आणविक Fission: आणविक fission प्रक्रिया। आणविक प्रतिक्रिया

लेख प्रक्रिया रूपमा आणविक fission पत्ता के भएको र वर्णन वार्ता। ऊर्जा र आणविक हतियार स्रोतको रूपमा यसको प्रयोग Discloses।

"Indivisible" अणु

बीस-प्रथम शताब्दीमा "परमाणु ऊर्जा", "आणविक प्रविधि", "रेडियोधर्मी अपशिष्ट" जस्ता अभिव्यक्ति संग replete छ। हरेक अब र त्यसपछि शीर्षकहरू माटो, को समुद्रहरू, अंटार्कटिक बरफ को रेडियोधर्मी दूषण को संभावना बारे रिपोर्ट निस्क्यो। तर, साधारण मान्छे विज्ञान को के क्षेत्र र कसरी यो दैनिक जीवनमा मद्दत गर्छ को धेरै राम्रो विचार छैन अक्सर छन्। तपाईं कथाहरू संग, सुरु गर्नुपर्छ सायद। राम्ररी खुवाउनुभयो र राम्रो-लुगा मानिस सोधे जो पहिलो प्रश्न, देखि, त्यो थाहा संसारमा काम कसरी चाहन्थे। आँखा कसरी देख्नुहुन्छ, कान सुन्नुहुन्छ किन पानी भन्दा ढुङ्गा भिन्न - छ समय अतिप्राचीन हेरविचार देखि Sages के। प्राचीन भारत र ग्रीस मा पनि, केही inquiring मन त्यहाँ न्यूनतम कण, (यो पनि "indivisible" भनिन्छ) सामाग्री को गुण छ भनेर सुझाव छ। पुष्टि मध्ययुगीन दबाइ बुद्धिमानी अनुमान र आधुनिक परिभाषा अणु एक अणु समावेश - गुण को एक वाहक छ जो एक पदार्थ को सानो कण।

एटम भागहरु

तर, प्रविधि विकास (जस्तै, फोटो) अणु सानो सम्भव कण पदार्थ भएनन् गर्न पुगे। अलग लिएको अणु बिजुली तटस्थ छ हुनत वैज्ञानिकहरूले चाँडै बुझे: यो फरक शुल्क दुई भागहरु हुन्छन्। नकारात्मक संख्या यसरी compensates सकारात्मक चार्ज एकाइहरूको संख्या तटस्थ अणु रहनेछ। तर त्यहाँ अणु को कुनै unambiguous मोडेल थियो। त्यतिबेला देखि अझै पनि विभिन्न अनुमानको थिए, द्वारा शास्त्रीय भौतिक प्रभुत्व।

एटम को मोडेल

सुरुमा, "सेतो रोटी किसमिस संग" को मोडेल प्रस्तावित भएको थियो। यो अणु र यो एक रोटी मा किसमिस जस्तो सम्पूर्ण ठाउँ भरिन्छ रूपमा सकारात्मक शुल्क, नकारात्मक शुल्क वितरण छन्। प्रसिद्ध रदरफोर्डले को प्रयोग निम्न पहिचान: एक सकारात्मक चार्ज (नाभिक) संग धेरै भारी तत्व र एटम को केन्द्र मा धेरै हल्का इलेक्ट्रॉनों संग घेरे। (कुल अणुहरु को वजन द्वारा 99.9 प्रतिशत छ जो) सबै इलेक्ट्रॉनों योगफल भन्दा भारी पटक को कर्नेल वजन सयौं। यसरी अणु Bohr को ग्रह मोडेल जन्म भएको थियो। तर, यसको तत्व केही शास्त्रीय भौतिक को समयमा स्वीकार काट्न। त्यसैले, नयाँ क्वांटम मेकानिक्स विकास भएको थियो। यसको उपस्थिति संग अवधि nonclassical विज्ञान थाले।

