परमाणु विखंडन: परमाणु विखंडन की प्रक्रिया। परमाणु प्रतिक्रियाओं

लेख क्या प्रक्रिया के रूप में एक परमाणु विखंडन की खोज की जा चुकी है और वर्णित के बारे में बात करती है। ऊर्जा और परमाणु हथियारों के एक स्रोत के रूप में इसके उपयोग के बारे में बताया गया।

"अविभाज्य" परमाणु

इक्कीसवीं सदी "परमाणु ऊर्जा", "परमाणु तकनीक", "रेडियोधर्मी कचरे" जैसा भाव से परिपूर्ण है। हर अब और फिर सुर्खियों में मिट्टी, महासागरों, अंटार्कटिक बर्फ के रेडियोधर्मी संदूषण की संभावना के बारे में रिपोर्ट दिखाया। हालांकि, आम लोगों को अक्सर क्या विज्ञान के क्षेत्र और कैसे यह रोजमर्रा की जिंदगी में मदद करता है की बहुत अच्छा विचार नहीं कर रहे हैं। आप शुरू कर देना चाहिए, शायद, कहानियों के साथ। बहुत पहला सवाल है, जो एक अच्छी तरह से खिलाया और अच्छी तरह से तैयार आदमी से पूछा से, वह पता है कि कैसे दुनिया काम करता है चाहता था। कैसे आंख देखता है, कान सुनता क्यों पानी की तुलना में पत्थर से अलग है - जो है क्या अति प्राचीन काल ध्यान से संतों। प्राचीन भारत और ग्रीस में भी, कुछ में पूछताछ मन का सुझाव दिया है कम से कम कण, (यह भी "अविभाज्य" कहा जाता है) सामग्री के गुणों के साथ नहीं है। मध्यकालीन पुष्टि की दवा की दुकानों बुद्धिमान लगता है, और आधुनिक परिभाषा परमाणु एक परमाणु में शामिल हैं - एक पदार्थ है जो संपत्तियों की एक वाहक है की सबसे छोटा कण।

परमाणु भागों

हालांकि, प्रौद्योगिकी के विकास (जैसे, तस्वीरें) का नेतृत्व करने के लिए परमाणु छोटी संभव कण पदार्थ नहीं रह गया। हालांकि अलग से लिया परमाणु विद्युत तटस्थ है, वैज्ञानिकों जल्दी से पता चला: यह अलग शुल्क के साथ दो हिस्से होते हैं। धनात्मक आवेश वाले इकाइयों की संख्या नकारात्मक की संख्या इस प्रकार क्षतिपूर्ति तटस्थ परमाणु बनी हुई है। लेकिन वहाँ परमाणु का कोई स्पष्ट मॉडल था। उस समय के बाद से अभी भी शास्त्रीय भौतिकी का बोलबाला, भिन्न अनुमान श्रेणियां थीं।

परमाणु के मॉडल

प्रारंभ में, "किशमिश के साथ सफेद रोटी" के मॉडल का प्रस्ताव रखा गया था। के रूप में यह परमाणु और यह, एक रोटी में किशमिश की तरह के पूरे स्थान को भरता सकारात्मक चार्ज, ऋणात्मक आवेश वितरित कर रहे हैं। प्रसिद्ध रदरफोर्ड के प्रयोगों की पहचान निम्नलिखित: एक सकारात्मक चार्ज (नाभिक) के साथ एक बहुत भारी तत्व है, और परमाणु के केन्द्र में बहुत हल्का इलेक्ट्रॉनों के साथ घेर लिया। सभी इलेक्ट्रॉनों की राशि (जो 99.9 प्रतिशत कुल परमाणुओं का वजन से है) की तुलना में भारी समय की कर्नेल भार सैकड़ों। इस प्रकार परमाणु बोह्र के ग्रहीय मॉडल का जन्म हुआ। हालांकि, इसकी तत्वों में से कुछ शास्त्रीय भौतिकी के समय पर स्वीकार खंडन। इसलिए, नए क्वांटम यांत्रिकी विकसित किया गया था। अपनी उपस्थिति के साथ अवधि nonclassical विज्ञान शुरू कर दिया।

