Os átomos podem ganhar ou perder energia quando um elétron se move de uma órbita mais alta para uma menor ao redor do núcleo. A divisão do núcleo de um átomo, no entanto, libera consideravelmente mais energia do que o de um elétron que retorna a uma órbita mais baixa de uma maior. A divisão de um átomo é chamada de fissão nuclear, e a divisão repetida de átomos na fissão é chamada de reação em cadeia. A fissão nuclear é realizada em usinas de energia para criar energia. Os cientistas dividem os átomos para estudar átomos e as partes menores em que se dividem. Este não é um processo que pode ser realizado em casa. Você só pode fazer fissão nuclear em um laboratório ou usina nuclear que está adequadamente equipada.
Método 1
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Escolha o isótopo certo. Nem todos os isótopos são criados iguais quando se trata de ser facilmente dividido. O isótopo mais comum de urânio tem um peso atômico de 238, consistindo em 92 prótons e 146 nêutrons, mas esses núcleos tendem a absorver nêutrons sem serem divididos em núcleos menores de outros elementos. Um isótopo de urânio com menos de 3 nêutrons, 235U, pode ser muito mais facilmente dividido do que o pode 238U; Esse isótopo é chamado físsil. [1] Quando o urânio se divide (sofre fissão), libera 3 nêutrons que colidem com outros átomos de urânio, criando assim uma reação em cadeia. Alguns isótopos podem ser divididos com muita facilidade, tão rápido que uma reação contínua de fissão não pode ser mantida. Isso é chamado de fissão espontânea; O isótopo de plutônio 240pu é um isótopo, ao contrário do isótopo 239pu com sua taxa de fissão mais lenta.
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Obtenha o suficiente do isótopo para garantir que a fissão continue depois que o primeiro átomo for dividido. Isso requer ter uma certa quantidade mínima do isótopo físsil para tornar a reação de fissão sustentável; Isso é chamado de massa crítica. A obtenção de massa crítica requer material de origem suficiente para o isótopo aumentar as chances de fissão ocorrer. [2]
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disparar um núcleo atômico do mesmo isótopo em outro. Como as partículas subatômicas soltas são difíceis de encontrar, geralmente é necessário forçá -las a sair dos átomos de que fazem parte. Um método de fazer isso é disparar átomos de um determinado isótopo contra outros átomos desse mesmo isótopo. [3] Este método foi usado para criar a bomba atômica 235U descartada em Hiroshima. Uma arma semelhante a uma pistola com um núcleo de urânio disparou 235U átomos em outro pedaço de material de 235U com rapidez suficiente para que os nêutrons que eles liberassem naturalmente bata nos núcleos de outros átomos de 235U e os separem. Os nêutrons liberados quando os átomos se dividiriam, por sua vez, atacariam e dividiriam outros átomos 235U. O resultado final foi uma explosão maciça.
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bombardear os núcleos do isótopo físsil com partículas subatômicas. Uma única partícula subatômica pode atingir um átomo de 235U, dividindo -o em 2 átomos separados de outros elementos e liberando 3 nêutrons. Essas partículas podem vir de uma fonte moderada (por exemplo, uma pistola de nêutrons) ou podem ser geradas quando os núcleos colidem. Três tipos de partículas subatômicas são comumente usadas. [4] Prótons. Essas partículas subatômicas têm massa e uma carga positiva. O número de prótons em um átomo determina qual elemento o átomo é. Nêutrons. Essas partículas subatômicas têm a massa como prótons, mas sem carga. Partículas alfa. Essas partículas são os núcleos dos átomos de hélio, desprovidos de seus elétrons em órbita. Eles consistem em 2 prótons e 2 nêutrons.
Método 2
Comprimindo materiais radioativos
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Obtenha uma massa crítica de um isótopo radioativo. Você precisará de matéria -prima suficiente para garantir que a fissão continue. Lembre -se de que em uma determinada amostra de algum elemento (plutônio, por exemplo), você terá mais de 1 isótopo. Certifique -se de calcular quanto do isótopo fissil desejado está em sua amostra. [5]
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Enriqueça o isótopo. Às vezes, é necessário aumentar a quantidade relativa de isótopo fissil em uma amostra para garantir que ocorra uma reação de fissão sustentável. Isso é chamado de enriquecimento. Existem várias maneiras de enriquecer materiais radioativos. Alguns deles são: [6] Difusão de gases de difusão de gás Separação eletromagnética Difusão térmica líquida
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Esprema a amostra atômica apertada, aproximando os átomos da físsil. Às vezes, os átomos se deterioram muito rápido para serem disparados um para o outro. Nesse caso, aproximar os átomos aumenta a chance de partículas subatômicas liberadas atingirem e dividindo outros átomos. Isso pode ser feito usando explosivos para forçar os átomos do físsil juntos.239Pu átomos. [7] Este método foi usado para criar a bomba atômica de 239PU descartada em Nagasaki. Explosivos convencionais cercavam uma massa de plutônio; Quando detonados, eles uniram a massa de plutônio, aproximando os átomos de 239Pu o suficiente para que os nêutrons que liberassem atingissem continuamente e dividissem outros átomos de plutônio. Isso criou uma explosão enorme.
Método 3
dividindo átomos com um laser
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Encase Materiais radioativos em metal. Coloque seu material radioativo em uma carcaça de ouro. Use um suporte de cobre para prender o revestimento no lugar. Lembre -se de que tanto o físsil quanto os metais se tornarão radioativos quando a fissão ocorrer. [8]
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Excite os elétrons com luz a laser. Com o desenvolvimento de lasers Petawatt (1015 watts), agora é possível dividir átomos usando luz laser para excitar elétrons em metais que envolvem uma substância radioativa. Da mesma forma, você pode usar um laser de 50 terawatt (5 x 1012 watts) para excitar os elétrons no metal. [9]
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Pare o laser. Quando os elétrons retornam às suas órbitas regulares, eles liberam radiação gama de alta energia que penetra nos núcleos de ouro e cobre. Isso liberará nêutrons daqueles núcleos. Esses nêutrons colidirão com o urânio embaixo do ouro, dividindo os átomos de urânio. [10]