Atomai gali įgyti arba prarasti energiją, kai elektronas juda iš aukštesnės orbitos į žemesnę aplink branduolį. Tačiau padalijus atomo branduolį, elektronai sugrįš į žemesnę orbitą iš aukštesnės orbitos, išleis daug daugiau energijos nei energija. Ši energija gali būti naudojama destruktyviems tikslams arba saugiems ir produktyviems tikslams. Atomo skaidymas vadinamas branduolio dalijimusi, šis procesas buvo atrastas 1938 m. Pasikartojantis atomų skilimas skilimo metu vadinamas grandinine reakcija. Nors daugelis žmonių neturi tam reikalingos įrangos, jei jums įdomu suskaidyti, pateikiame santrauką.
Žingsnis
1 dalis iš 2: Pagrindinis atominis skilimas
Žingsnis 1. Pasirinkite tinkamą izotopą
Kai kurie elementai ar jų izotopai radioaktyviai suyra. Tačiau ne visi izotopai yra vienodi dėl jų skilimo. Dažniausiai naudojamo urano izotopo atominis svoris yra 238, susidedantis iš 92 protonų ir 146 neutronų, tačiau jo branduolys linkęs absorbuoti neutronus neskaidydamas į kitų elementų mažesnius branduolius. Urano izotopas, turintis trimis mažiau neutronų, 235U, suskaidyti gali būti daug lengviau nei izotopus 238U; Tokie izotopai vadinami daliosiomis medžiagomis.
Kai kuriuos izotopus galima suskaidyti labai lengvai, taip greitai, kad neįmanoma išlaikyti nuolatinės skilimo reakcijos. Tai vadinama savaiminiu skilimu; plutonio izotopas 240Pu yra to izotopo pavyzdys, skirtingai nei izotopas 239Pu su lėtesniu dalijimosi greičiu.
Žingsnis 2. Gaukite pakankamai izotopų, kad užtikrintumėte dalijimąsi po pirmojo atomo suskaidymo
Tam reikia tam tikro minimalaus izotopinės medžiagos kiekio padalijimo, kad įvyktų skilimo reakcija; Ši suma vadinama kritine mase. Norint gauti kritinę masę, reikia izotopo žaliavos, kad padidėtų skilimo tikimybė.
Kartais būtina padidinti santykinį suskaidytų izotopų medžiagos kiekį mėginyje, kad būtų užtikrinta, jog gali įvykti nuolatinė skilimo reakcija. Tai vadinama sodrinimu, ir yra keletas metodų, naudojamų mėginiui praturtinti. (Urano sodrinimo metodus rasite wikiKaip praturtinti uraną.)
Žingsnis 3. Pakartotinai šaudykite suskaidytos izotopo medžiagos branduolį subatominėmis dalelėmis
Pavienės subatominės dalelės gali pataikyti į atomus 235U, padalijant jį į du atskirus kito elemento atomus ir išskiriant tris neutronus. Šios trijų tipų subatominės dalelės dažnai naudojamos.
- Protonas. Šios subatominės dalelės turi masę ir teigiamą krūvį. Protonų skaičius atome lemia atomo elementą.
- Neutronai. Šios subatominės dalelės turi masę kaip protonai, bet neturi krūvio.
- Alfa dalelės. Ši dalelė yra helio atomo branduolys, dalis aplink jį besisukančių elektronų. Šią dalelę sudaro du protonai ir du neutronai.
2 dalis iš 2: Atomo skilimo metodas
Žingsnis 1. Šaudykite į vieną to paties izotopo atominį branduolį (branduolį)
Kadangi sunkiai prasiskverbia subatominės dalelės, dalelėms išstumti iš atomų dažnai reikia jėgos. Vienas iš būdų tai padaryti yra šaudyti tam tikro izotopo atomus į kitus to paties izotopo atomus.
Šis metodas buvo naudojamas kuriant atominę bombą 235U nukrito ant Hirošimos. Ginklai, tokie kaip ginklai su urano šerdimis, kurie šaudo į atomus 235U ant atomo 235Kitas U neša medžiagą tokiu dideliu greičiu, kad išlaisvinti neutronai patenka į atomo branduolį 235kitą U ir jį sunaikinti. Atomui skilus išsiskiriantys neutronai gali paeiliui atsitrenkti ir suskaidyti atomą 235kitas U.
2 žingsnis. Tvirtai suspauskite atominį mėginį, suartindami atominę medžiagą
Kartais atomai suyra per greitai, kad būtų apšaudyti vienas kitą. Šiuo atveju atomų suartinimas padidina tikimybę, kad išlaisvintos subatominės dalelės pataikys ir suskaidys kitus atomus.
Šis metodas buvo naudojamas kuriant atominę bombą 239Pu nukrito ant Nagasakio. Įprasti sprogimai supa plutonio masę; sprogimo metu sprogimas varo plutonio masę, nešančią atomus 239Pu priartėja taip, kad išleisti neutronai ir toliau smogtų ir skaidytų atomus 239kitas pu.
Žingsnis 3. Lazerio spinduliu sužadinkite elektronus
Tobulėjant petovato lazeriui (1015 vatų), dabar galima suskaidyti atomus naudojant lazerio spindulį, kad sužadintumėte radioaktyviąją medžiagą gaubiančio metalo elektronus.
- Atliekant 2000 m. Testą Lawrence Livermore laboratorijoje Kalifornijoje, uranas buvo suvyniotas į auksą ir įdėtas į varinį tiglį. 260 džaulių infraraudonųjų spindulių lazerio spindulys impulsuoja į voką ir korpusą, sužadindamas elektronus. Kai elektronai grįžta į įprastą orbitą, jie išskiria didelės energijos gama spinduliuotę, kuri prasiskverbia į aukso ir vario branduolius, išskirdama neutronus, kurie prasiskverbia į urano atomus po aukso sluoksniu ir padalija juos. (Auksas ir varis tapo radioaktyvūs dėl eksperimento.)
- Panašūs bandymai buvo atlikti Rutherford Appleton laboratorijoje Jungtinėje Karalystėje, naudojant 50 teravatų (5 x 1012 vatų) lazeris, nukreiptas į tantalo plokštelę, už kurios yra įvairių medžiagų: kalio, sidabro, cinko ir urano. Dalis visų šių medžiagų atomų buvo sėkmingai padalinta.
Įspėjimas
- Be tam tikrų pernelyg greitų tam tikrų izotopų skilimų, mažesni sprogimai gali sunaikinti skilimo medžiagą, kol sprogimas nepasieks numatyto ilgalaikio reakcijos greičio.
- Kaip ir bet kuri kita įranga, laikykitės būtinų saugos procedūrų ir nedarykite nieko, kas atrodo rizikinga. Būk atsargus.
