Ang mga atom ay maaaring makakuha o mawalan ng enerhiya kapag ang isang electron ay gumagalaw mula sa isang mas mataas na orbit patungo sa isang mas mababang orbit sa paligid ng nucleus. Gayunpaman, ang paghati sa nucleus ng isang atom ay magpapalabas ng mas maraming enerhiya kaysa sa enerhiya kapag ang mga electron ay bumalik sa isang mas mababang orbit mula sa isang mas mataas na orbit. Ang enerhiya na iyon ay maaaring magamit para sa mapanirang mga layunin o para sa ligtas at produktibong mga layunin. Ang paghahati ng isang atom ay tinatawag na nuclear fission, isang proseso na natuklasan noong 1938; Ang paulit-ulit na paghahati ng mga atom sa fission ay tinatawag na chain reaction. Habang maraming tao ang walang kagamitan upang magawa ito, kung nag-usisa ka sa proseso ng paghahati, narito ang isang buod.
Hakbang
Bahagi 1 ng 2: Pangunahing Atomic Fission
Hakbang 1. Piliin ang tamang isotope
Ang ilang mga elemento o ang kanilang mga isotope ay sumasailalim sa pagkabulok sa radioactive. Gayunpaman, hindi lahat ng mga isotop ay nilikha pantay sa mga tuntunin ng kanilang kadalian ng cleavage. Ang pinaka-madalas na ginagamit na isotope ng uranium, ay may bigat ng atomic na 238, na binubuo ng 92 proton at 146 neutron, ngunit ang nucleus nito ay may posibilidad na sumipsip ng mga neutron nang hindi nahahati sa mas maliit na nuclei ng iba pang mga elemento. Isang isotope ng uranium na may tatlong mas kaunting mga neutron, 235U, maaaring mas madaling mag-cleave kaysa sa mga isotopes 238U; Ang mga nasabing isotop ay tinatawag na mga materyal na fissile.
Ang ilang mga isotop ay maaaring madaling mai-cleave, napakabilis na hindi mapapanatili ang isang tuloy-tuloy na reaksyon ng fission. Tinatawag itong kusang-loob na fission; plutonium isotope 240Ang Pu ay isang halimbawa ng isotope na iyon, hindi katulad ng isotope 239Pu na may isang mabagal na rate ng fission.
Hakbang 2. Kumuha ng sapat na mga isotop upang matiyak na magpapatuloy ang fission pagkatapos ng unang hati ng atom
Nangangailangan ito ng isang tiyak na kaunting halaga ng materyal na isotopic upang hatiin para sa reaksyon ng fission na maganap; Ang halagang ito ay tinawag na kritikal na masa. Ang pagkuha ng kritikal na masa ay nangangailangan ng mapagkukunang materyal para sa isotope, upang madagdagan ang mga pagkakataong maganap ang fission.
Minsan, kinakailangan upang madagdagan ang kamag-anak na halaga ng split na materyal na isotope sa sample upang matiyak na maaaring mangyari ang isang tuluy-tuloy na reaksyon ng fission. Tinatawag itong pagpapayaman, at maraming pamamaraan na ginamit upang pagyamanin ang isang sample. (Para sa mga pamamaraang ginamit upang pagyamanin ang uranium, tingnan ang wikiPaano Paano Pinagyayaman ang Uranium.)
Hakbang 3. Abutin ang nukleus ng pinaghiwalay na materyal ng isotope na may paulit-ulit na mga particle ng subatomic
Ang mga solong subatomic na partikulo ay maaaring maabot ang mga atomo 235U, pinaghahati ito sa dalawang magkakahiwalay na atomo ng ibang elemento at naglalabas ng tatlong neutron. Ang tatlong uri ng mga subatomic na maliit na butil ay madalas na ginagamit.
- Proton. Ang mga subatomic particle na ito ay may masa at positibong singil. Ang bilang ng mga proton sa isang atom ay tumutukoy sa elemento ng atom.
- Mga Neutron Ang mga subatomic na maliit na butil ay mayroong masa bilang mga proton ngunit walang bayad.
