Википедија

Јадрено цепење: Разлика помеѓу преработките

Интерактивен преглед на историјата
[непроверена преработка][проверена преработка]
Поново уредување →
Избришана содржина Додадена содржина
НагледноВикитекст
Создадена страница со: {{Нуклеарна физика}} {{во изработка}} Во нуклеарната физика и нук...
 
Нема опис на уредувањето
Ред 9:
Како јадрена фисија се класифицира и спонтаната [[радиоактивност|природна радиоактивност]] кај изотопи со мног висок [[масен број]]. [[Спонтано распаѓање|Спонтаната фисија]] ја откриле [[Георги Флеров|Флеров]], [[Константин Петржак|Петржак]] и [[Игор Курчатов|Курчатов]] во 1940 година во Москва, кога решиле да ја потврдат претпоставката на [[Нилс Бор|Бор]] дека стапката на фисија на ураниумот без неутронско бомбардирање е занемарливо мала, но се покажало спротивното. <ref name=„Глава Петржак“>{{cite book |last=Петржак |first=Константин | author-link=Константин Петржак |editor-last=Черникова |editor-first=Вера | trans-title=Краток момент на триумф — во врска со научните откритија |title=Краткий Миг Торжества — О том, как делаются научные открытия |publisher=Наука |date=1989 |pages=108–112 | trans-chapter=Како било откриено спонтаното распаѓање|chapter=Как было открыто спонтанное деление | language=Russian |isbn=5-02-007779-8}}</ref>
 
Непредвидливиот состав на проуктите ја издвојува фисијата од чисто квантно-тунелските процеси како [[протонско распаѓање]], [[алфа-честичка|алфа-распаѓање]] и [[распаѓање на тешки честички]], при кои секогаш се добиваат истите продукти. Со јадрената фисија се добива [[нуклеарна енергија]] која управува со експлозијата на [[нуклеарно оружје|нуклеарното оружје]]. Двете употреби ги овозможува својтвото на т.н. [[нуклеарно гориво|нуклеарни горива]] да подлегнат на фисија кога со нив ќе се судрат неутрони, па како што се распаѓаат емитуваат неутрони. На овој начин се овозможува самоодржувачки [[верижна нуклеарна реакција|верижни нуклеарни реакции]] кои ослободуваат енергија во [[нуклеарен реактор]] со контролирано темпо или во [[нуклеарно оружје]], неконтролирано.
 
Количината [[слободна енергија]] во нуклеарно гориво е милиони пати поголема од онаа која се содржи во иста маса хемиско гориво (како [[бензин]]от), значи јадрената фисија е густ извор на енергија. Меѓутоа, продуктите на нуклеарната фисија се многу [[радиоактивност|порадиоактивни]] и тоа значително подолго време од тешките елементи кои се добиваат со фисија на хемиските горива, што значи дека се штетни за околината. Сепак, зголемената загриженост за натрупувањето [[радиоактивен отпад|нуклеарен отпад]] и [[нуклеарна зима|деструктивниот потенцијал]] на нуклеарното оружје ги засенуваат квалитетите на [[нуклеарна енергија|фисијата како енергетски извор]]. Тоа истовремено предизвикува постојана [[политика|политичка]] дебата околу спорноста на нуклеарната енергија.
Ред 20:
Познати се многу видови [[нуклеарна реакција|нуклеарни реакции]]. Меѓутоа, нуклеарната фисија се разликува поради можноста за засилување, па дури и контролирање преку [[верижна нуклеарна реакција|верижна нуклеарна реакција]] (вид [[верижна реакција]]). Притоа, [[неутрон]]ите одделени со секоја фисија можат да преизвикаат понатамошни фисии и одделување неутрони.
[[Изотоп]]ите на [[хемиски елемент|елемент]]ите кои ја одржуваат фисијата се нарекуваат ([[фосил]]ни) [[нуклеарно гориво|нуклеарни горива]]. Најчесто употребувани меѓу нив се [[ураниум-235|<sup>235</sup>U]] (во нуклеарни реактори) и [[плутониум-239|<sup>239</sup>Pu]]. Горивата се разделуваат на бимодален опсег од елементи, чии два максимума на атомска маса се движат околу 95 и 135&nbsp;'''u''' ([[продукти на фисија]]та). Најголем дел од горивата многу бавно поминуваат низ процесот на [[спонтано распаѓање]]( фисија) преку [[алфа-честичка|алфа]]/ [[бета -честичка|бета]]-синџир на радиоактивно распаѓање кој трае со [[милениум]]и, дури и [[еон (геологија)|еон]]и. Во [[нуклеарните реактори|нуклеарен реактор]] и нуклеарното оружје фисијата се одвива со честичка-проектил - неутрон настанат со фисија која í претходела на онаа за која станува збор.
 