परमाणु और रेडियोधर्मिता

से यह सब से ऊपर स्पष्ट हो जाता है कि कर्नेल - यह एक भारी, परमाणु, जो यह की थोक गठन के धनात्मक आवेश हिस्सा है। जब ऊर्जा के परिमाणीकरण और एक इलेक्ट्रॉन एक परमाणु की परिक्रमा की स्थिति अच्छी तरह से अध्ययन किया गया है, यह परमाणु नाभिक की प्रकृति को समझने का समय है। यह रेडियोधर्मिता का एक शानदार और अप्रत्याशित खोज की मदद के लिए आया था। परमाणु विखंडन - यह रेडियोधर्मी स्रोत के रूप में, भारी केंद्रीय एटम का सार प्रकट करने के लिए मदद की है। उन्नीसवीं और बीसवीं सदी के मोड़ पर, उद्घाटन के बाद एक गिर गया। नए अनुभवों की स्थापना की आवश्यकता के कारण एक समस्या का सैद्धांतिक समाधान। प्रयोगात्मक परिणामों सिद्धांतों और परिकल्पना है कि इस बात की पुष्टि या खंडन करने के लिए की जरूरत है को जन्म दिया। अक्सर, सबसे बड़ी खोजों दिखाई दिया, सूत्र कंप्यूटिंग (जैसे क्वांटम मैक्स प्लैंक के रूप में) के लिए सुविधाजनक है इस तरह से बस क्योंकि। फोटोग्राफी के युग की शुरुआत में, वैज्ञानिकों को पता था कि यूरेनियम लवण प्रकाश ठीक प्रकाश के प्रति संवेदनशील फिल्म है, लेकिन वे नहीं पता था कि इस घटना के आधार परमाणु विखंडन है। इसलिए, रेडियोधर्मिता आदेश परमाणु क्षय की प्रकृति को समझने के लिए अध्ययन किया गया। यह स्पष्ट है कि उत्सर्जन क्वांटम संक्रमण उत्पन्न किया गया है, लेकिन यह स्पष्ट नहीं किया गया था कि यह क्या है। चेट क्यूरी शुद्ध रेडियम और पोलोनियम निकाले, यूरेनियम अयस्क के प्रसंस्करण के लगभग मैन्युअल इस प्रश्न का उत्तर पाने के लिए।

प्रभारी विकिरण

रदरफोर्ड परमाणु संरचना के अध्ययन के लिए एक बहुत कुछ किया गया है और यह भी कि कैसे एक परमाणु के नाभिक के विभाजन के अध्ययन के लिए योगदान दिया। वैज्ञानिक विकिरण एक चुंबकीय क्षेत्र में एक रेडियोधर्मी तत्व द्वारा उत्सर्जित कर दिया है और एक महान परिणाम मिला। यह पता चला कि विकिरण तीन घटक होते हैं: एक तटस्थ था और अन्य दो - सकारात्मक और नकारात्मक आरोप लगाया। विखंडन अध्ययन उसके घटकों की पहचान के साथ शुरू हुआ। यह साबित हो गया है कि कोर विभाजित किया जा सकता है, इसके सकारात्मक चार्ज का हिस्सा देने के लिए।

