Атом ядросының бөлінуі: ядролық бөлінудің процесі. ядролық реакциялар

процесс ретінде ядролық бөлу табылған және сипатталған болатын қандай туралы мақала келіссөздер. энергетика және ядролық қаруды көзі ретінде оны пайдалануға ашып көрсетеді.

«Бөлінбейтін» атомы

ХХІ ғасырдағы «атом энергиясы», «ядролық технология», «радиоактивті қалдықтарды» сияқты өрнектерді береке болып табылады. Әрбір қазір, содан кейін тақырыптары радиоактивті топырақ ластану, мұхиттар, антарктикалық мұз мүмкіндігі туралы есептерді шашады. Алайда, қарапайым адамдардың ғылым және ол қалай күнделікті өмірде көмектеседі қандай ауданы өте жақсы идея жиі емес. Сіз әңгімелер бар, бәлкім, бастау керек. қарыны тоқ және жақсы киінген адам сұрады өте Бірінші мәселе, бастап, ол әлемдік қалай жұмыс істейді білгісі келді. су тас айырмашылығы қарағанда неге көз көреді қалай, құлақ естіп - деп заманнан бері күтім қандай Данагөй табылады. Тіпті ежелгі Үндістан мен Грекияда, кейбір сұрау саналары материалдың қасиеттері бар, (ол сондай-ақ «бөлінбейтін» деп аталады) ең аз бөлшектер бар екенін айтады. растады ортағасырлық химиктер дана болжауымша, және қазіргі заманғы анықтау атом атомы кіреді - қасиеттерін тасымалдаушы болып табылатын заттың ең кішкентай бөлшектер.

атом бөліктері

Алайда, атомның әкелді технологиясы (мысалы, фотосуреттер) дамыту мүмкіндігінше аз бөлшектердің зат болуы тоқтатты. атом электр бейтарап жеке алынған болса да, ғалымдар тез түсіндім: ол әр түрлі алымдар екі бөліктен тұрады. оң зарядталған бірлік сан теріс саны осылайша өтейді бейтарап атомы қалады. Бірақ атомның ешқандай мәнді модель болды. сол уақытта бері әлі күнге дейін түрлі жорамалдар бар екенін, классикалық физика басым.

атомының моделі

Алғашында, «Мейіз ақ нан» моделі ұсынылды. ол бүкіл атом кеңістік және оны толтырады оң заряд, тоқаштар мейіз сияқты, теріс ақы бөлінген. атақты Резерфорд эксперименттер келесі анықталған: оң зарядты (ядро) өте ауыр элементі болып табылады, және атом орталығында әлдеқайда жеңіл электрондар қоршалған. (Жалпы атомдар салмағы бойынша 99,9 пайыз), барлық электрондардың сомасынан ауырлау рет ядро Салмағы жүздеген. Осылайша атомның Бор планетарлық моделі дүниеге келген. Алайда, оның кейбір элементтерін классикалық физика уақытта қабылданған қайшы. Сондықтан, жаңа кванттық механика әзірленді. оның пайда мерзімі классикалық ғылым бастады.

атом және радиоактивтілік

барлық, ол ядро анық болып жоғарыда бастап - бұл ауыр, оң оның басым бөлігін құрайды атомның, бір бөлігін тапсырды. Кезде энергия кванттау және атомы айнала қозғалатын электрон орналасуы ақ зерттелген, ол атом ядросының табиғатын түсіну уақыт болып табылады. Ол радиоактивтіліктің тамаша және күтпеген ашу көмекке келді. ядролық бөлу - Ол радиоактивті көзі ретінде, ауыр орталық атомның мәнін ашуы көмектесті. Он тоғызыншы және жиырмасыншы ғасырлар шебінде, ашылу бірінен кейін бірін төмендеді. жаңа тәжірибе орнату қажеттілігін тудыратын бір мәселенің теориялық шешімі. эксперименттік нәтижелері растау немесе терiске шығару үшін қажет теориясы мен гипотезаны туғызды. Жиі, ұлы жаңалықтар осы жолмен формула (мысалы, кванттық Макс Планк сияқты) есептеу үшін ыңғайлы, қарапайым, өйткені пайда болды. фотография дәуірінің басында, ғалымдар бұл уран тұздары жарық-сауығып жарыққа сезімтал фильм білген, бірақ олар бұл құбылыстың негізі ядролық бөлу екенін білген жоқ. Сондықтан, радиоактивтілік ядролық ыдырау табиғатын түсіну үшін зерттелді. Бұл шығарындылар кванттық ауысулар жасалған анық, бірақ ол не екенін анық емес еді. Chet Кюри бұл сұраққа жауап алу үшін іс жүзінде қолмен уран кенін өңдеу, таза радий және Полония өндірді.

