Як розщепити атом-

Атоми можуть купувати або втрачати енергію, коли електрони переходять на більш високі або низькі орбіти навколо ядра. Розщеплення ж атомного ядра призводить до вивільнення набагато більшої кількості енергії в порівнянні з процесом переходу електрона на більш низьку орбіту. Таке розщеплення називається ядерним поділом, а процес ділення ядер групи атомів називається ланцюговою реакцією. Цей процес неможливо здійснити в домашніх умовах. Для нього потрібна лабораторія або ядерний реактор з відповідним обладнанням.

Метод1З 3:

Бомбардування радіоактивних ізотопів

Виберіть відповідний ізотоп.деякі елементи або ізотопи зазнають радіоактивного розпаду, при цьому різні ізотопи можуть поводитися по-різному. Найбільш поширений ізотоп урану має атомну вагу 238 і складається з 92 протонів і 146 нейтронів, але його ядра зазвичай поглинають нейтрони без розщеплення на ядра більш легких елементів. Ізотоп урану, ядро якого містить на три нейтрони менше, ²³⁵ U, розщеплюється набагато легше, ніж ²³⁸U, його називають ділиться ізотопом.^{[1]X
Джерело інформації}
- При розщепленні (розподілі) урану вивільняється три нейтрони, які стикаються з іншими атомами урану, в результаті чого виникає ланцюгова реакція.
- Деякі ізотопи розщеплюються настільки легко і швидко, що неможливо підтримувати постійну ядерну реакцію. Це явище називається спонтанним, або мимовільним, розпадом. Наприклад, такому розпаду схильний ізотоп плутонію²⁴⁰Pu, на відміну від ²³⁹Pu з меншою швидкістю поділу.
Щоб реакція продовжилася після розпаду першого атома, слід зібрати достатньо ізотопу.для цього необхідно мати певну мінімальну кількість ділиться ізотопу, який буде підтримувати реакцію. Цю кількість називають критичною масою. Щоб досягти критичної маси і підвищити ймовірність розпаду, потрібна достатня кількість вихідного матеріалу.^{[2]X
Джерело інформації}
Вистріліть одним атомним ядром ізотопу в інше ядро того ж ізотопу.оскільки у вільному вигляді субатомні частинки зустрічаються досить рідко, часто необхідно відокремити їх від атомів, що містять ці частинки. Один із способів зробити це полягає в тому, щоб вистрілити одним атомом ізотопу по іншому такому ж атому.^{[3]X
Джерело інформації}
- Цей метод був використаний для створення атомної бомби з²³⁵U, яка була скинута на Хіросіму. Схоже на гармату знаряддя з урановим сердечником вистрілювало атоми ²³⁵U в мішень з таких же атомів ²³⁵U. атоми летіли досить швидко, щоб виділялися з них нейтрони проникали в ядра інших атомів ²³⁵U і розщеплювали їх. При розщепленні, в свою чергу, вивільнялися нейтрони, які розщеплювали наступні атоми ²³⁵U.
Обстрілюйте ядра ділиться ізотопу субатомними частинками.Одиночна субатомна частинка може потрапити в атом ²³⁵U і розщепити його на два окремих атома інших елементів, при цьому виділяться три нейтрона. Субатомні частинки можна отримати з контрольованого джерела (наприклад, нейтронної гармати) або створити в результаті зіткнення ядер. Зазвичай використовують три види субатомних частинок.^{[4]X
Джерело інформації}
- Протони. Ці субатомні частинки мають масу і позитивним електричним зарядом. Кількість протонів в атомі визначає, атомом якого елемента він є.
- Нейтрони. Маса цих субатомних частинок дорівнює масі протона, але вони нейтральні (не мають електричного заряду).
- Альфа-частинки. Ці частинки є вільними від електронів ядрами атомів гелію. Вони складаються з двох протонів і двох нейтронів.

Метод2 З 3:

Стиснення радіоактивних матеріалів

Отримайте критичну масу радіоактивного ізотопу. вам буде потрібно достатньо вихідного матеріалу, щоб забезпечити підтримувану реакцію поділу. Врахуйте, що в певній масі будь-якого елемента (наприклад, плутонію) буде присутній кілька ізотопів. Слід розрахувати кількість необхідного ізотопу в зразку.^{[5]X
Джерело інформації}
Збагатіть матеріал зразка. іноді необхідно збільшити відносну кількість ділиться ізотопу в зразку, щоб забезпечити підтримувану реакцію поділу. Це називається збагаченням. Є кілька способів збагачення радіоактивних матеріалів, в тому числі:^{[6]X
Джерело інформації}
- Дифузія газів;
- Центрифугування;
- Електромагнітна сепарація;
- Термічна дифузія рідини.
Сильно стисніть зразок матеріалу, так щоб діляться атоми зблизилися.іноді атоми розпадаються занадто швидко самі по собі і не встигають взаємодіяти. У цьому випадку зближення атомів збільшує ймовірність того, що вивільнені субатомні частинки долетять до сусідніх атомів і розщеплять їх. Стиснути зразок з атомами, що діляться ²³⁹Pu можна за допомогою вибуху.^{[7]X
Джерело інформації}
- Даний метод був використаний при створенні атомної бомби з²³⁹Pu, яка була скинута на Нагасакі. Плутоній був стиснутий за допомогою розташованої навколо нього звичайної вибухівки, в результаті чого атоми ²³⁹Pu зблизилися досить, щоб виділяються нейтрони долітали до сусідніх атомів і розщеплювали їх.

Метод3 З 3:

Розщеплення атомів лазером

Укладіть радіоактивний матеріал в металеву оболонку.помістіть радіоактивний матеріал в корпус із золота. Закріпіть корпус у мідному тримачі. Врахуйте, що після початку розпаду радіоактивними стануть як матеріал, що ділиться, так і метали.^{[8]X
Джерело інформації}
Збудіть електрони лазерним випромінюванням. з появою петаватних (10¹⁵ ВАТ) лазерів стало можливим розщеплювати атоми лазерним випромінюванням за рахунок збудження електронів в металевій оболонці, всередині якої укладено радіоактивний матеріал. Можна також збудити електрони в металі за допомогою 50-тераваттного (5 x 10¹² ВАТ) лазера.^{[9]X
Джерело інформації}
Вимкніть лазер.коли електрони почнуть повертатися на свої звичайні орбіти, вони виділять високоенергетичне гамма-випромінювання, яке проникне в ядра золота і міді. В результаті з ядер вивільняться нейтрони. Ці нейтрони зіткнуться з розташованими під золотом атомами урану і розщеплять їх.^{[10]X
Джерело інформації}

Попередження

Радіоактивне випромінювання смертельно небезпечне. Для захисту від нього існують спеціальні правила і пристосування. Тримайтеся на безпечній відстані від радіоактивних матеріалів.
Проводити подібні експерименти самостійно заборонено законом.
Подібні досліди можуть привести до потужного вибуху.
Як і з будь-яким іншим обладнанням, слід дотримуватися правил безпеки і не робити нічого ризикованого.
Подібними експериментами слід займатися у відповідній установі, наприклад на ядерному реакторі або у фізичній лабораторії.