नाभिक की संरचना

बाद में यह सामने आया कि परमाणु नाभिक की रचना की न केवल सकारात्मक प्रोटॉन के कणों, लेकिन तटस्थ न्यूट्रॉन कणों का आरोप लगाया है। (से अंग्रेजी «नाभिक», गिरी) एक साथ वे कहा जाता है न्युक्लियोन। हालांकि, वैज्ञानिकों फिर से एक समस्या का सामना करना पड़ा: नाभिक की बड़े पैमाने पर (यानी न्युक्लियोन की संख्या) हमेशा अपने आरोप के अनुरूप नहीं था। वाई हाइड्रोजन नाभिक +1 की एक चार्ज है, और बड़े पैमाने पर तीन, दो, और हो सकता है। , आवर्त सारणी हीलियम प्रभारी कोर 2 में यह निम्नलिखित इसके नाभिक के साथ 4 से 6 न्युक्लियोन शामिल हैं। अधिक जटिल तत्व एक ही शुल्क के साथ अलग अलग आम जनता का एक बहुत बड़ा संख्या हो सकती है। परमाणुओं आइसोटोप कहा जाता है की इस तरह के बदलावों। और कुछ काफी स्थिर आइसोटोप थे, दूसरों को जल्दी से, विघटित क्योंकि उनके लिए यह परमाणु विखंडन की विशेषता थी। क्या आधार नाभिक के न्युक्लियोन स्थिरता की संख्या के अनुरूप? भारी और काफी स्थिर नाभिक के लिए केवल एक न्यूट्रॉन के अलावा उसके विभाजन के लिए नेतृत्व क्यों रेडियोधर्मिता का रिलीज करने के लिए? अजीब तरह से पर्याप्त, यह महत्वपूर्ण सवाल का जवाब अभी तक नहीं पाया गया है। अनुभव, यह पता चला कि प्रोटान और न्यूट्रान की एक निश्चित संख्या नाभिक के स्थिर विन्यास के अनुरूप हैं। यदि कोर 2, 4, 8, 50 न्यूट्रॉन और / या प्रोटॉन, गिरी विशिष्ट स्थिर होगा। ये संख्या के रूप में भी जादुई में भेजा जाता है (और उन्हें वयस्कों, वैज्ञानिकों, परमाणु भौतिकी के रूप में नामित)। इस प्रकार, परमाणु विखंडन उनके द्रव्यमान, कि है, उनके घटक न्युक्लियोन की संख्या पर निर्भर करता है।

ड्रॉप, कवर, क्रिस्टल

कारक है कि जिम्मेदार है का निर्धारण, यह नाभिक की स्थिरता के लिए इस समय संभव नहीं था। वहाँ परमाणु संरचना मॉडल के कई सिद्धांत हैं। सबसे प्रसिद्ध में से तीन और विभिन्न मामलों में एक दूसरे के साथ अंतर पर अक्सर विकसित की है। पहला है कि कोर - विशेष परमाणु तरल की एक बूंद। पानी के लिए, यह तरलता, सतह तनाव, संलयन और क्षय की विशेषता है। गिरी भी खोल मॉडल में, वहाँ कुछ ऊर्जा का स्तर है, जो न्युक्लियोन से भर रहे हैं कर रहे हैं। तीसरे कहा गया है कि कोर - एक माध्यम है कि विशिष्ट तरंगदैर्ध्य (डी Broglie), जिसमें अपवर्तनांक सीधे रास्ते से फेर करने में सक्षम है - है संभावित ऊर्जा। हालांकि, कोई मॉडल अब तक पूरी तरह से इस विशेष रासायनिक तत्व की एक निश्चित क्रिटिकल मास्स पर क्यों वर्णन में नाकाम रही है, नाभिक के बंटवारे शुरू होता है।

