Atome kan energie kry of verloor wanneer 'n elektron van 'n hoër baan na 'n laer wentelbaan om die kern beweeg. Die splitsing van die kern van 'n atoom sal egter baie meer energie vrystel as die energie wanneer elektrone na 'n laer baan terugkeer van 'n hoër baan. Die energie kan gebruik word vir vernietigende doeleindes of vir veilige en produktiewe doeleindes. Die splitsing van 'n atoom word kernsplitsing genoem, 'n proses wat in 1938 ontdek is; Die herhaaldelike splitsing van atome in splitsing word 'n kettingreaksie genoem. Alhoewel baie mense nie die toerusting het om dit te doen nie, is hier 'n opsomming as u nuuskierig is oor die skeidingsproses.
Stap
Deel 1 van 2: Basiese atoom splitsing
Stap 1. Kies die regte isotoop
Sommige elemente of hul isotope ondergaan radioaktiewe verval. Nie alle isotope word egter gelyk gemaak in terme van maklike skeuring nie. Die isotoop van uraan wat die meeste gebruik word, het 'n atoomgewig van 238, bestaande uit 92 protone en 146 neutrone, maar die kern daarvan is geneig om neutrone op te neem sonder om in die kleiner kerne van ander elemente te verdeel. 'N Isotoop van uraan met drie minder neutrone, 235U, kan baie makliker wees om te skeur as isotope 238U; Sulke isotope word splisbare materiale genoem.
Sommige isotope kan baie maklik, so vinnig, gesplit word dat 'n deurlopende splitsingsreaksie nie gehandhaaf kan word nie. Dit word spontane splitsing genoem; plutonium isotoop 240Pu is 'n voorbeeld van die isotoop, anders as die isotoop 239Pu met 'n stadiger splytingsyfer.
Stap 2. Verkry genoeg isotope om te verseker dat splitsing sal voortduur nadat die eerste atoom geskeur het
Dit vereis dat 'n sekere minimale hoeveelheid isotopiese materiaal oopgesplit word sodat die splitsingsreaksie kan plaasvind; Hierdie hoeveelheid word die kritieke massa genoem. Om 'n kritieke massa te verkry, benodig bronmateriaal vir die isotoop, om die kans op splitsing te verhoog.
Soms is dit nodig om die relatiewe hoeveelheid gesplete isotoopmateriaal in die monster te verhoog om te verseker dat 'n deurlopende splitsingsreaksie kan plaasvind. Dit word verryking genoem, en daar word verskeie metodes gebruik om 'n monster te verryk. (Raadpleeg die wikiHow Hoe om uraan te verryk vir die metodes wat gebruik word om uraan te verryk.)
Stap 3. Skiet die kern van die gesplete isotoopmateriaal herhaaldelik met subatomiese deeltjies
Enkele subatomiese deeltjies kan atome tref 235U, verdeel dit in twee afsonderlike atome van 'n ander element en stel drie neutrone vry. Hierdie drie tipes subatomiese deeltjies word gereeld gebruik.
- Proton. Hierdie subatomiese deeltjies het massa en 'n positiewe lading. Die aantal protone in 'n atoom bepaal die element van die atoom.
- Neutrone. Hierdie subatomiese deeltjies het massa as protone, maar het geen lading nie.
- Alfa deeltjies. Hierdie deeltjie is die kern van die heliumatoom, deel van die elektrone wat om dit draai. Hierdie deeltjie bestaan uit twee protone en twee neutrone.
Deel 2 van 2: Atoomsplitsingsmetode
Stap 1. Skiet een atoomkern (kern) van dieselfde isotoop na 'n ander
Omdat taai subatomiese deeltjies moeilik is om deur te gaan, is daar dikwels 'n krag nodig om die deeltjies uit hul atome te dwing. Een metode om dit te doen is om atome van 'n gegewe isotoop op ander atome van dieselfde isotoop te skiet.
Hierdie metode is gebruik om die atoombom te skep 235U val op Hiroshima. Wapens soos gewere met uraankerne, wat atome skiet 235U op atoom 235Die ander U dra die materiaal teen so 'n hoë spoed dat dit veroorsaak dat die vrygestelde neutrone die kern van die atoom tref 235'n ander U en vernietig dit. Die neutrone wat vrygestel word wanneer 'n atoom skeur, kan beurte maak om die atoom te slaan en te verdeel 235ander U.
Stap 2. Druk die atoommonster styf vas en bring die atoommateriaal nader aan mekaar
Soms verval die atome te vinnig om op mekaar afgevuur te word. In hierdie geval verhoog die atome nader aan mekaar die kans dat die vrygemaakte subatomiese deeltjies ander atome kan raak en verdeel.
Hierdie metode is gebruik om die atoombom te skep 239Pu val op Nagasaki neer. Gewone ontploffings omring die massa van plutonium; die ontploffing dryf die ontploffing die plutoniummassa aan en dra die atome 239Pu kom nader sodat die vrygestelde neutrone atome sal bly tref en skeur 239ander pu.
Stap 3. Maak die elektrone opgewonde met 'n laserstraal
Met die ontwikkeling van die petawatt -laser (1015 watt), is dit nou moontlik om atome te verdeel met behulp van 'n laserstraal om die elektrone in die metaal wat die radioaktiewe stof omsluit, opgewonde te maak.
- In 'n toets van 2000 by Lawrence Livermore Laboratory in Kalifornië, is uraan in goud toegedraai en in 'n koper smeltkroes geplaas. 'N Puls van infrarooi laserstraal van 260 joule tref die omhulsel en die behuising, wat die elektrone opwind. Namate die elektrone na hul normale wentelbane terugkeer, stel hulle hoë-energie gammastraling vry wat die goud- en koperkern binnedring, wat neutrone vrystel wat die uraanatome onder die goudlaag binnedring en dit uitmekaar skei. (Beide goud en koper het radioaktief geword as gevolg van die eksperiment.)
- Soortgelyke toetse is uitgevoer by die Rutherford Appleton Laboratory in die Verenigde Koninkryk met behulp van 50 terawatts (5 x 1012 watt) laser gemik op 'n tantaalplaat met verskillende materiale daaragter: kalium, silwer, sink en uraan. 'N Deel van die atome van al hierdie materiale is suksesvol verdeel.
Waarskuwing
- Benewens sekere splitsings van sekere isotope wat te vinnig is, kan kleiner ontploffings die splitsbare materiaal vernietig voordat die ontploffing die verwagte aanhoudende reaksietempo bereik.
- Soos met ander toerusting, volg die vereiste veiligheidsprosedures en doen niks wat riskant lyk nie. Wees versigtig.
