Rozszczepienie jądra atomowego
Rozszczepienie jądrowe jest rodzajem reakcji jądrowej. To wtedy, gdy atom rozpada się na mniejsze atomy. Niektóre reakcje rozszczepienia dają dużo energii i są wykorzystywane w broni jądrowej i reaktorach jądrowych. Rozszczepienie jądra atomowego zostało odkryte w grudniu 1938 roku przez niemieckiego chemika jądrowego Otto Hahna i jego asystenta Fritza Strassmanna w Berlinie.
Atom jest najmniejszą cząstką składającą się z pierwiastka chemicznego (np. wodoru, tlenu, magnezu). Wszystkie atomy są bardzo małe. Atomy składają się z trzech składników lub cząsteczek: Protonów, neutronów i elektronów. Protony i neutrony są zlepione w kulę zwaną jądrem, w centrum każdego atomu. Elektrony orbitują wokół jądra w jego "chmurze elektronów". Elementy, które mają duże jądra, takie jak uran i pluton, mogą być rozszczepione.
Jeśli (stosunkowo) bardzo duże jądro atomowe zostanie uderzone przez wolno poruszający się neutron, to czasami stanie się niestabilne i rozpadnie się na dwa jądra. Kiedy jądro się rozpada (lub rozszczepia), uwalnia energię, głównie w postaci promieni gamma i ciepła. Powoduje to również uwolnienie niektórych neutronów z jądra.
Dla kilku izotopów (atom z taką samą ilością protonów, ale inną ilością neutronów) takie rozszczepienie może uwolnić wiele neutronów. Jeżeli te neutrony następnie uderzą w inne atomy, spowodują one ich rozszczepienie. To może się ciągle powtarzać. Nazywa się to reakcją łańcuchową, która może bardzo szybko uwolnić ogromne ilości energii. Ilość energii uwalnianej przez reakcję łańcuchową jest mierzona w kilotonach. Jedna kilotona jest taka sama jak energia tysiąca ton trotylu (trinitrotoluenu).
W przypadku bomby atomowej, musi to nastąpić bardzo szybko, aby spowodować bardzo duży wybuch. W reaktorze jądrowym musi się to zdarzyć powoli, aby wytworzyć ciepło. Ciepło jest wykorzystywane do gotowania wody w parę, która zamienia turbinę parową w energię elektryczną.
Diagram rozszczepienia jądrowego pokazuje neutron wchłonięty przez jądro uranu, który następnie staje się niestabilny i dzieli się na dwa nowe atomy z uwolnieniem energii i kilka kolejnych neutronów.
Odtwarzanie mediów Wstępny klip wideo o rozszczepieniu jądra atomowego.
Pytania i odpowiedzi
P: Co to jest rozszczepienie jądra atomowego?
O: Rozszczepienie jądra atomowego to rodzaj reakcji jądrowej, w której atom rozpada się na mniejsze atomy, uwalniając przy tym energię.
P: Kto odkrył rozszczepienie jądra atomowego?
A: Rozszczepienie jądra atomowego zostało odkryte w grudniu 1938 roku przez niemieckiego chemika jądrowego Otto Hahna i jego asystenta Fritza Strassmanna w Berlinie.
P: Z czego składają się atomy?
O: Atomy składają się z trzech składników lub cząstek - protonów, neutronów i elektronów. Protony i neutrony są skupione w kuli zwanej jądrem w centrum każdego atomu, podczas gdy elektrony orbitują wokół jądra w "chmurze elektronowej".
P: Które pierwiastki można doprowadzić do rozszczepienia?
O: Pierwiastki, które mają duże jądra, takie jak uran i pluton, mogą ulec rozszczepieniu.
P: Jak dochodzi do reakcji łańcuchowej podczas rozszczepienia jądra?
O: Jeżeli (stosunkowo) bardzo duże jądro atomowe zostanie uderzone przez wolno poruszający się neutron, to czasami staje się niestabilne i rozpada się na dwa jądra. W takim przypadku z jądra uwalniana jest energia oraz neutrony. Jeżeli te neutrony trafią na inne atomy, to również je rozszczepią, powodując reakcję łańcuchową, która może wyzwolić ogromne ilości energii.
P: Co się mierzy, mierząc energię uwolnioną w wyniku wybuchu bomby atomowej? O: Ilość energii uwolnionej w wyniku wybuchu bomby atomowej mierzy się w kilotonach; jedna kilotona odpowiada energii tysiąca ton trotylu (trinitrotoluenu).
P: Jak wykorzystywane jest ciepło powstające podczas rozszczepienia jądra atomowego?
O: W reaktorze jądrowym ciepło powstające podczas rozszczepienia jądra musi zachodzić powoli, aby wytworzyć ciepło, które jest następnie wykorzystywane do gotowania wody w parę, która obraca turbiny parowe w celu wytworzenia energii elektrycznej.