क्या क्षय होता है

यूरेनियम, पोलोनियम, रेडियम: रेडियोधर्मिता, जैसा कि ऊपर उल्लेख किया है, पदार्थ प्रकृति में पाया जा सकता है में पाया गया था। उदाहरण के लिए, नव निर्मित, शुद्ध यूरेनियम रेडियोधर्मी है। इस मामले में बंटवारे की प्रक्रिया सहज हो जाएगा। बिना किसी भी बाहरी प्रभाव यूरेनियम परमाणुओं की निश्चित राशि अल्फा कण फेंकना अनायास थोरियम के रूप में तब्दील। यह एक संकेत है, जो आधा जीवन कहा जाता है। यह प्रारंभिक भाग संख्या से समय की अवधि के बारे में आधे हो जाएगा के लिए पता चलता है,। प्रत्येक रेडियोधर्मी तत्व का आधा जीवन का अपना - कैलिफोर्निया के लिए एक दूसरे के एक अंश से यूरेनियम और सीज़ियम के लिए हजारों साल के सैकड़ों करने के लिए। लेकिन वहाँ एक आरोपित गतिविधि है। परमाणु के नाभिक में प्रोटॉन या अल्फा कण (हीलियम नाभिक) उच्च गतिज ऊर्जा के साथ बौछार करते हैं, वे "विभाजन" हो सकता है। रूपांतरण तंत्र, ज़ाहिर है, कैसे माँ की पसंदीदा एक फूलदान टूट जाता है से अलग। हालांकि, एक निश्चित सादृश्य का पता लगाया जा सकता है।

परमाणु ऊर्जा

जहां परमाणु विखंडन में ऊर्जा करता है: अब तक हम व्यावहारिक सवाल का जवाब नहीं दिया है। एक शुरुआत के लिए यह स्पष्ट करने के लिए है कि के दौरान नाभिक के गठन विशेष परमाणु शक्ति हैं, मजबूत बातचीत बुलाया आवश्यक है। के बाद से कोर सकारात्मक प्रोटॉन की एक सेट होता है, सवाल है, बनी हुई है कि वे किस तरह एक साथ चिपके रहते हैं, क्योंकि इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों काफी मजबूत उन्हें एक दूसरे से पीछे हटाने के लिए है। जवाब दोनों सरल है, और वहाँ है: कोर न्युक्लियोन विशेष कणों के बीच बहुत तेजी से आदान-प्रदान की कीमत पर रखा जाता है - pions। इस कड़ी रहती है अविश्वसनीय रूप से छोटा है। एक बार अनुकरणीय-मेसॉनों के आदान-प्रदान से समाप्त, कोर विखंडित। बस के रूप में अच्छी तरह से यह ज्ञात है कि नाभिक की बड़े पैमाने पर उसके घटक न्युक्लियोन के सभी की राशि से कम है। इस घटना में बड़े पैमाने पर दोष कहा जाता है। वास्तव में, लापता जन - ऊर्जा है कि कर्नेल की अखंडता बनाए रखने पर खर्च कर रहा है। एक बार जब परमाणु नाभिक से अलग इस ऊर्जा का कुछ हिस्सा परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में उत्पादन किया है और ऊष्मा में बदल जाती। यही कारण है, परमाणु विखंडन की ऊर्जा - आइंस्टीन के प्रसिद्ध सूत्र का एक स्पष्ट प्रदर्शन है। याद है, सूत्र पढ़ता है: ऊर्जा और द्रव्यमान एक दूसरे को (ई = एम सी ²⁾ में परिवर्तित किया जा सकता ^है।