परमाणु र रेडियोधर्मिता

यो को थोक गठन जो परमाणु, एक भारी, सकारात्मक चार्ज भाग हो - देखि माथिको सबै कर्नेल स्पष्ट हुन्छ। यस बेला ऊर्जा परिमाणीकरण र एक अणु orbiting एक इलेक्ट्रन को स्थिति राम्रो अध्ययन गरिएको छ, यो परमाणविकन्यूक्लियस को प्रकृति बुझ्न समय छ। यो रेडियोधर्मिता एक शानदार र अनपेक्षित खोज को सहायता गर्न आए। आणविक fission - यो रेडियोधर्मी स्रोत रूपमा, भारी केन्द्रीय अणु को सार प्रकट गर्न मदत गरेको छ। को उन्नाइसौँ र बीसौँ शताब्दीयौंदेखि को पालो मा, खोल्ने अन्य पछि एक परे। नयाँ अनुभव सेट गर्न आवश्यकता पैदा एक समस्या को सैद्धान्तिक समाधान छ। प्रयोगात्मक परिणाम सिद्धान्त र पुष्टि गर्न वा खण्डन गर्न आवश्यक छ कि hypotheses गर्न वृद्धि दिनुभयो। अक्सर, सबैभन्दा ठूलो आविष्कारहरू यसरी सूत्र (जस्तै क्वांटम अधिकतम प्लैंक रूपमा) गणनाको लागि सुविधाजनक छ किनभने बस, देखियो। फोटोग्राफी को युग को शुरुवात मा, वैज्ञानिकहरू युरेनियम लवण प्रकाश-निको प्रकाश संवेदनशील फिलिम थाह थियो तर तिनीहरूले यो घटना को आधार आणविक fission छ भनेर थाहा थिएन। तसर्थ, रेडियोधर्मिता आणविक क्षय को प्रकृति बुझ्न क्रममा अध्ययन गरिएको थियो। यो उत्सर्जन क्वांटम संक्रमण उत्पन्न थिए स्पष्ट छ, तर यो के हो छैन खाली थियो। Chet क्यूरी यो प्रश्नको जवाफ प्राप्त गर्न वस्तुतः स्वयं युरेनियम अयस्क प्रशोधन, शुद्ध रेडियम र पोलोनियम झिकिएको।

शुल्क विकिरण

रदरफोर्डले परमाणु संरचना को अध्ययन लागि धेरै गरेको छ र पनि एक अणु को नाभिक को कसरी विभाजन को अध्ययन गर्न योगदान। वैज्ञानिक एक चुम्बकीय क्षेत्र मा एक रेडियोधर्मी तत्व द्वारा उत्सर्जित को विकिरण राख्नु र ठूलो परिणाम प्राप्त गर्यो। यो विकिरण तीन घटक हुन्छन् कि बाहिर गरिएका: एक तटस्थ थियो र अन्य दुई - सकारात्मक र नकारात्मक चार्ज। fission अध्ययन यसको घटक को पहिचान संग थाले। यसलाई आफ्नो सकारात्मक शुल्क भाग दिन, कोर विभाजित गर्न सकिन्छ कि सिद्ध भएको छ।

