Плутоний Фундаментальные проблемы Том 1 - Надыкто Б.А.
ISBN 5-9515-00-24-9
Скачать (прямая ссылка):
4
Los Alamos Science Number 26 2000
Исторический обзор
Ядро, имитируемое здесь каплей масла, может деформироваться и разбиваться на две капли
фора, в который должна превращаться часть алюминия. Используя метод химического осаждения, Жолио и Кюри выделили источник радиоактивного излучения из алюминиевой мишени и доказали, что им на самом деле является фосфор. Их методика исследования ядерных превращений была принята повсеместно, а нейтрон, не имеющий электрического заряда, сразу же стали считать идеальным “снарядом” для инициирования ядерных превращений.
В Риме Энрико Ферми, Эдоардо Амальди, Эмилио Cerpe и Франко Разетти проводили систематическую бомбардировку нейтронами всех элементов периодической системы. Наконец, они осуществили бомбардировку урана, надеясь создать элементы, следующие за ураном (или трансурановые элементы). Хотя Ферми и показал, что медленные нейтроны (нейтроны с энергиями порядка нескольких электронвольт и менее) создают большую радиоактивность, чем быстрые, итальянские ученые в наведенной радиоактивности не идентифицировали какого-либо четкого признака наличия трансурановых элементов. He знали они и того, что в процессе бомбардировки урана нейтронами, по-видимому, было реализовано деление ядер. Позднее Эмилио Сегре, вспоминая об этих событиях, заметил: “Мы серьезно не надеялись на возможность ядерного деления, хотя об этом говорила Ида Ноддак, приславшая нам оттиск своей работы. Причина нашей слепоты, которую разделяли Ган, Мейтнер, Жолио-Кюри и все-все, кто работал над этим, непонятна мне даже сегодня.” (“Постоянное движение мысли. Автобиография Эмилио Сегре”, 1993 г., Беркли, Калифорния, Издательство Калифорнийского университета.)
В декабре 1938 года немецкие химики Отто Ган и Фриц Штрассман обнаружили, что некоторая часть наведенной активности облучаемого нейтронами урана поступает от изотопа бария - ядра, масса и заряд которого равны примерно половине массы и заряда ядра урана. Ученые были изумлены своим открытием.
Оказавшаяся в Швеции Лизе Мейтнер, ранее работавшая вместе с ними, и ее племянник Отто Фриш быстро нашли объяснение этому новому явлению на основе модели жидкой капли Нильса Бора. При поглощении нейтрона положительно заряженное ядро начинает колебаться, ведя себя подобно капле жидкости. Как показано на иллюстрации ниже, при колебании большое ядро урана деформируется
Деление
Захват нейтрона
Мгновенные
нейтроны
Тяжелый
осколок
Нейтрон
поглощается
235U
о
Легкий
осколок
Поглощение нейтрона может вызвать деление урана-235 с высвобождением огромной энергии
Number 26 2000 Los Alamos Science
5
Исторический обзор
После того как Эд Мак-Миллан открыл нептуний, он начал создавать плутоний.
Ho тогда шла война, и МакМиллан вынужден был работать над созданием радиолокационной установки в
Массачусетском технологическом институте. Как позднее сказал Джозеф Кеннеди (фото внизу справа), Мак-Миллану помешали, и плутоний открыли другие
H
Арт Валь (слева) хорошо помнит свое волнение в тот вечер, когда они с Кеннеди впервые выделили плутоний. “К тому времени, когда я закончил вторую часть эксперимента - восстановление оксида и наработку плутония, - Кеннеди ушел домой. Так что я пошел спать, храня всю тайну открытия плутония в себе”
(От центра направо): Гленн Сиборг,
Арт Валь и Эд Мак-Миллан принимают памятную доску, которую им вручает помощник Министра внутренних дел Джон Карвер мл. по случаю 25-й годовщины со дня открытия плутония. Церемония состоялась в Гилман-Холле, у комнаты 307, где был выделен плутоний
настолько, что оно расщепляется на два ядра меньших размеров, которые разлетаются, причем этот процесс сопровождается освобождением огромного количества энергии. Из беседы с биологом Уильямом Арнольдом о делении бактерий Фриш заимствовал терминологию и использовал ее для расщепляющихся ядер.
26 января 1939 года на ежегодной конференции по теоретической физике в университете им. Джорджа Вашингтона Нильс Бор публично заявил об открытии деления. Физикам из Соединенных Штатов, Советского Союза и Западной Европы сразу же стало понятно значение этого открытия - стало возможным создание атомной бомбы на основе урана. Продукты деления образуются в возбужденном состоянии и с большой вероятностью могут терять энергию за счет “испаряющихся” нейтронов (называемых мгновенными нейтронами). Эти нейтроны могут захватываться другими ядрами и вызывать дополнительные акты деления, как предсказывал Сцилард в 1933 году. В зависимости прежде всего от структуры и плотности делящегося вещества деление может протекать либо контролируемым, самопод-держивающимся образом и производить ядерную энергию, либо “неконтролируемым” образом, приводя к ядерному взрыву.
К февралю 1939 года Нильс Бор пришел к заключению, что уран-235 является единственным встречающимся в природе делящимся изотопом урана (делящийся изотоп - это изотоп, деление которого может быть вызвано нейтронами любой сколь угодно малой энергии). В сентябре того же года Бор и Уилер опубликовали статью по теоретическому анализу деления. Ядерная физика такова, что вся разница состоит в том, что у урана-235 нечетное число нейтронов (143), а у урана-238 -четное (146) (у обоих изотопов имеется 92 протона - четное число). Ho природный уран содержит лишь 0,7% урана-235. Остальная часть приходится на уран-238. Конечно же, было бы неэффективно использовать природный уран для бомбы, поскольку слишком малое число актов деления может произойти в 99,3% вещества.