सिद्धांत और व्यवहार

अब हमें बताएं कि यह बिजली की गीगावाट के लिए मेरे जीवन में विशुद्ध रूप से सैद्धांतिक खोज प्रयोग किया जाता है। सबसे पहले, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि नियंत्रित प्रतिक्रियाओं में प्रेरित विखंडन प्रयोग किया जाता है। अक्सर यह यूरेनियम या पोलोनियम है, जो तेजी से न्यूट्रॉन द्वारा बमबारी कर रहा है। दूसरे, यह समझा जाना चाहिए कि परमाणु विखंडन नए न्यूट्रॉन के निर्माण के साथ है। नतीजतन, प्रतिक्रिया क्षेत्र में न्यूट्रॉन की संख्या बहुत तेजी से विकसित करने के लिए सक्षम है। प्रत्येक न्यूट्रॉन नया, अधिक पूरे कर्नेल से टकरा, उन्हें विभाजन, जो गर्मी पीढ़ी में वृद्धि हो जाती है। यह परमाणु विखंडन के एक श्रृंखला प्रतिक्रिया है। रिएक्टर में न्यूट्रॉन वृद्धि के अनियंत्रित मात्रा में विस्फोट हो सकता है। यही कारण है कि चेरनोबिल परमाणु ऊर्जा संयंत्र में 1986 में हुआ। इसलिए, प्रतिक्रिया क्षेत्र में हमेशा एक पदार्थ है जो अतिरिक्त न्यूट्रॉन को अवशोषित कर लेता एक तबाही को रोकने के लिए है। लंबे छड़ के रूप में यह ग्रेफाइट। विखंडन दर प्रतिक्रिया क्षेत्र में छड़ विसर्जित करके धीमा किया जा सकता। समीकरण परमाणु प्रतिक्रिया प्रत्येक सक्रिय पदार्थ और रेडियोधर्मी अपने कणों (इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन, अल्फा कण) बौछार के लिए विशेष रूप से बना है। हालांकि, अंतिम ऊर्जा उत्पादन संरक्षण के कानून के अनुसार गणना की: ई 1 + E2 + ई 3 = इ 4। यही कारण है, प्रारंभिक कोर कण की कुल ऊर्जा और (ई 1 + E2) जिसके परिणामस्वरूप कोर की ऊर्जा और ऊर्जा का (ई 3 + इ 4) रूप में जारी करने के लिए बराबर होना चाहिए। समीकरण भी एक परमाणु प्रतिक्रिया, एक पदार्थ अपघटन द्वारा प्राप्त पता चलता है। उदाहरण के लिए, यूरेनियम यू = गु + वह, यू = Pb + Ne, यू = एचजी + मिलीग्राम। यह रासायनिक तत्वों के आइसोटोप नहीं दिया जाता है, लेकिन यह महत्वपूर्ण है। उदाहरण के लिए, वहाँ तीन संभावनाएं यूरेनियम विखंडन, जो विभिन्न नेतृत्व आइसोटोप, और नीयन उत्पादन कर रहे हैं। विखंडन अभिक्रिया के लगभग एक सौ प्रतिशत रेडियोधर्मी आइसोटोप पैदा करता है। जो है, यूरेनियम के क्षय रेडियोधर्मी थोरियम प्राप्त की। इतने पर जंगी के लिए, और - थोरियम, प्रोटैक्टीनियम बिखर करने में सक्षम है कि। इस श्रृंखला हो सकती है और विस्मुट, और टाइटेनियम में रेडियोधर्मी। यहां तक कि हाइड्रोजन नाभिक (एक प्रोटॉन की दर से) दो प्रोटॉन युक्त, अन्यथा कहा जाता है - ड्यूटेरियम। हाइड्रोजन के साथ का गठन जल भारी कहा जाता है और एक परमाणु रिएक्टर में पहली सर्किट भरता है।

