Niùclasach Fission: phròiseas niùclasach fission. niuclasach ath-bhualaidhean

Tha an aiste a 'bruidhinn mu dheidhinn dè niùclasach fission mar a' phròiseas air a bhith air a lorg agus a mhìneachadh. Dh'fhoillsicheas a chleachdadh mar bhun lùth agus armachd niùclasach.

"Indivisible" dadam

Chiad linn air fhichead tha replete le leithid abairtean mar "cumhachd atamach", "niùclasach teicneòlas", "sgudal rèidio-beò." A h-uile a-nis agus an uair sin na cinn-naidheachd boillsgeadh aithisgean mun chomas air rèidio-beò a truailleadh na talmhainn, cuantan, Antartaig deigh. Ach, tha na daoine cumanta a tha gu tric nach eil fìor mhath beachd air dè an sgìre ann an saidheans agus mar a tha e a 'cuideachadh sa bheatha làitheil. Bu chòir dhut tòiseachadh, 's dòcha, le na sgeulachdan. Bho chiad cheist, a dh'iarr an deagh bhiadhadh is air an deagh aodach duine, bha e airson fios a bhith mar a tha an t-saoghail ag obair. Mar a shùil a 'faicinn, a' chluas a chluinneas carson na uisge eadar-dhealaichte bhon a 'chloich - sin a tha an sages bho àm immemorial cùram. Fiù 's anns na h-Innseachan agus a' Ghrèig seann, cuid a 'faighneachd an inntinnean air moladh gu bheil Particle' char as lugha (tha e cuideachd ris an cante "indivisible"), le feartan air an stuth. Meadhan-Aoisean ceimigearan dhearbhadh tomhas glic, agus an nuadh definition dadam gabhail a-steach an dadam - Particle as lugha de stuthan a tha giùlain de thogalaichean.

dadam pàirtean

Ach, an leasachadh teicneolais (me, photographs) LED gu dadam sgur a bhith na bu lugha a ghabhas Particle stuthan. Ged a chaidh a thogail air leth dadam dealain a tha neo-phàirteach, saidheans gu luath thuig: tha e air a dhèanamh suas de dhà pàirtean eadar-dhealaichte le cosgaisean. Tha an àireamh de deimhinneach uallach aonadan an àireamh àicheil compensates mar so fhathast neutral dadam. Ach cha robh-seaghach mhodail de dadam. Bho aig an àm sin fhathast fo bhuaidh clasaigeach fiosaig, gun robh diofar barailean.

mhodail de dadam

An toiseach, modail de "aran geal le rèasanan" a mholadh. Tha deagh os cionn oir tha e a 'lìonadh an àite fad na atam is e, mar rèasanan ann am bun, àicheil cosgaisean an sgaoileadh. Ainmeil deuchainnean de Rutherford a leanas a chomharrachadh: tha glè throm eileamaid le deagh-asgaidh (an niuclas), agus air an cuairteachadh le mòran nas aotroime electrons ann am meadhan an dadam. Kernel Weight ceudan de amannan nas truime na an t-sùim uile eleactronan (dealanachd a tha 99,9 às a 'cheud le cuideam iomlan dadaman). Mar a rugadh na planaidean mhodail de dadam Bohr. Ach, tha cuid de na h-eileamaidean eadar-dhealaichte a 'gabhail ris aig an àm clasaigeach fiosaig. Uime sin tha sinn a 'leasachadh ùr eòlaichean an cuspairean meacanaigeach. Le choltas na h-ùine, thòisich nonclassical saidheans.

