gtemata.com

Cum se divide un Atom

Atomii pot pierde sau câștiga energie atunci când un electron se deplasează dintr-o cale orbitală mai exterioară la una mai internă în jurul nucleului. Împărțirea nucleului atomului, totuși, eliberează o cantitate mult mai mare de energie decât cea generată de electronul care se deplasează pe o orbită inferioară. Divizarea atomului se numește fisiune nucleară, iar o serie de fixiuni consecutive se numește o reacție în lanț. Evident, nu este un experiment care se poate face acasă - fisiunea nucleară este posibilă numai în laborator sau într-o centrală nucleară, ambele dotate corespunzător.

paşi

Metoda 1

Izotopi radioactivi de tip Bombard
Image titled Split a Atom Pasul 1
1
Alegeți izotopul potrivit. Unele elemente sau izotopi ale elementelor sunt supuse dezintegrării radioactive - totuși, nu toate izotopii sunt aceiași când procesul de fisiune începe. Cel mai comun izotop al uraniului are o greutate atomică de 238, este compus din 92 de protoni si 146 neutroni, dar nucleul său tinde să absoarbă neutroni fără subdivizate în nuclee mai mici de alte elemente. Izotopul de uraniu cu trei neutroni mai puțin, 235U, este mult mai susceptibil de fisiune decât 238U - acest tip de izotop se numește fisionabil.
  • Atunci când uraniul se divide (este supus fisiunii), acesta eliberează trei neutroni care se ciocnesc cu alți atomi de uraniu, creând o reacție în lanț.
  • Unele izotopi reacționează prea repede, cu o viteză care împiedică menținerea unei fisiuni în lanț continuu. În acest caz, vorbim de fisiune spontană - izotopul plutonului 240Pu apartine acestei categorii, spre deosebire de aceasta 239Pu care are o viteză redusă de fisiune.
  • Imaginea intitulată Split a Atom Step 2
    2
    Aveți suficient izotop pentru a vă asigura că reacția în lanț continuă chiar și după ce primul atom sa despicat. Aceasta înseamnă că posedă o cantitate minimă de izotop fisionabil pentru a face reacția durabilă, adică o masă critică. Atingerea masei critice necesită o cantitate suficientă de material de bază al izotopului pentru a crește șansele de a obține o fisiune.
  • Imaginea intitulată Split a Atom Step 3
    3
    Colectați două nuclee ale aceluiași izotop. Deoarece nu este ușor să se obțină particule subatomice libere, este adesea necesar să le forțăm din atomul de care aparțin. O metodă constă în a face ca atomii unui anumit izotop să se ciocnească unul cu celălalt.
  • Aceasta este tehnica folosită pentru a crea bomba atomică cu 235U care a fost lansat pe Hiroshima. O armă asemănătoare unui pistol a făcut ca atomii să se ciocnească 235U cu cele ale altei bucăți 235U la o viteză suficientă pentru a permite neutronilor eliberați să lovească spontan alte nuclee ale atomilor aceluiași izotop și să le împartă. Drept urmare, neutronii eliberați de diviziunea atomilor au lovit și au împărțit alți atomi 235U și așa mai departe.
  • Imaginea intitulată Split a Atom Step 4
    4
    Bombarda nucleele unui izotop fisionabil cu particule subatomice. O singură particulă poate lovi un atom de 235U, împărțind-o în două atomi de elemente diferite și eliberând trei neutroni. Aceste particule pot proveni dintr-o sursă controlată (cum ar fi o pistol de neutroni) sau sunt generate de o coliziune între nuclee. Particulele subatomice utilizate în general sunt trei:
  • Protoni: ele sunt particule cu o masă și o sarcină pozitivă - numărul de protoni ai unui atom determină ce element este.
  • Neutronii: au o masă, dar nu o încărcătură electrică.
  • Particulele alfa: acestea sunt nucleele atomilor de heliu privați de electroni care le orbitează în jurul lor - sunt compuși din doi neutroni și doi protoni.

