Цөмийн хуваагдлын: цөмийн хуваагдлын явц. цөмийн урвал

нийтлэл үйл явц гэж цөмийн хуваагдлын нээсэн байна тайлбарласан байгаа талаар ярьж байна. эрчим хүч, цөмийн зэвсэг эх үүсвэр, түүний хэрэглээг тодруулна.

"Хуваагдашгүй" атомын

Хорин нэгдүгээр зууны "цөмийн эрчим хүч", "Цөмийн технологи", "цацраг идэвхт хаягдал" гэж ийм илэрхийлэл дүүрэн байна. Бүр одоо болон дараа нь Гарчиг хөрс, далай, Антарктикийн мөс цацраг идэвхит бохирдлын боломжийн талаар тайлан орж ирсэн. Гэсэн хэдий ч, жирийн ард түмэн шинжлэх ухаан ямар талбай, хэрхэн энэ нь өдөр тутмын амьдралд нь тусалдаг маш сайн санаа биш ихэвчлэн байдаг. Та түүхээр, магадгүй, эхлэх ёстой. хамгийн эхний асуулт нь сайн хооллож, сайн хувцастай хүн асуусан эхлэн тэрээр дэлхийн хэрхэн ажилладгийг мэдэхийг хүссэн юм. нүд хардаг вэ, чих нь уснаас чулуу ялгаатай яагаад сонсдог - гэж юу вэ цаг хугацаа Эрт тусламж авсан мэргэд. Тэр ч байтугай эртний Энэтхэг, Грекийн, зарим нь асууж оюун ухаан хамгийн бага ширхэгийн материалын шинж чанар нь (энэ нь бас "хуваагдашгүй" гэж нэрлэдэг) байна гэж санал болгосон байна. батлагдсан Дундад зууны химич мэргэн таавар, болон орчин үеийн тодорхойлолт атом нь атомын орно - шинж чанар нь тээвэрлэгч нь бодисын хамгийн жижиг хэсгүүдийг.

Atom хэсэг

Гэсэн хэдий ч, технологийн хөгжил (жишээ нь, гэрэл зураг) атомын хамгийн бага боломжит ширхэгийн бодис байхаа болив хүргэсэн. тус тусад нь авч атомын цахилгаан саармаг байдаг боловч, эрдэмтэд маш хурдан ойлгосон: энэ нь өөр өөр төлбөр нь хоёр хэсгээс бүрдэнэ. сөрөг тоо ийнхүү нөхөн эерэг цэнэгтэй нэгжийн тоо саармаг атом хэвээр байна. Гэхдээ атомын ямар ч хоёрдмол утгагүй загвар байсан. Тэр үед хойш ч, сонгодог физикийн давамгайлсан янз бүрийн таамаглал байсан юм.

атомын загвар нь

Эхлээд "үзэм, цагаан талх" загварыг санал болгож байна. Энэ нь Bun нь үзэм шиг атом ба энэ нь нийт орон зайг дүүргэх эерэг цэнэг, сөрөг төлбөр тархсан байна. алдартай Рутерфорд нь туршилт дараах тодорхойлсон: эерэг цэнэг (цөм) нь маш хүнд элемент бөгөөд атомын төвд маш хөнгөн электронуудын хүрээлэгдсэн. бүх электроны сумын (нийт атомын жин 99.9 хувь) харьцуулахад хүнд дахин Цөмийн жин нь хэдэн зуун. Тиймээс атомын Бор-ийн гаригийн загварыг төржээ. Гэсэн хэдий ч, түүний зарим хэсэг нь сонгодог физикийн цагт хүлээн зөрчилдөж. Тиймээс шинэ квант механик боловсруулсан байна. түүний гадаад төрх байдал нь нас nonclassical шинжлэх ухааныг эхэлсэн байна.