The Atom agus radioactivity

Bho na h-uile h-àrd a bhios e soilleir gu bheil an kernel - tha e trom, deimhinneach uallach phàirt de dadam, a tha a 'ciallachadh' mhòr-chuid dheth. Nuair a quantization lùth agus a 'suidheachadh an electron reul an dadam air a bhith a' sgrùdadh math, tha e àm a thuigsinn nàdar na atamach niuclas. Thàinig e gu taic agus iongantach ris nach robh dùil lorg radioactivity. Tha e air cuideachadh a 'nochdadh brìgh trom meadhan dadam, mar a tha rèidio-beò tùs - niuclasach fission. Aig thoiseach an naoidheamh linn deug agus anns an fhicheadamh linn, a 'fosgladh a thuit fear an dèidh a chèile. Teòiridheach fuasgladh aon duilgheadas ag adhbharachadh feum air a ùr-eòlasan. Tha na toraidhean deuchainneach a thug àrdachadh ri teòiridhean agus bheachd-bharail a tha a dhìth a dhearbhadh no refute. Gu math tric, as motha a lorg nochd, dìreach seach anns an dòigh seo a 'foirmle freagarrach airson coimpiutadh (leithid eòlaichean Max Planck). Aig toiseach na linn dealbhan-camara, luchd-saidheans a bha fios uranium salann solas-leigheas solas-mothachail film, ach nach robh fios aca gu bheil bunait iongantas seo tha niuclasach fission. Mar sin, radioactivity chaidh a sgrùdadh gus an tuig nàdar niuclasach crìonaidh. Tha e follaiseach gu bheil an sgaoilidh eòlaichean eadar-ghluasad a chaidh a chruthachadh, ach Cha robh e soilleir dè a tha e. Chet Curie às-ghlan radium agus polonium, giollachd uranium mèinn iarainn cha mhòr làimh ri fhaighinn an fhreagairt air a 'cheist seo.

Charge rèididheachd

Rutherford a 'dèanamh tòrr airson a' sgrùdadh atamach structar agus cuideachd a 'cur ris an sgrùdadh air mar a tha an roinn de na niùclas an dadam. -Saidheans a 'cur na rèididheachd a thèid a sgaoileadh le eileamaid rèidio-beò ann an làrach magnat agus fhuair mòr thoradh. Tha e a 'tionndadh a-mach gu bheil an rèididheachd air a dhèanamh suas de thrì phàirtean ann: aon a bha neo-phàirteach agus tha na dhà eile - adhartach is àicheil. fission sgrùdadh a thòisich le bhith a 'comharrachadh a cho-phàirtean. Tha e air a dhearbhadh gu bheil an cridhe is urrainn a bhith air a roinn, a thoirt seachad mar phàirt den deagh-asgaidh.

Tha structar an niuclas

Tha e an dèidh sin nochd a atamach niuclas air a dhèanamh chan ann a mhàin de deimhinneach uallach pìosan protons, ach neutrons agus pìosan neodrach. Còmhla tha iad a 'ghairm nucleons (bhon Bheurla «» niuclas, an kernel). Ach, tha eòlaichean-saidheans air a-rithist thachair duilgheadas: tomad an niuclas (ie an àireamh de nucleons) cha robh e daonnan a 'conaltradh ri a asgaidh. Y haidridean niùclas tha os cionn +1, agus tomad a dh'fhaodadh a bhith trì, a dhà, agus aon. Anns a leanas e ann an Periodic Table helium os cionn prìomh 2, le a niuclas Tha 4 gu 6 nucleons. Tuilleadh eileamaidean iom-fhillte a dh'fhaodas a bhith aig àireamh fada nas motha de eadar-dhealaichte tomadan leis an aon asgaidh. Caochlaidhean a leithid de dadaman ghairm isotopes. Agus feadhainn a bha gu math seasmhach isotopes, cuid eile luath 'cnàmh, a chionn dhaibh a chaidh a chomharrachadh le niuclasach fission. Dè stèidh co-chòrdail ris an àireamh de nucleons seasmhachd na nuclei? Carson a tha a 'cur a-mhàin aon neutron gu trom agus gu math seasmhach niuclas thug e gu sgaradh a leigeil mu sgaoil de radioactivity? Oddly gu leòr, an fhreagairt air a seo ceist chudromach air a bhith air a lorg. Empirically, a chaidh a lorg a-mach gu bheil àireamh shònraichte de protons agus neutrons 'conaltradh gu seasmhach de dhealbhadh nuclei. Ma tha an niuclas de 2, 4, 8, 50 neutrons agus / no protons, bidh an niuclas teagamh a bhith seasmhach. Na h-àireamhan a tha fiù 's air ainmeachadh mar draoidheil (agus ainmean orra mar inbhich, luchd-saidheans niùclasach fiosaig). Mar sin, niuclasach fission an crochadh air an aifreann, 'se sin, an àireamh aca com-nucleons.