नाभिक को संरचना

यसलाई पछि परमाणविकन्यूक्लियस मात्र को सकारात्मक बनेको प्रोटन को कण, तर तटस्थ न्यूट्रोन कणहरु आरोप लगाएको छ कि देखा परे। सँगै तिनीहरूले भनिन्छ nucleons (अंग्रेजी «नाभिक» बाट, कर्नेल)। तथापि, वैज्ञानिकहरूले फेरि समस्या सामना: नाभिक को ठूलो (अर्थात् nucleons संख्या) सधैं आफ्नो शुल्क अनुरूप थिएन। वाई हाइड्रोजन नाभिक +1 को एक शुल्क छ, र आम तीन, दुई, र एक हुन सक्छ। यसको नाभिक 4 6 nucleons समावेश संग यो आवधिक तालिका हेलियम शुल्क कोर 2 मा निम्न। थप जटिल तत्व नै शुल्क संग फरक जनता को एक धेरै ठूलो संख्या हुन सक्छ। आइसोटपहेर्नुहोस् भनिन्छ अणुहरु यस्तो भेरिएसनहरूमा। र केही किनभने तिनीहरूलाई लागि यो आणविक fission द्वारा विशेषता थियो अरूलाई चाँडै विघटित, एकदम स्थिर आइसोटपहेर्नुहोस् थिए। कुन आधारमा केन्द्रक को nucleons स्थिरता संख्या अनुरूप? भारी र एकदम स्थिर नाभिक मात्र एक न्यूट्रोन को वाहेक रेडियोधर्मिता को जारी गर्न आफ्नो विभाजित नेतृत्व किन? Oddly पर्याप्त, यो महत्त्वपूर्ण प्रश्नको जवाफ अझै फेला परेन छैन। Empirically, यसलाई फेला परेन प्रोटन र न्युट्रोन को एक निश्चित संख्या केन्द्रक को स्थिर विन्यास अनुरूप छ। कोर 2, 4, 8, 50 न्युट्रोन र / वा प्रोटन, कर्नेल हुनेछ विशिष्ट स्थिर भने। यी संख्या पनि रूपमा जादुई उल्लेख (र तिनीहरूलाई वयस्क, वैज्ञानिकहरू, आणविक भौतिक रूपमा नाम) छन्। यसरी, छ कि आफ्नो संविधान nucleons संख्या आफ्नो ठूलो, मा आणविक fission निर्भर गर्दछ।

ड्रप, कवर, क्रिस्टल

जिम्मेवार छ कि कारक निर्धारण, यो नाभिक को स्थिरता लागि क्षणमा सम्भव थिएन। त्यहाँ परमाणु संरचना मोडेल को धेरै सिद्धान्त हो। सबै भन्दा प्रसिद्ध तीन र विभिन्न विषयमा प्रत्येक अन्य संग नहुनु मा अक्सर विकास गरे। पहिलो छ कोर कि - विशेष आणविक तरल को एक थोपा। पानी को लागि, यो तरलता, सतह तनाव, फ्युजन र कुहिएर विशेषता छ। धेरै कर्नेल मा खोल मोडेल मा, त्यहाँ nucleons भरिएका हुन्छन् जो केही ऊर्जा स्तर छन्। तेस्रो राज्य कि कोर - छ - विशेष तरङलम्बाइ (डी Broglie), को अपवर्तनी सूचकांक wherein refract गर्न सक्षम छ कि एक मध्यम सम्भावित ऊर्जा। तर, कुनै मोडेल हालसम्म पूर्णतया यस विशेष रासायनिक तत्व को एक निश्चित महत्वपूर्ण आम मा किन वर्णन गर्न असफल भएको छ, नाभिक को विभाजन सुरु हुन्छ।

के क्षय हुन्छ

युरेनियम, पोलोनियम, रेडियम: को रेडियोधर्मिता, माथि उल्लेख रूपमा, प्रकृति मा पाउन सकिन्छ भन्ने पदार्थ पाइएको थियो। उदाहरणका लागि, भर्खरै उत्पादन, शुद्ध युरेनियम रेडियोधर्मी छ। विभाजन प्रक्रिया यस मामला मा स्वभाविक हुनेछ। कुनै पनि बाह्य प्रभाव केही युरेनियम अणुहरु को रकम अल्फा कणहरु फेंकना बिना spontaneously थोरियम परिवर्तन। यो एक सूचक, आधा-जीवन भनिन्छ जो छ। यो प्रारम्भिक भाग संख्या देखि समय अवधि आधा बारेमा हुनेछ लागि, देखाउँछ। प्रत्येक रेडियोधर्मी तत्व को आधा जीवन क्यालिफोर्निया दोस्रो एक अंश देखि युरेनियम र सीजियम लागि वर्ष हजारौं गर्न - यसको आफ्नै। तर त्यहाँ एक बाध्य गतिविधि छ। अणु केन्द्रक प्रोटन वा अल्फा कणहरु (हेलियम केन्द्रक) उच्च गतिज ऊर्जा संग bombarding भने, तिनीहरू "विभाजन" हुन सक्छ। पाठ्यक्रम रूपान्तरण संयन्त्र, आमा मनपर्ने एक फूलदान खण्डन कसरी फरक। तथापि, एक निश्चित analogy लगाया जान सक्छ।