Atom болон цацрагийн

Энэ нь атомын үүн ихэнх хэсгийг бүрдүүлдэг нь хүнд, эерэг цэнэгтэй хэсэг юм - аас Хэрэв дээрх бүх цөмийн гэдэг нь тодорхой болж байна. Үед эрчим хүчний quantization болон атомын тойрог замд нь электроны байрлалд сайн судалсан байна, энэ нь атомын цөм мөн чанарыг ойлгох цаг болжээ. Энэ нь цацраг идэвхт бодис нь гайхалтай, гэнэтийн нээлт тусламж ирсэн. цөмийн хуваагдлын - Энэ нь цацраг идэвхт эх үүсвэр, хүнд төв атомын мөн чанарыг илчлэх тусалсан байна. зургадугаар сарын арван есөнд хорин зууны босгон дээр, нээлтийн бусад дараа нэг нь унав. шинэ туршлагыг тогтоох шаардлагатай байгааг учруулсан нэг асуудлын онолын шийдэл. туршилтын үр дүн нь онол, баталгаажуулах, эсвэл няцаах хэрэгтэй байна таамаглал бий өгчээ. Ихэнхдээ, хамгийн агуу нээлтүүд, гарч энэ аргаар томъёо тооцоолох (жишээ нь квант Макс Планк гэх мэт) нь тохиромжтой байдаг л юм. гэрэл зургийн эрин эхэнд эрдэмтэд ураны давс нь цайвар эдгэрсэн гэрэл мэдрэмтгий кино гэдгийг мэдэж байсан, гэхдээ тэд энэ үзэгдлийн үндэс цөмийн хуваагдлын гэдгийг мэдэхгүй байсан. Тиймээс цацраг идэвхит цөмийн задралын шинж чанарыг ойлгохын тулд судалж байна. Энэ нь ялгаралтын квант шилжилт бий болсон нь тодорхой юм, гэхдээ энэ нь юу болохыг нь тодорхой бус байна. Чет Curie Энэ асуултын хариуг авахын тулд бараг гараар ураны хүдрийг боловсруулах, цэвэр Radium болон Полонийн олборлосон.

хураамж цацраг

Рутерфорд атомын бүтцийг судлах нь маш их хийсэн болон бас атомын цөм хэрхэн хэлтсийн судалгаанд хувь нэмэр оруулсан. Эрдэмтэн соронзон талбай нь цацраг идэвхт элемент, ялгарсан цацраг хийж, маш их үр дүнд хүрсэн. Энэ цацраг нь гурван хэсгээс бүрдэнэ гэдгийг эргэж: Нэг нь төвийг сахисан байсан бөгөөд нөгөө хоёр - эерэг ба сөрөг цэнэгтэй. талаас нь судлаж, судалгааны түүний бүрэлдэхүүн тодорхойлох нь эхэлсэн байна. Энэ нь түүний эерэг эрхэлсэн хэсгийг өгөх, гол хувааж болох нь батлагдсан байна.

цөм бүтэц

Энэ нь дараа нь атомын цөм нь зөвхөн нь эерэг бүрдсэн протоны тоосонцор, харин төвийг сахисан, нейтроны тоосонцор төлбөр гэж бий. Тэд хамтдаа гэж нэрлэдэг nucleons (англи хэл дээр «цөм» эхлэн цөмийг). Гэсэн хэдий ч, эрдэмтэд дахин асуудал тулгарч байна: цөм масс (өөрөөр хэлбэл, nucleons тоо) нь өөрийн хариуцсан тохирох юм. Y устөрөгчийн цөм +1 нь цэнэг байдаг, олон нийтийн гурван, хоёр, нэг байж болох юм. , Үе үе хүснэгт Гелийн хураамж Core 2 үүнийг дараах түүний цөм 4 6 nucleons агуулдаг нь байна. Илүү төвөгтэй элементүүд нь ижил эрхэлсэн нь өөр өөр олон түмний маш олон тооны байж болно. изотопууд гэж нэрлэдэг атомын Ийм өөрчлөлт. Мөн зарим нь маш тогтвортой изотоп, байсан бусад хүмүүст хурдан нь тэдний хувьд энэ нь цөмийн хуваагдлын тодорхойлогддог байсан, учир нь задарч. Ямар үндэс бөөм nucleons тогтвортой тоо нийцэж? хүнд, харьцангуй тогтвортой цөм нь зөвхөн нэг нейтрон нэмэлт цацрагийн суллах өөрийн хуваагдмал хүргэсэн учир юу вэ? Хачирхалтай нь, энэ чухал асуултын хариулт одоогоор олдоогүй байна. Эмпирик, энэ нь протон ба нейтроны тодорхой тооны бөөм тогтвортой тохиргоонд харгалзах гэдгийг олж мэдсэн юм. Core 2, 4, 8, 50 нейтрон ба / буюу протон, цөмийн болно хосгүй тогтвортой бол. Эдгээр тоо нь ч гэсэн адил ид шидийн нэрлэдэг (болон насанд хүрэгчид, эрдэмтэн, цөмийн физикийн болгон нэрлэсэн) байна. Тиймээс цөмийн хуваагдлын тэдний масс, тэдгээрийн бүрэлдэхүүн nucleons тоо юм хамаарна.