Drop, còmhdach, criostal

Obraichibh a-mach a 'bhàillidh a tha an urra, cha robh e comasach aig an àm airson an t-seasmhachd an niuclas. Tha iomadh teòiridhean atamach structar modailean. Trì den fheadhainn as ainmeile agus a leasachadh tric an aghaidh ri chèile ann an diofar cùisean. Tha a 'chiad bheil an cridhe - boinne sònraichte niuclasach lionn. Mar uisge, tha e air a chomharrachadh le fluidity, uachdar teannachadh, fusion agus crìonaidh. Anns an t-slige modail ann an kernel ro sin, tha cuid ìrean de lùth, a tha air a lìonadh le nucleons. Tha an treas ag ràdh gu bheil na prìomh - mheadhan a tha comasach air ath-raonadh sònraichte wavelength (de Broglie), anns an refractive Clàr-ìnnse - 'S e an comas lùth. Ach, cha modail ruige seo gun làn-innse carson a tha aig cuid de tomad de shònraichte seo eileamaid cheimigeach, a 'sgoltadh an niuclas a' tòiseachadh.

Dè thachras crìonadh

Tha radioactivity, mar a dh'ainmichear gu h-àrd, chaidh a lorg ann an stuthan a gheibhear ann an nàdar: uranium, polonium, radium. Mar eisimpleir, an ùr-chruthachadh, fìor-ghlan uranium a tha rèidio-beò. sgoltadh phròiseas seo thèid a 'chùis gun ullachadh. Without sam bith taobh a-muigh buaidh àireamh shònraichte de dadaman de uranium emits alpha pìosan leotha fhèin atharrachadh gu thorium. 'S e an comharra, a tha ris an canar an leth-beatha. Tha ea 'sealltainn, airson ùine bhon a' chiad phàirt àireamhan Bidh mu leth. Tha gach eileamaid rèidio-beò leth-beatha aca fhèin - bho bloigh dàrna gu California airson na ceudan de mhìltean de bhliadhnaichean airson uranium agus cesium. Ach tha 'fheudar ghnìomhachd. Ma tha an nuclei na dadaman a bombard protons alpha agus pìosan (helium nuclei) le àrd lùth gluasaid, faodaidh iad a bhith "sgaradh". atharrachadh uidheam, gu dearbh, eadar-dhealaichte bho mar a tha a mhàthair as fheàrr leis a 'briseadh a vase. Ach, bha cuid de shamhlachas a 'dol.

cumhachd atamach

Sinn gu ruige seo nach eil air freagairt gu practaigeach cheist: far a bheil an cumhachd niuclasach ann fission. Airson toiseach e riatanach a shoilleireachadh rè cruthachadh an niuclas tha sònraichte niuclasach feachd, ris an canar an t-eadar-obrachadh làidir. Bho na prìomh suas de seata de deagh protons, a 'cheist fhathast, mar a tha iad a' steigeadh ri chèile, a chionn 'electrostatic feachd feumaidh iad a bhith làidir gu leòr gus a chumail air falbh bho chèile iad. Am freagairt a tha an dà chuid sìmplidh, agus an sin: tha na prìomh ga chumail aig cosgais glè luath iomlaid eadar nucleons sònraichte pìosan - pions. Tha an ceangal seo a 'fuireach air leth beag. Aon uair 's crìoch a chur air an t-iomlaid pi-mesons, na prìomh disintegrates. Cuideachd, tha fios gu bheil an tomad na niùclas tha nas lugha na an t-sùim a h-uile com-nucleons. Iongantas seo ris an canar tomad ghaoid. Gu dearbh, tha a dhìth mass - 'S e lùth a tha air a chosg air cumail suas an ionracas na kernel. Aon uair 'sgaradh bho atamach niuclas cuid phàirt de lùth seo a dhèanamh ann an cumhachd niuclasach lusan agus atharrachadh gu teas. 'S e sin, an cumhachd niùclasach fission -' S e soilleir a thaisbeanadh Einstein ainmeil foirmle. Recall, am foirmle leughadh mar: lùth agus tomad a dh'fhaodas a bhith air atharrachadh gu chèile (S = mc ^2).