परमाणु ऊर्जा

जहाँ आणविक fission मा ऊर्जा गर्छ: हालसम्म हामी व्यावहारिक प्रश्न प्रतिक्रिया छैन। सुरु लागि यो कि समयमा नाभिक को गठन विशेष आणविक शक्ति हो, बलियो अन्तरक्रिया भनिन्छ स्पष्ट गर्न आवश्यक छ। कोर सकारात्मक प्रोटन को एक सेट हुन्छन् भएकोले प्रश्न electrostatic सेना प्रत्येक अन्य तिनीहरूलाई घृणा उत्पन्न गर्न पर्याप्त बलियो छ, किनभने तिनीहरूले सँगै छडी कसरी रहन्छ। जवाफ दुवै सरल, र छ: कोर nucleons विशेष कणहरु बीच धेरै तीव्र विनिमय को खर्च राखिएको छ - pions। यो लिंक बसोबास अविश्वसनीय सानो छ। एक पटक पाइ-mesons को विनिमय बर्खास्त, कोर disintegrates। बस साथै यो नाभिक को आम यसको संविधान nucleons सबै योगफल भन्दा कम छ भन्ने ज्ञात छ। यो घटना जनसंचार दोष भनिन्छ। वास्तवमा, बेपत्ता ठूलो - कर्नेल को निष्ठा कायम राख्न मा खर्च छ कि ऊर्जा छ। को परमाणविकन्यूक्लियस अलग भएपछि यो ऊर्जा केही भाग आणविक शक्ति बिरुवाहरु उत्पादन र गर्मी मा परिवर्तित छ। कि, छ आणविक fission ऊर्जा - आइनस्टाइनका प्रसिद्ध सूत्र को स्पष्ट प्रदर्शन हो। ऊर्जा र आम प्रत्येक अन्य (E = mc ²⁾ मा रूपान्तरित गर्न सकिन्छ: सम्झनुहोस् सूत्र रूपमा ^{पढ्छन्।}

