Kako podijeliti atom

Atomi mogu steći ili izgubiti energiju kada elektroni idu na veće ili niske orbite oko kernela. Cijepanje atomskog jezgra dovodi do puštanja mnogo veće količine energije u odnosu na proces tranzicije elektrona do niže orbite. Takvo dijeljenje naziva se nuklearnim divizijom, a podjela jezgre grupe atoma naziva se lančanom reakcijom. Ovaj se proces ne može izvesti kod kuće. Zahtijeva laboratorij ili nuklearni reaktor s odgovarajućom opremom.

Korake

Metoda 1 od 3:

Bombardovanje radioaktivnih izotopa

jedan. Odaberite odgovarajuću izotopu. Neki elementi ili izotopi podvrgavaju radioaktivnim propadanjem, a različiti izotopi mogu se ponašati drugačije na različite načine. Najčešći uranijumski izotop ima atomsku težinu 238 i sastoji se od 92 protona i 146 neutrona, ali njene jezgro obično apsorbiraju neutrone bez podijeljenja na jezgru lakših elemenata. Urana izotop, od kojih je kernel sadrže tri neutrala, u se dijeli mnogo lakše nego u, naziva se razdvajanjem izotopa.

Sa cijepanjem (podjelom) uranijuma puštaju se tri neutrona, što se suočavaju s drugim uranijumskim atomima, što rezultira lančanom reakcijom.
Neki su izotopi podijeljeni tako lako i brzo da je nemoguće održavati stalnu nuklearnu reakciju. Ovaj fenomen se naziva spontanim ili spontanim, propadanjem. Na primjer, PU Plutonium izotop je osjetljiv na takav propadanje, za razliku od PU u nižoj stopi podjela.

2. Da se reakcija nastavila nakon kolapsa prvog atoma, potrebno je prikupiti dovoljno izotopa. Da biste to učinili, potrebno je imati određeni minimalni iznos neispravnog izotopa koji će podržati reakciju. Taj iznos se naziva kritična masa. Da bi se postigla kritična masa i povećati vjerojatnost propadanja, potrebna je dovoljna količina izvora.

3. Upucao jednu atomsku srž izotopa u drugu jezgru istog izotopa. Budući da su u slobodnom obliku, subatomske čestice prilično rijetke, često ih je odvojiti od atoma koji sadrže ove čestice. Jedan od načina da se to učini znači pucati na jedan atotope jedan atom iz drugog atoma.

Ova metoda korištena je za stvaranje atomske bombe od u, koja je odbačena na Hirošimu. Puške s jezgrom uranijuma, slično pištolju, snimljene atomima u metu iz istih atoma u. Atomi su brzo preletjeli da prodire u neutron prodrli u kernel drugih u atomima i podijeli ih. Prilikom cijepanja, zauzvrat, neutroni su pušteni, koji su podijelili sljedeće u atomima.

4. Silijte kernel prekrivanja izotopa pod subatomske čestice. Jedna subatomatična čestica može upasti u atom u i podijeliti ga u dva odvojena atoma drugih elemenata, a tri neutrona će se istaknuti. Subatomske čestice mogu se dobiti iz kontroliranog izvora (na primjer, neutronski pištolj) ili stvoriti kao rezultat sudara jezgre. Obično se koriste tri vrste subatomske čestice.

Protoni. Ove subatomske čestice imaju masu i pozitivnu električnu naknadu. Broj protona u atomu određuje atom koji je element.

Neutron. Masa ovih subatomskih čestica jednaka je masi protona, ali su neutralni (bez električnog naboja).

Alfa čestice. Ove čestice su jezgra bez elektrona atoma helijuma. Sastoje se od dva protona i dva neutrona.

Metoda 2 od 3:

Kompresija radioaktivnih materijala

jedan. Nabavite kritičnu masu radioaktivnog izotopa. Trebat će vam dovoljno izvornog materijala kako biste osigurali podršku reakciji fisije. Imajte na umu da u određenoj masi bilo kojeg elementa (na primjer, plutonijum) bit će nekoliko izotopa. Trebali biste izračunati količinu potrebnog izotopa u uzorku.

2. Obogatiti materijal uzorka. Ponekad je potrebno povećati relativni iznos definiranog izotopa u uzorku kako bi se osigurala podrška reakciji fisije. To se naziva obogaćivanje. Postoji nekoliko načina Obogaćivanje radioaktivnih materijala, Uključujući:

Difuzija gasova;

centrifugiranje;

Elektromagnetsko odvajanje;

Termička difuzija tekućine.

3. Bolestan uzorak materijala, tako da su podijeljeni atomi približavaju. Ponekad se atomi prebrzo odvijaju i nemaju vremena za interakciju. U ovom slučaju, približavanje atoma povećava vjerovatnoću da će puštene subatomske čestice letjeti na susjedne atome i podijeliti ih. Stisnite uzorak sa podjelom PU atoma sa eksplozijom.

Ova metoda korištena je prilikom stvaranja atomske bombe iz PU, koja je resetirana na Nagasakiju. Plutonijum je komprimiran uz pomoć običnog eksploziva koji se nalazi oko njega, kao rezultat toga koji su se PU atomi postali dovoljno blizu da emitirani neutroni postignu susedne atome i podijelili ih.

Metoda 3 od 3:

Dijeljenje atoma sa laserom

jedan. Priložite radioaktivni materijal u metalnu školjku. Stavite radioaktivni materijal u zlatni slučaj. Osigurajte kućište u držaču bakra. Imajte na umu da će nakon početka propadanja radioaktivni postati i izblijed materijala i metala.

2. Nanesite elektrone laserskim zračenjem. Sa pojavom Lasera (10 W) lasera postalo je moguće podijeliti atome s laserskim zračenjem zbog uzbuđenja elektrona u metalnoj školjci, unutar koje je zaključen radioaktivni materijal. Također pobuđuju elektrone u metalu s 50-tervattom (5 x 10 Watt) laserom.

3. Isključite laser. Kada se elektroni počnu vratiti u svoje uobičajene orbite, dodijelit će visokoenergetsku gama zračenje, što će prodrijeti u jezgru zlata i bakra. Kao rezultat toga, neutroni će biti pušteni iz jezgara. Ovi neutroni će se suočiti pod zlatnim atomima uranijuma i podijeliti ih.

Upozorenja

Radioaktivno zračenje je smrtonosno opasno. Za zaštitu od nje postoje posebna pravila i uređaji. Držite na sigurnoj udaljenosti od radioaktivnih materijala.
Provoditi slične eksperimente samostalno zabranjeno zakonom.
Takvi eksperimenti mogu dovesti do snažne eksplozije.
Kao i kod bilo koje druge opreme, treba se slijediti sigurnosna pravila i ne raditi ništa rizično.
Takvi eksperimenti bi trebali biti uključeni u odgovarajuću instituciju, na primjer na nuklearni reaktor ili u fizičkoj laboratoriji.