Atomi zinaweza kupata au kupoteza nguvu wakati elektroni inahama kutoka kwa obiti ya juu kwenda kwa obiti ya chini karibu na kiini. Walakini, kugawanya kiini cha atomi kutatoa nguvu nyingi zaidi kuliko nishati wakati elektroni zinarudi kwenye obiti ya chini kutoka kwa obiti ya juu. Nishati hiyo inaweza kutumika kwa madhumuni ya uharibifu au kwa sababu salama na za uzalishaji. Kugawanya atomi huitwa fission ya nyuklia, mchakato uliogunduliwa mnamo 1938; Kugawanyika mara kwa mara kwa atomi katika fission inaitwa mmenyuko wa mnyororo. Wakati watu wengi hawana vifaa vya kufanya hivyo, ikiwa una hamu ya mchakato wa kugawanyika, hapa kuna muhtasari.
Hatua
Sehemu ya 1 ya 2: Mseto wa Atomiki Msingi
Hatua ya 1. Chagua isotopu sahihi
Vipengele vingine au isotopu zao hupata kuoza kwa mionzi. Walakini, sio isotopu zote zinaundwa sawa kwa urahisi wa utaftaji. Isotopu inayotumiwa sana ya urani, ina uzito wa atomiki 238, yenye protoni 92 na neutroni 146, lakini kiini chake huwa kinachukua nyutroni bila kugawanyika katika viini vidogo vya vitu vingine. Isotopu ya urani ambayo ina nyutroni tatu chache, 235U, inaweza kuwa rahisi kushikamana kuliko isotopu 238U; Isotopu kama hizo huitwa vifaa vya fissile.
Isotopu zingine zinaweza kupasuliwa kwa urahisi sana, haraka sana hivi kwamba mwitikio wa fission unaoendelea hauwezi kudumishwa. Hii inaitwa kutengana kwa hiari; isotopu ya plutoniamu 240Pu ni mfano wa isotopu hiyo, tofauti na isotopu 239Pu na kiwango cha polepole cha kutengana.
Hatua ya 2. Pata isotopu za kutosha ili kuhakikisha kuwa fission itaendelea baada ya kugawanyika kwa chembe ya kwanza
Hii inahitaji kiasi kidogo cha vifaa vya isotopiki kugawanywa ili majibu ya fission yatendeke; Kiasi hiki huitwa misa muhimu. Kupata misa muhimu inahitaji nyenzo za chanzo kwa isotopu, ili kuongeza uwezekano wa kutengana.
Wakati mwingine, inahitajika kuongeza kiwango cha jamaa cha vifaa vya mgawanyiko wa isotopu kwenye sampuli ili kuhakikisha kuwa athari ya kuendelea ya kutengana inaweza kutokea. Hii inaitwa utajiri, na kuna njia kadhaa zinazotumiwa kuimarisha sampuli. (Kwa njia zinazotumiwa kuimarisha urani, angalia wiki Jinsi ya kuimarisha Uranium.)
Hatua ya 3. Piga kiini cha nyenzo ya mgawanyiko wa isotopu na chembe za subatomic mara kwa mara
Chembe za subatomic moja zinaweza kugonga atomi 235U, kuigawanya katika atomi mbili tofauti za kitu kingine na kutoa nyutroni tatu. Aina hizi tatu za chembe za subatomic hutumiwa mara nyingi.
- Protoni. Chembe hizi za subatomic zina malipo mengi na mazuri. Idadi ya protoni katika chembe huamua kipengee cha chembe.
- Nyutroni. Chembe hizi za subatomic zina molekuli kama protoni lakini hazina malipo.
- Chembe za alfa. Chembe hii ni kiini cha chembe ya heliamu, sehemu ya elektroni zinazoizunguka. Chembe hii ina protoni mbili na nyutroni mbili.
Sehemu ya 2 ya 2: Njia ya Kutenganisha Atomiki
Hatua ya 1. Piga kiini moja cha atomiki (kiini) cha isotopu sawa na nyingine
Kwa sababu chembechembe nyororo za subatomic ni ngumu kupita, nguvu mara nyingi inahitajika kulazimisha chembe kutoka kwa atomi zao. Njia moja ya kufanya hivyo ni kupiga atomi za isotopu iliyopewa kwenye atomi zingine za isotopu sawa.
Njia hii ilitumika kuunda bomu la atomiki 235U imeshuka juu ya Hiroshima. Silaha kama vile bunduki zilizo na cores za urani, ambazo hupiga atomi 235U kwenye chembe 235U mwingine, hubeba nyenzo hiyo kwa kasi kubwa hivi kwamba husababisha nyutroni zilizotolewa kugonga kiini cha chembe 235mwingine U na kuiharibu. Nyutroni zilizotolewa wakati chembe inapogawanyika inaweza kuchukua zamu kupiga na kugawanya chembe 235U mwingine.
Hatua ya 2. Punguza sampuli ya atomiki vizuri, ukileta nyenzo za atomiki karibu
Wakati mwingine, atomi huoza haraka sana ili kurushiana. Katika kesi hii, kuleta atomi karibu huongeza uwezekano wa chembechembe zilizoachiliwa za subatomic kupiga na kugawanya atomi zingine.
Njia hii ilitumika kuunda bomu la atomiki 239Pu alianguka Nagasaki. Mlipuko wa kawaida huzunguka umati wa plutonium; inapolipuliwa, mlipuko huchochea molekuli ya plutonium, ikibeba atomi 239Pu inakaribia ili nyutroni zilizotolewa ziendelee kupiga na kugawanya atomi 239pu nyingine.
Hatua ya 3. Furahisha elektroni na boriti ya laser
Pamoja na maendeleo ya laser petawatt (1015 Watts), sasa inawezekana kugawanya atomi kwa kutumia boriti ya laser ili kusisimua elektroni kwenye chuma inayojumuisha dutu ya mionzi.
- Katika jaribio la 2000 katika Maabara ya Lawrence Livermore huko California, urani ilifunikwa kwa dhahabu na kuwekwa kwenye kibano cha shaba. Mapigo ya boriti ya infrared laser ya joules 260 hupiga bahasha na nyumba, ikisisimua elektroni. Wakati elektroni zinarudi kwenye mizunguko yao ya kawaida, hutoa mionzi ya gamma yenye nguvu nyingi ambayo hupenya kwenye viini vya dhahabu na shaba, ikitoa neutroni ambazo hupenya kwenye atomi za urani chini ya safu ya dhahabu na kuzigawanya. (Dhahabu na shaba zote zilikuwa na mionzi kama matokeo ya jaribio.)
- Uchunguzi kama huo ulifanywa katika Maabara ya Rutherford Appleton nchini Uingereza kwa kutumia terawatts 50 (5 x 1012 watts) laser inayolenga sahani ya tantalum na vifaa anuwai nyuma yake: potasiamu, fedha, zinki, na urani. Sehemu ya atomi za nyenzo hizi zote ziligawanyika kwa mafanikio.
Onyo
- Kwa kuongezea visukusuku fulani vya isotopu ambazo zina kasi sana, milipuko midogo inaweza kuharibu nyenzo zinazoweza kutenganishwa kabla ya mlipuko kufikia kiwango kinachotarajiwa cha mmenyuko.
- Kama ilivyo kwa vifaa vingine vyovyote, fuata taratibu zinazohitajika za usalama, na usifanye chochote kinachoonekana kuwa hatari. Kuwa mwangalifu.
