מהי ביקוע גרעיני?

ה ביקוע גרעיני זהו תהליך חלוקת הגרעין של יסוד כימי כבד לשני יסודות בהירים יותר בעלי מסה משוערת. לתהליך זה יש סבירות נמוכה להתרחש באופן טבעי, אך ניתן לכפות על אלמנט להתחלק על ידי קבלת אנרגיה או הפצצה על ידי נֵיטרוֹן.

האלמנט הנפוץ ביותר בביקוע הוא אוּרָנִיוּם (U). 6 גרם מאלמנט זה יכולים להניב 5.2 x 10²² MeV, מספיק אנרגיה כדי לשמור על מגורים קטנים ליום שלם.

• היסטוריה קצרה

במחצית הראשונה של המאה ה -20, המדען האנגלי ג'יימס צ'דוויק גילו נויטרונים, שכעבור כמה שנים נחקרו על ידי עמוקות אנריקו פרמי. מחקריו של פרמי הראה זאת מכיוון שלא היה לו מטען חשמלי, נויטרונים יכולים לשמש כקליעים בניסויים גרעיניים, מכיוון שהם אינם עוברים אינטראקציות חשמליות.

הפיזיקה ליז מייטנר וכמה משתפי פעולה פיתחו בסוף שנות השלושים עבודות חשובות מאוד על פיזיקה גרעינית, המביא את המונח ביקוע לתהליך חלוקת יסוד כימי.

• העשרת אורניום

היסוד הנפוץ ביותר בבקעים גרעיניים הוא אורניום -235 (²³⁵U) מכיוון שביקעו מתרחש מהפצצת חומר זה עם נויטרונים בעלי אנרגיה קינטית נמוכה, הנייטרונים התרמיים. אורניום טבעי מכיל פחות מ -1% ²³⁵U ורוב ²³⁸U, יסוד שלא יכול לעבור ביקוע על ידי נויטרונים תרמיים. זה אפשרי

להוסיף באופן מלאכותי ²³⁵Uכדי להפוך את המתחם לרגיש יותר לביקוע. תהליך זה נקרא העשרת אורניום.

• אפשרויות שימוש בביקוע

ביקוע גרעיני משמש כבר לייצור אנרגיה, גם אם לא מדובר בצורת ייצור נקייה, שכן לאחר ביקוע נוצרים אלמנטים רדיואקטיביים. דוגמה לאלמנטים מסוכנים הנוצרים לאחר ביקוע היא בריום.

תחנת הכוח הגרעינית Angra dos Reis, בריו דה ז'ניירו

פצצות גרעיניות הם עובדים בתהליך הביקוע. דוגמה מצוינת היא ראשי הנפץ הגרעיניים שהוטלו על הערים היפניות הירושימה ונגאסאקי בסוף מלחמת העולם השנייה.

העיר הירושימה חודש לאחר התפוצצות ראש הקרב הגרעיני ב -1945

• דוגמה לביקוע

דוגמה קלאסית להתרחשות ביקוע גרעיני היא זו של ²³⁵U. המשוואה הבאה מראה כי לאחר ספיגת נויטרון, גרעין האורניום מחולק לגרעין קסנון (¹⁴⁰Xe) ועוד אחד של סטרונציום (⁹⁴אדון). מאחר ושברי אלה אינם יציבים, הם פולטים אלקטרון ונייטרינו (תהליך הנקרא ריקבון בטא) עד שהם יציבים.

²³⁵U + n → ²³⁶U → ¹⁴⁰Xe + ⁹⁴Sr + 2n

כמו בכל תהליך ביקוע, לפחות שני נויטרונים משתחררים, ביקוע גרעיני מתרחש דרך תגובת שרשרת, בה כל נויטרון חדש שנוצר מתנגש בגרעין אורניום, ויוצר חדש ביקוע.

מאת ג'ואב סילאס
בוגר פיזיקה

מָקוֹר: בית ספר ברזיל - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-fissao-nuclear.htm