सिद्धान्त र व्यवहार

यो बिजुली को gigawatts लागि मेरो जीवनमा विशुद्ध सैद्धान्तिक खोज प्रयोग कसरी अब हामीलाई भन्नुहोस्। पहिले, यो नियन्त्रण प्रतिक्रिया मा गराइएको fission प्रयोग गरिन्छ कि उल्लेख गर्नुपर्छ। अक्सर यो युरेनियम वा पोलोनियम, छिटो न्युट्रोन द्वारा bombarded छ जो छ। दोश्रो, यो आणविक fission नयाँ न्युट्रोन सिर्जना सँगसँगै छ बुझे गर्नुपर्छ। फलस्वरूप, प्रतिक्रिया क्षेत्रमा न्युट्रोन संख्या धेरै चाँडै बढ्न सक्षम छ। प्रत्येक न्यूट्रोन, नयाँ, थप सारा कर्नेलका संग collides जो गर्मी पुस्ता मा वृद्धि गर्न जान्छ तिनीहरूलाई राइट्स। यो आणविक fission एक श्रृंखला प्रतिक्रिया हो। यस रिएक्टर मा न्यूट्रोन वृद्धि को अनियन्त्रित रकम एक विस्फोट निम्त्याउन सक्छ। कि Chernobyl आणविक पावर प्लान्ट मा 1986 मा भयो के। तसर्थ, प्रतिक्रिया क्षेत्रमा सधैं एक विनाश रोक्न अतिरिक्त न्युट्रोन अवशोषित जो एक पदार्थ हो। लामो छड को रूप मा यो ग्रेफाइट। fission दर प्रतिक्रिया क्षेत्रमा छड immersing द्वारा धीमा गर्न सकिन्छ। समीकरण आणविक प्रतिक्रिया प्रत्येक सक्रिय पदार्थ र रेडियोधर्मी यसको कण (इलेक्ट्रन, प्रोटन, अल्फा कणहरु) bombarding लागि विशेष बनाएको छ। तर, अन्तिम ऊर्जा उत्पादन संरक्षण को व्यवस्था अनुसार गणना: E1 + E2 + E3 = E4। , त्यो प्रारम्भिक कोर कण को कुल ऊर्जा र (E1 + E2) परिणामस्वरूप कोर को ऊर्जा र (E3 + E4) फारममा जारी निःशुल्क ऊर्जा बराबर हुनुपर्छ छ। समीकरण पनि आणविक प्रतिक्रिया, अपघटन प्राप्त एक पदार्थ देखाउँछ। उदाहरणका लागि, युरेनियम यू = गु उहाँले, यू = Pb + Ne, यू = Hg + मिलीग्राम। यो रासायनिक तत्व को आइसोटपहेर्नुहोस् दिइएको छैन, तर यो महत्वपूर्ण छ। उदाहरणका लागि, त्यहाँ तीन सम्भावनाहरू युरेनियम fission, जो फरक नेतृत्व आइसोटपहेर्नुहोस् र नियन उत्पादन हो। को fission प्रतिक्रिया लगभग एक सय प्रतिशत रेडियोधर्मी आइसोटपहेर्नुहोस् उत्पादन गर्छ। त्यो छ, युरेनियम को क्षय रेडियोधर्मी थोरियम प्राप्त। थोरियम, प्रोट्याकटिनियम बिखर गर्न सक्षम छ, कि - एक्टिनियम गर्न, र यति मा। यो श्रृंखला हुन सक्छ, र विस्मुट, र टाइटेनियम मा रेडियोधर्मी। अन्यथा भनिन्छ नाभिक दुई प्रोटन (एक प्रोटोन को दर मा) युक्त पनि हाइड्रोजन, - ड्यूटीरियम। हाइड्रोजन संग गठन पानी भारी भनिन्छ र एक आणविक रिएक्टर मा पहिलो सर्किट भरिन्छ।

