkolan tina ke na abad ka, lawang anu murag hiji sanggeus lianna. Téori leyuran hiji masalah ngabalukarkeun kudu set anyar pangalaman. Hasil eksperimen masihan naékna téori jeung hipotesis nu diperlukeun pikeun mastikeun atawa refute. Sering, dina pamanggihan greatest mucunghul, kantun lantaran dina cara kieu rumusna nya merenah pikeun komputasi (kayaning kuantum Max Planck). Dina awal jaman fotografi, élmuwan terang yen Uyah uranium lampu-kapok pilem lampu-sénsitip, tapi maranéhna teu nyaho yén dasar fenomena ieu téh fisi nuklir. Ku alatan éta, radioaktivitas ieu diulik dina urutan ngartos alam buruk nuklir. Éta atra yén transisi kuantum émisi anu dihasilkeun, tapi teu jentre naon éta. Chet Curie sasari radium murni tur polonium, ngolah bijih uranium ampir sacara manual pikeun meunangkeun jawaban pikeun patarosan ieu.

radiasi muatan

Rutherford geus dipigawé pisan pikeun ulikan struktur atom na oge nyumbang ka ulikan ngeunaan kumaha division tina inti atom. Élmuwan nempatkeun radiasi dipancarkeun ku unsur radioaktif dina médan magnét sarta ngagaduhan hasil hébat. Tétéla yén radiasi diwangun ku tilu komponén: salah éta nétral jeung dua lianna - positif sarta négatif muatan. Ulikan fisi mimiti jeung idéntifikasi komponén na. Ieu geus kabuktian yen inti bisa dibagi, méré bagian tina muatan positif na.

Struktur intina

Ieu engké mecenghul yén inti atom diwangun teu ukur ngeunaan muatanana positif partikel proton, tapi partikel neutron nétral. Duaan aranjeunna disebut nukleon (tina basa Inggris «inti», kernel di). Najan kitu, para élmuwan geus deui encountered masalah: massa inti (ie jumlah nukleon) teu salawasna pakait jeung muatan na. Y hidrogén intina boga muatan tina +1, sarta massa bisa jadi tilu, dua, sarta salah. Dina handap eta dina periodik tabel hélium muatan inti 2, kalawan inti na ngandung 4 nepi ka 6 nukleon. Langkung elemen kompléks bisa boga angka loba nu leuwih gede tina beurat béda jeung muatan sarua. variasi sapertos atom disebut isotop. Jeung sababaraha anu rada stabil isotop, batur gancang disintegrated, kusabab maranehna eta ieu dicirikeun ku nuklir fisi. Naon dasar konsisten jeung Jumlah stabilitas nukleon tina inti? Naha ditambah ngan hiji neutron jeung inti beurat jeung rada stabil ngarah ka pamisah pikeun ngaleupaskeun tina radioaktivitas? Cukup Oddly, jawaban pikeun patarosan penting ieu geus henteu acan kungsi kapanggih. Émpiris, éta ieu kapanggih kaluar yén sababaraha proton jeung neutron pakait jeung konfigurasi stabil tina inti. Mun inti 2, 4, 8, 50 neutron jeung / atawa proton, kernel anu bakal uniquely stabil. angka ieu nu malah disebut gaib (jeung ngaranna éta stasiun sawawa, ilmuwan, fisika nuklir). Ku kituna, inti fisi gumantung kana maranéhna massa, maksudna, jumlah maranéhanana konstituén nukleon.

Serelek, panutup, kristal

Nangtukeun faktor anu tanggung jawab kuatna inti, dina momen moal mungkin. Aya loba teori model struktur atom. Tilu sahiji nu kawentar tur dimekarkeun sering di odds saling dina perkara béda. Kahiji nyaeta inti - a serelek cairan nuklir husus. Sedengkeun pikeun cai, éta dicirikeun ku fluidity, tegangan permukaan, fusi sarta buruk. Dina modél cangkang dina kernel teuing, aya tingkat énergi nu tangtu, nu ngeusi nukleon. Katilu alleges yén kernel di - a sedeng nu mangrupa tiasa refract gelombang husus (de Broglie), indéks réfraktif - nyaéta énergi poténsial. Sanajan kitu, henteu model geus jadi jauh gagal mun pinuh ngajelaskeun naha dina massa kritis tangtu unsur kimia tinangtu ieu, nu bengkahna tina intina dimimitian.

