Емблема кафедри ФХОТМ.Перехід на головну сторінку
Кафедра фізико-хімічних основ технології металів
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Новини Гостьова книга Форум Чат Дошка пошани Корисні посилання Адреса
Вступ (абітурієнтам)

Ланцюгова реакція

U

Відомий фізик Фредерік Жоліо-Кюрі встановив найважливіший факт, пов'язаний з ураном: розпад уранового ядра носить характер вибуху, при якому осколки, що утворилися, розлітаються в сторони з величезною швидкістю. Поки вдавалося розколоти лише окремі ядра і енергія осколків лише нагрівала шматок урану. Якщо ж число ділень буде великим, то при цьому буде виділиться величезна кількість енергії. Але де роздобути таку кількість нейтронів, щоб одночасно бомбардувати ними велику кількість ядер урану? Адже відомі вченим джерела нейтронів давали їх в багато мільярдів разів менше, ніж було потрібно. На допомогу прийшла сама природа.

Жоліо-Кюрі виявив, що при розподілі ядра урану з нього вилітає кілька нейтронів. Потрапивши в ядра сусідніх атомів, вони повинні привести до нового розпаду - почнеться так звана ланцюгова реакція. А оскільки ці процеси тривають мільйонні частки секунди, відразу виділиться колосальна енергія – і станеться неминучий вибух.

Здавалося б, все зрозуміло. Але шматки урану вже не раз опромінювали нейтронами, а вони при цьому не вибухали, тобто ланцюгова реакція не виникала. Мабуть, потрібні ще якісь умови. Які ж? На це питання Фредерік Жоліо-Кюрі відповісти поки не міг. І все ж відповідь була знайдена. Знайшли її в тому ж 1939 році молоді радянські вчені Я. Б. Зельдович і Ю. Б. Харитон. У своїх роботах вони встановили, що є два шляхи розвитку ланцюгової ядерної реакції.

Перший - збільшити розміри шматка урану, так як при опроміненні маленького шматка багато нейтронів, що виділяються, вилітають з нього, не зустрічаючи на своєму шляху жодного ядра. З ростом маси урану ймовірність попадання нейтрону в ціль, природно, зростає.

Є й інший шлях - збагачення урану ізотопом 235. Справа в тому, що природний уран має два основних ізотопи, атомні маси яких дорівнюють 238 і 235. У ядрі першого з них, на частку якого припадає в сотні разів більше атомів, є на три нейтрони більше. "Бідний" нейтронами уран-235 жадібно їх поглинає - набагато сильніше, ніж його "заможний" брат, який за певних умов, поглинувши нейтрон, не ділиться на частини, а перетворюється в інший елемент. Цю властивість ізотопу вчені надалі використовували для отримання штучних трансуранових елементів. Для ланцюгової ж реакції байдужість урану-238 до нейтронів виявляється згубною: процес припиняється, не встигнувши набрати силу. Зате чим більше в урані "жадібних" до нейтронів атомів ізотопу 235, тим енергійніше проходить реакція.

Але, щоб почався процес, потрібен ще й перший нейтрон - "сірник", який повинен викликати атомну "пожежу". Звичайно, для цієї мети можна скористатися звичайними нейтронними джерелами, які вчені і раніше застосовували в своїх дослідженнях. Хоча цей спосіб і не дуже зручний, але можливий. А чи немає більш підходящого "сірника"?

Виявилося, що такий сірник є. Його знайшли інші радянські вчені - К. А. Петржак і Г. М. Флеров. Досліджуючи в 1939-1940 роках поведінку урану, вони прийшли до висновку, що його ядра здатні розпадатися спонтанно. Це підтвердили результати дослідів, проведених ними в одній з ленінградських лабораторій.

Але, можливо, уран розпадається не сам, а, наприклад, під дією космічних променів: адже Земля безупинно перебуває під їх обстрілом. Це означає, що досліди потрібно повторити глибоко під землею, куди не проникають ці космічні гості. Порадившись з найбільшим радянським вченим-атомником І. В. Курчатовим, молоді дослідники вирішили провести експерименти на який-небудь станції Московського метрополітену. У Наркоматі шляхів сполучення ця пропозиція не зустріла перешкод, і незабаром в кабінет начальника станції метро "Динамо", що знаходилася на глибині 50 метрів, на плечах науковців була доставлена апаратуру, яка важила близько трьох тонн. Як завжди, повз проходили блакитні потяги, тисячі пасажирів спускалися і піднімалися по ескалатору, і ніхто з них навіть не уявляв, що десь зовсім поруч ведуться досліди, значення яких важко переоцінити.

І ось, нарешті, результати отримано. Вони виявилися аналогічні тим, які спостерігалися в Ленінграді. Сумнівів не було: ядрам урану притаманний мимовільний розпад. Щоб помітити його, потрібно було проявити неабияку експериментаторську майстерність: за годину з кожних 60000000000000 атомів урану розпадався лише один. Воістину - крапля в морі!

К. А. Петржак і Г. Н. Флеров вписали заключну сторінку в ту частину біографії урану, яка передувала проведенню першої в світі ланцюгової реакції. Її здійснив 2 грудня 1942 року Енріко Фермі.

В кінці 30-х років XX століття Фермі, як і багато інших великих учених, рятуючись від гітлерівської чуми, змушений був емігрувати в Америку. Тут він мав намір продовжити свої найважливіші експерименти. Але для цього потрібно було мати чимало коштів. Потрібно було переконати американський уряд в тому, що досліди Фермі дозволять отримати потужну атомну зброю, яку можна буде використовувати для боротьби з фашизмом. Цю місію взяв на себе Альберт Ейнштейн. Він написав листа президенту США Франкліну Рузвельту, який починався словами: "Сер! Остання робота Е. Фермі і Л. Сцилларда, з якою я ознайомився, дозволяє сподіватися, що елемент уран в найближчому майбутньому може бути перетворений в нове важливе джерело енергії. .. ". У листі учений закликав уряд розпочати фінансування робіт з дослідження урану. З огляду на величезний авторитет Ейнштейна і серйозність міжнародної обстановки, Рузвельт дав свою згоду.

(За матеріалами книги С. І. Венецького "Розповіді про метали" та Вікіпедії)

Історія
Персонал
Технічна база
Дисципліни
Студентам
Викладачам
Наукова робота та зв'язки
Видання кафедри
Здобутки
Випускники
Фотогалерея
Мультимедіа
Народна творчість
Студентський пульс
Публічна інформація
Вхід в систему:
Логін:
Пароль:

Новий користувач
Забули пароль ?
Зробити стартовою
Додати в вибране

Статистика:
Гостей: 1
Користувачів: 0
Зареєстровано: 28
     Зараз на сайті користувачів немає                    Найкращі користувачі сайту: SZolotukhin (402) , Bass (176) , vendetta99 (127) , Zlkonstantin (70) , Ira (67) , victoria (31) , lofochka (30) , juk (28) , Marina (9) , Lina (9)
Лічильник відвідувань сайту
з 5.02.2006 року
RAI Travel Сайт груп ФС
Україна онлайн
Счетчик PR-CY.Rank Счетчик PR-CY.Rank
Rambler's Top100
Украинский портАл Каталог MyList.com.ua
МЕТА - Украина. Рейтинг сайтов
bigmir)net TOP 100 каталог сайтів
На головну Новини Гостьова книга Форум Чат Дошка пошани Корисні посилання Адреса
Copyright © 2005-2018 Кафедра ФХОТМ, ІФФ, КПІ ім. Ігоря Сікорського, Київ
Designed by S. Rybak