Дусал, хамгаалах, болор

үүрэгтэй хүчин тодорхойлох, энэ нь цөм тогтвортой байдалд зориулан үед боломжгүй байсан. атомын бүтэц загвар нь олон онолууд байдаг. хамгийн алдартай гурван янз бүрийн асуудлаар өөр хоорондоо зөрчилдөж ихэвчлэн боловсруулсан. Эхнийх нь гол гэж - Тусгай цөмийн шингэн дусал. Усны хувьд энэ нь хөрвөх чадвар, гадаргын хурцадмал байдал, Fusion болон ялзралын байгаа нь онцлог юм. мөн цөмд дүн загварт тодорхой эрчим хүчний түвшин, nucleons дүүрэн байдаг байна. Гурав дахь муж улс гэсэн үндсэн - нь - тодорхой долгионы урт (де Broglie), үүгээр хугарлын илтгэгч refract чадвартай дунд боломжит эрчим хүч. Гэсэн хэдий ч, ямар ч загвар нь одоогоор бүрэн энэхүү химийн элемент нь тодорхой чухал масс-д яагаад тайлбарлах чадаагүй байна цөм нь хуваах эхэлдэг.

Юу буурах болдог

уран, Полонийн, ради: цацраг идэвхит, дээр дурдсан шиг, байгаль олж болно бодис олдсон байна. Жишээ нь, шинээр үйлдвэрлэсэн, цэвэр ураны цацраг идэвхт юм. Энэ тохиолдолд хуваах үйл явц аяндаа болно. ураны атом ямар ч гадны нөлөөлөл тодорхой хэмжээний альфа хэсгүүд нь гаргадаг бол аяндаа торийн болгон хувиргав. Энэ нь үзүүлэлт, хагас амьдрал гэж нэрлэдэг юм. Энэ нь эхний хэсэг нь тоо нь тодорхой хугацаанд хагас орчим байх болно, харуулж байна. Бүр цацраг идэвхт элемент нь хагас задралын өөрийн - Калифорнид хоёр дахь нь фракц нь уран, цезийн жилийн турш олон зуун мянган байна. Гэхдээ албадан үйл ажиллагаа байдаг. атомын бөөм протон эсвэл өндөр кинетик энерги нь альфа хэсгүүд (Гелийн бөөм) bombarding бол, тэд "хуваах" байж болох юм. Мэдээж хувиргах механизм, ээжийнхээ дуртай нь ваар хэрхэн эвдсэн ялгаатай. Гэсэн хэдий ч, тодорхой адилтгал улбаатай болно.

атомын эрчим хүчний

цөмийн хуваагдлын-д эрчим вэ: Одоогоор бид практик асуултад хариу өгөөгүй байна. Эхлээд энэ нь цөм үүсэх тусгай цөмийн хүч байгаа үед, хүчтэй харилцан үйлчлэл гэж нэрлэдэг гэдгийг тодруулах шаардлагатай юм. үндсэн эерэг протон нь багц бүрддэг тул асуулт, тэд хамтдаа хэрхэн, цахилгаан хүч бие биенээсээ тэднийг няцаах хангалттай хүчтэй байдаг, учир нь хэвээр байна. Хариулт нь энгийн, тэнд аль аль нь байна: Гол nucleons тусгай хэсгүүд нь хоорондоо маш хурдан солилцох зардлаар хадгалагдаж байна - pions. амьдардаг Энэ линк нь маш бага байна. Нэгэнт PI-mesons солилцох дуусгавар, цөм задарч. маш сайн энэ нь цөм масс түүний бүрэлдэхүүн nucleons бүх нийлбэрээс багагүй байна гэж мэдэгдэж байгаа юм. Энэ үзэгдэл масс дутагдал гэж нэрлэдэг. Үнэн хэрэгтээ, сураггүй алга болсон масс - цөмийн бүрэн бүтэн байдлыг хангахад зарцуулдаг эрчим хүч юм. атомын цөм тусгаарлагдсан дараа энэ эрчим хүчний зарим нэг хэсэг нь атомын цахилгаан станцын үйлдвэрлэсэн, дулааны хөрвүүлж байна. Энэ нь цөмийн хуваагдлын эрчим хүч, юм - Эйнштейний алдарт томъёоны тодорхой жагсаал юм. эрчим хүч, олон нийтийн бие биенийхээ (Е = MC ²⁾ руу хөрвүүлэгдэх болно: эргүүлэн татах, томъёо гэж ^{уншдаг.}