Teòiridh agus cleachdadh

A-nis ag innse dhuinn mar a tha e an cleachdadh dìreach teòiridheach a lorg ann mo bheatha airson gigawatts de dhealan. Sa chiad àite, bu chòir a thoirt fa-near gur ann fo smachd ath-bhualaidhean brosnaichte fission a chleachdadh. As tric a tha e uranium no polonium, a tha fo ionnsaigh le luath neutrons. San dara àite, bu chòir tuigsinn gu bheil niuclasach fission nochaidh ùra a chruthachadh neutrons. Mar thoradh, an àireamh de neutrons ann an reaction sòn a tha comasach air fàs gu math luath. Tha gach neutron collides le ùra, nas fad-eiteanan, ga sgaradh dhaibh, a tha a 'leantainn gu meudachadh ann an teas ginealach. 'S e seo slabhraidh reaction niùclasach fission. Gun rian suim neutron àrdachadh ann an reactar a dh'fhaodas spreadhadh. Sin an rud a thachair ann an 1986 aig an cumhachd niuclasach Chernobyl lus. Uime sin, ann an reaction sòn tha daonnan stuthan a tha a 'gabhail a-steach còrr neutrons gus casg a chur air a' mhòr-thubaist. Graphite seo ann an riochd slatan a dh'fhaid. fission ìre faodar a chumail air ais le bhogadh na slatan-bhualadh ann an sòn. Co-aontar niuclasach reaction air a dhèanamh gu sònraichte airson gach gnìomhach agus stuthan rèidio-beò bombarding a Particles (electrons, protons, alpha pìosan). Ach, mu dheireadh mach lùth a thomhais a rèir an lagh glèidhteachais: E1 + E2 + E3 = E4. 'S e sin an t-iomlan de lùth a' chiad niuclas agus pìosan (E1 + E2) a dh'fheumas a bhith co-ionnan ri neart an thoradh air prìomh agus iomallach ann an-asgaidh riochd lùth (E3 + E4). Tha an co-aontar cuideachd a 'sealltainn niùclasach reaction, stuth fhaighinn le lobhadh. Mar eisimpleir, uranium U = Th + e, Ch = PB + Ne, Ch = HG + MG. Chan eil e air a thoirt isotopes de na eileamaidean ceimigeach, ach tha seo cudromach. Mar eisimpleir, tha trì comasan uranium fission, a tha a 'dèanamh diofar phrìomh isotopes, agus neon. Faisg air ceud às a 'cheud de na fission reaction rèidio-beò a' dèanamh isotopes. Is e sin, an crìonadh de uranium fhaighinn rèidio-beò thorium. Thorium, protactinium tha comasach gus an do ghrod, a - gus actinium, agus mar sin air. Radioactive ann an t-sreath seo urrainn a bhith, agus bismuth, agus TITANIUM. Fiù 's anns an niuclas haidridean dà protons (aig ìre aon proton), ris an canar a chaochladh - deuterium. Uisge chruthachadh le haidridean a ghairm trom agus lìonadh na bun-sgoile air cuairt ann an reactar niùclasach.

