통해 크리스마스 휴가에서 1938,물리학자 리자 마이트 오토 프리 받은 수수께끼 과학에서 뉴스를 사적인 편지에서 핵 화학 오토 한. 경우를 포격한 우라늄과 중성자,한 했다 몇 가지 놀라운 일이 관측에 가서 모든 것을 알려진 시간에 대한 고밀도 코어의 원자–그들의 핵.
마이트와 프리 슈을 제공 할 수 있었에 대한 설명이 무엇을 보았을 것을 혁신 분야의 핵 물리학:우라늄 핵 수 있는 분할에서 절반이나 핵분열로,그들은 그것을 생산하 두 개의 새로운 핵라는 핵분열 조각이 있습니다. 더 중요한 것은이 핵분열 과정이 엄청난 양의 에너지를 방출한다는 것입니다. 이 발견은 새벽에 차 세계 대전의 시작이었의 과학적인 군사 경쟁을 이해하고 사용하는 이 새로운 원자 힘의 근원이다.
릴리스의 이러한 연구 결과를 학술 커뮤니티 즉시 영감을 많은 핵 과학자들을 조사하는 핵분열 과정니다. 물리학자인 레오 Szilardmade 는 중요한 현실화면 핵분열을 방출 중성자,중성자를 유도할 수 있는 핵분열,다음에서 중성자의 핵분열의 한 핵 발생할 수 있습의 분열 또 다른 핵. 그것은 모두 자체 지속 된”체인”프로세스에서 캐스케이드 할 수 있습니다.
이렇게 시작했 탐구하여 실험적으로 증명되는 핵 연쇄 반응의 가능했–75 년 전에 연구원은 시카고 대학의 성공에 문을 열고 어떻게 될 것이 핵의 시대입니다.
을 활용 핵분열
일부분으로의 맨해튼 프로젝트를 구축하는 노력에는 원자 폭탄이 차 세계 대전 동안,Szilard 과 함께 일했습니다 물리학 Enrico Fermi 고 다른 동료 시카고 대학을 만들어 세계 최초 실험 핵 원자로입니다.
지속적이고 통제 된 연쇄 반응을 위해,각 핵분열은 단지 하나의 추가 핵분열을 유도해야한다. 더 이상,그리고 폭발이있을 것입니다. 어떤 적은 및 반응은 밖으로 피터 것입니다.
이전 연구 Fermi 을 발견했는 우라늄 핵 것이 중성자를 흡수하는 경우 보다 쉽게 중성자 했다 상대적으로 천천히 이동. 그러나 우라늄의 핵분열에서 방출되는 중성자는 빠르다. 그래서 시카고 실험 물리학자들이 사용 흑연을 느리게 방출되는 중성자를 통해,여러 개의 산란 프로세스입니다. 아이디어는 중성자가 다른 우라늄 핵에 흡수 될 가능성을 높이는 것이 었습니다.
그들이 연쇄 반응을 안전하게 제어 할 수 있는지 확인하기 위해 팀은”제어봉이라고 부르는 것을 함께 조작했습니다.”이들은 단순히 우수한 중성자 흡수제 인 요소 카드뮴의 시트였습니다. 물리학 자들은 우라늄-흑연 더미를 통해 제어봉을 산재시켰다. 공정의 모든 단계에서 페르미는 예상되는 중성자 방출을 계산하고,그의 기대를 확인하기 위해 제어봉을 천천히 제거했다. 무언가가 잘못되기 시작하면 안전 메커니즘으로 카드뮴 제어봉을 신속하게 삽입하여 연쇄 반응을 종료 할 수 있습니다.
그들은 이 20x6x25-발 설치 시카고 더미 번호 중 하나,또는 CP-1 에 대한 짧은 및 그것은 그들이 여기 얻을 세계 최초 통제되는 핵 연쇄 반응 월 2 일,1942. 물리학 자들이 CP-1 을 조립하면 단일 무작위 중성자가 연쇄 반응 과정을 시작하기에 충분했다. 첫 번째 중성자는 우라늄 핵에 핵분열을 유도하여 새로운 중성자 세트를 방출합니다. 이 2 차 중성자는 흑연에서 탄소 핵을 치고 느려졌다. 그런 다음 다른 우라늄 핵으로 뛰어 들어 핵분열 반응의 두 번째 라운드를 유도하고 더 많은 중성자를 방출합니다. 카드뮴 제어봉 확정지 않을 계속 무한하기 때문에,페르미와 그의 팀이 선택할 수 있는 방법을 정확하게고를 삽입할 위치를 제어하는 연쇄 반응입니다.
연쇄 반응을 제어하는 것이 매우 중요했습니다: 면 사이의 균형을 생성하고 중성자 흡수와 정확하게 일치하지 않는,다음의 연쇄 반응이나 진행되지 않거나,또는 다른 훨씬 더 위험한 극한,연쇄 반응 것을 곱하면 급속하게 출시와 함께 엄청난 양의 에너지입니다.
