Электрон цөмийг тойрсон өндөр тойрог замаас доод тойрог зам руу шилжих үед атомууд энерги олж эсвэл алдах болно. Гэсэн хэдий ч атомын цөмийг хуваах нь электронууд илүү өндөр тойрог замаас доод тойрог замд буцаж ирэх үед энергиэс хамаагүй их энерги ялгаруулдаг. Тэр энергийг хор хөнөөлтэй зорилгоор эсвэл аюулгүй, бүтээмжтэй зорилгоор ашиглаж болно. Атомыг хуваахыг 1938 онд нээсэн цөмийн хуваагдал гэж нэрлэдэг; Атомын хуваагдал дахин дахин хуваагдахыг гинжин урвал гэж нэрлэдэг. Олон хүмүүс үүнийг хийх тоног төхөөрөмжгүй байдаг ч хэрвээ та хуваах явцыг сонирхож байвал энд товчлолыг энд оруулав.
Алхам
2 -ийн 1 -р хэсэг: Атомын үндсэн хуваагдал
Алхам 1. Зөв изотопыг сонгоно уу
Зарим элементүүд эсвэл тэдгээрийн изотопууд цацраг идэвхт задралд ордог. Гэсэн хэдий ч бүх изотопууд хуваагдахад хялбар байдлаараа ижил төстэй байдаггүй. Ураны хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг изотоп нь 928 протон, 146 нейтроноос бүрдэх 238 атомын жинтэй боловч түүний цөм нь бусад элементүүдийн жижиг цөмд хуваагдахгүйгээр нейтроныг шингээх хандлагатай байдаг. Гурван нейтрон багатай ураны изотоп, 235U, салгах нь изотопоос хамаагүй хялбар байж болно 238U; Ийм изотопыг хуваагдах материал гэж нэрлэдэг.
Зарим изотопыг маш амархан хувааж чаддаг тул тасралтгүй хуваагдах урвалыг хадгалах боломжгүй байдаг. Үүнийг аяндаа хуваагдах гэж нэрлэдэг; плутонийн изотоп 240Пу бол изотопоос ялгаатай нь энэ изотопын жишээ юм 239Удаан ялгарах хурдтай Pu.
Алхам 2. Эхний атом хуваагдсаны дараа хуваагдал үргэлжлэхийн тулд хангалттай изотопыг олж авна
Энэ нь хуваагдлын урвал явагдахын тулд хамгийн бага хэмжээний изотопик материалыг задалж задлахыг шаарддаг; Энэ хэмжээг критик масс гэж нэрлэдэг. Маш чухал массыг олж авахын тулд хуваагдал үүсэх магадлалыг нэмэгдүүлэхийн тулд изотопын эх сурвалж шаардлагатай болно.
Заримдаа тасралтгүй задрах урвал явагдахын тулд дээжинд хуваагдсан изотопын материалын харьцангуй хэмжээг нэмэгдүүлэх шаардлагатай болдог. Үүнийг баяжуулах гэж нэрлэдэг бөгөөд дээжийг баяжуулах хэд хэдэн арга байдаг. (Ураныг баяжуулах аргуудын талаар Ураныг хэрхэн баяжуулах вэ гэсэн вики -г үзнэ үү.)
Алхам 3. Дэд атомын хэсгүүдтэй хуваагдсан изотопын материалын цөмийг дахин дахин буудна
Ганц дэд атомын хэсгүүд атомыг цохиж чаддаг 235U, үүнийг өөр нэг элементийн хоёр тусдаа атом болгон хувааж, гурван нейтрон гаргадаг. Эдгээр гурван төрлийн дэд атомын тоосонцорыг ихэвчлэн ашигладаг.
- Протон. Эдгээр дэд атомын хэсгүүд нь масс ба эерэг цэнэгтэй байдаг. Атом дахь протоны тоо нь атомын элементийг тодорхойлдог.
- Нейтрон. Эдгээр дэд атомын хэсгүүд нь протон мэт масстай боловч цэнэггүй байдаг.
