Mahigit na kaunti sa dalawang buwan mula nang matapos ang pinakamasamang digmaan sa kasaysayan ng sangkatauhan. Kaya naman, noong Hulyo 16, 1945, ang unang bombang nuklear ay sinubukan ng militar ng US, at pagkaraan ng isang buwan, libu-libong residente ng mga lungsod ng Hapon ang namatay sa atomic na impiyerno. Simula noon, ang mga sandatang nuklear, gayundin ang paraan ng paghahatid ng mga ito sa mga target, ay patuloy na napabuti sa loob ng mahigit kalahating siglo.
Nais ng militar na magkaroon ng parehong napakalakas na bala, na maalis ang buong lungsod at bansa sa mapa sa isang suntok, at napakaliit na kasya sa isang briefcase. Ang gayong aparato ay magdadala sa digmaang pansabotahe sa isang hindi pa nagagawang antas. Parehong sa una at sa pangalawa ay may hindi malulutas na mga paghihirap. Ang dahilan nito ay ang tinatawag na critical mass. Gayunpaman, unahin muna.
Napakasabog na core
Para maunawaan kung paano gumagana ang mga nuclear device at maunawaan kung ano ang tinatawag na critical mass, bumalik tayo sandali sa desk. Mula sa kursong pisika ng paaralan, natatandaan natin ang isang simpleng tuntunin: ang mga singil na may parehong pangalan ay nagtataboy sa isa't isa. Sa parehong lugar, sa mataas na paaralan, ang mga mag-aaral ay sinabihan tungkol sa istraktura ng atomic nucleus, na binubuo ng mga neutron, neutral na mga particle atmga proton na may positibong charge. Ngunit paano ito posible? Ang mga particle na may positibong charge ay napakalapit sa isa't isa, dapat na napakalaki ang mga puwersang nakakasuklam.
Ang agham ay hindi lubos na nakakaalam ng likas na katangian ng mga puwersang intranuklear na humahawak sa mga proton, bagama't ang mga katangian ng mga puwersang ito ay napag-aralan nang mabuti. Ang mga puwersa ay kumikilos lamang sa napakalapit na hanay. Ngunit ito ay nagkakahalaga ng hindi bababa sa isang maliit na upang paghiwalayin ang mga proton sa kalawakan, habang ang mga salungat na pwersa ay nagsisimulang manginig, at ang nucleus ay nabasag sa mga piraso. At ang kapangyarihan ng naturang pagpapalawak ay tunay na napakalaki. Alam na ang lakas ng isang may sapat na gulang na lalaki ay hindi sapat upang hawakan ang mga proton ng isang solong nucleus ng lead atom.
Ano ang kinatakutan ni Rutherford
Ang mga core ng karamihan sa mga elemento ng periodic table ay stable. Gayunpaman, habang tumataas ang atomic number, bumababa ang katatagan na ito. Ito ay halos kasing laki ng mga core. Isipin ang nucleus ng uranium atom, na binubuo ng 238 nuclides, kung saan 92 ay mga proton. Oo, ang mga proton ay malapit na nakikipag-ugnayan sa isa't isa, at ang mga puwersang intranuklear ay ligtas na pinagtibay ang buong istraktura. Ngunit nagiging kapansin-pansin ang salungat na puwersa ng mga proton na matatagpuan sa magkabilang dulo ng nucleus.
Ano ang ginagawa ni Rutherford? Binomba niya ang mga atomo ng mga neutron (ang isang elektron ay hindi dadaan sa shell ng elektron ng isang atom, at ang isang positibong sisingilin na proton ay hindi makakalapit sa nucleus dahil sa mga puwersang salungat). Ang isang neutron na pumapasok sa nucleus ng isang atom ay nagiging sanhi ng fission nito. Dalawang magkahiwalay na hati at dalawa o tatlong libreng neutron ang naghiwalay.
Ang pagkabulok na ito, dahil sa napakalaking bilis ng paglipad ng mga particle, ay sinamahan ng paglabas ng napakalaking enerhiya. May isang tsismis na gusto pa nga ni Rutherford na itago ang kanyang natuklasan, natatakot sa mga posibleng kahihinatnan nito para sa sangkatauhan, ngunit ito ay malamang na hindi hihigit sa isang fairy tale.
Kaya ano ang kinalaman ng misa dito at bakit ito kritikal
So ano? Paano makakapag-irradiate ang isang tao ng sapat na radioactive metal na may stream ng mga proton upang makagawa ng malakas na pagsabog? At ano ang kritikal na masa? Ang lahat ng ito ay tungkol sa ilang mga libreng electron na lumilipad palabas ng "binomba" na atomic nucleus, sila naman, na nagbabanggaan sa ibang nuclei, ay magiging sanhi ng kanilang fission. Magsisimula na ang tinatawag na nuclear chain reaction. Gayunpaman, ang paglulunsad nito ay magiging napakahirap.
Suriin ang sukat. Kung kukuha tayo ng isang mansanas sa ating mesa bilang nucleus ng isang atom, kung gayon upang isipin ang nucleus ng isang kalapit na atom, ang parehong mansanas ay kailangang dalhin at ilagay sa mesa hindi kahit na sa susunod na silid, ngunit…sa susunod na bahay. Ang neutron ay magiging kasing laki ng cherry seed.
