核分裂：核分裂の過程。 核反応

記事では、プロセスとして核分裂が発見され、説明されたものについて語っています。 エネルギーと核兵器の源としての使用を開示しています。

「不可分」原子

二十一世紀は「原子力」、「原子力技術」、「放射性廃棄物」などの表現が充実しています。 毎日のようにして見出しは、土壌、海洋、南極の氷の放射能汚染の可能性について報告を光りました。 しかし、一般の人々は、多くの場合、科学のどの地域とどのようにそれが日常生活に役立つのは非常に良いアイデアではありません。 あなたは話で、おそらく、開始する必要があります。 よく供給され、身なりの男を尋ねた非常に最初の質問、から、彼は世界がどのように動作するかを知りたいと思いました。 目が見るどのように水よりも石とは異なり、なぜ、耳は聞く - それが何であるかを時間太古のケアから賢人。 でも、古代インドやギリシャで、いくつかの問い合わせの心は、最小粒子材料の特性と、（それはまた、「不可分」と呼ばれている）があることを示唆しています。 確認した中世の化学者は賢く推測し、近代的な定義原子原子含める - プロパティのキャリアである物質の最小の粒子を。

原子パーツ

しかし、原子につながった技術（例えば、写真）の開発が可能な最小の粒子物質ではなくなりました。 個別に撮影した原子は電気的に中性であるが、科学者は迅速に実現：それは異なる電荷を有する2つの部分からなります。 正に帯電したユニットの数は負の数は、このように補正する中性原子のままです。 しかし、原子のない明確なモデルがありませんでした。 その時以来、まださまざまな仮定があったこと、古典物理学によって支配。

原子のモデル

最初は、「レーズンと白パン」のモデルを提案しました。 それは全体の原子のスペースとそれを埋めるように、正の電荷が、バンの中のレーズンのように、負の電荷が分散されています。 有名な ラザフォードの実験は 次のように特定さ：正の電荷（核）と非常に重い元素であり、原子の中心にある非常に軽い電子で囲まれています。 （総原子の99.9重量％である）全ての電子の和より重い倍のカーネル重量数百。 したがって、原子ボーアの惑星モデルが生まれました。 しかし、その要素のいくつかは、古典物理学の時に受け入れ矛盾します。 そのため、新しい量子力学を開発しました。 その外観と期間は、非古典的科学を始めました。

原子と放射能

それの大部分を構成する原子の重い、正に荷電した部分である - その上、すべてのカーネルがことが明らかになるから。 ときに 、エネルギーの量子化 と原子の周りを回る電子の位置がよく研究されてきたが、原子核の性質を理解するための時間です。 これは、放射能の華麗なと予期せぬ発見の助けに来ました。 核分裂 - それは、放射線源として、重い中心原子の本質を明らかにすることを支援してきました。 19世紀と20世紀の変わり目に、開口部が次々に落ちました。 新しい経験を設定する必要が生じ一つの問題の理論解。 実験結果は、確認または反論するために必要な理論や仮説を生み出しました。 多くの場合、最大の発見は、このように式（例えば、量子マックスプランクとして）コンピューティングのための便利であるという理由だけで、登場しました。 写真の時代の初めに、科学者たちはウラン塩は感光性フィルムを光硬化させたことを知っていたが、彼らはこの現象の基礎は核分裂であることを知りませんでした。 そのため、放射能は、核崩壊の性質を理解するために研究しました。 発光量子遷移が生成されたことは明らかであるが、それが何であるか明確ではありませんでした。 チェット・キューリーこの質問に対する答えを得るために、事実上、手動でウラン鉱石を処理して、純粋なラジウムとポロニウムを抽出しました。

放射線を充電

ラザフォードは、原子構造の研究のために多くを行っても原子の核のどの部門の研究に貢献してきました。 科学者は、磁場中で放射性元素から放出された放射線を入れて、素晴らしい結果を得ました。 - 正および負に帯電した1が中立だったと他の2：それは放射線は3つのコンポーネントで構成されていることが判明しました。 核分裂研究では、その成分の同定から始まりました。 その正電荷の一部を与えるために、コアを分割することができることを証明されています。

