Zaidi ya miezi miwili imepita tangu kumalizika kwa vita mbaya zaidi katika historia ya wanadamu. Na kwa hivyo, mnamo Julai 16, 1945, bomu la kwanza la nyuklia lilijaribiwa na jeshi la Merika, na mwezi mmoja baadaye, maelfu ya wakaazi wa miji ya Japani wanakufa katika kuzimu ya atomiki. Tangu wakati huo, silaha za nyuklia, pamoja na njia za kuzifikisha kwenye malengo, zimeendelea kuboreshwa kwa zaidi ya nusu karne.
Jeshi lilitaka kuwa na silaha zenye nguvu zaidi, kufagia miji na nchi nzima nje ya ramani kwa pigo moja, na zile ndogo zaidi zinazotoshea kwenye mkoba. Kifaa kama hicho kinaweza kuleta vita vya hujuma kwa kiwango ambacho hakijawahi kutokea. Wote na wa kwanza na wa pili kulikuwa na shida zisizoweza kushindwa. Sababu ya hii ni kinachojulikana molekuli muhimu. Hata hivyo, mambo ya kwanza kwanza.
Kiini cha mlipuko kama hiki
Ili kuelewa jinsi vifaa vya nyuklia hufanya kazi na kuelewa kile kinachoitwa misa muhimu, hebu turudi kwenye dawati kwa muda. Kutoka kwa kozi ya fizikia ya shule, tunakumbuka sheria rahisi: malipo ya jina moja hufukuza kila mmoja. Katika sehemu hiyo hiyo, katika shule ya upili, wanafunzi huambiwa juu ya muundo wa kiini cha atomiki, kinachojumuisha neutroni, chembe zisizo na upande na.protoni zenye chaji chanya. Lakini hii inawezekanaje? Chembe zenye chaji chanya ziko karibu sana, nguvu za kuchukiza lazima ziwe nyingi sana.
Sayansi haifahamu kikamilifu asili ya nguvu za ndani ya nyuklia ambazo hushikilia protoni pamoja, ingawa sifa za nguvu hizi zimechunguzwa vizuri kabisa. Vikosi hutenda kwa umbali wa karibu sana. Lakini inafaa angalau kidogo kutenganisha protoni kwenye nafasi, kwani nguvu za kuchukiza zinaanza kutawala, na kiini huvunjika vipande vipande. Na nguvu ya upanuzi kama huo ni kubwa sana. Inajulikana kuwa nguvu za mwanamume mzima hazingetosha kushikilia protoni za kiini kimoja tu cha atomi ya risasi.
Rutherford aliogopa nini
Viini vya vipengele vingi vya jedwali la muda ni thabiti. Walakini, kadiri nambari ya atomiki inavyoongezeka, utulivu huu unapungua. Ni kuhusu ukubwa wa cores. Hebu fikiria kiini cha atomi ya uranium, yenye nuklidi 238, ambayo 92 ni protoni. Ndiyo, protoni zinawasiliana kwa karibu, na nguvu za intranuclear huimarisha kwa usalama muundo mzima. Lakini nguvu ya kuchukiza ya protoni zilizo kwenye ncha tofauti za kiini huonekana.
Rutherford alikuwa akifanya nini? Alirusha atomi kwa nyutroni (elektroni haitapitia ganda la elektroni la atomi, na protoni iliyo na chaji chanya haitaweza kukaribia kiini kwa sababu ya nguvu za kuchukiza). Neutroni inayoingia kwenye kiini cha atomi husababisha mgawanyiko wake. Nutroni mbili tofauti na neutroni mbili au tatu za bure zilipasuka.
Uozo huu, kwa sababu ya kasi kubwa ya chembe zinazoruka, uliambatana na kutolewa kwa nishati kubwa. Kulikuwa na uvumi kwamba Rutherford hata alitaka kuficha ugunduzi wake, akiogopa matokeo yake yanayoweza kutokea kwa ubinadamu, lakini kuna uwezekano mkubwa kwamba hii si kitu zaidi ya hadithi ya hadithi.
Kwa hivyo misa ina uhusiano gani nayo na kwa nini ni muhimu
Basi iweje? Mtu anawezaje kuwasha chuma chenye mionzi ya kutosha na mkondo wa protoni kutoa mlipuko wenye nguvu? Na molekuli muhimu ni nini? Yote ni kuhusu elektroni hizo chache za bure ambazo huruka nje ya kiini cha atomiki "kilichopigwa", wao, kwa upande wake, wakigongana na nuclei nyingine, watasababisha mgawanyiko wao. Kinachojulikana kama mmenyuko wa mnyororo wa nyuklia utaanza. Hata hivyo, kuizindua itakuwa vigumu sana.
Angalia kipimo. Ikiwa tutachukua apple kwenye meza yetu kama kiini cha atomi, basi ili kufikiria kiini cha atomi ya jirani, apple hiyo hiyo italazimika kubebwa na kuwekwa kwenye meza hata kwenye chumba kinachofuata, lakini.. katika nyumba inayofuata. Neutroni itakuwa saizi ya mbegu ya cherry.