때로는 핵 연쇄 반응에서 핵분열이 발생한 후 몇 초 후에 추가 중성자가 방출됩니다. 핵분열 조각은 일반적으로 방사성이며 중성자 중 다른 유형의 방사선을 방출 할 수 있습니다. 바로 Enrico Fermi,Leo Szilard,Eugene Wigner 등이 연쇄 반응을 제어하는 데있어 이러한 소위”지연 중성자”의 중요성을 인식했습니다.
그들이 고려되지 않았다면,이러한 추가 중성자는 예상보다 더 많은 핵분열 반응을 유도 할 것이다. 그 결과,자신의 시카고 실험에서 핵 연쇄 반응은 잠재적으로 파괴적인 결과,통제 불능 나선 수 있었다. 더 중요한 것은,그러나,이 사이의 시간 지연 핵분열 및 릴리스의 더 많은 중성자용 일부 시간 인간에 대한 반응과정의 전원을 제어하는 것 체인 반응하지 않도록 진행이 너무 빠르다.
1942 년 12 월 2 일의 사건은 거대한 이정표를 표시했습니다. 을 만드는 방법을 알아 냈어 핵 연쇄 반응을 위해 기초 448 원자로 에너지를 생산 하는 전세계 오늘입니다. 현재 30 개국은 원자로를 전력 포트폴리오에 포함하고있다. 이들 국가 내에서,원자력은 프랑스에서 72%로 높은 이르기까지,그들의 총 전력의 평균 24%에 기여한다.
CP-1 의 성공 또한 필수적인에 대한 지속의 맨해튼 프로젝트의 두 원자 폭탄을 사용한다.
물리학자’남아있는 질문에
퀘스트를 이해하는 지연 중성자 방출 및 핵분열 계속에서 현대 원자핵물리학 실험실. 경주 오늘은 건축을 위해 원자 폭탄 또는 원자로,그것의 이해를 위해 기본적인 속성이 핵의 긴밀한 협력을 통해 사이 실험과 이론이다.
연구팀은 관찰된 실험적으로 핵분열에만 적은 수의 동위원소–다양한 버전의 요소를 기반으로 얼마나 많은 중성자 각–고의 세부 사항이 복잡한 프로세스는 아직 잘 이해된다. State-of-the-art 이론적 모델을 설명하려고 관찰된 핵분열성,는 방법과 같은 많은 에너지가 출시되면 숫자의 중성자 방출과 대중의 핵분열 조각이 있습니다.
지연 중성자 방출에 대해서만 어떻게 핵지 않은 자연적으로 발생한,그리고 이러한 핵 라이브 위해 단지 짧은 시간 동안 수 있습니다. 실험하는 동안 밝혀 있는 일부의 핵를 방출하는 지연 중성자,우리는 아직 할 수 있을 안정적으로 예측하는 동위 원소가 있어야 이용하실 수 있습니다. 우리는 또한지 알고 정확한 확률이 지연 중성자 방출 또는 에너지의 양을 출시–는 속성은 매우 중요한 상세한 정보를 파악하의 에너지에서 생산 원자로를 사용하기도 합니다.또한 연구자들은 핵분열이 가능할 수있는 새로운 핵을 예측하려고 노력하고있다. 그들은 새로운 건물이 실험과 강력한 시설에 대한 액세스를 제공 할 것이 핵 없는 전에 공부하려는 시도에서 측정 이러한 모든 속성을 직접 있습니다. 함께 새로운 실험과 이론 연구는 것이 우리에게 훨씬 더 잘 이해의 핵분열,할 수 있는 성능을 향상시키는 데 도움이 되과 안전의 원자로를 사용하기도 합니다.
핵분열과 지연 중성자 방출은 모두 별 내에서 일어나는 과정이다. 만들의 무거운 요소를 실버와 골드,특히에 따라 달라질 수 있습니다 핵분열 및 지연 중성자 방출 특성의 이국적인 핵. 핵분열을 나누기 무거운 요소를 대체들과 함께 밝은 사람(핵분열 단편),완전히 변화하는 요소의 구성됩니다. 지연된 중성자 방출은 별의 환경에 더 많은 중성자를 추가하여 새로운 핵 반응을 유도 할 수 있습니다. 예를 들어,원자성에서 중요한 역할을 담당 중성자-성급의 합병의 이벤트는 최근에 발견되었으로 중력파 및 전자기 천문대 주변의 세상.
과학은 Szilard 의 비전과 페르미가 통제 된 핵 연쇄 반응을 증명 한 이후로 먼 길을왔다. 동시에,새로운 질문이 떠오르고 있고,많은 여전히 배우에 대한 기본적인 핵 속성 드라이브 체인의 반응에 미치는 영향 에너지 생산 여기 지구에서 그리고 다른 곳에서 우리 우주도 있습니다.
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아르테미스 Spyrou 연결시키고,교수의 핵 천체 물리학,미시간 주립대학교
볼프강 Mittig,교수의 물리학,미시간 주립대학교