сәуле зарядтау

Резерфорд атом құрылымын зерттеу үшін көп жасады, сондай-ақ атом ядросының қалай бөлімінің зерттеуге үлес қосты. Ғалым магнит өрісінде радиоактивті элемент сәуле қоюға және үлкен нәтиже алды. - оң және теріс зарядталған бір бейтарап болды және басқа да екі: Бұл радиациялық үш компоненттен тұрады екен. бөлу зерттеу оның компоненттерін анықтау басталды. Ол өз оң зарядты бөлігін беруге, негізгі бөлуге болады деп дәлелденген.

ядросының құрылымы

Ол кейінірек атом ядросы протондар оң зарядталған бөлшектердің, бірақ бейтарап нейтрон бөлшектер ғана емес тұрады, бұл пайда. Сонымен олар (English «ядро», ядро) нуклондар деп аталады. Алайда, ғалымдар тағы да проблема: ядросының массасы (нуклондар яғни саны) әрқашан оның заряды сәйкес келмеді. Y сутегі ядросы +1 заряды бар, және бұқаралық үш, екі және бір болуы мүмкін. периодтық гелий заряд өзегі 2 оны келесі жылы, оның ядросы 4-тен 6 нуклон бар. Неғұрлым күрделі элементтері бірдей жауапты түрлі массаларының әлдеқайда көп санды болуы мүмкін. изотоптар деп аталатын атомдарының мұндай ауытқулардың. Кейбір өте тұрақты изотоптар болды, олар үшін бұл ядролық бөлінудің сипатталды, өйткені мен, басқалар тез, кетті. ядролардың нуклондар тұрақтылық санына сәйкес қандай негіз? Неге ауыр және өте тұрақты ядросының бір ғана нейтронды қосу радиоактивтіліктің босатуға оның ыдырау әкелді? Елміз, осы маңызды сұраққа жауап әлі табылған жоқ. Эмпирикалық, ол протондар мен нейтрондардың белгілі бір саны ядролардың тұрақты конфигурациялары сәйкес анықталды. Core 2, 4, 8, 50 нейтрон және / немесе протондар болса, ядро бірегей тұрақты болады. Бұл сандар тіпті сиқырлы (ересектер мен, ғалымдар, ядролық физика, оларды аталған) деп аталады. Осылайша, ядролық бөлініс олардың массасы байланысты, яғни, олардың құрылтай нуклондар саны болып табылады.

Drop, қақпақ, кристалды

жауапты фактор анықтаңыз, ол ядро тұрақтылық сәтте мүмкін емес еді. атом құрылымы модельдер көптеген теориялар бар. ең танымал үш және түрлі мәселелер бойынша бір-бірімен қайшы жиі дамыған. арнайы ядролық сұйықтық тамшы - бірінші, бұл өзегі болып табылады. су болсақ, ол аққыштық, үстіңгі жағының, балқу және ыдырауы сипатталады. тым ядросында қабығы үлгісінде, нуклондар толтырылады белгілі энергетикалық деңгейлері, бар. нақты толқын ұзындығы (Бройля) refract қабілетті орта,, онда сыну көрсеткіші - - болып табылады негізгі үшінші мемлекеттер әлеуетті энергиясы. Алайда, ешқандай модель әлі күнге дейін толық неге осы нақты химиялық элементтің белгілі бір сыни массасы бойынша сипаттау үшін сәтсіз аяқталды, ядро бөлшектемей басталады.

Қандай ыдырауы жүреді

жоғарыда аталған ретінде радиоактивтілік, табиғатта табуға болады заттар табылған: уран, полоний, радий. Мысалы, жаңадан өндірілген, таза уран радиоактивті болып табылады. Бұл жағдайда бөлшектемей процесі риясыз болады. уран атомдарының кез келген сыртқы әсер белгілі бір сомаға жоқ альфа бөлшектер кенеттен торий айналды шығаратын. Ол жарты-өмір деп аталатын көрсеткіш болып табылады. бастапқы бөлігі нөмірлерінен келген уақыт кезеңі жартысына жуығы болады, өйткені көрсетеді. Әрбір радиоактивті элемент жартылай ыдырау мерзімі өз - Калифорния үшін секунд фракциясының бастап жүздеген мың жылдар үшін уран және цезий үшін. Бірақ, мәжбүрлеп белсенділігі бар. атом ядроларының жоғары кинетикалық энергиясы бар протон немесе альфа бөлшектердің (гелий ядроларының) бомбардирские болса, олар «сплит» болуы мүмкін. шешесінің сүйікті ваза бұзады қалай ерекшеленеді әрине айырбастау механизмі,. Алайда, белгілі бір ұқсастығы байқауға болады.

