Nuclear fission (physical)

english Nuclear fission (physical)

Pangkalahatang-ideya

Sa nuclear physics at nuclear chemistry, ang nuclear fission ay alinman sa isang reaksyong nuklear o isang proseso ng radioactive decay kung saan ang nucleus ng isang atom ay nahahati sa mas maliit na bahagi (mas magaan na nuclei). Ang proseso ng fission ay kadalasang gumagawa ng mga libreng neutrons at gamma photons, at naglalabas ng napakalaking halaga ng enerhiya kahit na sa masigasig na pamantayan ng radioactive decay.
Natuklasan ang Nuclear fission ng mabibigat na elemento noong Disyembre 17, 1938 sa pamamagitan ng Aleman na si Otto Hahn at ang kanyang katulong na si Fritz Strassmann, at ipinaliwanag ang teoriya noong Enero 1939 ni Lise Meitner at ang kanyang pamangking lalaki na si Otto Robert Frisch. Frisch pinangalanan ang proseso sa pamamagitan ng pagkakatulad sa biological fission ng mga cell sa buhay. Ito ay isang exothermic reaksyon na maaaring mag-release ng maraming enerhiya pareho bilang electromagnetic radiation at bilang kinetiko na enerhiya ng mga fragment (pagpainit ang bulk material kung saan tumatakbo ang fission). Para sa fission upang makabuo ng enerhiya, ang kabuuang umiiral na enerhiya ng mga nagresultang elemento ay dapat na mas negatibong (mas mataas na umiiral na enerhiya) kaysa sa simula ng elemento.
Ang fission ay isang anyo ng transmutasyon ng nuklear dahil ang mga fragment na nagreresulta ay hindi katulad ng sangkap ng orihinal na atom. Ang dalawang nuclei na ginawa ay kadalasang katulad ngunit bahagyang magkakaibang sukat, kadalasan ay may mass ratio ng mga produkto ng mga 3 hanggang 2, para sa mga karaniwang fissile isotopes. Karamihan sa mga fissions ay binary fissions (paggawa ng dalawang sisingilin), ngunit paminsan-minsan (2 hanggang 4 na beses sa bawat 1000 na kaganapan), tatlong positibong sisingilin ang mga fragment na ginawa, sa isang ternary fission. Ang pinakamaliit sa mga fragment na ito sa mga proseso ng ternary ay may sukat mula sa isang proton sa isang argon nucleus.
Bukod sa fission na sapilitan ng isang neutron, ginagamit at pinagsamantalahan ng mga tao, isang likas na anyo ng kusang radioactive decay (hindi nangangailangan ng neutron) ay tinutukoy din bilang fission, at lalo na sa isotopes. Ang spontaneous fission ay natuklasan noong 1940 sa pamamagitan ng Flyorov, Petrzhak at Kurchatov sa Moscow, nang sila ay nagpasya na kumpirmahin na, nang walang bombardment ng neutrons, ang fission rate ng uranium ay talagang bale-wala, tulad ng hinuhulaan ni Niels Bohr; hindi.
Ang unpredictable composition ng mga produkto (na iba-iba sa isang malawak na probabilistic at medyo magulong paraan) nakikilala ang fission mula sa pulos kabuuan na proseso ng tunneling tulad ng proton paglabas, alpha pagkabulok, at pagkaputok cluster, na nagbibigay ng parehong mga produkto sa bawat oras. Ang nuclear fission ay gumagawa ng enerhiya para sa nuclear power at nag-iimbak ng pagsabog ng mga sandatang nukleyar. Ang parehong mga gamit ay posible dahil ang ilang mga sangkap na tinatawag na nuclear fuels ay dumaranas ng fission kapag struck sa pamamagitan ng fission neutrons, at sa gayon ay naglalabas neutrons kapag sila break apart. Ginagawa nitong posible ang isang self-sustaining nuclear chain reaction na posible, na naglalabas ng enerhiya sa kontrolado na rate sa isang nuclear reactor o sa isang napakabilis, walang kontrol na rate sa isang nuclear na armas.
Ang halaga ng libreng enerhiya na nakapaloob sa nuclear fuel ay milyun-milyong beses na ang halaga ng libreng enerhiya na nakapaloob sa isang katulad na mass ng kemikal na gasolina tulad ng gasolina, na gumagawa ng nuclear fission isang napaka-siksik na mapagkukunan ng enerhiya. Ang mga produkto ng nuclear fission, gayunpaman, sa karaniwan ay mas radioactive kaysa sa mga mabibigat na sangkap na normal na pinalabas bilang gasolina, at nananatiling gayon para sa maraming oras, na nagdudulot ng problema sa nuclear waste. Ang mga alalahanin sa akumulasyon ng nuclear waste at sa mga potensyal na mapanira ng mga sandatang nukleyar ay isang panimbang sa mapayapang pagnanais na gamitin ang fission bilang pinagkukunan ng enerhiya.
Parehong atomic nuclear fission. Ang isang kababalaghan kung saan ang mabibigat na nuclei tulad ng uranium, thorium, plutonium at iba pa ay nahahati sa dalawa o higit na nuclei na halos parehas na laki. Karaniwan itong nahati sa dalawa. Naunang natuklasan (O. Hahn at F. Shutorasuman, 1938) na may fission na magaganap ay binibigyan ng 2 3 5 U na sumisipsip ng isang neutron upang mabagal, ang produkto ay higit sa 80 species hanggang (FIG.), Sa partikular, maraming mga mass mga numero ng 80 sa 110 at 125 sa 155. Para sa 2 3 5 umiiral na enerhiya bawat nucleon ng U nuclei ay mas maliit kaysa sa fission product nuclei, labis na enerhiya pagkatapos ng paghahati ay 2 3 5 U1 bawat tungkol sa 200MeV release, na inilabas ng kemikal reaksyon 1 Ito ay tumutugma sa sampu-sampung milyong beses ang enerhiya sa bawat atom. Bilang karagdagan, ang nucleus ng 2 3 5 U ay medyo mas malaki kaysa neutron kaysa sa mga proton, kaya ang 2.5 neutrons ay pinalabas sa average sa bawat nuclear fission. Gamit ang neutron na ito upang maging sanhi ng reaksyon ng chain , bawasan ang isang malaking halaga ng enerhiya ( atomic energy ) at gamitin ito para sa nuclear power . Kung ang nuclear fission nuclei ay mayroon pa ring napakaraming mga neutrons, ang pagbabawas ng β ay paulit-ulit na nagbabago sa isang matatag na nucleus, ngunit ang isang maliit na bilang ng neutrons (late neutrons) ay inilabas at ginagamit para sa kontrol ng mga nuclear reactor. 2 3 3 U, 2 3 9 Ang Pu ay nagiging sanhi rin ng katulad na fission sa pamamagitan ng mabagal na mga neutron, ngunit ginagamit para sa nuclear fuel, 2 3 8 U, 2 3 2 Th din fission kung sumipsip ng mabilis neutrons. Ang 2 3 5 U, 2 3 8 U atbp ay din fission spontaneously, ang ratio ay napakaliit. → pagsasanib
→ Tingnan din ang reaksyong nukleyar | nuclear weapons | nuclear model | atomic bomb | | reaktor | moderator | breeder reactor | pugon ng conversion | Meitner