באמצע 1933, הפיזיקאי האיטלקי אנריקו פרמי הבחין כי כאשר הופצץ גרעין האטום של יסודות מסוימים על ידי נויטרונים ב במהירות בינונית, גרעין זה תפס את הנויטרון, ופולט קרינת גמא (γ), אשר לאחר מכן דוכנזה על ידי פליטת חלקיקי בטא (-10β) ויצרו גרעינים חדשים של יסודות אחרים.
ניסויים מסוג זה בוצעו על ידי הפיזיקאי הגרמני אוטו האן, וההסבר ניתן על ידי הפיזיקאי האוסטרי ליס מייטנר וגם על ידי אחיינו, הפיזיקאי אוטו רוברט פריש. ליס התייחסה לתופעה זו כשהיא משתמשת לראשונה במונח "ביקוע גרעיני". היא אמרה שה- ביקוע גרעיני היה כאשר גרעין אטום כבד ולא יציב היה שבור בגלל ההפצצה על ידי נויטרונים מתונים, מה שמוליד שני גרעינים אטומיים בינוניים חדשים וגם שחרור של 2 או 3 נויטרונים, בנוסף לכמות אנרגיה גדולה במיוחד.
זה קורה, למשל, עם הגרעין של אורניום -235 (92235U). כאשר הוא מופגז על ידי נויטרון במהירות בינונית, הוא מתפרק, ומוליד כמה זוגות של גרעינים שונים. בביקוע של אורניום -235 כבר נוצרו כ- 200 איזוטופים שונים של 35 יסודות כימיים. ראה דוגמה למטה בה משתחררים איזוטופים של בריום (56142Ba) וקריפטון (3691Kr), בתוספת 3 נויטרונים:
01n + 92235U → 56142Ba + 3691Kr + 3 01לא
שימו לב שאם שלושת הנייטרונים שמשתחררים בביקוע הם במהירות בינונית, הם עשויים להגיב שוב עם גרעינים אחרים של אורניום -235 שנמצאים וכך להמשיך תגובת שרשרת שימשיכו לצמוח בהדרגה.
עם זאת, כדי שזה יקרה, נדרשת כמות מסה מינימלית של אורניום -235. נקראת המסה הבסיסית הקטנה ביותר המקיימת את תגובת השרשרת מסה קריטית. מצד שני, אם מסת האורניום -235 נמוכה מהנדרש כדי שתגובת השרשרת תתרחש, זה נקרא מסה תת קריטית.
תגובת שרשרת בלתי מבוקרת זו משמשת לפיצוץ של פצצות אטום, כאלו ששגרו ארצות הברית במלחמת העולם השנייה נגד הערים הירושימה (6 באוגוסט 1945) ונגסאקי (שלושה ימים לאחר מכן) ביפן. התוצאה הייתה מותם של 125,000 איש בהירושימה ו- 90,000 בנגסאקי.
דו"ח עיתון אמריקאי שהזכיר את פצצת האטום שהטילה ארצות הברית על הירושימה ב- 6 באוגוסט 1945
זה נותן לנו מושג על כמות האנרגיה האדירה שמשתחררת בביקוע גרעיני. זה גם מראה לנו שהגידול בידע במדעים, כמו כימיה ופיזיקה, יכול לגרום נזק עצום לבני אדם אם לא משתמשים בהם נכון.
אבל זה יכול להיות גם עם יתרונות. לדוגמה, כיום היישום הגדול ביותר של תגובת הביקוע הגרעיני הוא השימוש באנרגיה המשתחררת שלה לייצור אנרגיה חשמלית תחנות כוח גרעיניות. בעיקרון, תגובת הביקוע נעשית בצורה מבוקרת, ולכן משתמשים באנרגיה המשתחררת לחמם את המים, לייצר קיטור המניע טורבינה, המפעיל גנרטור חשמלי ומייצר אנרגיה חשמלי.
כדי להבין יותר אודות אופן הפעולה הזה, קרא את הטקסט כור גרעיני.
מפעל גרעיני המשתמש באנרגיה המשתחררת בתגובות ביקוע לייצור אנרגיה חשמלית
מאת ג'ניפר פוגאצה
בוגר כימיה
מָקוֹר: בית ספר ברזיל - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacoes-fissao-nuclear.htm