атом энергиясын

ядролық бөлінудің энергиясын жасайды: Әзірге біз практикалық сұраққа жауап жоқ. ол ядро қалыптастыру кезінде арнайы ядролық күш екенін түсіндіру қажет бастау үшін, күшті өзара іс-қимылды деп аталатын. негізгі оң протондар жинағынан тұрады бастап электростатикалық күштер оларды бір-бірінен тойтарыс жеткілікті күшті, өйткені, мәселе, олар бір-біріне жабысып, қалай қалады. Жауап қарапайым, және онда болып табылады: негізгі нуклондар арнайы бөлшектердің арасындағы өте жылдам алмасу есебінен сақталады - пиондар. Бұл сілтеме керемет кішкентай тұрады. Бірде пи-мезон, негізгі ыдырайтын алмасу тоқтатылады. ғана, сондай-ақ ол ядро массасы оның құрылтай нуклондар барлық сомасынан кем екені белгілі. Бұл құбылыс жаппай ақауы деп аталады. Шын мәнінде, хабар-ошарсыз кеткен жаппай - ядро тұтастығын сақтай жұмсалады энергия болып табылады. Бірде осы энергиясын кейбір бөлігі атом электр стансалары өндірілген және жылу айналады атом ядросының бөлініп. Яғни, ядролық бөлінудің энергия - Эйнштейн атақты формуласы анық көрсету болып табылады. энергетика және бұқаралық-біріне (E = MC ²⁾ айналдыруға болады: Естеріңізге сала кетейік, формула ^{хабарламада.}

Теориясы мен практикасы

Қазір бұл электр энергиясын ГВт үшін менің өмірімде таза теориялық ашу қалай пайдаланылатыны бізге айтып. Біріншіден, бұл бақыланатын реакцияға индукцияланған бөлу пайдаланылады атап өткен жөн. Ең жиі жылдам нейтронды бомбасын уран немесе полоний, болып табылады. Екіншіден, бұл ядролық бөлу жаңа нейтрондардың құру жүреді деп түсінген жөн. Нәтижесінде, реакция аймағында нейтрондардың саны өте тез өсе алады. Әрбір нейтрондардың жылу ұрпақтың өсуіне әкеледі, жаңа, неғұрлым бүкіл дәнінің тап, оларды секцияларға бөледі. Бұл ядролық бөлінудің тізбекті реакция болып табылады. реакторда нейтронды арттыру бақылаусыз сомалар жарылыс әкелуі мүмкін. Яғни Чернобыль атом электр станциясындағы 1986 жылы дәл осылай болды. Сондықтан, реакция аймағында әрқашан апатты болдырмау үшін артық нейтронды жұтып зат болып табылады. Ұзақ нысанында шыбықтар Бұл графит. бөлу жылдамдығы реакция аймағында өзектер батыру арқылы баяулады болады. Теңдеу ядролық реакция арнайы оның бөлшектер (электрондар, протондар, альфа бөлшектердің) әрбір белсенді зат және радиоактивті бомбардирские үшін жасалған. Алайда сақтау заңға сәйкес есептелген, қорытынды энергия шығару: E1 + E2 + E3 = E4. Яғни, бастапқы негізгі бөлшектердің және (E1 + E2) жалпы энергетикалық нәтижесінде ядроның энергиясын беру және (E3 + E4) түрінде таратылатын тегін энергиясына тең болуы тиіс. теңдеу, сондай-ақ ядролық реакция, ыдырау алынған зат көрсетеді. Мысалы, уран U = Th + Ол, U = Pb + Ne, U = Hg + Mg. Ол химиялық элементтердің изотоптар берілген, бірақ бұл маңызды емес. Мысалы, үш түрлі қорғасын изотоптарды өндіру мүмкіндіктері уран бөлу, және неон бар. реакция бөлу жуығы жүз пайыз радиоактивті изотоптар өндіріледі. Яғни, радиоактивті торий алынған уран ыдырауынан болып табылады. актиний үшін, және т.б. - торий, protactinium деп, ыдырай алады. осы сериясы Радиоактивті болуы мүмкін, және висмут, және титан. дейтерий - әйтпесе деп аталатын ядро екі протон (бір протонның мөлшерінде), құрамында Тіпті сутегі. сутегімен құрылған Су ауыр деп аталады және ядролық реакторларда алғашқы аудандық толтырады.

