Bəşəriyyət tarixinin ən dəhşətli müharibəsinin bitməsindən iki aydan bir qədər çox vaxt keçdi. Beləliklə, 1945-ci il iyulun 16-da ABŞ hərbçiləri tərəfindən ilk nüvə bombası sınaqdan keçirildi və bir ay sonra Yaponiya şəhərlərinin minlərlə sakini atom cəhənnəmində ölür. O vaxtdan bəri nüvə silahları, eləcə də onları hədəflərə çatdırma vasitələri yarım əsrdən çox müddət ərzində davamlı olaraq təkmilləşdirilir.
Hərbçilər ixtiyarında həm super güclü döyüş sursatı, həm bütün şəhərləri və ölkələri bir zərbə ilə xəritədən silmək, həm də portfelə sığan ultra kiçik döyüş sursatlarına sahib olmaq istəyirdilər. Belə bir cihaz təxribat müharibəsini görünməmiş səviyyəyə gətirərdi. Həm birinci ilə, həm də ikinci ilə keçilməz çətinliklər var idi. Bunun səbəbi sözdə kritik kütlədir. Bununla belə, ilk şeylər.
Belə partlayıcı nüvə
Nüvə cihazlarının necə işlədiyini başa düşmək və kritik kütlə adlanan şeyi anlamaq üçün bir müddət masaya qayıdaq. Məktəb fizikası kursundan sadə bir qaydanı xatırlayırıq: eyni adlı ittihamlar bir-birini itələyir. Eyni yerdə orta məktəbdə şagirdlərə atom nüvəsinin neytronlardan, neytral hissəciklərdən vəmüsbət yüklü protonlar. Bəs bu necə mümkündür? Müsbət yüklü hissəciklər bir-birinə o qədər yaxındır ki, itələyici qüvvələr nəhəng olmalıdır.
Elm protonları bir yerdə saxlayan nüvədaxili qüvvələrin təbiətindən tam xəbərdar deyil, baxmayaraq ki, bu qüvvələrin xassələri kifayət qədər yaxşı öyrənilmişdir. Qüvvələr yalnız çox yaxın məsafədə hərəkət edir. Amma kosmosda protonları ayırmağa bir az da olsa dəyər, çünki itələyici qüvvələr üstünlük təşkil etməyə başlayır və nüvə parçalanır. Və belə genişlənmənin gücü həqiqətən böyükdür. Məlumdur ki, yetkin bir kişinin gücü qurğuşun atomunun tək bir nüvəsinin protonlarını tutmağa kifayət etməyəcək.
Ruterford nədən qorxurdu
Dövri cədvəlin əksər elementlərinin nüvələri sabitdir. Ancaq atom nömrəsi artdıqca bu sabitlik azalır. Bu, nüvələrin ölçüsünə aiddir. 92-si proton olan 238 nukliddən ibarət uran atomunun nüvəsini təsəvvür edin. Bəli, protonlar bir-biri ilə sıx təmasdadır və nüvədaxili qüvvələr bütün strukturu etibarlı şəkildə sementləşdirir. Lakin nüvənin əks uclarında yerləşən protonların itələmə qüvvəsi nəzərə çarpır.
Ruterford nə edirdi? O, atomları neytronlarla bombaladı (bir elektron atomun elektron qabığından keçməyəcək, müsbət yüklü proton isə itələyici qüvvələr səbəbindən nüvəyə yaxınlaşa bilməyəcək). Atomun nüvəsinə daxil olan neytron onun parçalanmasına səbəb olur. İki ayrı yarım və iki və ya üç sərbəst neytron ayrıldı.
Uçan zərrəciklərin nəhəng sürəti səbəbiylə bu çürümə nəhəng enerjinin sərbəst buraxılması ilə müşayiət olundu. Şayiə var idi ki, Ruterford hətta kəşfini gizlətmək istəyir, onun bəşəriyyət üçün mümkün nəticələrindən qorxur, lakin bu, çox güman ki, nağıldan başqa bir şey deyil.
Bəs kütlənin bununla nə əlaqəsi var və bu nə üçün vacibdir
Bəs nə? Güclü partlayış yaratmaq üçün kifayət qədər radioaktiv metalı proton axını ilə necə şüalandırmaq olar? Və kritik kütlə nədir? Söhbət "bombalanmış" atom nüvəsindən uçan bir neçə sərbəst elektrondan gedir, onlar da öz növbəsində digər nüvələrlə toqquşaraq onların parçalanmasına səbəb olacaqlar. Sözdə nüvə zəncirvari reaksiya başlayacaq. Lakin onu işə salmaq olduqca çətin olacaq.
Tərəzi yoxlayın. Əgər stolumuzdakı bir almanı atomun nüvəsi kimi götürsək, qonşu atomun nüvəsini təsəvvür etmək üçün eyni almanı hətta qonşu otaqda da deyil, stolun üstünə aparmaq və qoymaq lazımdır. qonşu evdə. Neytron albalı toxumunun ölçüsündə olacaq.
