Bir elektron, çekirdeğin etrafındaki daha yüksek bir yörüngeden daha düşük bir yörüngeye hareket ettiğinde, atomlar enerji kazanabilir veya kaybedebilir. Bununla birlikte, bir atomun çekirdeğini bölmek, elektronlar daha yüksek bir yörüngeden daha düşük bir yörüngeye döndüklerinde ortaya çıkan enerjiden çok daha fazla enerji açığa çıkaracaktır. Bu enerji, yıkıcı amaçlar için veya güvenli ve üretken amaçlar için kullanılabilir. Bir atomu bölmek, 1938'de keşfedilen bir süreç olan nükleer fisyon olarak adlandırılır; Fisyonda atomların tekrar tekrar bölünmesine zincirleme reaksiyon denir. Birçok kişi bunu yapacak donanıma sahip olmasa da bölme işlemini merak ediyorsanız işte size bir özet.
Adım
Bölüm 1 / 2: Temel Atom Fisyonu
Adım 1. Doğru izotopu seçin
Bazı elementler veya izotopları radyoaktif bozunmaya uğrar. Bununla birlikte, tüm izotoplar, bölünme kolaylığı açısından eşit yaratılmamıştır. Uranyumun en sık kullanılan izotopu, 92 proton ve 146 nötrondan oluşan 238 atom ağırlığına sahiptir, ancak çekirdeği, diğer elementlerin daha küçük çekirdeklerine bölünmeden nötronları emme eğilimindedir. Üç nötronu daha az olan bir uranyum izotopu, 235U, parçalamak izotoplardan çok daha kolay olabilir 238U; Bu tür izotoplara bölünebilir malzemeler denir.
Bazı izotoplar çok kolay bir şekilde bölünebilir, o kadar hızlı ki sürekli bir fisyon reaksiyonu sürdürülemez. Buna kendiliğinden fisyon denir; plütonyum izotopu 240Pu, izotoptan farklı olarak bu izotopun bir örneğidir. 239Daha yavaş bir fisyon hızına sahip Pu.
Adım 2. İlk atom bölündükten sonra fisyonun devam etmesini sağlamak için yeterli izotop elde edin
Bu, fisyon reaksiyonunun gerçekleşmesi için belirli bir minimum miktarda izotopik materyalin ayrılarak açılmasını gerektirir; Bu miktar kritik kütle olarak adlandırılır. Kritik kütle kazanmak, fisyon oluşma şansını artırmak için izotop için kaynak malzeme gerektirir.
Bazen, sürekli bir fisyon reaksiyonunun oluşabilmesini sağlamak için numunedeki nispi bölünmüş izotop malzemesi miktarını artırmak gerekir. Buna zenginleştirme denir ve bir numuneyi zenginleştirmek için kullanılan birkaç yöntem vardır. (Uranyumu zenginleştirmek için kullanılan yöntemler için, wikiHow Uranyum Nasıl Zenginleştirilir bölümüne bakın.)
Adım 3. Atom altı parçacıklarla bölünmüş izotop malzemesinin çekirdeğini art arda vurun
Tek atom altı parçacıklar atomlara çarpabilir 235U, onu başka bir elementin iki ayrı atomuna bölerek üç nötron salıyor. Bu üç tip atom altı parçacık sıklıkla kullanılır.
- Proton. Bu atom altı parçacıkların kütlesi ve pozitif bir yükü vardır. Bir atomdaki proton sayısı, atomun elementini belirler.
- Nötronlar. Bu atom altı parçacıkların proton olarak kütlesi vardır, ancak yükleri yoktur.
- Alfa parçacıkları. Bu parçacık, etrafında dönen elektronların bir parçası olan helyum atomunun çekirdeğidir. Bu parçacık iki proton ve iki nötrondan oluşur.
Bölüm 2/2: Atomik Fisyon Yöntemi
Adım 1. Aynı izotopun bir atom çekirdeğini (çekirdeği) diğerine vurun
İnce atom altı parçacıkların içinden geçmek zor olduğu için, parçacıkları atomlarından çıkarmaya zorlamak için genellikle bir kuvvet gerekir. Bunu yapmanın bir yöntemi, belirli bir izotopun atomlarını aynı izotopun diğer atomlarına ateşlemektir.
Bu yöntem atom bombasını oluşturmak için kullanıldı 235Hiroşima'ya düştün. Atomları ateşleyen uranyum çekirdekli silahlar gibi silahlar 235atom üzerinde U 235Diğer U, maddeyi o kadar yüksek bir hızla taşır ki, açığa çıkan nötronların atomun çekirdeğine çarpmasına neden olur. 235başka bir U ve onu yok et. Bir atom bölündüğünde salınan nötronlar sırayla atoma çarpabilir ve parçalayabilir. 235diğer U.
Adım 2. Atomik materyali birbirine yaklaştırarak atom örneğini sıkıca sıkın
Bazen atomlar birbirlerine ateşlenemeyecek kadar hızlı bozunurlar. Bu durumda, atomları birbirine yaklaştırmak, serbest kalan atom altı parçacıkların diğer atomlara çarpma ve bölme şansını artırır.
Bu yöntem atom bombasını oluşturmak için kullanıldı 239Pu, Nagazaki'ye düştü. Sıradan patlamalar, plütonyum kütlesini çevreler; patlatıldığında, patlama atomları taşıyan plütonyum kütlesini iter 239Pu, salınan nötronların atomlara çarpmaya ve ayırmaya devam etmesi için yaklaşır. 239diğer pu.
Adım 3. Elektronları bir lazer ışını ile heyecanlandırın
Petawatt lazerin gelişmesiyle (1015 Watt), radyoaktif maddeyi kaplayan metaldeki elektronları uyarmak için bir lazer ışını kullanarak atomları bölmek artık mümkün.
- California'daki Lawrence Livermore Laboratuvarı'nda 2000 yılında yapılan bir testte, uranyum altınla sarılmış ve bakır bir potaya yerleştirilmiştir. 260 jul'luk bir kızılötesi lazer ışını darbesi zarfa ve yuvaya çarparak elektronları heyecanlandırır. Elektronlar normal yörüngelerine döndüklerinde, altın ve bakır çekirdeklerine nüfuz eden yüksek enerjili gama radyasyonu yayarlar, altın tabakasının altındaki uranyum atomlarına nüfuz eden ve onları birbirinden ayıran nötronları serbest bırakırlar. (Deney sonucunda hem altın hem de bakır radyoaktif hale geldi.)
- Benzer testler İngiltere'deki Rutherford Appleton Laboratuvarı'nda 50 terawatt (5 x 1012 Watts) lazer, arkasında çeşitli malzemeler bulunan bir tantal levhayı hedef aldı: potasyum, gümüş, çinko ve uranyum. Tüm bu malzemelerin atomlarının bir kısmı başarıyla ayrıldı.
Uyarı
- Çok hızlı olan belirli izotopların belirli fisyonlarına ek olarak, daha küçük patlamalar, fisyona uğrayan materyali, patlama beklenen sürekli reaksiyon hızına ulaşmadan önce yok edebilir.
- Diğer tüm ekipmanlarda olduğu gibi, gerekli güvenlik prosedürlerini izleyin ve riskli görünen hiçbir şey yapmayın. Dikkat olmak.