गैर-शान्तिपूर्ण अणु

यस्तो आधुनिक मानिसलाई "हतियार दौड", "शीत युद्ध", "आणविक खतरा" को रूपमा अभिव्यक्ति ऐतिहासिक र अप्रासंगिक लाग्न सक्छ। तर एक पल्ट हरेक समाचार विज्ञप्ति लगभग सबै बारेमा धेरै आणविक हतियार आविष्कार र कसरी यो युद्ध कसरी दुनिया भर समाचार रिपोर्ट सँगसँगै थियो। मान्छे एक आणविक जाडो को घटना मा भूमिगत बंकरों र गरे स्टक निर्माण गरेका थिए। सारा परिवार shelters सिर्जना मा काम गरे। आणविक fission प्रतिक्रिया को पनि शान्तिपूर्ण प्रयोग प्रकोप निम्त्याउन सक्छ। यो Chernobyl मानिसजातिको यो क्षेत्र मा शुद्धता सिकाउनुभएको छ भनेर देखिन्छ, तर ग्रह को तत्व बलियो थियो: जापान मा भुकम्प NPP "फुकुशिमा" को धेरै मजबूत सुदृढ चोट। धेरै सजिलो विनाश लागि प्रयोग ऊर्जा आणविक प्रतिक्रिया। गल्ति सम्पूर्ण ग्रह नष्ट गर्न ताकि प्रविधि, को विस्फोट मात्र सीमित शक्ति आवश्यक छ। सबैभन्दा "दयालु" बम, तपाईं यसलाई कल गर्न सक्छन् भने, विकिरण को वरपर प्रदूषित छैन। सामान्य मा, सबै भन्दा अक्सर तिनीहरूले एक अनियन्त्रित श्रृंखला प्रतिक्रिया प्रयोग गर्नुहोस्। आणविक शक्ति के बिरुवाहरु सबै द्वारा प्रयास धेरै आदिम तरिका हासिल गर्न बम बच्न हो। कुनै पनि प्राकृतिक रेडियोधर्मी तत्व लागि, एक श्रृंखला प्रतिक्रिया नै खडा जो शुद्ध पदार्थ केही महत्वपूर्ण ठूलो छ। युरेनियम, उदाहरणका लागि, केवल पचास किलोग्राम छ। युरेनियम एक धेरै गाह्रो छ, यो त एउटा सानो धातु बल व्यास 12-15 सेन्टिमिटर छ। पहिलो परमाणु बम हिरोशिमा र नागासाकी मा गिरा, यो सिद्धान्त मा ठीक गरियो: शुद्ध युरेनियम बस संयुक्त दुई unequal भागहरु र आतंकित गर्नु विस्फोट गर्न वृद्धि दिनुभयो। आधुनिक हतियार शायद थप जटिल छन्। तर, महत्वपूर्ण ठूलो बारेमा आवश्यक भूल छ बीच भण्डारण समयमा शुद्ध रेडियोधर्मी पदार्थ को सानो मात्रा सँगै टुक्रा रोक्न भनेर बाधाओं हुनुपर्छ भनेर।

विकिरण स्रोतहरू

सबै 82 भन्दा बढी एक शुल्क संग परमाणविकन्यूक्लियस को तत्व रेडियोधर्मी छन्। को हल्का रासायनिक तत्व को लगभग सबै रेडियोधर्मी आइसोटपहेर्नुहोस् छ। को नाभिक यसको जीवनकालमा भारी, कम। , लाइटर कणहरु संग भारी अणुहरु धक्का अक्सर गतिवर्धकपरिवर्तनगरियो संग - (जस्तै क्यालिफोर्निया रूपमा) केही तत्व मात्र synthetically प्राप्त गर्न सकिन्छ। तिनीहरूले धेरै अस्थिर भएकोले तिनीहरूले पृथ्वीको पाप्रो मा उपस्थित छन्: ग्रह को गठन, तिनीहरूले चाँडै अन्य तत्व मा decayed। यस्तो युरेनियम बढी प्रकाश केन्द्रक, संग पदार्थ, यसलाई निकाल्न सम्भव छ। यो प्रक्रिया धेरै धनी अयस्क भन्दा कम प्रतिशत समावेश मा पनि, लामो युरेनियम खानी लागि उपयुक्त छ। तेस्रो तरिका, सायद, नयाँ जियोलोजिकल युग शुरू भएको छ भन्ने संकेत गर्छ। रेडियोधर्मी अपशिष्ट देखि रेडियोयाक्टिभतत्वकोरङचयनगर्दछ यो निकासी। एक पनडुब्बी वा एक विमान वाहक, भौतिक र अन्तिम युरेनियम, विभाजन को परिणाम सुरु एक मिश्रण मा, एक पावर प्लान्ट मा इन्धन काम पछि। क्षणमा, यो एक ठोस रेडियोधर्मी फोहोर छलफल र तिनीहरूले वातावरण प्रदूषित छैन भनेर यस्तो तरिकाले को disposed रूपमा, असहमत मुद्दा लागत छ। तथापि, त्यहाँ तयार-केंद्रित रेडियोधर्मी (उदाहरण, पोलोनियम लागि) निकट भविष्यमा पदार्थ, यो फोहोर देखि उत्पादन गरिनेछ एक संभावना छ।