V polovině roku 1933 italský fyzik Enrico Fermi pozoroval, že když bylo atomové jádro určitých prvků bombardováno neutrony v při střední rychlosti toto jádro zachytilo neutron a emitovalo gama záření (γ), které bylo následně zhuštěno emisemi beta částic (-10β) a vytvořila nová jádra dalších prvků.
Pokusy tohoto druhu provedl německý fyzik Otto Hahn a vysvětlení podala rakouská fyzička Lise Meitnerová a také jeho synovec, fyzik Otoo Robert Frisch. Lise odkazovala na tento jev a poprvé použila výraz „jaderné štěpení “. Řekla, že jaderné štěpení bylo když těžké a nestabilní atomové jádro bylo rozbito kvůli bombardování umírněnými neutrony, které vedly ke vzniku dvou nových středních atomových jader a také k mimořádně velkému množství energie uvolnily 2 nebo 3 neutrony.
K tomu dochází například u jádra uranu 235 (92235U). Když je bombardován neutronem střední rychlostí, rozpadne se a vznikne několik párů různých jader. Při štěpení uranu 235 již bylo vyrobeno asi 200 různých izotopů 35 chemických prvků. Níže je uveden příklad, ve kterém se uvolňují izotopy barya (
56142Ba) a krypton (3691Kr), plus 3 neutrony:01n + 92235U → 56142Ba + 3691Kr + 3 01Ne
Všimněte si, že pokud jsou 3 neutrony uvolněné ve štěpení mírnou rychlostí, mohou znovu reagovat s dalšími přítomnými jádry uranu 235, a tak pokračovat v Řetězová reakce který bude i nadále progresivně růst.
K tomu je však nutné minimální množství uranu 235. Tato nejmenší štěpná hmota, která udržuje řetězovou reakci, se nazývá kritické množství. Na druhou stranu, je-li hmotnost uranu-235 nižší, než je nutné pro uskutečnění řetězové reakce, nazývá se to podkritická hmotnost.
Právě tato nekontrolovaná řetězová reakce se používá při výbuchu atomové bomby, například ty, které zahájily USA ve druhé světové válce proti městům Hirošimě (6. srpna 1945) a Nagasaki (o tři dny později) v Japonsku. Výsledkem byla smrt 125 000 lidí v Hirošimě a 90 000 v Nagasaki.
Zpráva amerického novin zmiňující atomovou bombu, kterou USA shodily na Hirošimu 6. srpna 1945
To nám dává představu o kolosálním množství energie uvolněné při jaderném štěpení. Ukazuje nám také, že nárůst znalostí o vědách, jako je chemie a fyzika, může lidem způsobit obrovské škody, pokud nebudou správně používány.
Může to však mít i výhody. Například v současné době je největší aplikací reakce štěpení jaderného paliva využití uvolněné energie k výrobě elektrické energie v jaderné elektrárny. Štěpná reakce se v zásadě provádí řízeným způsobem, takže uvolněná energie se používá pro ohřívat vodu, generovat páru, která pohání turbínu, která provozuje elektrický generátor a vyrábí energii elektrický.
Chcete-li se dozvědět více o tom, jak se to děje, přečtěte si text Nukleární reaktor.
Jaderná elektrárna, která využívá energii uvolněnou při štěpných reakcích k výrobě elektrické energie
Autor: Jennifer Fogaça
Vystudoval chemii
Zdroj: Brazilská škola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacoes-fissao-nuclear.htm