Naon kajadian buruk

radioaktivitas, sakumaha disebutkeun di luhur, ieu nu kapanggih dina zat nu bisa kapanggih di alam: uranium, polonium, radium. Contona, karek diproduksi, uranium murni nyaéta radioaktif. prosés bengkahna dina hal ieu bakal spontan. Tanpa pangaruh éksternal sababaraha atom uranium emits partikel alfa spontaneously ngajanggélék jadi thorium. Ieu mangrupa indikator nu disebut satengah hirup. Ieu nembongkeun, pikeun periode waktu ti angka bagian awal bakal ngeunaan satengah. Unggal radioaktif unsur satengah kahirupan sorangan - ti fraksi kadua mun California ka ratusan rébu taun keur uranium jeung kalapa. Tapi Aya kapaksa aktivitas. Mun nu inti atom bombarding proton atawa partikel alfa (hélium inti) jeung énergi kinétik tinggi, aranjeunna tiasa "pamisah". konvérsi mékanisme, tangtosna, béda ti sabaraha indungna favorit ngarecah hiji vas. Sanajan kitu, hiji analogi tangtu bisa disusud.

énergi atom

Sajauh kami geus moal direspon jeung sual praktis: mana teu énérgi dina fisi nuklir. Pikeun mimitian perlu netelakeun yen dina mangsa dibentukna intina nyaéta gaya inti husus, disebutna interaksi kuat. Kusabab inti diwangun ku susunan proton positif, sual tetep, kumaha aranjeunna lengket ngahiji, alatan gaya éléktrostatik boga cukup kuat ngusir eta tina tiap lianna. Dina jawaban eta duanana basajan, sarta aya: inti ieu diteundeun di expense of bursa pisan gancang antara nukleon partikel husus - pions. link ieu hirup téh incredibly leutik. Sakali terminated bursa of pi-mesons, inti disintegrates. sagampil ogé éta dipikanyaho yén massa inti téh kirang ti sakur ku nukleon panyusunna. fenomena ieu disebut cacad massa. Kanyataanna, massa leungit - nyaéta énergi anu spent dina ngajaga integritas kernel anu. Sakali dipisahkeun tina inti atom sababaraha bagian tina énergi ieu dihasilkeun dina pembangkit listrik nuklir sarta dirobah jadi panas. Maksudna, énergi nuklir fisi - mangrupakeun jelas démo ngeunaan Einstein kawentar rumus. Ngelingan, rumus berbunyi salaku: énergi jeung massa bisa dirobah jadi silih (E = mc ^2).

Tiori sarta praktek

Ayeuna ngabejaan urang kumaha biasa digunakeun kapanggihna murni teoritis dina kahirupan mah keur gigawatts listrik. Firstly, éta kudu dicatet yén dina réaksi dikawasa ngainduksi fisi anu dipaké. Paling mindeng éta uranium atawa polonium, nu geus bombarded ku neutron gancang. Bréh, kudu dipikaharti yén nuklir fisi maksudna dibiruyungan kreasi anyar neutron. Hasilna, jumlah neutron dina zone réaksi téh bisa tumuwuh kacida gancangna. Unggal neutron patubruk jeung anyar, leuwih gembleng kernels, splits aranjeunna, anu ngabalukarkeun kanaékan generasi panas. Ieu ranté réaksi nuklir fisi. jumlahna Uncontrolled kanaékan neutron dina réaktor nu bisa ngakibatkeun hiji ledakan. Éta naon anu lumangsung dina 1986 di PLTN Chernobyl. Kituna, dina zona réaksi sok zat nu absorbs kaleuwihan neutron pikeun nyegah bencana a. grafit Ieu dina bentuk rod panjang. Laju fisi bisa kalem ku immersing nu rod dina zone réaksi. Persamaan réaksi nuklir dijieun husus pikeun unggal zat aktif sarta radioaktif bombarding partikel na (éléktron, proton, partikel alfa). Sanajan kitu, kaluaran énergi final diitung nurutkeun hukum konservasi: E1 + E2 + E3 = E4. Hartina, énergi total dina partikel inti awal jeung (E1 + E2) kudu sarua jeung énergi inti hasilna sarta énergi bébas dileupaskeun dina dua wujud tina (E3 + E4). Persamaan ogé nempokeun hiji nuklir réaksi, zat diala ku dékomposisi. Contona, uranium U = Th + Anjeunna, U = PB + Ne, U = Hg + Mg. Eta teu dibikeun isotop tina unsur kimiawi, tapi ieu téh penting. Contona, aya tilu kemungkinan fisi uranium, nu ngahasilkeun isotop kalungguhan béda, sarta neon. Ampir saratus persen tina réaksi fisi ngahasilkeun isotop radioaktif. Nyéta, nu buruk tina uranium diala radioaktif thorium. Thorium, protactinium téh bisa disintegrate, éta - mun actinium, jeung saterusna. Radioaktif dina ieu runtuyan bisa, sarta bismut, sarta titanium. Malah hidrogén dikandung dina inti dua proton (dina laju hiji proton), disebut béda - deuterium. Cai ngawujud kalawan hidrogén disebut beurat jeung ngeusi circuit munggaran dina réaktor nuklir.