[[Image:ThermalFissionYield.svg|left|thumb|300px|Продукти на фисијата според масата, за фисија со [[Температура на неутронот#термички неутрон]] на [[ураниум-235|U-235]], [[плутониум-239|Pu-239]] (типични за денешните реактори) и на [[ураниум-233|U-233]] (во [[ториум реактор]]и).]]Фисијата во фосилните горива е резултат на енергијата на возбуденост на јадрото која се создава при заробувањето неутрон, поради привлечната (резидуална јака) [[нуклеарна сила]] меѓу него и јадрото. Доаѓа до деформирање на јадрото во вид на двојна „капка“, сé додека деловите не се оддалечат еден од друг на растојание каде веќе не дејствуваат јадрените сили. Тогаш двете купчиња нуклеони, со нереверзибилен процес, целосно се раздвојуваат и под дејство на одбивните сили (поради истоимениот позитивен полнеж) уште повеќе се оддалечуваат едно од друго. Слично се случува и со [[фисилни материјали#фисибилни материјали|фисибилните]] изотопи (како ураниум-238), каде за фисија е потребна дополнителна енергија. Неа ја добиваат од [[Температура на неутронот#брз неутрон|брзите неутрони]] (како оние одделени со [[нуклеарна фузија]] во [[водородна бомба|термонуклеарните бомби]]).
Ред 69:
Поради краткиот опсег на силната нуклеарна сила, големите стабилни јадра мораат да содржат пропорционално повеќе неутрони од протони од помалите (каде најстабилниот однос е 1:1). Јадрата со над 20 протони не можат да бидат стабилни освен ако имаат повеќе од еднаквиот број неутрони. Дополнителните неутрони ги стабилизираат тешките елементи поради зголемувањето на привлечната јадрена сила паралелно со константната големина на одбивната сила меѓу протоните. Продуктите на фисијата главно имаат ист однос протони-неутрони како родителското јадро, па затоа се нестабилни за бета-распаѓање (неутрони се претвораат во протони) поради преголемиот број неутрони во споредба со стабилните изотопи со слична маса.
 
Ваквата тенденција кон бета-распаѓањето е главниот проблем за [[радиоактивност|радиоактивен]] отпад на високо ниво од реакторите. Продуктите на фисијата тежнеат кон [[бета-честичкараспаѓање|бета-зрачење]] и испуштање брзи [[електрон]]и при претворбата на неутроните во протони.
 
===Верижна реакција===
Ред 83:
Конструкцијата која одржува континуирана верижна нуклеарна реакција се нарекува критична конструкција, а ако истата речиси целосно се состои од нуклеарно гориво, тогаш станува збор за [[критична маса]]. „Критична“ се однесува на темето (точка) во однесувањето на диференцијалната равенка која раководи со бројот на присутни неутрони во горивото. Критична маса е минималната маса при која се одржува верижната реакција. Ако е присутна помала (поткритична) маса, тогаш бројот на неутрони се утврдува со радиактивното распаѓање. Ако пак има критична или наткритична маса, тогаш неутронскиот број е под контролан а физиката на верижната реакција. Точната маса на „критичната маса“ на горивото зависи од геометријата и материјалот на околината.
 
Одржувањето на верижни реакции не важи за сите фисибиллни изотопи. Така, најзастапената форма на ураниум - <sup>238</sup>U е фисибилна, но не и фисилна, значи може да биде предмет на индуцирана фисија при судир со неутрон со над 1MeV кинетичка енергија. Но, од неутроните добиени со оваа фисија многу малку имаат доволно енергија за да ја продолжат верижната реакција на фисија на <sup>238</sup>U. Затоа наместо тоа, со бомбардирање на <sup>238</sup>U со бавни неутрони кои ќе ги апсорбира (станувајќи <sup>239</sup>U) доаѓа до [[бета-честичка|бетачестичкабета-распаѓање]], преку <sup>239</sup>Np до <sup>239</sup>Pu со истиот процес и тоа во [[реактори за размножување]]. Производството на плутониум in situ (лат. на лице место) придонесува за верижна реакција и кај другите видови реактори бидејќи плутониум-239 е фисилен елемент и се користи како гориво. Се проценува дека дури половина од енергијата произведена од „неразмножувачки“ реактор е резултат на фисија на плутониум-239 во текот на целиот животен циклус на горивото.
 
