Ядерные реакции
На свете существуют особые реакции, которые называются реакциями ядерного деления. Давай попытаемся разобраться, в чем же их смысл.
При каких условиях происходит ядерная реакция?
Тяжелые ядра некоторых элементов, например урана, при определенных условиях разваливаются на два осколка. Однако это не просто осколки, а многозарядные ионы, которые разлетаются в разные стороны. При этом выделяется огромное количество энергии.
Кто же является инициатором реакции ядерного деления? Дело в том, что ядро урана само по себе никогда не делится. Чаще всего для того, чтобы деление произошло, необходим минимальный энергетический толчок. Этот процесс можно сравнить с катанием на лыжах с довольно пологого склона: чтобы скатиться вниз, нужно оттолкнуться палками. А при делении урана такой незначительный толчок производит нейтрон. Да, именно нейтрон и является инициатором ядерных реакций.
Можно ли управлять ядерной реакцией?
Теперь тебе понятно, что протекание таких реакций полностью зависит от количества нейтронов. Если оно будет увеличиваться с огромной скоростью, то также будет расти и количество энергии, выделяемой в результате реакции. Однако ученые научились управлять ядерными реакциями, т.е. изменять количество нейтронов, принимающих в них участие. И делают они это посредством введения в систему веществ и материалов, которые интенсивно захватывают нейтроны, но без процесса деления.
Кто открыл радиоактивность?
Французский физик Антуан Анри Беккерель был первым, кто в 1896 г. открыл радиоактивность. Он работал с фосфоресцентными минералами (такие минералы светятся после пребывания на солнце в течение некоторого времени). Один из дней, когда ученый решил проводить очередные опыты, оказался пасмурным. Беккерель принял решение дождаться ясной погоды и отложил минерал (соль урана) на несколько дней, предварительно положив фотографическую пластинку поверх соли и завернув все в черную ткань. Спустя несколько дней он обнаружил, что соли урана испускают неизвестное излучение, которое способно проникать через непрозрачные для света препятствия и вызывать почернение фотоэмульсии.
В момент открытия радиоактивности этого термина еще не существовало. Его придумала Мария Склодовская-Кюри, которая вместе со своим супругом Пьером Кюри также исследовала эти явления. Спустя два года после опытов Беккереля супруги Кюри обнаружили радиоактивность тория и открыли два новых элемента — полоний (Ро) и радий (Ra). В 1903 г. Пьер и Мария Кюри вместе с Антуаном Беккерелем разделили Нобелевскую премию по физике за открытие радиоактивности.
Наглядный пример
Для того чтобы какой-либо процесс можно было использовать для получения энергии, необходимо, чтобы выделение энергии было самоподдерживающимся. Что это означает? Давай разберем на примере костра. Как правило, костер мы один раз зажигаем при помощи спички, а дальше он горит сам. Вряд ли костер, в который постоянно приходилось бы подбрасывать зажженные спички, был бы интересен с точки зрения получения энергии.
Процесс деления урана также считается самоподдерживающимся, т.е. хорош он тем, что за один акт деления ядра урана возникают новые нейтроны. Согласно статистике, на 10 актов деления ядра образуется 24 нейтрона: приблизительно 2,4 нейтрона на одну реакцию. Такое явление и называется цепной ядерной реакцией.