Cum de a rupe un atom

Atomii pot câștiga sau pierde energie atunci când un electron trece de la un strat superior la un strat inferior din jurul nucleului. Când nucleul unui atom este rupt, acesta eliberează mai multă energie decât un electron, determinând-o să se întoarcă la cel mai înalt strat, care poate fi folosit în scopuri distructive sau productive. Acțiunea de rupere a unui atom se numește fisiune nucleară și a fost descoperită în 1938 - repetarea constantă a ruperii atomilor în fisiune se numește o reacție în lanț.

conținut

Pași
Partea 1degradarea bazei atomice
Partea 2de defalcare atom
Avertismente
Surse și cotatii

pași

Partea 1
Degradarea bazei atomice

Imaginea intitulată Split a Atom Pasul 1

Alegeți izotopul ideal. Unele elemente sau izotopi sunt rezistente la emisiile radioactive. Cu toate acestea, nu toate sunt create uniform în legătură cu pauza. Cel mai obișnuit izotop al uraniului are o greutate atomică de 238, constând în 92 de protoni și 146 de neutroni, dar nucleul său tinde să absoarbă neutronii fără a fi rupt. Un izotop de uraniu cu mai puțin neutroni, ²³⁵U, poate fi mai ușor de rupt decât ²³⁸U - acest izotop divizibil se numește fisionabil.

Unele izotopi pot fi rupte cu ușurință și atât de repede încât o fisiune continuă poate fi menținută. Aceasta se numește fisiune spontană - izotopul plutonului ²⁴⁰Pu, altul decât izotopul ²³⁹Pu are o fisiune mai lenta.

Au izotopi suficienți pentru a se asigura că fissionul continuă după ce primul atom se rupe. Aceasta înseamnă că este necesară o cantitate minimă de atom pentru ca reacția de fisiune să fie susținută - aceasta se numește masă critică. Atingerea masei critice înseamnă a avea suficient material pentru fisiune.

Uneori este necesară creșterea cantității de izotop pentru a garanta sprijinul pentru fisiune. Aceasta se numește îmbogățire și există mai multe metode de îmbogățire a unei mostre. (Pentru metodele folosite pentru a îmbogăți un eșantion de uraniu, consultați articolul wikiHow "Cum să îmbogățiți uraniul").

Bomba nucleului izotopului cu particule subatomice. O singură particulă poate rupe un atom de ²³⁵U în două, determinând eliberarea a trei neutroni. Există trei tipuri de particule subatomice care sunt de obicei utilizate.

Protonii. Aceste particule au încărcare masică și pozitivă. Numărul de protoni de pe un atom determină ce tip de element este.
Neutronii. Aceste particule au masa, ca protonii, dar nu au nici o taxă.
Particulele alfa. Aceste particule formează nucleul atomilor de heliu, separați de electronii lor. Ele sunt alcătuite din doi protoni și doi neutroni.

Partea 2
de defalcare Atom

Imaginea intitulată Split a Atom Pasul 4

Provoca conflictul dintre nucleele a doi atomi ai aceluiași izotop. Deoarece particulele subatomice sunt dificil de obținut, este necesar să le îndepărtați de atomii lor. O modalitate de a face acest lucru este prin lovirea nucleelor a doi atomi ai aceluiași izotop.

Această metodă a fost folosită pentru a crea bomba atomică ²³⁵U lansat în Hiroshima. A fost lansat un instrument de tragere ²³⁵U pe alți atomi ai lui ²³⁵U provocând un șoc rapid și determinând ca neutronii eliberați să intre în nucleele celorlalți atomi ai lui ²³⁵U, împărțind-le în două. Neutronii eliberați de diviziune, la rândul lor, se ciocnesc și sparg alte atomi de ²³⁵U.

Comprimați eșantionul atomic astfel încât atomii să fie aproape unul de celălalt. Uneori atomii se dezintegrează foarte repede când se ciocnesc cu ceilalți. În acest caz, compresia crește eliberarea particulelor subatomice, determinând și alte atomi să se împartă.

Această metodă a fost folosită pentru a crea bomba atomică ²³⁹Pu a lansat în Nagasaki. Explozivii convenționali au fost umpluți cu plutoniu - când au fost detonați, au comprimat masa de plutoniu, ²³⁹Pu astfel încât neutronii eliberați să poată continua divizarea altor atomi.

Stimulați electronii cu un laser. Odată cu apariția laserului petawatt (10¹⁵ watt), este posibil să se rupă un atom folosind laserul pentru a stimula electronii metalici, creând o substanță radioactivă.

În anul 2000, într-un test efectuat la laboratorul Lawrence Livermore din California, uraniul a fost acoperit cu aur și depozitat într-un suport de cupru. Un fascicul laser de 260 jouli a fost emis către proba, stimulându-i electronii. Când electronii s-au întors la orbita normală, au eliberat o radiație înaltă care a pătruns în aur și cupru, eliberând neutroni capabili să spargă atomi de uraniu sub stratul de aur. (Ca urmare a experimentului, aurul și cuprul au devenit radioactive.)
Un experiment similar a fost realizat la Laboratorul Rutherford Appleton din Marea Britanie, folosind un 50 terawatt (5 x 10¹² watt) pe o placă de tantal cu diverse materiale depuse înapoi: potasiu, argint, zinc și uraniu. Toate aceste elemente aveau o parte din atomii lor sparte.

avertismente

În plus față de izotopii cu rapiditate de fisiune, este posibil ca o mică explozie să rupă materialul înainte de atingerea nivelului dorit de reacție.