ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน นิวเคลียร์

ในช่วงกลางปี ​​1933 นักฟิสิกส์ชาวอิตาลี Enrico Fermi สังเกตว่าเมื่อนิวเคลียสอะตอมของธาตุบางชนิดถูกโจมตีด้วยนิวตรอนใน ด้วยความเร็วปานกลาง นิวเคลียสนี้จับนิวตรอน ปล่อยรังสีแกมมา (γ) ซึ่งต่อมาถูกทำให้หนาแน่นโดยการปล่อยอนุภาคบีตา (_-1⁰β) และเกิดนิวเคลียสใหม่ของธาตุอื่น

การทดลองในลักษณะนี้ดำเนินการโดย Otto Hahn นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน และคำอธิบายนี้ได้รับจากนักฟิสิกส์ชาวออสเตรีย Lise Meitner และหลานชายของเขา Otoo Robert Frisch นักฟิสิกส์ Lise กล่าวถึงปรากฏการณ์นี้โดยใช้คำว่า “นิวเคลียร์". เธอบอกว่า นิวเคลียร์ฟิชชันเกิดขึ้นเมื่อนิวเคลียสอะตอมที่หนักและไม่เสถียร ถูกทำลาย เนื่องจากการทิ้งระเบิดด้วยนิวตรอนปานกลาง ทำให้เกิดนิวเคลียสอะตอมกลางใหม่สองนิวเคลียสและปล่อยนิวตรอน 2 หรือ 3 นิวตรอน นอกเหนือจากพลังงานจำนวนมากเป็นพิเศษ

สิ่งนี้เกิดขึ้น ตัวอย่างเช่น กับนิวเคลียสของยูเรเนียม-235 (₉₂²³⁵ยู). เมื่อมันถูกทิ้งระเบิดด้วยนิวตรอนด้วยความเร็วปานกลาง มันจะแตกออก ทำให้เกิดนิวเคลียสที่แตกต่างกันหลายคู่ มีการผลิตไอโซโทปที่แตกต่างกันประมาณ 200 ไอโซโทปจากองค์ประกอบทางเคมี 35 ชนิดในการแตกตัวของยูเรเนียม-235 ดูตัวอย่างด้านล่างซึ่งมีการปลดปล่อยไอโซโทปของแบเรียม (₅₆¹⁴²Ba) และคริปทอน (₃₆⁹¹Kr) บวก 3 นิวตรอน:

₀¹n+ ₉₂²³⁵ยู → ₅₆¹⁴²บา+ ₃₆⁹¹Kr + 3 ₀¹ไม่

โปรดทราบว่าหากนิวตรอน 3 ตัวที่ปล่อยออกมาในปฏิกิริยาฟิชชันมีความเร็วปานกลาง พวกมันอาจทำปฏิกิริยาอีกครั้งกับนิวเคลียสยูเรเนียม-235 อื่นที่มีอยู่และดำเนินการต่อไป ปฏิกิริยาลูกโซ่ ซึ่งจะเติบโตไปเรื่อยๆ

อย่างไรก็ตาม สำหรับสิ่งนี้ที่จะเกิดขึ้น จำเป็นต้องมีมวลขั้นต่ำของยูเรเนียม-235 มวลฟิชไซล์ที่เล็กที่สุดที่ค้ำจุนปฏิกิริยาลูกโซ่นี้เรียกว่า มวลวิกฤต. ในทางกลับกัน ถ้ามวลของยูเรเนียม-235 ต่ำกว่าที่จำเป็นสำหรับปฏิกิริยาลูกโซ่จึงจะเรียกว่า มวลวิกฤต.

อย่าเพิ่งหยุด... มีมากขึ้นหลังจากโฆษณา ;)

เป็นปฏิกิริยาลูกโซ่ที่ไม่สามารถควบคุมได้ซึ่งใช้ในการระเบิดของ ระเบิดปรมาณูเช่น การเปิดตัวโดยสหรัฐอเมริกาในสงครามโลกครั้งที่สองกับเมืองฮิโรชิมา (6 สิงหาคม พ.ศ. 2488) และนางาซากิ (สามวันต่อมา) ในญี่ปุ่น ผลที่ได้คือมีผู้เสียชีวิต 125,000 คนในฮิโรชิมาและ 90,000 คนในนางาซากิ

รายงานของหนังสือพิมพ์อเมริกันที่กล่าวถึงระเบิดปรมาณูที่สหรัฐฯ ทิ้งในฮิโรชิมาเมื่อวันที่ 6 สิงหาคม พ.ศ. 2488

สิ่งนี้ทำให้เราทราบถึงปริมาณพลังงานมหาศาลที่ปล่อยออกมาจากการแตกตัวของนิวเคลียร์ นอกจากนี้ยังแสดงให้เราเห็นว่าการเพิ่มความรู้ด้านวิทยาศาสตร์ เช่น เคมีและฟิสิกส์ สามารถก่อให้เกิดอันตรายอย่างใหญ่หลวงต่อมนุษย์ได้ หากไม่ได้ใช้อย่างถูกต้อง

แต่ก็สามารถมีประโยชน์ได้เช่นกัน ตัวอย่างเช่น ปัจจุบันการประยุกต์ใช้ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันที่ใหญ่ที่สุดคือการใช้พลังงานที่ปล่อยออกมาเพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้าใน โรงไฟฟ้านิวเคลียร์. โดยพื้นฐานแล้ว ปฏิกิริยาฟิชชันถูกกระทำในลักษณะที่ควบคุม ดังนั้นพลังงานที่ปล่อยออกมาจะถูกใช้สำหรับ ให้ความร้อนกับน้ำ สร้างไอน้ำที่ขับเคลื่อนกังหัน ซึ่งทำงานเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและผลิตพลังงาน ไฟฟ้า.

เพื่อทำความเข้าใจเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการทำสิ่งนี้ โปรดอ่านข้อความ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์.

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ใช้พลังงานที่ปล่อยออกมาในปฏิกิริยาฟิชชันเพื่อสร้างพลังงานไฟฟ้า

โดย เจนนิเฟอร์ โฟกาซา
จบเคมี

คุณต้องการอ้างอิงข้อความนี้ในโรงเรียนหรืองานวิชาการหรือไม่ ดู:

โฟกาซ่า, เจนนิเฟอร์ โรชา วาร์กัส "ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน"; โรงเรียนบราซิล. มีจำหน่ายใน: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacoes-fissao-nuclear.htm. เข้าถึงเมื่อ 27 มิถุนายน 2021.