- Альфа тоосонцор. Энэ бөөмс нь гелий атомын цөм бөгөөд түүнийг тойрон эргэлддэг электронуудын нэг хэсэг юм. Энэ бөөмс нь хоёр протон, хоёр нейтроноос бүрдэнэ.
2 -р хэсгийн 2: Атомын задралын арга
Алхам 1. Ижил изотопын нэг атомын цөмийг (цөм) нөгөө рүү бууд
Арван дэд атомын тоосонцор дамжин өнгөрөхөд хэцүү байдаг тул бөөмсийг атомаас нь зайлуулах хүч шаардагддаг. Үүнийг хийх нэг арга бол өгөгдсөн изотопын атомыг ижил изотопын бусад атом руу буудах явдал юм.
Энэ аргыг атомын бөмбөг бүтээхэд ашигласан 235Та Хирошима руу унав. Атом бууддаг ураны судалтай буу гэх мэт зэвсэг 235Та атом дээр байна 235Нөгөө U нь материалыг маш өндөр хурдтайгаар тээвэрлэдэг тул ялгарсан нейтроныг атомын цөмд цохиход хүргэдэг. 235өөр U, үүнийг устгах. Атом хуваагдахад ялгардаг нейтронууд ээлжлэн атомыг цохиж, хувааж чаддаг 235бусад У.
Алхам 2. Атомын дээжийг сайтар шахаж, атомын материалыг хооронд нь ойртуулна
Заримдаа атомууд бие биен рүүгээ буудахын тулд маш хурдан мууддаг. Энэ тохиолдолд атомуудыг ойртуулах нь чөлөөлөгдсөн дэд атомын хэсгүүд бусад атомуудыг цохиж, хуваах магадлалыг нэмэгдүүлдэг.
Энэ аргыг атомын бөмбөг бүтээхэд ашигласан 239Пу Нагасаки руу унав. Плутонийн массыг тойрсон ердийн дэлбэрэлтүүд; тэсрэх үед дэлбэрэлт нь атомуудыг зөөвөрлөж буй плутонийн массыг өдөөдөг 239Пу ойртдог тул ялгарсан нейтронууд атомыг цохиж, хуваана 239өөр pu.
Алхам 3. Лазер туяагаар электронуудыг өдөөх
Петаватт лазерыг хөгжүүлснээр (1015 ватт), цацраг идэвхт бодисыг бүрхсэн металлын электроныг өдөөх зорилгоор лазер туяа ашиглан атомуудыг хуваах боломжтой болсон.
- Калифорнийн Лоуренс Ливермор лабораторид 2000 онд хийсэн туршилтаар ураныг алтаар ороож, зэсийн тиглэнд хийжээ. 260 жоул хэт ягаан туяаны лазер туяа нь дугтуй болон орон сууцанд цохиж, электронуудыг цочирдуулдаг. Электронууд ердийн тойрог замдаа эргэн орохдоо алт, зэсийн цөмд нэвтэрдэг өндөр энергитэй гамма цацрагийг ялгаруулж, алтны давхаргын доорхи ураны атомыг нэвтлэн нейтрон ялгаруулж, хуваана. (Туршилтын үр дүнд алт, зэс хоёулаа цацраг идэвхт бодис болсон.)
- Үүнтэй ижил төстэй туршилтыг Их Британийн Рутерфорд Апплтон лабораторид 50 тераватт (5 x 10) ашиглан хийсэн.12 ватт) тантал хавтан руу чиглэсэн лазер, түүний ард янз бүрийн материалууд байдаг: кали, мөнгө, цайр, уран. Эдгээр бүх материалын атомуудын нэг хэсгийг амжилттай хуваасан.
Анхааруулга
- Хэт хурдан изотопуудын тодорхой ялгаралтаас гадна жижиг дэлбэрэлтүүд нь тэсрэлтийг хүлээж буй тогтвортой урвалын хурдад хүрэхээс өмнө задлах боломжтой материалыг устгадаг.
- Бусад тоног төхөөрөмжийн нэгэн адил шаардлагатай аюулгүй ажиллагааны дүрмийг дагаж, эрсдэлтэй мэт санагдах зүйлийг бүү хий. Болгоомжтой байгаарай.