核の構造

それは、後に原子核は陽子のの、正に帯電した粒子が、ニュートラル中性子粒子だけでなく構成されることが明らかに。 一緒に彼らは（英語«核»、カーネルから）核子と呼ばれています。 しかし、科学者たちは再び問題が発生した：核の質量を（すなわち核子の数）は、常にその電荷に対応していませんでした。 Yの水素核が+1の電荷を有する、および質量は、三二、および1つであってもよいです。 周期表ヘリウム充電コア2でそれを以下では、その核と4〜6核子を含有します。 より複雑な要素は同じ電荷を有する異なる質量の非常に大きな数を持つことができます。 同位体と呼ばれる原子のようなバリエーション。 そして、いくつかは、非常に安定同位体は、彼らのためにそれが核分裂によって特徴づけられたので、他の人はすぐに、崩壊でした。 核の核子の安定性の数と一致して何を根拠？ 重い、非常に安定した核に一つだけの中性子の添加は放射能の放出に彼のスプリットにつながったのはなぜ？ 奇妙なことに、この重要な質問への答えはまだ見つかっていません。 経験的に、それは陽子と中性子の特定の数は、核の安定した構成に相当することがわかりました。 コア2、4、8、50中性子及び/又はプロトン場合、カーネルは、一意安定します。 これらの数字は、さえとして魔法（と大人、科学者、核物理学としてそれらの名前）と呼ばれています。 このように、核分裂はその質量に依存し、それは、それらの構成核子の数です。

ドロップ、カバー、クリスタル

責任がある要因を特定し、それが核の安定性のため、現時点では不可能でした。 原子構造モデルの多くの理論があります。 最も有名なの三つの異なる問題において互いに対立し、多くの場合、開発しました。 最初は、コアいる - 特別な核の液滴の。 水としては、流動性、表面張力、融合および崩壊によって特徴付けられます。 あまりにカーネルシェルモデルでは、核子が充填されている特定のエネルギーレベルがあります。 第三の状態、コア-である-特定の波長の屈折率は、前記（ドブロイ）、屈折させることができる媒体 ポテンシャルエネルギー。 しかし、モデルはこれまでのところ、完全にこの特定の化学元素の一定のクリティカルマスに理由を記述するために失敗していない、核の分裂が始まります。

どのような減衰を発生しました

上述したように放射能は、自然界に見出すことができる物質で発見された：ウラン、ポロニウム、ラジウム。 例えば、新たに発生した、純粋なウランは、放射性です。 この場合の分割処理は、自発的であろう。 ウラン原子の任意の外部の影響一定量のアルファ粒子を放出することなく自発的にトリウムに形質転換しました。 これは半減期と呼ばれる指標、です。 最初の部品番号からの期間が約半分になることが、示されています。 各放射性元素 の半減期は 、独自の-カリフォルニアに2番目の画分から数百年、数千のにウランやセシウムのため。 しかし、強制的なアクティビティがあります。 原子核は陽子や高い運動エネルギーを有するアルファ粒子（ヘリウム原子核）を衝突した場合、それらは「分割」することができます。 母のお気に入りは花瓶をどのように分割するかは異なるコースの変換機構、。 しかし、特定のアナロジーをトレースすることができます。

原子力

核分裂でエネルギーを行います。これまでのところ、我々は実用的な質問には答えませんでした。 核の形成時に特別な核力であることを明確にする必要があるの開始のために、強力な相互作用と呼ばれます。 コアは正の陽子のセットで構成されているので、静電気力がお互いからそれらを撃退するのに十分な強度があるので、問題は、彼らが一緒に固執するか、残っています。 答えは簡単で、かつそこにもある：コアは核子特殊な粒子間の非常に迅速な交換を犠牲に保たれている - パイオン。 住んでいるこのリンクは非常に小さいです。 かつてのパイ中間子の交換を終了し、コアが崩壊します。 ちょうど同様に核の質量は、それを構成する核子の全ての合計よりも小さいことが知られています。 この現象は、質量欠損と呼ばれています。 実際には、不足している質量は - カーネルの整合性を維持することに費やされるエネルギーです。 原子核から分離されると、このエネルギーの一部は、原子力発電所で生成され、熱に変換されます。 それは、核分裂のエネルギーである - アインシュタインの有名な公式の明確なデモンストレーションです。 エネルギーと質量は互いに（E = MC ^2）に変換することができる。ようにリコール、式を読み込みます^。

