Ատոմները կարող են էներգիա ստանալ կամ կորցնել, երբ էլեկտրոնը ավելի բարձր ուղեծրից տեղափոխվում է միջուկի շուրջ ավելի ցածր ուղեծիր: Այնուամենայնիվ, ատոմի միջուկի պառակտումը կազատի շատ ավելի շատ էներգիա, քան էներգիան, երբ էլեկտրոնները ավելի բարձր ուղեծրից վերադառնան ավելի ցածր ուղեծիր: Այդ էներգիան կարող է օգտագործվել կործանարար նպատակներով կամ անվտանգ և արդյունավետ նպատակներով: Ատոմի պառակտումը կոչվում է միջուկային տրոհում, գործընթաց, որը հայտնաբերվել է 1938 թ. Ատոմների կրկնվող տրոհումը կոչվում է շղթայական ռեակցիա: Թեև շատ մարդիկ չունեն սարքավորումներ դա անելու համար, եթե ձեզ հետաքրքրում է պառակտման գործընթացը, ահա ամփոփագիրը:
Քայլ
2 -րդ մաս 1 -ից. Հիմնական ատոմային տրոհում
Քայլ 1. Ընտրեք ճիշտ իզոտոպ:
Որոշ տարրեր կամ դրանց իզոտոպներ ենթարկվում են ռադիոակտիվ քայքայման: Այնուամենայնիվ, ոչ բոլոր իզոտոպներն են ստեղծվում հավասար ՝ իրենց ճեղքման հեշտությամբ: Ուրանի ամենահաճախ օգտագործվող իզոտոպն ունի 238 ատոմային քաշ, որը բաղկացած է 92 պրոտոնից և 146 նեյտրոնից, սակայն նրա միջուկը ձգտում է ներծծել նեյտրոնները ՝ չբաժանվելով այլ տարրերի ավելի փոքր միջուկների մեջ: Ուրանի իզոտոպ, որն ունի երեք ավելի քիչ նեյտրոն, 235U, կարող է լինել շատ ավելի հեշտ ճեղքվել, քան իզոտոպները 238U; Նման իզոտոպները կոչվում են ճեղքվող նյութեր:
Որոշ իզոտոպներ կարելի է շատ հեշտությամբ ճեղքել, այնքան արագ, որ շարունակական տրոհման ռեակցիան չի կարող պահպանվել: Սա կոչվում է ինքնաբուխ տրոհում; պլուտոնիումի իզոտոպ 240Pu- ն այդ իզոտոպի օրինակ է, ի տարբերություն իզոտոպի 239Pu- ն ավելի դանդաղ տրոհման արագությամբ:
Քայլ 2. Ստացեք բավականաչափ իզոտոպներ `ապահովելու համար, որ տրոհումը կշարունակվի առաջին ատոմի պառակտումից հետո:
Սա պահանջում է որոշակի նվազագույն քանակությամբ իզոտոպային նյութի բացում, որպեսզի տեղի ունենա տրոհման ռեակցիա. Այս գումարը կոչվում է կրիտիկական զանգված: Կրիտիկական զանգված ձեռք բերելու համար անհրաժեշտ է սկզբնաղբյուր ՝ իզոտոպի համար ՝ մեծացնելու տրոհման հավանականությունը:
Երբեմն, անհրաժեշտ է ավելացնել նմուշի պառակտված իզոտոպային նյութի հարաբերական քանակությունը `ապահովելու համար, որ շարունակական տրոհման ռեակցիա կարող է առաջանալ: Սա կոչվում է հարստացում, և նմուշը հարստացնելու համար օգտագործվում են մի քանի մեթոդներ: (Ուրանի հարստացման համար օգտագործվող մեթոդների համար տես wikiHow հարստացնելու ուրանի wiki- ն):
Քայլ 3. Պառակտված իզոտոպային նյութի միջուկը մի քանի անգամ կրակիր ենթատոմային մասնիկներով:
Միայնակ ենթատոմային մասնիկները կարող են հարվածել ատոմներին 235U ՝ այն բաժանելով մեկ այլ տարրի երկու առանձին ատոմների և արձակելով երեք նեյտրոն: Այս երեք տիպի ենթատոմային մասնիկները հաճախ օգտագործվում են:
- Պրոտոն: Այս ենթատոմային մասնիկներն ունեն զանգված և դրական լիցք: Ատոմի պրոտոնների թիվը որոշում է ատոմի տարրը:
- Նեյտրոններ: Այս ենթատոմային մասնիկներն ունեն զանգված պրոտոնների տեսքով, բայց չունեն լիցք:
- Ալֆա մասնիկներ. Այս մասնիկը հելիումի ատոմի միջուկն է, իր շուրջը պտտվող էլեկտրոնների մի մասը: Այս մասնիկը բաղկացած է երկու պրոտոնից և երկու նեյտրոններից:
