Πυρηνική σχάση

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
Παράδειγμα σχάσης που προκλήθηκε από το βομβαρδισμό ενός πυρήνα Ουρανίου-235 με θερμικό νετρόνιο. Από την αντίδραση ελευθερώνονται τρία νετρόνια.

Πυρηνική σχάση ονομάζεται η διαδικασία κατά την οποία ένας ασταθής ατομικός πυρήνας διασπάται (σχάται) σε δυο ή περισσότερους (μικρότερους) πυρήνες και σε μερικά παραπροϊόντα σωμάτια (όπως νετρόνια). Η σχάση αποτελεί μια περίπτωση μεταστοιχείωσης κατά την οποία παράγονται δύο πυρήνες με συγκρίσιμες μάζες. Στα βαρύτερα στοιχεία η σχάση είναι εξώθερμη αντίδραση αποδίδοντας στο περιβάλλον ενέργεια ως ακτινοβολία γ και ως κινητική ενέργεια των θραυσμάτων.

Στα παραπροϊόντα της σχάσης περιλαμβάνονται και νετρόνια, τα οποία μπορούν να προκαλέσουν περαιτέρω σχάσεις δημιουργώντας έτσι μια αυτοσυντηρούμενη αλυσιδωτή αντίδραση η οποία σε ελεγχόμενη, χαμηλή ταχύτητα παράγει εκμεταλλεύσιμη ενέργεια. Σε μη ελεγχόμενη μεγάλη ταχύτητα προκαλεί έκρηξη της οποίας η ισχύς είναι μεγαλύτερη από κάθε έκρηξη που προέρχεται από χημικές αντιδράσεις, γεγονός που βρίσκει χρήση στην κατασκευή πυρηνικών όπλων.

Η σχάση μπορεί να είναι αυθόρμητη ή να προκληθεί από άλλη αντίδραση. Ένας βαρύς πυρήνας μπορεί να κατεβάσει την συνολική του ενέργεια αν χωριστεί σε μικρότερους πυρήνες αλλά το φράγμα δυναμικού που πρέπει να περάσει για να το επιτύχει είναι τόσο μεγάλο που καθιστά τέτοια γεγονότα πολύ σπάνια. Για παράδειγμα ο χρόνος ημιζωής για την σχάση τού 232U είναι κάπου 100 τρισεκατομμύρια χρόνια. Την ίδια στιγμή ο χρόνος ημιζωής του για α-διάσπαση είναι λιγότερο από 3 χρόνια (Το κανάλι τής αυθόρμητης σχάσης δεν γίνεται σημαντικό πριν Α>240). Πρώτα όμως ανακαλύφθηκε η σχάση που προκαλείται από προηγούμενη αντίδραση. Το γνωστότερο παράδειγμα είναι τού 235U που αντιδρά με θερμικά νετρόνια. Συντίθεται ένας πυρήνας 236U* (ο αστερίσκος δηλώνει ότι βρίσκεται σε διεγερμένη κατάσταση). Η ενέργεια τής διέγερσης που αποκτήθηκε από την σύλληψη τού νετρονίου θέτει ολόκληρο τον πυρήνα σε ταλάντωση και ως αποτέλεσμα προκαλείται σχάση σε πλήθος διαφορετικών προϊόντων. Ένα τυπικό κανάλι είναι η αντίδραση:

~^{235}_{~92}U + n \rightarrow ^{92}_{36}Kr + ^{142}_{~56}Ba + 2n

Η ενέργεια που απελευθερώνεται σε αυτό το παράδειγμα είναι κάπου 180 MeV. Τα δύο νετρόνια που παράγονται σε αυτό το παράδειγμα (την στιγμή τής σχάσης) λέγονται άμεσα νετρόνια και σε αντιδιαστολή με τα καθυστερημένα νετρόνια που θα παραχθούν μέσω τών θυγατρικών 92Kr 142Ba (ή παραγώγων τους) οι οποίοι έχουν πλεόνασμα νετρονίων (τα βαρύτερα σταθερά ισότοπά τους είναι τα ισότοπα του Κρυπτού 86Kr και του Βαρίου 138Ba).

Η διάσπαση του ατόμου επιτεύχθηκε για πρώτη φορά από τους Όττο Χαν και Φριτς Στράσσμαν το 1938, ενώ είχε προηγούμενα μελετηθεί θεωρητικά από τον Ενρίκο Φέρμι το 1934.

Δείτε επίσης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]