Energia imensă a unui atom mic
"Știința este bună - fizică! Numai viața este scurtă. " Aceste cuvinte aparțin omului de știință, care a făcut o surprindere în fizică. Odată au fost livrate de către academicianul Igor Kurchatov. creatorul primei centrale nucleare din lume.
Modul de a stăpâni energia atomului a fost lung și greu. A început în primele decenii ale secolului XX, cu descoperirea de radioactivitate naturală a soții Curie, cu postulate ale lui Bohr, modelul planetar Rutherford al atomului, iar dovada acestui fapt, așa cum pare acum fapt evident - nucleul fiecărui atom este format din încărcat pozitiv protoni și neutroni neutri.
In 1934, cuplul Frederick și Irene Joliot-Curie (fiica Marie-Curie Sklodowska și Pierre Curie) a constatat că bombardament de particule alfa (atomi nuclee de heliu) pot fi convertite în elemente chimice obișnuite în radioactive. Un nou fenomen a fost numit radioactivitate artificială.
IV Kurchatov (dreapta) și AI Alikhanov (centru) cu profesorul său AF Ioffe. (30 de ani.)
Dacă o astfel de bombardare este efectuată de particule foarte rapide și grele, atunci începe o cascadă de transformări chimice. Elementele cu radioactivitate artificială vor da curs treptat unor elemente stabile care nu se vor mai degrada.
Cu ajutorul iradierii sau a bombardamentului este ușor să faci un vis să devină realitate pentru alchimiști - să facă aur de la alte elemente chimice. Doar costul unei astfel de transformări va depăși în mod semnificativ prețul aurului primit ...
Fisiune de nuclee de uraniu
Mai multe utile (și, din păcate, alarme) a adus omenirea a descoperit în 1938-1939 un grup de fizicieni germani și chimiști fisiunea uraniului. Prin iradiere cu neutroni nuclee grele dezintegrarea uraniului în elemente chimice mai ușoare care fac parte din partea de mijloc a sistemului periodic Mendeleev și să aloce niște neutroni. Pentru nucleele elementelor ușoare, acești neutroni sunt de prisos ... În „divizarea“ de nuclee de uraniu poate începe o reacție în lanț: fiecare a primit două sau trei neutroni capabile să producă la rândul lor, câțiva neutroni, lovind nucleul atomului vecine.
Masa totală a produselor unei astfel de reacții nucleare s-a dovedit a fi mai mică decât masa nucleelor substanței inițiale, uraniu, așa cum au calculat oamenii de știință.
Conform ecuației lui Einstein, care relatează masa cu energia, se poate determina cu ușurință că trebuie eliberată enormă energie! Și acest lucru se va întâmpla pentru o perioadă neglijabilă. Dacă, bineînțeles, reacția în lanț devine incontrolabilă și va merge până la capăt ...
La o plimbare după conferință, E. Fermi (dreapta) cu elevul său B. Pontecorvo. (Basel, 1949)
O mare capacitate fizică și tehnică, ascunsă în procesul de fisiune a uraniului, a fost una dintre primele apreciate de Enrico Fermi. în cele treizeci de ani ale acestui secol este încă foarte tânăr, dar deja recunoscut șef al școlii italiene de fizicieni. Cu mult înainte de cel de-al doilea război mondial, împreună cu un grup de angajați talentați, a studiat comportamentul diferitelor substanțe aflate sub iradiere cu neutroni și a stabilit că eficiența procesului de fisiune al uraniului poate crește semnificativ ... încetinind mișcarea neutronilor. Ciudat cum pare la prima vedere, pe măsură ce viteza neutronului scade, crește probabilitatea captării lor de nucleele de uraniu. "Moderatorii" eficienți ai neutronilor sunt substanțe destul de accesibile: parafina, carbonul, apa ...
După ce sa mutat în SUA, Fermi a continuat să fie creierul și inima cercetării nucleare desfășurate acolo. Două talente, care se excludeau de obicei unul pe celălalt, au fost combinate în Fermi: un teoretician remarcabil și un experimentator strălucit. "Va fi mult timp înainte să vedem o persoană egală", a scris proeminentul om de știință W. Zinn după moartea prematură a lui Fermi de la o tumoare malignă în 1954 la vârsta de 53 de ani.