емес бейбіт атом

Мұндай «жанталаса қаруланудың», «қырғи-қабақ соғыс» ретінде өрнектер, қазіргі заманғы адам үшін «Ядролық қауіп-қатерді» тарихи және цехқа көрінуі мүмкін. Бірақ бір рет жаңалықтар босату барлық дерлік қанша ойлап ядролық қару мен оны қалай күресуге туралы әлем бойынша жаңалықтар баяндамалар жүрді. Адамдар жер асты шанақтарды құру және ядролық қыс жағдайда акцияларды жасалды. Бүкіл отбасы баспаналар құру бойынша жұмыс. ядролық бөлу реакциялардың Тіпті бейбіт пайдалану апат әкелуі мүмкін. Жапонияда жер сілкінісі АЭС «Фукусима» өте сенімді нығайту зақым: Бұл Чернобыль адамзатқа осы саладағы дәлдігін үйреткен, бірақ планетаның элементтері күшті болды деп көрінуі еді. әлдеқайда оңай жою үшін пайдаланылатын энергия ядролық реакция. байқаусызда барлық құрту планетаның ретінде емес, сондықтан технологиясы, жарылыс тек шектеулі күш талап етеді. Ең «адамгершілік» бомбалар, сіз оны хабарласа аласыз, егер сәулелену төңірегі ластап емес. Жалпы, көбінесе олар бақылаусыз тізбекті реакция пайдаланыңыз. Қандай ядролық энергетика өсімдіктер өте қарабайыр жолын жету үшін бомба болдырмау үшін барлық арқылы ұмтыламыз. кез келген табиғи радиоактивті элемент үшін, тізбекті реакция өзін пайда болатын таза заттың кейбір сыни бұқаралық бар. Уран, мысалы, тек елу келіден болып табылады. уран өте қиын болғандықтан, ол диаметрі 12-15 сантиметр ғана шағын металл шар болып табылады. Алғашқы атом бомбасын Хиросима мен Нагасакиге төмендеді, бұл принцип бойынша дәл жасалды: таза уран екі тең емес бөліктері ғана аралас және қорқынышты жарылыс туғызды. Қазіргі заманғы қару, бәлкім, көп күрделі болып табылады. Алайда, шамамен сын бұқаралық сақтау кезінде таза радиоактивті заттың арасындағы шағын көлемдері бірге бөліктерін болдырмау кедергілер болуы тиіс екенін ұмытып қажет емес.

радиациялық көздері

82-ден астам заряды бар атом ядросының барлық элементтері радиоактивті болып табылады. Барлық дерлік жеңіл химиялық элементтердің радиоактивті изотоптар бар. ядро, кем оның өмір бойы ауырлау. (Мысалы, Калифорния сияқты) Кейбір элементтер тек синтетикалық алуға болады - жиі үдеткіші, жеңіл бөлшектердің ауыр атомдары итеру. олар өте тұрақсыз болғандықтан, олар жер қыртысының осы емес болып табылады: планетаның қалыптастыру, олар тез басқа элементтерге шіриді. Уран көп жеңіл ядролардың, заттар, ол шығарып болады. Бұл процесс өте бай кендері бір процентінен кем құрамында тіпті, уран өндіру үшін жарамды, ұзақ. Үшінші жолы, бәлкім, жаңа геологиялық дәуірі басталды көрсетеді. радиоактивті қалдықтарды радиоактивті элементтердің Бұл өндіру. суасты қайықтарында немесе авианосец бойынша электр станциясының, материал бастапқы қоспасы және қорытынды уран отынын жұмыс соң, бөлімшенің нәтижесі. Қазіргі уақытта, ол қатты радиоактивті қалдықтар болып саналады және олар қоршаған ортаны ластамайды етіп тасталуы ретінде, тікенекті мәселені тұрады. Алайда, жақын арада дайын шоғырланған радиоактивті заттар (мысалы, полоний) деп мүмкіндігі бар, бұл қалдықтардан өндірілетін болады.