neo-sìtheil dadam

Abairtean leithid "rèis-armachd", "Cogadh Fuar", "bagairt niùclasach" gus an latha an-diugh duine a dh'fhaodadh coltas eachdraidheil agus nas mò. Ach aon uair a h-uile naidheachd a bha còmhla aithrisean-naidheachd cha mhòr air feadh an t-saoghail mu dheidhinn mar a dh'innlich mòran armachd niùclasach agus mar a shabaid e. Bha daoine a 'togail fon talamh fon talamh, agus rinn stocan anns an tachartas de niùclasach a' gheamhraidh. Whole teaghlaichean ag obair air an cruthachadh de na fasgaidhean. Fiù 's sìtheil cleachdadh niùclasach fission bhualaidhean dh'fhaodadh mòr-thubaist. Tha e coltach gun Chernobyl Theagaisg chinne- ceart anns an sgìre seo, ach tha na h-eileamaidean a 'phlanaid a bha nas làidire: a' chrith-thalmhainn ann an Iapan lot fìor làidir neartachadh na NPP "Fukushima." Cumhachd niùclasach reaction a chleachdadh airson sgrios tòrr nas fhasa. Teicneòlas a 'cur feum a-mhàin beagan feachd de an spreadhadh, gus nach fhiosta sgrios phlanaid air fad. Tha a 'chuid as motha "daonna" bomaichean, ma faodaidh tu fòn a tha e, chan eil a thruailleadh faisg de rèididheachd. Anns an fharsaingeachd, mar as trice a chleachdas iad gun rian slabhraidh reaction. Dè ann an cumhachd niuclasach lusan a 'strì a' ciallachadh le na h-uile a sheachnadh na bomaichean a choileanadh glè prìomhadail slighe. Airson sam bith nàdarra eileamaid rèidio-beò, tha cuid tomad de stuthan fìor-ghlan, anns a bheil sèine reaction dh'èireas leis fhèin. Uranium, mar eisimpleir, chan eil e ach leth-cheud cileagraman. Bho uranium 'S e glè chruaidh, tha e dìreach beag meatailt ball 12-15 ceudameatairean ann an trast-thomhas. Tha a 'chiad bhoma atamach air Hiroshima agus Nagasaki, chaidh a dhèanamh dìreach air a' phrionnsabal seo: dà fhàs neo-ionann pàirtean fìor-ghlan uranium dìreach còmhla agus thug àrdachadh gu spreadhadh eagallach. Nuadh-armachd a tha 's dòcha nas iom-fhillte. Ge-tà, mu na tomad chan fheumar a 'dìochuimhneachadh gu bheil eadar beag leabhraichean fìor-ghlan an stuth rèidio-beò aig àm a stòradh bu chòir casg a chur air cnapan-starra sin na pìosan còmhla.

rèididheachd stòran

A h-uile eileamaid den atamach niuclas le cosgais còrr is 82 a tha rèidio-beò. Bha cha mhòr a h-uile aotroime eileamaidean ceimigeach a tha rèidio-beò isotopes. Tha an niuclas nas truime, nas lugha na a-riamh. Nithean eileamaidean (leithid California) faodaidh e ri fhaighinn ach synthetically - putadh trom le dadaman aotroime pìosan, gu tric le accelerators. Bhon tha iad gu math neo-sheasmhach, chan eil iad an làthair ann an rùsg na talmhainn: a 'cruthachadh a' phlanaid, tha iad gu luath air seargadh-steach eileamaidean eile. Stuthan le barrachd solais nuclei, mar uranium, tha e comasach a tharraing. Tha am pròiseas seo a dh'fhaid, freagarrach airson uranium mèinnearachd, fiù 's ann glè bheairteach iarann tha nas lugha na aon às a' cheud. Tha an treas slighe, 's dòcha, a' comharrachadh gur ùr geòlais epoch air tòiseachadh. Tha seo a tharraing eileamaidean rèidio-beò bho sgudal rèidio-beò. An dèidh a bhith ag obair ann an connadh a chumhachd, air bàta-tumaidh no plèana-giùlain, measgachadh de stuth a 'tòiseachadh agus a' chuairt dheireannach uranium, mar thoradh air roinneadh. Aig an àm seo, thathar den bheachd làidir sgudal rèidio-beò agus a 'cosg driseach chùis, mar a tha iad a toirt à seirbheis ann an leithid de dhòigh nach eil iad a truailleadh na h-àrainneachd. Ach, 'S dòcha gur deiseil an-chruinnichte stuthan rèidio-beò ann an àm ri teachd (mar eisimpleir, polonium), thèid seo a dhèanamh bho sgudal.