non-damai atom

Ungkapan kayaning "lomba kelek", "Perang Tiis", "anceman nuklir" pikeun lalaki modern bisa sigana sajarah jeung nyimpang. Tapi sakali unggal warta sékrési ieu dipirig ku warta laporan ampir sakuliah dunya ngeunaan sabaraha nimukeun nuklir Pakarang jeung cara tarung eta. Jalma anu ngawangun bunkers bawah tanah jeung dijieun saham dina acara anu usum nuklir. kulawarga sakabeh dikeureuyeuh kreasi saung. Malah pamakéan damai réaksi fisi nuklir bisa ngakibatkeun musibah. Eta bakal sigana nu Chernobyl geus diajar umat manusa katepatan di ieu wewengkon, tapi unsur planét ieu kuat: gempa di jepang Hurt pisan mantap strengthening tina NPP "Fukushima". Énergi réaksi nuklir dipaké pikeun karuksakan loba gampang. Téhnologi merlukeun ukur kakuatan kawates ledakan, ku kituna teu inadvertently ngancurkeun sakabéh pangeusina. Paling "manusiawi" bom, upami anjeun tiasa nelepon eta, ulah ngotoran sakuriling radiasi. Sacara umum, paling sering aranjeunna pamakéan hiji uncontrolled ranté réaksi. Naon di kakuatan nuklir tatangkalan narékahan ku sadayana hartina nyingkahan bom pikeun ngahontal cara pisan primitif. Pikeun naon alam radioaktif unsur, aya sababaraha kritis massa murni zat nu hiji ranté réaksi timbul sorangan. Uranium, contona, maksudna ukur lima puluh kilogram. Kusabab uranium téh pisan teuas, éta ngan bal logam leutik 12-15 sentimeter diaméterna. The bom atom munggaran turun di Hirosima jeung Nagasaki, Tembok diwangun persis kana prinsip ieu: dua bagian unequal of uranium murni saukur digabungkeun jeung masihan naékna letusan pikasieuneun. pakarang modern meureun leuwih kompleks. Sanajan kitu, ngeunaan massa kritis mah teu perlu poho yen antara jilid leutik zat radioaktif murni mangsa neundeun kedah halangan nu nyegah potongan babarengan.

sumber radiasi

Sakabeh elemen ti atom inti ku muatan leuwih 82 mangrupakeun radioaktif. Ampir kabéh nu torek kimiawi elemen miboga radioaktif isotop. The heavier intina, anu kirang hirupna na. Sababaraha elemen (kayaning California) ngan bisa diala synthetically - ngadorong beurat atom nu torek partikel, mindeng mibanda accelerators. Kusabab aranjeunna pisan teu stabil, aranjeunna henteu hadir dina bumi kulit: formasi planét, maranéhna gancang decayed kana séjén elemen. Zat mibanda inti lampu deui, kayaning uranium, kasebut nyaéta dimungkinkeun pikeun nimba. prosés ieu téh panjang, cocog pikeun pertambangan uranium, sanajan di ores pisan euyeub ngandung kirang ti hiji persen. Cara katilu, sugan, nunjukkeun yén hiji epoch géologis anyar geus dimimitian. ékstraksi ieu elemen radioaktif tina runtah radioaktif. Saatos kerja suluh dina kakuatan tutuwuhan, dina kapal selam atawa hiji pesawat pamawa, campuran mimiti bahan sarta final uranium, hasil tina division. Di momen, éta dianggap solid radioaktif runtah sarta waragad thorny masalah, sabab nu disposed sahiji di sapertos cara anu teu ngotoran lingkungan. Sanajan kitu, aya kamungkinan yén siap-kentel radioaktif zat dina deukeut hareup (contona, polonium), bakal dihasilkeun tina ieu runtah.