Онол, практик

Энэ нь цахилгаан гигаватт миний амьдралд цэвэр онолын нээлт хэрэглэдэг хэрхэн Одоо бидэнд хэлж байна. Нэгдүгээрт, энэ нь хяналттай урвалд үүдэлтэй талаас нь судлаж, ашиглаж байгаа гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Ихэнх тохиолдолд энэ нь ураны эсвэл Полонийн, хурдан нейтроны өөр бөмбөгдөж байна. Хоёрдугаарт, цөмийн хуваагдлын шинэ нейтрон бий хамт байна гэж ойлгох хэрэгтэй. Үүний үр дүнд, хариу үйлдэл бүсэд нейтроны тоо нь маш хурдан өсөх боломжтой юм. Нейтрон бүр, шинэ, илүү бүхэлд нь цөмд нь мөргөлдөх дулаан үйлдвэрлэх нэмэгдэх хүргэдэг бөгөөд энэ нь тэднийг хуваасан. Энэ нь цөмийн хуваагдлын нэг гинжин урвал юм. реактор дахь нейтроны нэмэгдсэн хяналтгүй хэмжээний дэлбэрэлт хүргэж болно. Энэ бол Чернобылийн атомын цахилгаан станцад 1986 онд юу болсон юм. Тиймээс урвал бүсэд үргэлж сүйрэл урьдчилан сэргийлэхийн тулд илүүдэл нейтроныг шингээж бодис юм. урт саваа хэлбэрээр Энэ бал. хуваах түвшин урвал бүсэд саваа дүрэх гэхэд удааширч болно. Тэгшитгэл цөмийн урвал идэвхтэй бодис болон цацраг идэвхт бүр түүний хэсгүүд (электрон, протон, альфа хэсгүүд) bombarding тусгайлан хийсэн байна. Гэсэн хэдий ч, эцсийн эрчим хүчний гаралт хамгаалах хуулийн дагуу тооцоолно: E1 + E2 + E3 = E4. Энэ бол эхний гол бөөмийн нийт эрчим хүч, (E1 + E2) үр дүнд гол нь эрчим хүч, үнэгүй эрчим хүч (E3 + E4) хэлбэрээр гаргасан тэнцүү байх ёстой юм. тэгшитгэл нь цөмийн урвал органик бодисын задрал гаргаж авсан бодис байгааг харуулж байна. Жишээ нь, ураны U = Th + Тэрээр, U = Pb + Ne, U = Hg + Mg. Энэ нь химийн элементийн изотоп өгсөн биш юм, гэхдээ энэ нь чухал ач холбогдолтой юм. Жишээ нь, гурван боломж ураны хуваах янз бүрийн хар тугалга изотоп болон неон үйлдвэрлэх, бий. хуваах урвалын бараг нэг зуун хувь цацраг идэвхт изотоп үйлдвэрлэж байна. Өөрөөр хэлбэл, ураны задралын цацраг идэвхт торийн авсан байна. гэх мэт actinium, мөн - торийн, protactinium задарч боломжтой гэж байна. Энэ цуврал байх болно, висмут, болон титан цацраг идэвхит. өөрөөр нэрлэдэг цөм хоёр протон (нэг протоны нь ханшаар) агуулсан ч устөрөгчийн - deuterium. устөрөгч нь байгуулагдсан Усны хүнд дуудаж, цөмийн реактор анх хэлхээг эзлэв.

