Хүн төрөлхтний түүхэн дэх хамгийн аймшигт дайн дууссанаас хойш хоёр сар гаруйн хугацаа өнгөрчээ. Ийнхүү 1945 оны 7-р сарын 16-нд АНУ-ын арми анхны цөмийн бөмбөгийг туршсан бөгөөд сарын дараа Японы хотуудын олон мянган оршин суугчид атомын тамд үхэв. Түүнээс хойш цөмийн зэвсэг, түүнийг зорилтот газарт хүргэх хэрэгсэл нь хагас зуун гаруй жилийн турш тасралтгүй сайжирсаар ирсэн.
Цэргийнхэн нэг цохилтоор бүхэл бүтэн хот, улс орныг газрын зургаас арилгадаг супер хүчирхэг сум, цүнхэнд багтах маш жижиг сумтай байхыг хүссэн. Ийм төхөөрөмж нь хорлон сүйтгэх дайныг урьд өмнө байгаагүй түвшинд хүргэх болно. Эхний болон хоёрдугаарт хоёуланд нь даван туулах боломжгүй бэрхшээл тулгарсан. Үүний шалтгаан нь эгзэгтэй масс гэж нэрлэгддэг. Гэхдээ хамгийн түрүүнд хийх зүйл.
Ийм тэсрэлттэй цөм
Цөмийн төхөөрөмж хэрхэн ажилладагийг ойлгохын тулд эгзэгтэй масс гэж юу байдгийг ойлгохын тулд хэсэг хугацаанд ширээ рүүгээ орцгооё. Сургуулийн физикийн хичээлээс бид энгийн дүрмийг санаж байна: ижил нэртэй цэнэгүүд бие биенээ няцаадаг. Яг тэр газар ахлах сургуульдаа оюутнуудад нейтрон, төвийг сахисан бөөмсөөс бүрдэх атомын цөмийн бүтцийн талаар ярьдаг.эерэг цэнэгтэй протонууд. Гэхдээ энэ нь яаж боломжтой вэ? Эерэг цэнэгтэй бөөмсүүд хоорондоо маш ойрхон тул түлхэх хүч нь асар их байх ёстой.
Шинжлэх ухаан нь протонуудыг хамтад нь байлгадаг цөмийн дотоод хүчний мөн чанарыг бүрэн мэддэггүй ч эдгээр хүчний шинж чанарыг нэлээд сайн судалсан байдаг. Хүчнүүд зөвхөн маш ойрын зайд ажилладаг. Гэхдээ зэвүүн хүч давамгайлж, цөм нь хэсэг хэсгээрээ бутарч эхэлдэг тул орон зайд протонуудыг салгах нь бага зэрэг үнэ цэнэтэй юм. Мөн ийм тэлэлтийн хүч үнэхээр асар том юм. Насанд хүрсэн эрэгтэй хүний хүч нь хар тугалганы атомын ганц цөмийн протоныг барихад хүрэлцэхгүй нь мэдэгдэж байна.
Рутерфорд юунаас айдаг байсан бэ
Үелэх системийн ихэнх элементүүдийн цөм нь тогтвортой байдаг. Гэсэн хэдий ч атомын тоо нэмэгдэх тусам энэ тогтвортой байдал буурдаг. Энэ нь цөмүүдийн хэмжээтэй ойролцоо юм. 238 нуклидээс бүрдэх ураны атомын цөмийг төсөөлөөд үз дээ, үүний 92 нь протон юм. Тиймээ, протонууд бие биетэйгээ нягт холбоотой байдаг бөгөөд цөмийн дотоод хүч нь бүхэл бүтэн бүтцийг найдвартай бэхжүүлдэг. Гэхдээ цөмийн эсрэг талын төгсгөлд байрлах протонуудын түлхэх хүч мэдэгдэхүйц болдог.
Рутерфорд юу хийж байсан бэ? Тэрээр атомуудыг нейтроноор бөмбөгдөв (электрон нь атомын электрон бүрхүүлээр дамжихгүй, эерэг цэнэгтэй протон түлхэлтийн хүчний улмаас цөмд ойртож чадахгүй). Атомын цөмд орж буй нейтрон нь түүний хуваагдлыг үүсгэдэг. Хоёр салангид хагас болон хоёр эсвэл гурван чөлөөт нейтрон салсан.
Нисдэг бөөмсийн асар их хурдны улмаас энэ задрал нь асар их энерги ялгаруулж байсан. Рутерфорд нээлтээ нуухыг хүссэн ч хүн төрөлхтөнд учирч болзошгүй үр дагавраас айдаг гэсэн цуу яриа байсан ч энэ нь үлгэрээс өөр зүйл биш байх магадлалтай.
Тэгвэл масс үүнд ямар хамаатай юм бэ, яагаад чухал вэ
Тэгээд яах вэ? Хүчтэй дэлбэрэлт үүсгэхийн тулд хангалттай хэмжээний цацраг идэвхт металлыг протоны урсгалаар яаж цацруулах вэ? Мөн эгзэгтэй масс гэж юу вэ? Энэ нь "бөмбөгдсөн" атомын цөмөөс нисч буй цөөн тооны чөлөөт электронуудын тухай бөгөөд тэдгээр нь эргээд бусад цөмтэй мөргөлдөж, хуваагдахад хүргэдэг. Цөмийн гинжин урвал гэж нэрлэгддэг урвал эхэлнэ. Гэхдээ үүнийг эхлүүлэхэд маш хэцүү байх болно.
Хамтаршийг шалгана уу. Хэрэв бид ширээн дээрх алимыг атомын цөм гэж авбал хөрш атомын цөмийг төсөөлөхийн тулд ижил алимыг дараагийн өрөөнд ч биш, ширээн дээр авч явах хэрэгтэй болно, гэхдээ… дараагийн байшинд. Нейтрон нь интоорын үрийн хэмжээтэй байх болно.