Upang ang mga ibinubuga na neutron ay hindi lumipad nang walang kabuluhan sa labas ng uranium ingot, at higit sa 50% sa kanila ay makakahanap ng target sa anyo ng atomic nuclei, ang ingot na ito ay dapat na may naaangkop na sukat. Ito ang tinatawag na kritikal na masa ng uranium - ang masa kung saan ang higit sa kalahati ng mga ibinubuga na neutron ay bumangga sa ibang nuclei.
Sa katunayan, nangyayari ito sa isang iglap. Ang bilang ng mga split nuclei ay lumalaki tulad ng isang avalanche, ang kanilang mga fragment ay dumadaloy sa lahat ng direksyon na may bilis na maihahambing saang bilis ng liwanag, pagpunit ng bukas na hangin, tubig, anumang iba pang daluyan. Mula sa kanilang mga banggaan sa mga molekulang pangkapaligiran, ang lugar ng pagsabog ay agad na uminit hanggang sa milyun-milyong digri, na naglalabas ng init na sumusunog sa lahat sa lugar na may ilang kilometro.
Biglang lumaki ang pinainit na hangin, na lumilikha ng malakas na shock wave na tumatangay ng mga gusali sa mga pundasyon, bumabaligtad at sumisira sa lahat ng dinadaanan nito … ito ang larawan ng isang atomic na pagsabog.
Ano ang hitsura nito sa pagsasanay
Ang device ng atomic bomb ay nakakagulat na simple. Mayroong dalawang ingots ng uranium (o iba pang radioactive metal), ang bawat isa ay bahagyang mas mababa kaysa sa kritikal na masa. Ang isa sa mga ingot ay ginawa sa anyo ng isang kono, ang isa pa ay isang bola na may butas na hugis-kono. Tulad ng maaari mong hulaan, kapag ang dalawang halves ay pinagsama, isang bola ay nakuha, kung saan ang kritikal na masa ay naabot. Ito ay isang karaniwang simpleng bombang nuklear. Ang dalawang hati ay konektado gamit ang karaniwang TNT charge (ang kono ay ibinabato sa bola).
Ngunit huwag isipin na kahit sino ay maaaring mag-assemble ng ganoong device "sa tuhod". Ang daya ay ang uranium, upang ang isang bomba ay sumabog, ay dapat na napakadalisay, ang pagkakaroon ng mga impurities ay halos zero.
Bakit walang atomic bomb na kasing laki ng isang pakete ng sigarilyo
Lahat para sa parehong dahilan. Ang kritikal na masa ng pinakakaraniwang isotope ng uranium 235 ay halos 45 kg. Ang pagsabog ng ganitong dami ng nuclear fuel ay isa nang sakuna. At upang gumawa ng pampasabog na aparato na may mas kauntiimposible ang dami ng substance - hindi ito gagana.
Para sa parehong dahilan, hindi posibleng lumikha ng napakalakas na atomic charge mula sa uranium o iba pang radioactive na metal. Upang ang bomba ay maging napakalakas, ito ay ginawa mula sa isang dosenang ingot, na, kapag pinasabog ang mga singil sa pagpapasabog, ay sumugod sa gitna, na nagdudugtong tulad ng mga hiwa ng orange.
Ngunit ano ba talaga ang nangyari? Kung, sa ilang kadahilanan, ang dalawang elemento ay nagtagpo ng isang libo ng isang segundo nang mas maaga kaysa sa iba, ang kritikal na masa ay naabot nang mas mabilis kaysa sa iba ay "dumating sa oras", ang pagsabog ay hindi nangyari sa kapangyarihan na inaasahan ng mga taga-disenyo. Ang problema ng napakalakas na sandatang nuklear ay nalutas lamang sa pagdating ng mga sandatang thermonuclear. Ngunit iyon ay isang bahagyang naiibang kuwento.
Paano gumagana ang mapayapang atom
Ang nuclear power plant ay mahalagang parehong nuclear bomb. Tanging ang "bomba" na ito ay may mga elemento ng panggatong (fuel elements) na gawa sa uranium na matatagpuan sa ilang distansya mula sa isa't isa, na hindi pumipigil sa kanila na makipagpalitan ng "strike" ng neutron.
Ang mga elemento ng gasolina ay ginawa sa anyo ng mga rod, kung saan mayroong mga control rod na gawa sa isang materyal na mahusay na sumisipsip ng mga neutron. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ay simple:
- regulating (absorbing) rods ay ipinapasok sa espasyo sa pagitan ng uranium rods - ang reaksyon ay bumagal o ganap na huminto;
- control rods ay inalis mula sa zone - ang mga radioactive elements ay aktibong nagpapalitan ng mga neutron, ang nuclear reaction ay nagpapatuloy nang mas intensive.
Talaga, ito ay lumalabas na parehong atomic bomb,kung saan ang kritikal na masa ay naabot nang maayos at napakalinaw na kinokontrol na hindi ito humantong sa isang pagsabog, ngunit sa pag-init lamang ng coolant.
Bagama't, sa kasamaang-palad, gaya ng ipinapakita ng kasanayan, hindi palaging nagagawang pigilan ng henyo ng tao ang napakalaking at mapanirang enerhiyang ito - ang enerhiya ng pagkabulok ng atomic nucleus.