गैर शांतिपूर्ण परमाणु

इस तरह के "हथियारों की दौड़", "शीत युद्ध", "परमाणु खतरे" आधुनिक मनुष्य के रूप में भाव ऐतिहासिक और अप्रासंगिक लग सकता है। लेकिन एक बार हर खबर जारी लगभग सभी कितना परमाणु हथियारों का आविष्कार किया और यह कैसे लड़ने के लिए के बारे में दुनिया भर में समाचार रिपोर्टों थे। लोगों को एक परमाणु सर्दी की स्थिति में भूमिगत बंकरों और बनाया शेयरों बना रहे थे। पूरे परिवारों आश्रयों के निर्माण पर काम किया। यहां तक कि परमाणु विखंडन प्रतिक्रियाओं के शांतिपूर्ण उपयोग आपदा को जन्म दे सकती। यह प्रतीत होता है कि चेरनोबिल मानव जाति इस क्षेत्र में सटीकता सिखाया है, लेकिन ग्रह के तत्वों मजबूत था: जापान में भूकंप एनपीपी "फुकुशिमा" की बहुत मजबूत मजबूत बनाने चोट लगी है। ऊर्जा परमाणु बहुत आसान के विनाश के लिए इस्तेमाल किया प्रतिक्रिया। प्रौद्योगिकी, केवल विस्फोट की एक सीमित बल की आवश्यकता है ताकि अनजाने में पूरे ग्रह नहीं नष्ट करने के लिए। सबसे "मानवीय" बम, अगर आप इसे कॉल कर सकते हैं, विकिरण के आसपास के क्षेत्र को प्रदूषित नहीं है। सामान्य तौर पर, सबसे अधिक बार वे एक अनियंत्रित श्रृंखला प्रतिक्रिया का उपयोग करें। परमाणु ऊर्जा में क्या पौधों सब से प्रयास करते हैं एक बहुत ही आदिम तरीका प्राप्त करने के लिए बम से बचेगा। किसी भी प्राकृतिक रेडियोधर्मी तत्व के लिए, वहाँ शुद्ध पदार्थ के कुछ क्रिटिकल मास्स है, जिसमें एक श्रृंखला प्रतिक्रिया ही उत्पन्न होता है। यूरेनियम, उदाहरण के लिए, केवल पचास किलोग्राम है। के बाद से यूरेनियम एक बहुत ही मुश्किल है, यह सिर्फ एक छोटे धातु गेंद व्यास में 12-15 सेंटीमीटर है। पहले परमाणु बम, हिरोशिमा और नागासाकी पर गिरा दिया इस सिद्धांत पर ठीक किए गए: शुद्ध यूरेनियम केवल संयुक्त के दो असमान भागों और एक भयानक विस्फोट को जन्म दिया। आधुनिक हथियारों शायद अधिक जटिल हैं। हालांकि, क्रिटिकल मास्स के बारे में भूल करने के लिए आवश्यक नहीं है कि भंडारण के दौरान शुद्ध रेडियोधर्मी पदार्थ के छोटी मात्रा के बीच अवरोध कि टुकड़ों को एक साथ रोकने की जानी चाहिए।

विकिरण स्रोतों

82 पर एक प्रभारी के साथ परमाणु नाभिक के सभी तत्वों को रेडियोधर्मी हैं। लगभग सभी हल्का रासायनिक तत्वों के रेडियोधर्मी आइसोटोप है। अपने जीवनकाल भारी नाभिक, कम है। हल्का कणों के साथ भारी परमाणुओं धक्का, अक्सर त्वरक के साथ - (जैसे कैलिफोर्निया के रूप में) कुछ तत्व केवल कृत्रिम प्राप्त किया जा सकता। के बाद से वे बहुत अस्थिर कर रहे हैं, वे पृथ्वी की पपड़ी में मौजूद नहीं हैं: ग्रह के गठन, वे जल्दी से अन्य तत्वों में सड़ा हुआ। यूरेनियम के रूप में अधिक हल्के नाभिक, साथ पदार्थ है, यह निकालने के लिए संभव है। यह प्रक्रिया, लंबे समय से यूरेनियम खनन के लिए उपयुक्त है, यहां तक कि में बहुत अमीर अयस्कों एक प्रतिशत से कम होते हैं। तीसरा रास्ता, शायद, इंगित करता है कि एक नया भूवैज्ञानिक युग शुरू हो गया है। रेडियोधर्मी कचरे से रेडियोधर्मी तत्वों के इस निष्कर्षण। एक बिजली संयंत्र में ईंधन काम कर रहे, एक पनडुब्बी या एक विमान वाहक, सामग्री और अंतिम यूरेनियम, विभाजन का परिणाम शुरू करने के मिश्रण पर के बाद। फिलहाल, यह एक ठोस रेडियोधर्मी कचरे माना जाता है और कांटेदार मुद्दे लागत, के रूप में वे इस तरह से है कि वे पर्यावरण को प्रदूषित नहीं है में का निपटारा कर रहे हैं। हालांकि, वहाँ एक संभावना है कि निकट भविष्य में तैयार केंद्रित रेडियोधर्मी पदार्थ (उदाहरण, पोलोनियम के लिए), इस कचरे से उत्पादन किया जाएगा है।