Emissiya olunan neytronların uran külçəsindən kənarda boş yerə uçmaması və onların 50%-dən çoxunun atom nüvəsi şəklində hədəf tapması üçün bu külçə uyğun ölçüdə olmalıdır. Bu, uranın kritik kütləsi adlanır - buraxılan neytronların yarısından çoxunun digər nüvələrlə toqquşduğu kütlədir.
Əslində bu, bir anda olur. Parçalanmış nüvələrin sayı uçqun kimi böyüyür, onların fraqmentləri bütün istiqamətlərə eyni sürətlə tullanır.işığın sürəti, yırtıcı açıq hava, su, hər hansı digər mühit. Onların ətraf mühit molekulları ilə toqquşması nəticəsində partlayışın sahəsi dərhal milyonlarla dərəcəyə qədər qızır və bir neçə kilometrlik ərazidə hər şeyi yandıran istilik yayır.
Birdən qızdırılan hava anında ölçüdə genişlənir və güclü zərbə dalğası yaradır, binaları təməllərdən uçurur, yolundan çıxan hər şeyi aşır və məhv edir… bu, atom partlayışının mənzərəsidir.
Praktikada necə görünür
Atom bombasının cihazı təəccüblü dərəcədə sadədir. Hər biri kritik kütlədən bir qədər az olan iki külçə uran (və ya digər radioaktiv metal) var. Külçələrdən biri konus şəklində, digəri isə konusvari çuxurlu topdur. Təxmin etdiyiniz kimi, iki yarı birləşdirildikdə, kritik kütləyə çatan bir top əldə edilir. Bu standart sadə nüvə bombasıdır. İki yarım adi TNT yükü ilə birləşdirilir (konus topa vurulur).
Amma heç kimin belə bir cihazı "diz üstə" yığa biləcəyini düşünməyin. Hiylə ondan ibarətdir ki, bir bombanın partlaması üçün uranın çox saf olması lazımdır, çirklərin mövcudluğu praktiki olaraq sıfırdır.
Niyə bir paket siqaret ölçüsündə atom bombası yoxdur
Hamısı eyni səbəbdən. Ən çox yayılmış uran 235 izotopunun kritik kütləsi təxminən 45 kq-dır. Bu qədər nüvə yanacağının partlaması artıq fəlakətdir. Və daha az ilə partlayıcı qurğu hazırlamaqmaddənin miqdarı mümkün deyil - sadəcə işləməyəcək.
Eyni səbəbdən urandan və ya digər radioaktiv metallardan super güclü atom yükləri yaratmaq mümkün deyildi. Bombanın çox güclü olması üçün o, partlayıcı yüklər işə salındıqda, portağal dilimləri kimi birləşərək mərkəzə doğru hərəkət edən onlarla külçədən hazırlanmışdır.
Bəs əslində nə oldu? Əgər nədənsə iki element digərlərindən saniyənin mində biri tez rastlaşarsa, kritik kütləyə qalanların “vaxtında çatacağından” daha tez çatırdısa, partlayış dizaynerlərin gözlədiyi gücdə baş vermədi. Super güclü nüvə silahları problemi yalnız termonüvə silahlarının meydana çıxması ilə həll edildi. Amma bu bir az fərqli hekayədir.
Dinc atom necə işləyir
Atom elektrik stansiyası mahiyyətcə eyni nüvə bombasıdır. Yalnız bu "bomba"nın bir-birindən müəyyən məsafədə yerləşən urandan hazırlanmış yanacaq elementləri (yanacaq elementləri) var ki, bu da onların neytron "zərbəsi" mübadiləsinə mane olmur.
Yanacaq elementləri çubuqlar şəklində hazırlanır, onların arasında neytronları yaxşı udan materialdan hazırlanmış nəzarət çubuqları var. Əməliyyat prinsipi sadədir:
- tənzimləyici (udma) çubuqlar uran çubuqları arasındakı boşluğa daxil edilir - reaksiya yavaşlayır və ya tamamilə dayanır;
- nəzarət çubuqları zonadan çıxarılır - radioaktiv elementlər neytronları aktiv şəkildə mübadilə edir, nüvə reaksiyası daha intensiv gedir.
Həqiqətən də eyni atom bombası çıxır,burada kritik kütlə o qədər hamar bir şəkildə əldə edilir və o qədər aydın şəkildə tənzimlənir ki, bu, partlayışa səbəb olmur, ancaq soyuducu suyun istiləşməsinə səbəb olur.
Təəssüf ki, təcrübənin göstərdiyi kimi, insan dühası heç də həmişə bu nəhəng və dağıdıcı enerjini - atom nüvəsinin parçalanmasının enerjisini cilovlaya bilmir.