Ili neutroni zinazotolewa zisiruke ovyo ovyo nje ya ingoti ya urani, na zaidi ya 50% yazo zitapata shabaha katika umbo la viini vya atomiki, ingot hii lazima iwe na ukubwa unaofaa. Hiki ndicho kinachoitwa molekuli muhimu ya uranium - wingi ambapo zaidi ya nusu ya neutroni zinazotolewa hugongana na viini vingine.
Kwa kweli, hutokea mara moja. Idadi ya viini vilivyogawanyika hukua kama banguko, vipande vyake hukimbilia pande zote kwa kasi inayolingana nakasi ya mwanga, kupasua hewa wazi, maji, njia nyingine yoyote. Kutokana na migongano yao na molekuli za mazingira, eneo la mlipuko hupata joto hadi mamilioni ya digrii papo hapo, na kutoa joto ambalo huchoma kila kitu katika eneo la kilomita kadhaa.
Hewa yenye joto ghafla hupanuka kwa ukubwa papo hapo, na kutengeneza wimbi kubwa la mshtuko ambalo hupeperusha majengo kutoka kwenye msingi, kupindua na kuharibu kila kitu kwenye njia yake … hii ni picha ya mlipuko wa atomiki.
Jinsi inavyoonekana katika mazoezi
Kifaa cha bomu la atomiki ni rahisi ajabu. Kuna ingo mbili za uranium (au chuma kingine cha mionzi), ambayo kila moja ni kidogo kidogo kuliko molekuli muhimu. Moja ya ingots hufanywa kwa namna ya koni, nyingine ni mpira na shimo la umbo la koni. Kama unavyoweza kudhani, wakati nusu mbili zimeunganishwa, mpira hupatikana, ambayo molekuli muhimu hufikiwa. Hili ni bomu la kawaida la nyuklia. Nusu mbili zimeunganishwa kwa malipo ya kawaida ya TNT (koni inapigwa kwenye mpira).
Lakini usifikirie kuwa mtu yeyote anaweza kuunganisha kifaa kama hicho "kwenye goti". Ujanja ni kwamba uranium ili bomu lilipuke lazima iwe safi sana, uwepo wa uchafu kwa vitendo ni sifuri.
Kwa nini hakuna bomu la atomiki lenye ukubwa wa pakiti ya sigara
Yote kwa sababu sawa. Uzito muhimu wa isotopu ya kawaida ya uranium 235 ni karibu kilo 45. Mlipuko wa kiasi hiki cha mafuta ya nyuklia tayari ni janga. Na kutengeneza kifaa cha kulipuka na kidogoKiasi cha dutu hakiwezekani - haitafanya kazi.
Kwa sababu hiyo hiyo, haikuwezekana kuunda chaji za atomiki zenye nguvu zaidi kutoka kwa uranium au metali zingine za mionzi. Ili bomu liwe na nguvu sana, lilitengenezwa kutoka kwa ingo dazeni, ambazo, wakati malipo ya kulipua yalilipuliwa, zilikimbizwa katikati, zikiunganishwa kama vipande vya machungwa.
Lakini nini kilitokea? Ikiwa, kwa sababu fulani, vipengele viwili vilikutana na elfu ya pili mapema kuliko wengine, molekuli muhimu ilifikiwa kwa kasi zaidi kuliko wengine "wangefika kwa wakati", mlipuko haukutokea kwa nguvu ambazo wabunifu walitarajia. Tatizo la silaha za nyuklia zenye nguvu zaidi lilitatuliwa tu na ujio wa silaha za nyuklia. Lakini hiyo ni hadithi tofauti kidogo.
Jinsi chembe ya amani inafanya kazi
Kinu cha kuzalisha nishati ya nyuklia ni sawa na bomu la nyuklia. Ni "bomu" hili pekee ambalo lina vipengele vya mafuta (vitu vya mafuta) vilivyotengenezwa kwa uranium vilivyo umbali fulani kutoka kwa kila mmoja, ambayo haiwazuii kubadilishana "mgomo" wa nyutroni.
Vipengele vya mafuta vimetengenezwa kwa namna ya vijiti, kati ya ambayo kuna vijiti vya kudhibiti vilivyotengenezwa kwa nyenzo inayofyonza neutroni vizuri. Kanuni ya uendeshaji ni rahisi:
- vijiti vya kudhibiti (kufyonza) huingizwa kwenye nafasi kati ya vijiti vya urani - mmenyuko hupungua au kukoma kabisa;
- vijiti vya kudhibiti vinatolewa kutoka eneo - vipengee vya mionzi hubadilishana kikamilifu neutroni, mmenyuko wa nyuklia huendelea kwa kasi zaidi.
Hakika, ikawa bomu lile lile la atomiki,ambamo misa muhimu hufikiwa kwa ulaini na kudhibitiwa kwa uwazi kiasi kwamba haileti kwa mlipuko, bali kupasha joto kipoezaji pekee.
Ingawa, kwa bahati mbaya, kama mazoezi yanavyoonyesha, si mara zote fikra ya mwanadamu ina uwezo wa kuzuia nishati hii kubwa na ya uharibifu - nishati ya kuoza kwa kiini cha atomiki.
