ROZSZCZEPIENIE JĄDRA ATOMOWEGO

ODKRYCIE REAKCJI ROZSZCZEPIENIA

Odkrycie neutronu, jakiego dokonał w 1932 r. angielski fizyk John CHADWICK zwiastowało nadejście ery energetyki jądrowej. Bowiem wielu badaczy wkrótce zrozumiało, że wreszcie otrzymali narzędzie pozwalające sięgnąć w głąb jąder atomowych i wyzwolić drzemiącą w nich energię.

Przeprowadzono szereg prób rozszczepienia jąder za pomocą neutronów (bliskie sukcesu było m.in. małżeństwo JOLIOT-CURIE), ale początkowo nie uzyskano pozytywnych rezultatów.

Niepowodzenia trwały tylko kilka lat. Jeszcze przed wybuchem II wojny światowej chemicy niemieccy Otto HANN i Fritz STRASSMANN opublikowali wyniki eksperymentu, podczas którego udało im się rozszczepić jądro uranu za pomocą neutronów. To był moment, w którym dotychczasowe teoretyczne przewidywania, że człowiek dostanie w swoje ręce energię znajdującą się w jądrze atomowym, stały się faktem. Dzięki temu, że HAHN był radiochemikiem, potrafił prawidłowo zidentyfikować produkty rozpadu jądra uranu i zarazem stwierdzić, że zaszła tu reakcja rozszczepienia. Trzeba zaznaczyć, że Otto HAHN, przed swoim wielkim odkryciem należał do grona sceptyków, którzy wątpili w możliwość zajścia takiej reakcji.

MATERIAŁY ROZSZCZEPIALNE

Trzeba tu zacząć od wyjaśnienia, na czym polega reakcja rozszczepiania jądra uranu. Należy pamiętać, że izotopy uranu różnie się zachowują pod wpływem promieniowania neutronowego. Okazało się, że spośród naturalnych izotopów najbardziej podatny na tę reakcję jest uran-235. Jądro uranu-235 po otrzymaniu dodatkowego neutronu staje się niestabilne. Wynika to zarówno z nadmiaru energii wniesionej przez „bombardujący" go neutron, jak i z niekorzystnego stosunku neutronów do protonów w jądrze. Po to, aby uzyskać stan równowagi energetycznej, jądro rozpada się tworząc mniejsze fragmenty, które są jądrami innych pierwiastków o dość przypadkowym składzie.

 Rysunek: Reakcja rozszczepienia

Jak np. bar (Ba) i krypton (Kr), stront (Sr) i ksenon (Xe) lub lantan (La) i brom (Br). Ponadto część neutronów rozszczepionego jądra przestaje być potrzebna do „stabilizacji” protonów w nowych jądrach i są one wyrzucane na zewnątrz. Na ogół jest to od dwóch do trzech neutronów, które jeżeli trafią w następne jądra uranu-235, powodują kolejne reakcje. W ten sposób zostaje zapoczątkowana reakcja łańcuchowa, która może się rozwinąć w sposób nie kontrolowany.