бус, тайван замаар атомын

Ийм орчин үеийн хүн нь "зэвсэг уралдаан", "Хүйтэн дайн", "цөмийн аюул" гэж Илэрхийллүүд нь түүх, хамааралгүй юм шиг санагдаж болох юм. Харин нэг удаа бүр мэдээ гаргах бараг бүх их хэрхэн цөмийн зэвсэг бүтээсэн, хэрхэн үүнийг тэмцэх талаар дэлхийн мэдээ тайлан дагалдаж байна. Хүмүүс цөмийн өвөл тохиолдолд газар доорх бункерт болон гаргасан хувьцаа барьж байна. Бүх гэр бүл байр бий болгох талаар ажиллаж байна. цөмийн хуваагдлын урвал ч гэсэн амар тайван хэрэглээ гамшиг хүргэж болно. Энэ нь Чернобылийн хүн төрөлхтөн энэ чиглэлээр үнэн зөв зааж байна гэж санагдаж байсан ч дэлхийн элементүүд хүчтэй байсан: Япон дахь газар хөдлөлт NPP "Фукушима" маш бат бөх бэхжүүлэх гэмтээхгүй. нь хамаагүй хялбар устгах ашигласан эрчим хүчний цөмийн урвал. гэх мэт маш санамсаргүйгээр дэлхийг бүхэлд нь устгаж байх нь технологи, дэлбэрэлт нь зөвхөн хязгаарлагдмал хүч шаарддаг. Хамгийн "хүнлэг" бөмбөг, та нар үүнийг нэрлэж болох уу, цацраг орчмын бохирдуулж байна. Ер нь, ихэнх тохиолдолд тэд хяналтгүй гинжин урвал ашигладаг. цөмийн эрчим хүчний ямар ургамал бүхий л гэхэд хичээх нь маш болхи арга замыг хүрэхийн тулд бөмбөг зайлсхийх гэсэн үг юм. ямар ч байгалийн цацраг идэвхт элемент нь, гинжин урвал өөрийгөө үүссэн нь цэвэр бодисын зарим нэг чухал масс байна. Ураны Жишээ нь, зөвхөн тавин кг юм. Уран нь маш хэцүү байдаг тул, энэ нь зөвхөн жижиг металл бөмбөг диаметртэй 12-15 см байна. Эхний атомын бөмбөг, Хирошима, Нагасаки дээр хаясан энэ зарчим дээр нарийвчлан хийсэн: Цэвэр уран зүгээр л нийлээд хоёр тэгш бус эд анги, аймшигт дэлбэрэлт бий өгчээ. Орчин үеийн зэвсэг магадгүй илүү төвөгтэй байдаг. Гэсэн хэдий ч, чухал масс тухай мартах хэрэгтэй биш юм хадгалалтын явцад цэвэр цацраг идэвхт бодисын жижиг хэмжээ хамтдаа хэсгүүдийг урьдчилан сэргийлэх саад бэрхшээл байх ёстой хооронд байна.

цацрагийн эх үүсвэр

82 гаруй эрхэлсэн нь атомын цөм бүх элементүүд цацраг идэвхт байна. Бараг бүх хөнгөн химийн элементийн цацраг идэвхт изотоп байдаг. бага хүнд цөм, түүний насан туршдаа. хүнд атом хөнгөн тоосонцор нь ихэвчлэн хурдасгагч нь тулж - Зарим элементүүд нь (тухайлбал, Калифорни зэрэг) зөвхөн нэгдсэн байдлаар авч болно. тэд маш тогтворгүй байдаг тул, тэдгээр нь дэлхийн царцдаст-д байхгүй байна: гариг үүсэх, тэд маш хурдан бусад элементийн дотор хуучирч муудсан. Ийм уран зэрэг нь илүү их гэрэл бөөм бүхий бодис, энэ нь олборлох боломжтой юм. Энэ үйл явц нь маш баян хүдэр нэг хүрэхгүй хувийг агуулж байсан ч, ураны олборлолт тохиромжтой, урт байна. Гурав дахь арга нь, магадгүй, шинэ геологийн эрин үе эхэлж байна гэдгийг харуулж байна. Цацраг идэвхт хаягдал нь цацраг идэвхт элемент Энэ олборлолт. нь шумбагч буюу нисэх онгоц тээвэрлэгч, эхлэн материал, эцсийн уран, хуваах үр дүнг нь хольж дээр нь цахилгаан станц ажиллаж байгаа түлш дараа. Одоогийн байдлаар, энэ нь хатуу цацраг идэвхт хаягдал гэж үздэг ба тэд байгаль орчныг бохирдуулах байхгүй бол ийм байдлаар устгах байдаг шиг өргөстэй асуудлыг үнэтэй байна. Гэсэн хэдий ч, ойрын үед бэлэн төвлөрсөн цацраг идэвхт бодис (жишээ нь, Полонийн хувьд), энэ хог хаягдал гаргаж болно гэсэн боломж бий.