- Mga particle ng Alpha. Ang maliit na butil na ito ay ang nucleus ng helium atom, bahagi ng mga electron na umiikot dito. Ang maliit na butil na ito ay binubuo ng dalawang proton at dalawang neutron.
Bahagi 2 ng 2: Pamamaraan ng Atomic Fission
Hakbang 1. Abutin ang isang atomic nucleus (nucleus) ng parehong isotope sa isa pa
Dahil ang tenuous subatomic particles ay mahirap dumaan, isang puwersa ang madalas na kinakailangan upang pilitin ang mga maliit na butil sa kanilang mga atomo. Ang isang paraan ng paggawa nito ay ang pagbaril ng mga atom ng isang naibigay na isotope sa iba pang mga atom ng parehong isotope.
Ang pamamaraang ito ay ginamit upang likhain ang atomic bomb 235Bumagsak si U kay Hiroshima. Ang mga sandata tulad ng baril na may mga uranium core, na kumukuha ng mga atomo 235U sa atom 235Ang iba pang U, ay nagdadala ng materyal sa napakabilis na kadahilanan na sanhi nito upang maabot ang pinakawalan na mga neutron na tumutugma sa nucleus ng atom 235ibang U at sirain ito. Ang mga neutron na pinakawalan kapag ang isang atom na nahati ay maaaring magpalit-palitan sa pagpindot at paghati sa atom 235iba pang U.
Hakbang 2. Pikitin nang mahigpit ang sample ng atomic, na magkakasama ang materyal na atomic
Minsan, ang mga atomo ay nabubulok nang napakabilis upang maalis sa isa't isa. Sa kasong ito, ang paglapit ng mga atom na magkakasama ay nagdaragdag ng mga pagkakataon ng napalaya na mga subatomic na partikulo na tumatama at nahahati sa iba pang mga atomo.
Ang pamamaraang ito ay ginamit upang likhain ang atomic bomb 239Bumagsak si Pu sa Nagasaki. Ang mga ordinaryong pagsabog ay pumapalibot sa dami ng plutonium; kapag pinasabog, ang pagsabog ay nagtataguyod ng plutonium mass, dala ang mga atomo 239Lalapit si Pu upang ang pinakawalan na mga neutron ay magpapatuloy na matumbok at maghiwalay ng mga atomo 239iba pang pu.
Hakbang 3. Mapupukaw ang mga electron gamit ang isang laser beam
Sa pagbuo ng petawatt laser (1015 watts), posible na ngayong hatiin ang mga atomo gamit ang isang laser beam upang ma-excite ang mga electron sa metal na nakapaloob sa radioactive na sangkap.
- Sa isang pagsubok noong 2000 sa Lawrence Livermore Laboratory sa California, ang uranium ay nakabalot ng ginto at inilagay sa isang tanso na tanso. Ang isang pulso ng infrared laser beam na 260 joules ay tumama sa sobre at pabahay, nakagaganyak ang mga electron. Habang ang mga electron ay bumalik sa kanilang normal na mga orbit, naglalabas sila ng radiation na may lakas na enerhiya na tumagos sa ginto at tanso na nuclei, na naglalabas ng mga neutron na tumagos sa mga atomo ng uranium sa ilalim ng gintong layer at pinaghiwalay ang mga ito. (Parehong ginto at tanso ang naging radioactive bilang isang resulta ng eksperimento.)
- Ang mga katulad na pagsubok ay isinasagawa sa Rutherford Appleton Laboratory sa United Kingdom gamit ang 50 terawatts (5 x 1012 watts) laser na naglalayong isang tantalum plate na may iba't ibang mga materyales sa likod nito: potasa, pilak, sink, at uranium. Ang bahagi ng mga atomo ng lahat ng mga materyal na ito ay matagumpay na nahati.
Babala
- Bilang karagdagan sa ilang mga fission ng ilang mga isotop na masyadong mabilis, ang mas maliit na mga pagsabog ay maaaring sirain ang fissionable na materyal bago maabot ng pagsabog ang inaasahang matagal na rate ng reaksyon.
- Tulad ng anumang iba pang kagamitan, sundin ang mga kinakailangang pamamaraan sa kaligtasan, at huwag gumawa ng anumang bagay na tila mapanganib. Mag-ingat ka.