Фисибилните, нефисилни изотопи можат да послужат како извор за енергија и без верижните реакции. Бомбардирањето на <sup>238</sup>U со брзи неутрони вклучува фисиони реакции при кои се ослободува енергија сé додека е присутен надворешниот неутрон. Овој важен ефект се користи во реакторите каде брзите неутрони предизвикуваат фисија на блиските јадра <sup>238</sup>U. Од тука следува дека мал дел од <sup>238</sup>U „изгорува“ во сите нуклеарни горива, особено во реакторите за размножување (каде неутроните се со повисока енергија). Тој ефект на „брза фисија“ ја зголемува енергијата која ја ослободува [[водородна бомба|термонуклеарното оружје]], така што <sup>238</sup>U реагира со фисионите неутрони. Експлозивните ефекти на верижната фисија можат да се намалат со супстанции како [[неутронски модератор|модератори на неутоните]] кои ги забавуваат секундарните неутрони.<ref>Од Р.Д. Мадан и Сатја Пракаш – „Модерна неорганска хемија“</ref>
Ред 117:
 
===Откривање на нуклеарната фисија===
Нуклеарната фисија била откриена во 1938 година по петдецениското истражување на [[радиоактивност]]а и продлабочување на знаењата од областа на [[нуклеарна физика|нуклеарната физика]]. Откритието се случило во просториите за хемија на [[Друштво Кајзер-Вилхелм|Друштвото Кајзер-Вилхелм]], кои денес се дел од [[Слободен универзитет (Берлин)|Слободниот универзитет во Берлин]]. Во 1911 г. [[Ернст Радерфорд]] го предложил планетарниот модел на атомот. Според овој модел, подоцна наречен [[Радерфордов модел на атомот|Радерфордов]], атомот се состоел од многу мало и густо, позитивно наелектризирано [[атомско јадро|јадро]] од [[протон]]и ([[неутрон]]от сé уште не бил откриен), опкружено со орбита од негативно наелектризирани [[електрон]]и. <ref>{{cite journal|author=Е. Радерфорд|year=1911|title=Распркувањето α- и β-честички од материјата и структурата на атомот|journal=Philosophical Magazine|volume= 21|pages=669–688|url=http://web.ihep.su/dbserv/compas/src/rutherford11/eng.pdf|bibcode=2012PMag...92..379R|doi=10.1080/14786435.2011.617037|issue=4}}</ref> Моделот бил подобрен во 1913 година од страна на [[Нилс Бор]] според квантното однесување на електроните ([[Боров модел на атомот]]). Подоцнежните трудови на [[Анри Бекерел]], [[Марија Кири]], [[Пјер Кири]] и Радерфорд подобро ја објасниле градбата на јадрото, кое иако цврсто се држи во целина, може да претрпи различни форми на [[радиоактивност|радиоактивно распаѓање]], а со тоа и [[трансмутација]] во други елементи (на пр. [[алфа-честичка|алфа-распаѓање]]).
 
Фокусиран на истражување на [[трансмутација|нуклеарната трансмутација]], во 1917 година Радерфорд успеал да постигне трансмутација на азот во кислород со помош на алфа-честички <sup>14</sup>N + α → <sup>17</sup>O + p. Тоа воедно било и првото набљудување на [[нуклеарна реакција]]. Во 1932 година, Радерфордовите колеги [[Ернест Валтон]] и [[Џон Коккрофт]] постигнале целосно вештачка нуклеарна реакција и трансмутација – насочувајќи забрзани протони кон литиум-7 неговото јадро го поделиле на две алфа-честички (хелиумови јадра). Постапката се прославила како „делење на атомот“ иако не била фисија како што се дефинира денес, а која подоцна била откриена кај тешките елементи.<ref>{{cite web|url=http://www-outreach.phy.cam.ac.uk/camphy/cockcroftwalton/cockcroftwalton9_1.htm |title=Кокрофт и Волтон го расцепија литиумот со високоенергетски протони, април 1932 |publisher=Outreach.phy.cam.ac.uk |date=1932-04-14 |accessdate=2013-01-04}}</ref> Истовремено се проучувала можноста за „спојување јадра“ ([[нуклеарна фузија]]) во врска со разбирање на процесите кои ги одржуваат [[ѕвезда|ѕвездите]]. Првата вештачка реакција на фузија ја извел [[Марк Олифант]] во 1932 година, спојувајќи две забрзани јадра на [[деутериум]] (<sup>2</sup>H) за да добие хелиумово јадро.<ref>{{cite web |url=http://www.adelaide.edu.au/library/about/libraries/bsl/oliphant.pdf |accessdate=5 October 2013 |publisher=[[University of Adelaide]] |title=Sir Mark Oliphant (1901–2000)}}</ref>
Преземено од „https://mk.wikipedia.org/wiki/Јадрено_цепење“