W połowie 1933 roku włoski fizyk Enrico Fermi zauważył, że gdy jądro atomowe niektórych pierwiastków zostało zbombardowane przez neutrony w z umiarkowaną prędkością jądro to przechwyciło neutron, emitując promieniowanie gamma (γ), które następnie zostało zagęszczone przez emisję cząstek beta (-10β) i tworzą nowe jądra innych pierwiastków.
Eksperymenty tego rodzaju przeprowadził niemiecki fizyk Otto Hahn, a wyjaśnienia przedstawiła austriacka fizyk Lise Meitner, a także jego siostrzeniec, fizyk Otoo Robert Frisch. Lise odniosła się do tego zjawiska, używając po raz pierwszy terminu „rozszczepienia jądrowego". Powiedziała, że rozszczepienie jądrowe miało miejsce, gdy ciężkie i niestabilne jądro atomowe był złamany ze względu na bombardowanie przez umiarkowane neutrony, co powoduje powstanie dwóch nowych średnich jąder atomowych, a także uwalnia 2 lub 3 neutrony, oprócz niezwykle dużej ilości energii.
Dzieje się tak np. z jądrem uranu-235 (92235U). Kiedy jest bombardowany przez neutron z umiarkowaną prędkością, rozpada się, dając początek kilku parom różnych jąder. Około 200 różnych izotopów 35 pierwiastków chemicznych zostało już wyprodukowanych podczas rozszczepiania uranu-235. Zobacz przykład poniżej, w którym uwalniane są izotopy baru (
56142Ba) i krypton (3691Kr), plus 3 neutrony:01n+ 92235U → 56142Ba+ 3691Kr + 3 01Nie
Należy zauważyć, że jeśli 3 neutrony uwolnione w procesie rozszczepienia mają umiarkowaną prędkość, mogą ponownie reagować z innymi obecnymi jądrami uranu-235 i w ten sposób kontynuować Reakcja łańcuchowa który będzie nadal rósł stopniowo.
Jednak aby tak się stało, wymagana jest minimalna ilość masowa uranu-235. Ta najmniejsza masa rozszczepialna, która podtrzymuje reakcję łańcuchową, nazywa się masa Krytyczna. Z drugiej strony, jeśli masa uranu-235 jest mniejsza niż wymagana do zajścia reakcji łańcuchowej, nazywa się to masa podkrytyczna.
To właśnie ta niekontrolowana reakcja łańcuchowa jest wykorzystywana w eksplozji bomby atomowe, takie jak te rozpoczęte przez Stany Zjednoczone podczas II wojny światowej przeciwko miastom Hiroszima (6 sierpnia 1945) i Nagasaki (trzy dni później) w Japonii. Rezultatem była śmierć 125 000 ludzi w Hiroszimie i 90 000 w Nagasaki.
Raport amerykańskiej gazety wspominający o bombie atomowej zrzuconej przez Stany Zjednoczone na Hiroszimę 6 sierpnia 1945 r.
To daje nam wyobrażenie o kolosalnej ilości energii uwalnianej podczas rozszczepienia jądra. Pokazuje nam również, że wzrost wiedzy w zakresie nauk ścisłych, takich jak chemia i fizyka, może wyrządzić ogromne szkody ludziom, jeśli nie są właściwie używane.
Ale może też przynieść korzyści. Na przykład, obecnie największym zastosowaniem reakcji rozszczepienia jądrowego jest wykorzystanie uwolnionej energii do wytwarzania energii elektrycznej w elektrownie jądrowe. Zasadniczo reakcja rozszczepienia odbywa się w sposób kontrolowany, więc uwolniona energia jest wykorzystywana do podgrzewa wodę, wytwarzając parę, która napędza turbinę, która napędza generator elektryczny i wytwarza energię elektryczny.
Aby dowiedzieć się więcej o tym, jak to się robi, przeczytaj tekst Reaktor jądrowy.
Elektrownia jądrowa wykorzystująca energię uwalnianą w reakcjach rozszczepienia do wytwarzania energii elektrycznej
Jennifer Fogaça
Absolwent chemii
Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacoes-fissao-nuclear.htm
