Ako rozdeliť atóm

Atómy môžu získať alebo stratiť energiu, keď elektróny prejdú na vyššie alebo nízke orbity okolo jadra. Rozdelenie atómového jadra vedie k uvoľneniu oveľa väčšieho množstva energie v porovnaní s procesom prechodu elektrónov na nižšiu dráhu. Takéto rozdelenie sa nazýva jadrové rozdelenie a rozdelenie jadier skupiny atómov sa nazýva reťazová reakcia. Tento proces nie je možné vykonať doma. Vyžaduje si laboratórium alebo jadrový reaktor s vhodným zariadením.

Kroky

Metóda 1 z 3:

Bombardovanie rádioaktívnych izotopov

jeden. Vyberte si vhodný izotop. Niektoré prvky alebo izotopy podrobia rádioaktívnemu rozpadu a rôzne izotopy sa môžu správať rôznymi spôsobmi. Najbežnejší urán izotop má atómovú hmotnosť 238 a pozostáva z 92 protónov a 146 neutrónov, ale jeho jadrá zvyčajne absorbujú neutróny bez štiepenia na jadre ľahších prvkov. Urán izotop, z ktorých jadro obsahuje tri neutróny menej, u rozdeľuje oveľa jednoduchšie ako u, nazýva sa deliaci izotop.

S rozdelením (divízia) uránu sa uvoľňujú tri neutróny, ktoré čelia iným atómom uránu, čo vedie k reťazovej reakcii.
Niektoré izotopy sú rozdelené tak ľahko a rýchlo, že nie je možné udržať konštantnú jadrovú reakciu. Tento fenomén sa nazýva spontánny alebo spontánny, rozpad. Napríklad, putonium izotop je náchylný na taký rozpad, na rozdiel od PU pri nižšej miere divízie.

2. Že reakcia pokračovala po kolapse prvého atómu, je potrebné zbierať dostatok izotopu. Na to je potrebné mať určitý minimálny množstvo chybného izotopu, ktorý bude podporovať reakciu. Táto suma sa nazýva kritické množstvo. Na dosiahnutie kritického množstva a zvýšenie pravdepodobnosti rozpadu sa vyžaduje dostatočné množstvo zdroja.

3. Strieľal jedno atómové jadro izotopu do iného jadra tej istej izotopov. Pretože vo voľnej forme sú subezné častice dosť zriedkavé, je často potrebné ich oddeliť od atómov obsahujúcich tieto častice. Jedným zo spôsobov, ako to urobiť, je strieľať jeden izotop jeden atóm z iného atómu.

Táto metóda bola použitá na vytvorenie atómovej bomby z U, ktorá bola vyhodená na Hirošima. Zbrane s jadrom uránu, podobne ako pištoľ, strieľal atómy u v cieli z rovnakých atómov u. Atómy lietali dostatočne rýchlo, aby prenikli na neutrón prenikol do jadra iných U atómov a rozdelili ich. Pri rozdeľovaní, zase, neutróny boli uvoľnené, ktoré rozdeľujú nasledujúce U atómov.

4. Silenie jadra plsteniam izotopu subezmickými časticami. Jednotná subecmatická častica môže spadnúť do atómu u a rozdeliť ju na dva samostatné atómy iných prvkov a tri neutróny vyniknú. Subumické častice môžu byť získané z kontrolovaného zdroja (napríklad neutrónovej pištole) alebo vytvoriť v dôsledku kolízie jadra. Zvyčajne sa používajú tri typy subezmických častíc.

Protóny. Tieto subumické častice majú hmotnosť a pozitívny elektrický náboj. Počet protónov v atóme určuje atóm, ktorého prvok je.

Neutrón. Hmotnosť týchto čiastkových častíc sa rovná hmotnosti protónu, ale sú neutrálne (bez elektrického náboja).

Alfa častíc. Tieto častice sú elektronové jadrá z atómov hélia. Pozostávajú z dvoch protónov a dvoch neutrónov.

Metóda 2 z 3:

Kompresia rádioaktívnych materiálov

jeden. Získajte kritické množstvo rádioaktívneho izotopu. Na zabezpečenie podpornej štiepnej reakcie budete potrebovať dostatok zdrojového materiálu. Všimnite si, že v určitej hmotnosti akéhokoľvek prvku (napríklad plutónium) bude niekoľko izotopov. Mali by ste vypočítať množstvo potrebného izotopu vo vzorke.

2. Obohatený materiál vzorky. Niekedy je potrebné zvýšiť relatívne množstvo definovaného izotopu vo vzorke, aby sa zabezpečila nosná štiepna reakcia. Toto sa nazýva obohatenie. Existuje niekoľko spôsobov Obohatenie rádioaktívnych materiálov, počítajúc do toho:

Difúzia plynov;

centrifugácia;

elektromagnetická separácia;

Tepelná difúzia tekutiny.

3. Chorý vzorka materiálu, takže rozdelené atómy sa približujú. Niekedy sa atómy rozbijú príliš rýchlo a nemajú čas na komunikáciu. V tomto prípade rastúce atómy zvyšuje pravdepodobnosť, že uvoľnené subatomické častice budú lietať na susedné atómy a rozdeliť ich. Stlačte vzorku s rozdelením PU atómami s výbuchom.

Táto metóda bola použitá pri vytváraní atómovej bomby z PU, ktorá bola resetovaná na Nagasaki. Plutonium bol stlačený pomocou obyčajného výbuchu, ktorý sa nachádza okolo neho, v dôsledku toho, ktorého atómy PU dostali dosť, aby sa emitované neutróny dostali do susedných atómov a rozdelili ich.

Metóda 3 z 3:

Rozdelenie atómov s laserom

jeden. Priložte rádioaktívny materiál v kovovom plášti. Umiestnite rádioaktívny materiál do zlata. Zabezpečiť puzdro v držiaku medi. Upozorňujeme, že po začiatku rozpadu sa rádioaktívne stane oboma fadingovým materiálom a kovmi.

2. Aplikujte elektróny s laserovým žiarením. S príchodom laserov petavatty (10 wattov) sa stalo možné rozdeliť atómy s laserovým žiarením kvôli excitácii elektrónov v kovovom plášti, vo vnútri, ktorý bol uzavretý rádioaktívny materiál. Tiež vzrušiť elektróny v kovu s 50-terratt (5 x 10 watt) laserom.

3. Vypnite laser. Keď sa elektróny začínajú vrátiť sa k svojim obvyklým orbitom, prideľujú vysokokenergetické gama žiarenie, ktoré prenikne do jadra zlata a medi. V dôsledku toho budú neutróny uvoľnené z jadier. Tieto neutróny budú čeliť pod zlatým atómom uránu a rozdeliť ich.

Upozornenia

Rádioaktívne žiarenie je smrtiace nebezpečné. Na ochranu pred ním sú špeciálne pravidlá a zariadenia. Uchovávajte v bezpečnej vzdialenosti od rádioaktívnych materiálov.
Vykonávať podobné experimenty na ich vlastné zakázané zákonom.
Takéto experimenty môžu viesť k silnému výbuchu.
Rovnako ako u iných zariadení by sa mali dodržiavať bezpečnostné pravidlá a nerobiť nič riskantné.
Takéto experimenty by sa mali zaoberať vhodnou inštitúciou, napríklad na jadrovom reaktore alebo vo fyzickom laboratóriu.