Első atomreaktor és atombomba
Egy apró atom hatalmas energiája
"A tudomány jó - a fizika! Csak az élet rövid. " Ezek a szavak a tudóshoz tartoznak, aki meglepően sok a fizikában. Egyszer akkori akadémikus Igor Kurchatov szolgáltatta őket. a világ első atomerőműjének alkotója.
Az atom energiájának elsajátítása hosszú és kemény volt. Úgy kezdődött a korai évtizedeiben a XX század felfedezése természetes radioaktivitás a Curie, a Bohr posztulátumok Rutherford bolygó atom modell, és a bizonyíték erre, mint most úgy tűnik, nyilvánvaló tény - a szíve minden atom pozitív töltésű protonok és semleges neutronok.
1934-ben, a pár Frederick és Irene Joliot-Curie (lánya Marie-Curie Sklodowska és Pierre Curie) megállapította, hogy a bombázás alfa-részecskék (hélium atommag atomok) lehet alakítani a közönséges kémiai elemek radioaktív. Új jelenséget neveztünk mesterséges radioaktivitásnak.
IV Kurchatov (jobbra) és AI Alikhanov (középen) tanárával AF Ioffe. (A 30-as évek elején.)
Ha egy ilyen bombázást nagyon gyors és nehéz részecskék hajtanak végre, akkor kémiai átalakulás kaszkád kezdődik. A mesterséges radioaktivitással rendelkező elemek fokozatosan átadják a stabil elemeket, amelyek már nem bomlanak.
A besugárzással vagy bombázással könnyűvé válik egy álom megvalósítása az alkimisták számára -, hogy aranyat más kémiai elemekből készítsenek. Csak egy ilyen átalakítás költsége jelentősen meghaladja az arany árait ...
Az uránmagok hasítása
További hasznos (és sajnos, riasztók) hozta emberiség felfedezett 1938-1939 egy csoport német fizikusok és vegyészek hasadási urán. Neutron besugárzásával nehéz magok bomlási urán a világosabb kémiai elemek tartozó középső része a Mendeleev periódusos rendszer, és osztja néhány neutronok. A magok a könnyű elemek, ezek a neutronok feleslegesek ... A „felosztása” urán sejtmagja elkezd egy láncreakció: minden kapott két vagy három neutron képes viszont termel néhány neutronokat, ütő a lényege a szomszédos atom.
Az ilyen nukleáris reakciótermékek össztömege kisebbnek bizonyult, mint a kiindulási anyag magjai, az urán tömege, ahogy a tudósok kiszámították.
Einstein egyenlete szerint, amely tömegt jelent az energiához, könnyen meghatározható, hogy hatalmas energiát szabadítsanak fel! És ez elhanyagolható időre fog történni. Ha természetesen a láncreakció kontrollálhatatlanná válik és véget ér ...
A konferencia után sétálni E. Fermi (jobbra) a tanítványa, B. Pontecorvo. (Bázel, 1949)
Hatalmas fizikai és a technikai képességek, amelyek rejtve a folyamat hasadási urán, az egyik az első, hogy értékeljük a Enrico Fermi. az ez a század messze harmincas éve még mindig nagyon fiatal, de az olasz fizikusiskola elismert vezetője. Jóval azelőtt, hogy a második világháború, ő és a tehetséges alkalmazottak tanulmányozta viselkedését különböző anyagok alapján a neutron besugárzás és megállapította, hogy a hatékonyságot a urán hasadási folyamat jelentősen javítani lehet ... lelassul neutronokat. Furcsa, amint első pillantásra úgy tűnhet, hogy a neutronsebesség csökkenésével az uránmagok befogásának valószínűsége nő. A neutronok hatékony "moderátorai" meglehetősen hozzáférhető anyagok: paraffin, szén, víz ...
Miután az USA-ba költözött, Fermi továbbra is az ott folytatott nukleáris kutatás agya és szíve volt. Két tehetség, amelyek általában kizárják egymást, a Fermi-ben egyesítették: kiváló teoretikus és ragyogó kísérletező. „Ez lesz egy nagyon hosszú ideig, mielőtt kiderül egy személy egyenlő vele” - írta a nagy tudós W. Zinn után a korai halála Fermi rákban 1954 évesen 53.
A II. Világháborúban a Fermi körül összegyűlt tudósok csapata az urán hasadékok láncreakciója alapján úgy döntött, hogy egy példátlan romboló erő - egy atombomba - fegyverét hozza létre. A tudósok sietettek: hirtelen a náci Németország képes lesz új fegyvereket készíteni mindenek előtt, és használhatja azt az embertelen vágyat, hogy más népek rabszolgává váljon?
Atomerőmű építése hazánkban
A tudósok 1942-ben kezelték az első nukleáris reaktort gyűjteni és működtetni a Chicagói Egyetem stadionjában. A rudak uránt a reaktorban tarkított szén „tégla” - moderált, és ha egy láncreakciót is lett túl erőszakos, azt lehet állítani gyorsan reaktorba belépő lemez kadmium, urán rudak szétkapcsol és teljesen neutronelnyelõ.
A kutatók nagyon büszkék voltak az egyszerű készülékekre, amelyeket feltaláltak a reaktor számára, ami most mosolygóvá tesz. Az egyik Fermi Chicago alkalmazottak, a híres fizikus G. Anderson emlékeztet arra, hogy a kadmium ón szögezve a fa bar, amely azonnal csökkent a gravitáció kazán ha szükséges, ami oda vezetett, hogy a nevét, a „pillanat”. G. Anderson írja: „Mielőtt a kazán, ez rúd kell felhúzni, és rögzítse a kötelet. Baleset esetén a kötelet le lehet vágni, és az "azonnali" helyet foglalja a kazánban. "
Az atomreaktoron szabályozott láncreakciót kaptunk, elméleti számításokat és előrejelzéseket igazoltunk. A reaktorban egy kémiai átalakulás láncolata volt, amelynek eredményeképpen új kémiai elem, plutónium gyűlt össze. Az uránhoz hasonlóan atombombát is létrehozhat.
A tudósok meghatározták, hogy urán vagy plutónium "kritikus tömege" van. Ha sok atommag van, a láncreakció robbanást eredményez, ha kevés, kisebb, mint a "kritikus tömeg", akkor egyszerűen csak felszabadul a hő.
Atomerőmű építése
A legegyszerűbb kialakítású atombomba két darab uránt vagy plutóniumot helyez el egymás mellé, és az egyes tömegek nem jutnak el a kritikushoz. A megfelelő pillanatban a hagyományos robbanóanyagok biztosítéka összeköti a darabokat, a nukleáris üzemanyag tömege meghaladja a kritikus értéket - és a szörnyű erő destruktív energiájának elosztása azonnal megtörténik ...
Vakító fény sugárzás, lökéshullám elsöpör mindent az útjába, és átható radioaktivitás estek lakóira a két japán város - Hirosima és Nagaszaki - a robbanás az amerikai nukleáris bombák, 1945-ben telepedett le, mivel a riasztás előtti szörnyű következményeit az atomenergia felhasználása az emberek szívét fegyvereket.
IV Kurchatov egységesítő tudományos elve szerint a szovjet fizikusok atomfegyvereket fejlesztettek ki.
De ezeknek a műveknek a vezetője nem hagyta figyelmen kívül az atomenergia békés felhasználását. Végtére is, az atomreaktorot intenzíven le kell hűteni, miért nem szabad "feladni" a gőz vagy gázturbina, nem pedig a házak melegítését?
Az atomi reaktoron folyékony alacsony olvadáspontú fémcsöveket vezettek át. A fűtött fém belépett a hőcserélőbe, ahol hője átadta a vizet. A víz túlhevült gőzré változott, a turbina megkezdte a munkát. A reaktort fémbetétes beton védőhéja veszi körül: a radioaktív sugárzásnak nem szabad kitörnie.
Az atomreaktor egy atomerőművé vált, amely nyugodt fényt, hangulatos melegséget, a kívánt világot ...