理論と実践

今では、電気のギガワットのために私の人生の中で純粋に理論的な発見を使用する方法を教えて。 第一に、制御された反応に誘導される核分裂が使用されていることに留意すべきです。 ほとんどの場合、それは高速中性子によって衝撃されるウランやポロニウム、です。 第二に、核分裂が新しい中性子の創出を伴っていることを理解すべきです。 その結果、反応ゾーン内の中性子の数は非常に迅速に成長することができます。 各中性子は、発熱の増加につながる、それらを分割し、新しい、より全体のカーネルと衝突します。 これは、核分裂の連鎖反応です。 原子炉内の中性子増の制御されない量の爆発につながることができます。 それは、チェルノブイリ原子力発電所で1986年に何が起こったのです。 従って、反応ゾーンで常に大惨事を防ぐために、過剰な中性子を吸収する物質です。 長いロッドの形態で、このグラファイト。 核分裂率は、反応ゾーンに棒を浸漬することによって遅くすることができます。 式 核反応は、 各活性物質及び放射性は、その粒子（電子、陽子、アルファ粒子）衝撃のために特別に構成されています。 しかし、保存の法則に従って計算し、最終エネルギー出力：E1 + E2 + E3 = E4。 すなわち、初期のコア粒子および（E1 + E2）の総エネルギーは、得られたコアのエネルギー（E3 + E4）の形で放出自由エネルギーと等しくなければなりません。 式はまた、核反応、分解して得られた物質を示しています。 例えば、ウランU = TH +氏、U =鉛+ Neの、U =水銀+のMg。 これは、化学元素の同位体を与えられていないが、これは重要です。 たとえば、3つの異なる鉛同位体を生産する可能性ウランの核分裂と、ネオンがあります。 核分裂反応のほぼ百パーセントは、放射性同位元素を生成します。 つまり、ウランの崩壊は、放射性トリウムを得ました。 アクチニウムに、というように - トリウム、プロトアクチニウムはそれは、崩壊することができます。 このシリーズの放射性とすることができ、ビスマス、及びチタン。 そうでない場合と呼ばれる核を（1つのプロトンの割合で）2個のプロトンを含むさえ水素 - 重水素。 水素が形成された水は重いと呼ばれ、原子炉の最初の回路を満たします。

非平和的な原子

そのような現代人に「軍拡競争」、「冷戦」、「核の脅威」などの表現は、歴史とは無関係に見えるかもしれません。 しかし、一度のニュースリリースは、ほぼすべての多くの核兵器を発明し、どのようにそれを戦う方法について世界中の報道を伴っていました。 人々は地下バンカーを構築し、核の冬のイベントで株式を作りました。 全体の家族は避難所の作成に取り組みました。 核分裂反応のさえ平和利用は、災害につながる可能性があります。 チェルノブイリは人類にこの領域で精度を教えているように見えるだろうが、惑星の要素が強かった：日本の地震はNPP「福島」の非常に強力な強化を傷つけます。 多くの方が簡単の破壊のために使用されるエネルギー核反応。 不注意で地球全体を破壊しないように技術は、爆発の限られた力が必要です。 ほとんどの「人道的」爆弾、あなたはそれを呼び出すことができれば、放射線の周辺を汚染しません。 一般的に、ほとんどの場合、彼らは制御不能な連鎖反応を使用します。 どのような原子力発電所では非常に原始的な方法を達成するために爆弾を避けるために、すべての手段によって努めています。 任意の天然放射性元素のために、連鎖反応自体を生じた純物質のいくつかの臨界質量があります。 ウランは、例えば、唯一の50キロです。 ウランは非常に困難であるので、それだけで小さな金属球直径12-15センチメートルです。 最初の原子爆弾が広島と長崎に投下され、この原理に正確に行われました。純粋なウランの2つの等しくない部分は、単純に組み合わせると恐ろしい爆発を生じました。 現代の武器は、おそらく、より複雑です。 しかし、およそクリティカル・マス貯蔵中の純粋な放射性物質の間の小さなボリュームが一緒に作品を防ぐ障壁であることを忘れてする必要はありません。

放射線源

82以上の電荷を有する原子核のすべての要素は、放射性です。 ほとんどすべての軽い化学元素のは、放射性同位体を持っています。 その寿命少なく、核重いです。 （例えばカリフォルニア州など）いくつかの要素にのみ合成的に得ることができます - しばしば促進剤と、軽い粒子と重い原子をプッシュ。 彼らは非常に不安定なので、彼らは地球の地殻には存在しない：惑星の形成、彼らはすぐに他の要素に減衰しました。 ウランなどのより軽い核、を有する物質、抽出することが可能です。 このプロセスは、非常に豊富な鉱石が1％未満が含まれていてもで、ウラン採掘に適し、長いです。 第三の方法は、おそらく、新しい地質学的時代が始まったことを示しています。 放射性廃棄物から放射性元素のこの抽出。 潜水艦や空母に発電所、出発材料の混合物及び最終ウラン燃料を加工した後、除算の結果。 現時点では、それは、固体放射性廃棄物とみなされ、彼らは、彼らは環境を汚染しないような方法で廃棄されているとして、厄介な問題がかかります。 しかし、近い将来にすぐ濃縮放射性物質（例えば、ポロニウム）可能性があり、この廃棄物から生成されます。