Ягарсан нейтронууд ураны ембүүний гадна талд дэмий нисэхгүй, тэдгээрийн 50 гаруй хувь нь атомын цөм хэлбэртэй бай олохын тулд энэ ембүү зохих хэмжээтэй байх ёстой. Үүнийг ураны критик масс гэж нэрлэдэг - ялгарах нейтроны талаас илүү хувь нь бусад цөмтэй мөргөлддөг масс.
Үнэндээ хормын дотор л болдог. Хагарсан бөөмүүдийн тоо нуранги шиг өсөж, тэдгээрийн хэсгүүд нь бүх чиглэлд хурдтайгаар гүйдэг.гэрлийн хурд, задгай агаар, ус, бусад аливаа орчин. Тэдний хүрээлэн буй орчны молекулуудтай мөргөлдсөний улмаас дэлбэрэлтийн талбай тэр даруй хэдэн сая градус хүртэл халж, дулаан ялгаруулж, хэдэн километрийн бүх зүйлийг шатаадаг.
Гэнэт халсан агаар хэмжээ нь агшин зуур тэлж, хүчтэй цочролын давалгаа үүсгэн барилгуудыг суурин дээрээс нь урсгаж, замд тааралдсан бүхнийг хөмрүүлж, сүйтгэдэг … энэ бол атомын дэлбэрэлтийн зураг.
Практикт ямар харагддаг вэ
Атомын бөмбөг хийх төхөөрөмж нь гайхалтай энгийн. Ураны хоёр ембүү (эсвэл бусад цацраг идэвхт металл) байдаг бөгөөд тэдгээр нь тус бүр нь чухал массаас арай бага байдаг. Нэг ембүү нь конус хэлбэрээр хийгдсэн, нөгөө нь конус хэлбэрийн нүхтэй бөмбөг юм. Таны таамаглаж байгаагаар хоёр хагасыг нэгтгэх үед чухал массад хүрсэн бөмбөгийг олж авдаг. Энэ бол энгийн энгийн цөмийн бөмбөг юм. Хоёр хагасыг ердийн TNT цэнэглэгчээр холбодог (конусыг бөмбөг рүү харвасан).
Гэхдээ хэн ч ийм төхөөрөмжийг "өвдөг дээрээ" угсарч чадна гэж битгий бодоорой. Уран нь тэсрэх бөмбөг дэлбэрэхийн тулд маш цэвэр, бохирдол бараг тэг байх ёстой гэсэн заль мэх юм.
Яагаад нэг хайрцаг тамхины хэмжээтэй атомын бөмбөг байдаггүй юм
Бүгд ижил шалтгаантай. Уран 235-ын хамгийн түгээмэл изотопын критик масс нь 45 кг орчим байдаг. Ийм хэмжээний цөмийн түлш дэлбэрнэ гэдэг хэдийнэ гамшиг болоод байна. Мөн бага хэмжээгээр тэсрэх төхөөрөмж хийхбодисын хэмжээ боломжгүй - энэ нь зүгээр л ажиллахгүй.
Ижил шалтгаанаар уран болон бусад цацраг идэвхт металлаас хэт хүчирхэг атомын цэнэг үүсгэх боломжгүй байсан. Бөмбөгийг маш хүчтэй болгохын тулд хэдэн арван ембүүгээр хийсэн бөгөөд дэлбэрэлтийн цэнэгийг дэлбэлэх үед төв рүү гүйж, жүржийн зүсмэлүүд шиг холбогддог.
Гэхдээ яг юу болсон бэ? Хэрэв ямар нэг шалтгааны улмаас хоёр элемент бусдаасаа секундын нэг мянгаас өмнө уулзсан бол чухал масс нь бусад хэсэг нь "цаг хугацаанд нь ирэхээс" илүү хурдан хүрсэн бол зохион бүтээгчдийн таамаглаж байсан хүчээр дэлбэрэлт болсонгүй. Хэт хүчирхэг цөмийн зэвсгийн асуудал зөвхөн термоядролын зэвсэг гарч ирснээр шийдэгдсэн. Гэхдээ энэ бол арай өөр түүх.
Энх тайван атом хэрхэн ажилладаг вэ
Атомын цахилгаан станц нь үндсэндээ цөмийн бөмбөгтэй адилхан. Зөвхөн энэ "бөмбөг"-д бие биенээсээ тодорхой зайд байрлах уранаас бүрдсэн түлшний элементүүд (түлшний элементүүд) байдаг бөгөөд энэ нь нейтрон "цохилт"-ыг солилцоход саад болохгүй.
Түлшний элементүүд нь саваа хэлбэрээр хийгдсэн бөгөөд тэдгээрийн хооронд нейтроныг сайн шингээдэг материалаар хийгдсэн хяналтын саваанууд байдаг. Үйл ажиллагааны зарчим нь энгийн:
- зохицуулах (шингээх) савааг ураны саваа хоорондын зайд оруулдаг - урвал удааширч эсвэл бүрмөсөн зогсдог;
- хяналтын саваа бүсээс хасагдсан - цацраг идэвхт элементүүд нейтроныг идэвхтэй солилцож, цөмийн урвал илүү эрчимтэй явагддаг.
Үнэхээр ч мөн адил атомын бөмбөг болж,эгзэгтэй массад маш жигд хүрч, тэсрэлт үүсгэдэггүй, харин зөвхөн хөргөлтийн шингэнийг халаахад маш тодорхой зохицуулагддаг.
Харамсалтай нь практикээс харахад хүний суут ухаан нь атомын цөмийн задралын энерги болох энэхүү асар их хор хөнөөлтэй энергийг тэр бүр дарж чаддаггүй.
