원자력의 예

원자력은 일을 할 수 있는 능력, 방사성 원소의 원자 붕괴에서 얻은. 이 분해의 자극 덕분에 얻어진다.

원자력 공정의 에너지

화학 반응은 일반적으로 열의 형태로 에너지의 변화를 동반합니다. 떨어져 나옴(발열 반응) 또는 흡수됨(흡열 반응). 구성 원소로부터 물질이 형성될 때 열을 발산하고(Positive Heat of Formation), 원자 산소로부터 오존을 얻는 것과 같은 어떤 경우에는 더운.

이러한 동일한 아이디어가 양성자와 중성자로부터 원자핵의 (가정된) 형성에 적용된다면, 이 형성에서 에너지가 방출될 것이 분명하며, 주어진 관련된 링크의 특성에 따라 여기에서 방출되는 에너지는 상당히 커서 해당 에너지 변화에 수반되는 질량 손실은 이미 숙고하다. (아인슈타인의 원리에 따르면 에너지 ΔE의 변화는 질량 Δm의 변화와 동일하므로 ΔE = Δm * C², 여기서 C는 빛의 속도임).

따라서 예를 들어 3개의 양성자와 4개의 중성자로 구성된 리튬 Li-7 원소의 경우 원자량 7의 리튬 핵 그램 원자가 형성되면 다음과 같이 됩니다.

3 양성자 = 3 * 1.00756g = 3.02268g

4 중성자 = 4 * 1.00893g = 4.03572g

합계의 결과는 7.05840g입니다.

리튬-7의 원자 질량은 7.01645g의 값을 가지고 있습니다.

값을 비교하면 질량 변화 Δm = 0.04195g이고 9.02 * 10과 같습니다.¹¹ 칼로리, 아인슈타인 방정식 ΔE = Δm * C로 계산².

양성자와 중성자의 가상 핵 형성 반응은 수백만 배에 달하는 엄청난 양의 에너지를 방출합니다. 대부분의 발열성 일반 화학 반응보다 우수합니다.

핵의 각 입자 o 핵자(양성자 또는 중성자), 모든 핵의 일부이기 때문에 일정하지 않지만 최대 값을 갖는 질량 손실을 경험했습니다. 원자 번호 20에서 51까지의 주기율표의 중간 요소에 대해 숫자가 증가함에 따라 천천히 감소합니다. 원자.

원자 폭탄

우라늄 235와 플루토늄 239는 중성자 충돌로 분열하고 엄청난 양의 에너지를 방출하여 새로운 중성자를 방출합니다.

곱셈 과정이 일어나기 위한 조건은 각 분열에서 생성된 둘 이상의 중성자가 새로운 분열 또는 분열을 생성할 수 있다는 것입니다.

에서 우라늄 스택, 생성된 중성자는 물질의 표면을 통해 부분적으로 빠져나가고 부분적으로 흡수됩니다. 우라늄 238에 의해 무거운 동위원소인 우라늄 239가 형성되고, 이는 차례로 해왕성으로 붕괴되고, 플루토늄.

그러나 그것이 순수한 우라늄 235나 플루토늄 239라면, 그 표면을 통한 중성자의 손실 가능성은 임계 크기 연쇄 반응이 그 안에서 발달하는 데 필요합니다.

NS 임계 크기 샘플은 원자를 분할하는 연쇄 반응이 거의 즉시 진행되는 샘플입니다.

절단 가능한 물질(중성자 충격으로 나눌 수 있음)의 샘플이 빠른 중성자가 분열 과정에서, 여행하는 중성자에 의해 가끔 분열에서 생성된 중성자는 다른 중성자를 공격하지 않고 표면을 통해 탈출하는 것으로 이해됩니다. 핵.

반대로 샘플이 임계 크기보다 크면 때때로 생성되는 중성자가 통과합니다. 그것을 통해 그들은 새로운 핵을 쪼갤 가능성이 크며 따라서 가속된 속도로 계속 진행된다. 분할.

샘플이 임계 크기보다 크면 순간 폭발이 발생하는 반면, 샘플이 더 작으면 느린 분열이 발생하므로 피해야 합니다. 이를 위해 절단 가능한 재료는 물 내부에 보관되는 카드뮴 용기 내부의 얇은 층에 보관됩니다. 이따금 발생하는 중성자는 물에 의해 느려지고 보호된 물질에 도달하기 전에 카드뮴에 의해 포획됩니다.

각각의 임계 크기보다 약간 작은 다양한 절단 가능한 물질 조각을 빠르게 혼합하여 단일 덩어리(원자 폭탄)가 형성되고 즉시 폭발합니다. 반응이 시작될 때를 피하기 위해 절단 가능한 물질 조각을 수집해야 하는 속도는 매우 높아야 합니다. 사슬은 매우 가깝기 때문에 방출된 에너지는 완전히 접촉하기 전에 해당 물질의 조각을 분산시킵니다.

중성자 소거 물질로 적절히 보호되고 몇 센티미터 떨어져 있는 두 조각의 절단 가능한 물질이 있습니다. 적절한 순간에 조각 중 하나가 빠른 발사체의 속도로 다른 조각에 발사됩니다.

7월 16일 이른 아침에 폭발한 실험용 원자폭탄의 구조와 메커니즘에 대한 자세한 내용은, 1945년 뉴멕시코 사막에서 그들은 University of the University의 이론 물리학자인 Oppenheimer 교수에 의해 주도되었습니다. 캘리포니아.

몇 주 후 일본에 투하된 2개의 폭탄이 구성되었다., 첫 번째는 우라늄 235이고 두 번째는 플루토늄입니다..

우라늄 핵이 분열할 때 방출되는 에너지는 약 2억 전자볼트, 즉 약 2x10로 계산되지만¹⁰ 쪼개진 우라늄의 킬로그램당 킬로칼로리는 1-5%만 사용할 수 있습니다. U-235의 킬로그램당 사용 가능한 폭발 에너지는 약 300톤의 트리니트로톨루엔(TNT, 트릴리타)

원자폭탄의 폭발에서 비롯된 폭발적인 파도에 끔찍한 소이 효과가 추가되었습니다. 방출되는 강렬한 감마선에 의해 생성되며, 이는 미니어처 태양을 결정짓는다. 지속.

NS 고립된 폭탄으로 인한 황폐화 일본의 도시 히로시마와 나가사키에 걸쳐 있는 것은 원자 붕괴로 방출되는 막대한 원자력 에너지의 증거입니다.

그러나 미래에는 원자력이 평화적으로 사용될 수 있기를 희망합니다. 특히 적은 양의 큰 에너지 집중이 바람직한 경우 재료의.

원자력 응용의 예

화력발전

기계 발전

발전

원자 폭탄과의 전쟁 목적

아원자 입자 충돌

신기술 실험

광업, 발파 재료

신소재 연구용