2 -րդ մաս 2 -ից. Ատոմային տրոհման մեթոդ
Քայլ 1. Նույն իզոտոպի մեկ ատոմային միջուկը (միջուկը) կրակեք մյուսի վրա:
Քանի որ առաձգական ենթատոմային մասնիկները դժվարությամբ են անցնում, հաճախ ուժ է պահանջվում, որպեսզի մասնիկները դուրս մղեն իրենց ատոմներից: Դա անելու եղանակներից մեկն այն է, որ տվյալ իզոտոպի ատոմները կրակեն նույն իզոտոպի այլ ատոմների վրա:
Այս մեթոդը օգտագործվել է ատոմային ռումբ ստեղծելու համար 235U նետվեց Հիրոսիմա: Weենքեր, ինչպիսիք են ուրանի միջուկներով զենքերը, որոնք կրակում են ատոմներ 235U ատոմի վրա 235Մյուս U- ն նյութը տանում է այնքան մեծ արագությամբ, որ առաջացնում է արձակված նեյտրոնների հարվածը ատոմի միջուկին 235մեկ այլ U և ոչնչացնել այն: Նեյտրոնները, որոնք արձակվում են ատոմի պառակտման ժամանակ, կարող են հերթով հարվածել և պառակտել ատոմը 235այլ U.
Քայլ 2. Սեղմեք ատոմային նմուշը `մոտեցնելով ատոմային նյութը միմյանց:
Երբեմն ատոմները շատ արագ են քայքայվում միմյանց վրա կրակելու համար: Այս դեպքում ատոմների մերձեցումը մեծացնում է ազատված ենթատոմային մասնիկների ՝ այլ ատոմներին հարվածելու և պառակտելու հավանականությունը:
Այս մեթոդը օգտագործվել է ատոմային ռումբ ստեղծելու համար 239Պուն ընկավ Նագասակիի վրա: Սովորական պայթյունները շրջապատում են պլուտոնիումի զանգվածը; պայթյունի ժամանակ պայթյունը առաջ է մղում պլուտոնիումի զանգվածը ՝ կրելով ատոմները 239Pu- ն մոտենում է այնպես, որ արձակված նեյտրոնները կշարունակեն հարվածել և պառակտել ատոմները 239այլ pu.
Քայլ 3. Էլեկտրոնները գրգռեք լազերային ճառագայթով:
Պետավատտ լազերի մշակմամբ (1015 վաթ), այժմ հնարավոր է ատոմներ պառակտել լազերային ճառագայթով `ռադիոակտիվ նյութը պարունակող մետաղի էլեկտրոնները գրգռելու համար:
- 2000 թվականին Կալիֆոռնիայի Լոուրենս Լիվերմոր լաբորատորիայում անցկացված փորձարկման ժամանակ ուրանը փաթաթվեց ոսկով և տեղադրվեց պղնձե խառնարանում: 260 ջոուլ ինֆրակարմիր լազերային ճառագայթի զարկերակը հարվածում է ծրարին և պատյանին ՝ հուզելով էլեկտրոնները: Երբ էլեկտրոնները վերադառնում են իրենց սովորական ուղեծրերին, նրանք արձակում են բարձր էներգիայի գամմա ճառագայթում, որը ներթափանցում է ոսկու և պղնձի միջուկներ ՝ թողնելով նեյտրոններ, որոնք ներթափանցում են ոսկու շերտի տակ գտնվող ուրանի ատոմները և դրանք բաժանում: (Փորձի արդյունքում և ոսկին, և պղինձը ռադիոակտիվ դարձան):
- Նմանատիպ թեստեր են իրականացվել Միացյալ Թագավորության Ռադերֆորդ Էփլթոնի լաբորատորիայում ՝ օգտագործելով 50 տերավատտ (5 x 1012 վաթս) լազերային թիրախը տանտալային ափսեի վրա է, որի հետևում կան տարբեր նյութեր ՝ կալիում, արծաթ, ցինկ և ուրան: Այս բոլոր նյութերի ատոմների մի մասը հաջողությամբ պառակտվեց:
Գուշացում
- Ի լրումն չափազանց արագ որոշ իզոտոպների որոշակի տրոհումների, ավելի փոքր պայթյունները կարող են քայքայել ճեղքվող նյութը, մինչև որ պայթյունը հասնի ակնկալվող կայուն ռեակցիայի արագությանը:
- Ինչպես ցանկացած այլ սարքավորումների, հետևեք անվտանգության պահանջվող ընթացակարգերին և մի արեք այն, ինչը ռիսկային է թվում: Զգույշ եղիր.