    • Metoda 2

    Comprimarea materialelor radioactive
    Imaginea intitulată Split a Atom Step 5
    1
    Obțineți o masă critică a unui izotop radioactiv. Aveți nevoie de o cantitate suficientă de materie primă pentru a vă asigura că reacția lanțului continuă. Amintiți-vă că într-un eșantion dat al unui element (de exemplu plutoniu) există mai mult de un izotop. Asigurați-vă că ați calculat corect cantitatea utilă de izotop fisionabil conținută în eșantion.
  • Imaginea intitulată Split a Atom Step 6
    2


    Îmbunătățiți izotopul. Uneori, este necesar să se mărească cantitatea relativă a unui izotop fisionabil prezent în eșantion pentru a se asigura că se declanșează o reacție de fisiune durabilă. Acest proces se numește îmbogățire și există diferite metode pentru face acest lucru. Iată câteva:
  • Difuzie gazoasă;
  • Centrifuga;
  • Separarea izotopică electromagnetică;
  • Difuzie termică (lichidă sau gazoasă).
  • Imaginea intitulată Split a Atom Step 7
    3
    Strângeți eșantionul strâns pentru a aduce împreună atomii fisili. Uneori, atomii se dezintegreze spontan prea repede pentru a fi bombardarsi cu fiecare alte- în acest caz, comprimarea puternic va crește probabilitatea ca particulele subatomice cu eliberare se ciocnesc cu alți atomi. Acest rezultat poate fi obținut prin utilizarea explozivilor pentru a se apropia forțat de atomi 239Pu.
  • Aceasta este metoda folosită pentru a crea bomba cu 239Poate fi aruncat pe Nagasaki. Explozivii convenționali au închis masa de plutoniu și, când au fost detonați, l-au comprimat prin aducerea atomilor 239Sunt atât de aproape una de cealaltă încât neutronii eliberați au continuat să bombe și să le împartă.

    • Metoda 3

    Împărțiți atomii cu laserul
    Imaginea intitulată Split a Atom Step 8
    1
    Așezați materialele radioactive în metal. Puneți proba într-un strat de aur și utilizați un suport din cupru pentru a fixa totul în poziție. Amintiți-vă că atât materialul fisionabil cât și metalele devin radioactive atunci când are loc fisiunea.
  • Imaginea intitulată Split a Atom Step 9
    2
    Ea excită electroni cu lumină laser. Datorită dezvoltării de lasere cu putere de ordinul lui petawatt (1015 watt), acum este posibilă împărțirea atomilor folosind lumina laser pentru a excita electronii metalului care înconjoară substanța radioactivă. Alternativ, puteți utiliza o lumină laser de 50 terawatt (5 x 1012 watt) pentru a obține același rezultat.
  • Image titled Split a Atom Pasul 10
    3
    Opriți laserul. Când electronii se întorc la orbitele lor, ei eliberează o radiație gamma de mare energie care pătrunde în nucleele atomice de aur și cupru. În acest fel, nucleele eliberează neutronii care, la rândul lor, se ciocnesc cu atomii uraniului prezenți în acoperirea metalică și declanșează astfel reacția în lanț.

    • Sfaturi

    • Această tehnică poate fi efectuată numai în laboratoarele de fizică sau în centralele nucleare.

    Avertismente

    • Această procedură ar putea declanșa o explozie la scară largă.
    • Ca întotdeauna atunci când folosiți orice tip de echipament, respectați procedurile de siguranță necesare și nu faceți nimic care să pară periculos.
    • Radiațiile sunt mortale, poartă echipament de protecție individuală și păstrează o distanță sigură de materialul radioactiv.
    • Încercarea de a efectua o fisiune nucleară din locurile desemnate este ilegală.
    Distribuiți pe rețelele sociale:

    înrudit