Atomer kan få eller miste energi når et elektron beveger seg fra en høyere bane til en lavere bane rundt kjernen. Imidlertid vil splitting av atomets kjerne frigjøre mye mer energi enn energien når elektroner går tilbake til en lavere bane fra en høyere bane. Den energien kan brukes til destruktive formål eller til sikre og produktive formål. Å splitte et atom kalles atomfisjon, en prosess som ble oppdaget i 1938; Den gjentatte splittelsen av atomer i fisjon kalles en kjedereaksjon. Selv om mange mennesker ikke har utstyret til å gjøre dette, er du et sammendrag hvis du er nysgjerrig på delingsprosessen.
Steg
Del 1 av 2: Basic Atomic Fission
Trinn 1. Velg riktig isotop
Noen grunnstoffer eller isotoper deres gjennomgår radioaktivt forfall. Imidlertid er ikke alle isotoper skapt like når det gjelder enkel spaltning. Den oftest brukte isotopen av uran, har en atomvekt på 238, bestående av 92 protoner og 146 nøytroner, men kjernen har en tendens til å absorbere nøytroner uten å dele seg i de mindre kjernene til andre grunnstoffer. En isotop av uran som har tre færre nøytroner, 235U, kan være mye lettere å spalte enn isotoper 238U; Slike isotoper kalles fissile materialer.
Noen isotoper kan spres veldig lett, så raskt at en kontinuerlig fisjonreaksjon ikke kan opprettholdes. Dette kalles spontan fisjon; plutonium isotop 240Pu er et eksempel på den isotopen, i motsetning til isotopen 239Pu med en lavere fisjon.
Trinn 2. Skaff nok isotoper til å sikre at fisjonen vil fortsette etter at det første atomet deler seg
Dette krever at en viss minimal mengde isotopisk materiale deles opp for at fisjonreaksjonen skal finne sted; Denne mengden kalles den kritiske massen. Å oppnå kritisk masse krever kildemateriale for isotopen for å øke sjansen for at fisjon oppstår.
Noen ganger er det nødvendig å øke den relative mengden splittet isotopmateriale i prøven for å sikre at en kontinuerlig fisjonreaksjon kan oppstå. Dette kalles berikelse, og det er flere metoder som brukes for å berike en prøve. (For metodene som brukes for å berike uran, se wikiHow How to Enrich Uranium.)
Trinn 3. Skyt kjernen til det splittede isotopmaterialet med subatomære partikler gjentatte ganger
Enkelt subatomære partikler kan treffe atomer 235U, dele den i to separate atomer av et annet element og frigjøre tre nøytroner. Disse tre typer subatomære partikler brukes ofte.
- Proton. Disse subatomære partiklene har masse og en positiv ladning. Antall protoner i et atom bestemmer atomets element.
- Nøytroner. Disse subatomære partiklene har masse som protoner, men har ingen ladning.
- Alfa partikler. Denne partikkelen er kjernen til heliumatomet, en del av elektronene som kretser rundt det. Denne partikkelen består av to protoner og to nøytroner.
Del 2 av 2: Atomic Fission Method
Trinn 1. Skyt en atomkjerne (kjerne) av samme isotop mot en annen
Fordi svake subatomære partikler er vanskelige å passere gjennom, kreves det ofte en kraft for å tvinge partiklene ut av atomene deres. En metode for å gjøre dette er å skyte atomer av en gitt isotop mot andre atomer av den samme isotopen.
Denne metoden ble brukt til å lage atombomben 235U falt på Hiroshima. Våpen som våpen med urankjerner, som skyter atomer 235U på atom 235Den andre U, bærer materialet med så høy hastighet at det får de frigjorte nøytronene til å treffe atomkjernen 235en annen U og ødelegge den. Nøytronene som frigjøres når et atom deler seg kan på skift slå og dele atomet 235andre U.
Trinn 2. Klem atomprøven tett, og bring atommaterialet nærmere hverandre
Noen ganger forfaller atomene for fort til å bli avfyrt mot hverandre. I dette tilfellet øker sjansene for at de frigjorte subatomære partiklene treffer og splitter andre atomer når man bringer atomene nærmere hverandre.
Denne metoden ble brukt til å lage atombomben 239Pu droppet Nagasaki. Vanlige eksplosjoner omgir massen av plutonium; når den detonerte, driver eksplosjonen plutoniummassen og bærer atomene 239Pu nærmer seg slik at de frigjorte nøytronene vil fortsette å treffe og splitte atomer 239andre pu.
Trinn 3. Excite elektronene med en laserstråle
Med utviklingen av petawatt -laseren (1015 watt), er det nå mulig å dele atomer ved hjelp av en laserstråle for å eksitere elektronene i metallet som omslutter det radioaktive stoffet.
- I en test fra 2000 ved Lawrence Livermore Laboratory i California ble uran pakket inn i gull og plassert i en kobberdigel. En puls av infrarød laserstråle på 260 joule treffer konvolutten og huset, og spenner elektronene. Når elektronene går tilbake til sine normale baner, frigjør de høyenergi gammastråling som trenger inn i gull- og kobberkjernene, og frigjør nøytroner som trenger inn i uranatomene under gulllaget og deler dem fra hverandre. (Både gull og kobber ble radioaktive som et resultat av forsøket.)
- Lignende tester ble utført ved Rutherford Appleton Laboratory i Storbritannia ved bruk av 50 terawatts (5 x 1012 watt) laser rettet mot en tantalplate med forskjellige materialer bak: kalium, sølv, sink og uran. En del av atomene til alle disse materialene ble vellykket delt.
Advarsel
- I tillegg til visse fisjoner for visse isotoper som er for raske, kan mindre eksplosjoner ødelegge det fisjonable materialet før eksplosjonen når den forventede vedvarende reaksjonshastigheten.
- Som med alt annet utstyr, følg de nødvendige sikkerhetsprosedyrene, og ikke gjør noe som virker risikabelt. Vær forsiktig.