Echipa de oameni de știință care s-au adunat în jurul lui Fermi în timpul celui de-al doilea război mondial a decis pe baza unei reacții în lanț a fisiunii de uraniu să creeze o armă cu o putere distructivă fără precedent - o bombă atomică. Oamenii de știință se grăbeau: dintr-o dată, Germania nazistă va putea să facă arme noi înaintea tuturor și să o folosească în dorința inumană de a înrobia alte popoare?
Construcția unui reactor atomic în țara noastră
Oamenii de știință au reușit în 1942 pentru a construi și a alerga în stadion de la Universitatea din Chicago primul reactor nuclear. Tijele de uraniu din reactor au fost intercalate cu cărbune „cărămizi“ - moderat, și dacă o reacție în lanț încă devenit prea violent, poate fi oprită rapid prin introducerea plăcii reactor de cadmiu, tije uraniu deconectării complet absorbi neutroni.
Cercetătorii au fost foarte mândri de dispozitivele simple pe care le-au inventat pentru reactor, ceea ce ne face să zâmbim acum. Unul dintre Fermi în angajații din Chicago, celebrul fizician G. Anderson reamintește că staniu cadmiu bătut în cuie la un bar din lemn, care imediat a căzut în cazan prin gravitație, dacă este necesar, pe care l-au dus să dea numele „momentului.“ G. Anderson scrie: „Înainte de a porni cazanul, această tijă trebuie să trageți în sus și fixați cu o frânghie. Într-un accident coarda ar putea fi tăiat și „momentul“ să ia locul în interiorul centralei. "
Pe reactorul atomic sa obținut o reacție de lanț controlată, s-au verificat calculele teoretice și predicțiile. În reactor exista un lanț de transformări chimice, ca urmare a acumulării unui nou element chimic, plutoniu. Ea, ca și uraniul, poate fi folosită pentru a crea o bombă atomică.
Oamenii de știință au stabilit că există o "masă critică" de uraniu sau plutoniu. Dacă există o mulțime de materie atomică, reacția în lanț duce la o explozie, dacă este puțină, mai mică decât "masa critică", atunci pur și simplu căldura este eliberată.
Construcția unei centrale nucleare
În bomba atomică a celui mai simplu proiect, două bucăți de uraniu sau plutoniu sunt așezate una lângă cealaltă, iar masa fiecăruia nu "ajunge" la cea critică. La momentul potrivit, o siguranță de la explozivii obișnuiți leagă bucăți, masa combustibilului nuclear depășește valoarea critică - și alocarea energiei distructive a puterii monstruoase are loc instantaneu ...
radiații Orbitor lumina, unda de șoc care spulberă totul în calea sa, și radioactivitatea penetrante au căzut asupra locuitorilor celor două orașe japoneze - Hiroshima și Nagasaki - explozia bombelor nucleare americane în 1945, stabilit de când alarma înainte de consecințele teribile ale utilizării nucleare în inimile oamenilor arme.
Sub principiul științific unificator al lui IV Kurchatov, fizicienii sovietici au dezvoltat arme atomice.
Dar conducătorul acestor lucrări nu a încetat să se gândească la utilizarea pașnică a energiei atomice. La urma urmei, reactorul atomic trebuie să fie răcit intens, de ce nu ar trebui să fie "renunțat" la turbină cu abur sau gaz, să nu încălzească casele?
Prin reactorul atomic au fost trecute tuburi cu un metal lichid cu punct de topire scăzut. Metalul încălzit a intrat în schimbătorul de căldură, unde ia transferat căldura în apă. Apa sa transformat în abur supraîncălzit, turbina a început să funcționeze. Reactorul a fost înconjurat de o carcasă protectoare de beton cu umplutură metalică: radiația radioactivă nu ar trebui să iasă.
Reactorul nuclear sa transformat într-o centrală atomică, care aduce oamenilor o lumină calmă, o căldură confortabilă, lumea dorită ...
Sursa: Mark Koltun "Lumea fizicii".
Trimiteți-vă prietenilor
Articole similare
-
Primul reactor nuclear este o enciclopedie mare de petrol și gaze, articol, pagina 1
-
Primul reactor nuclear - care a inventat invenții și descoperiri
Trimiteți-le prietenilor: