A maghasadás
Zsigó Zsolt
2013/04/17 08:00
2793 megtekintés
A cikk már legalább egy éve nem frissült, az akkor még aktuális információk lehet, hogy mára elavultak.
Rutherford még "holdkóros javaslatnak" nevezi az atomátalakulásokban felszabaduló energia gyakorlati hasznosítását, Szilárd Leóban azonban megszületik a neutronok láncreakciójának az ötlete és a kritikus tömeg fogalma. 1939-ben, amikor Hahn és Strassmann beszámolnak a maghasadás felfedezéséről urániumban, Szilárd megjósolja azt is, hogy a láncreakció urániummal lesz megvalósítható, és a kísérletek igazolják is, hogy hasadáskor neutronok keletkeznek.

Felfedezik a neutront

1932-ben Rutherford egyik tanítványa, Chadwick fedezte fel, hogy berilliumot alfa részecskékkel besugározva korábban ismeretlen, semleges részecskék keletkeznek, amelyeket neutronoknak neveztek el. A neutron nagyon érdekes részecske. Mivel nincs elektromos töltése, tetszőleges magba képes akadálytalanul behatolni, és azt széthasítani. A töltéssel rendelkező részecskék viszont az elektrosztatikus taszítás miatt csak kivételes esetben jutnak be a magba. A neutron tehát a legmegfelelőbb "lövedék" az atommagok bombázására.

Az ismeretlen, 93-as X elem megtalálói

A maghasadást Hahn, Strassman és Lise Meitner fedezte fel 1939-ben: tapasztalataik szerint neutronsugárzás hatására az uránatom magja két közepes méretű magra esik szét. Később azt is kimutatták, hogy elméletileg minden atommag elhasadhat. A kísérleti tapasztalatok alapján azonban csak néhány urán- és plutóniumizotóp esetében jön létre könnyen a hasadás (neutronok segítségével). A hasadás során több energia szabadul fel, mint amennyi a hasítás előidézéséhez szükséges.

Amikor a kevesebb a több

A természetes uránban 140-szer több a 238-as izotóp, mint a 235-ös. (99.3 %-a 238-as, 0.7 %-a pedig 235-ös izotóp.) Az U-238-as csak igen ritkán hasad, és csak akkor, ha a neutron nagy sebességgel ütközik a magnak. A gyors neutron ráadásul könnyen szóródik. Az U-235-ös hasadása gyakorlati szempontból sokkal jelentősebb: ezt a magreakciót használja ki a ma működő atomreaktorok döntő többsége.

A termikus elektronok

Enrico Fermi (1901-1945) olasz fizikus figyelte meg először, hogy a neutronok víz- vagy paraffinrétegen áthaladva lefékeződnek, ám közben nem csökken az a képességük, hogy magátalakulásokat hozzanak létre. Ellenkezőleg, ez a képességük gyakran sokszorosára nő! Fermi maga ezt a tényt azzal magyarázta, hogy a semleges részecskéknek nincs szükségük nagy energiára ahhoz, hogy a magba jussanak. Pontosan fordítva: minél kisebb a részecske energiája, vagyis a sebessége, annál több időt tölt a mag közelében, és így annál nagyobb a befogás valószínűsége.

Ha egy lassú (kis energiájú, más néven termikus) neutron ütközik az U-235 magjának, a mag befogja azt, és egy új gerjesztett mag, U-236 jön létre. Az esetek kb. 85 %-ában igen rövid idő alatt (10-14s alatt) bekövetkezik a maghasadás, 15 %-ában pedig a mag gamma-sugárzással szabadul meg felesleges energiájától. A hasadványok igen sokfélék lehetnek: ma 35 elem mintegy 200 izotópját ismerjük, ami az urán hasadási terméke lehet.

Csatlakozz hozzánk!

Ajánljuk

European Schoolnet Academy Ingyenes online tanfolyamok tanároknak
School Education Gateway Ingyenes tanfolyamok és sok más tanárok számára
ENABLE program Program iskoláknak a bullying ellen
Jövő osztályterme Modern tanulási környezetekről a Sulineten