Eisimpleir de Cheistean Deasbaid mu Fhreagairt Fission
Pendahuuan
’S e sgoltadh niùclasach aon de na rudan as inntinniche agus as cudromaiche ann am fiosaig niùclasach. Tha an ath-bhualadh seo a’ toirt a-steach sgoltadh niùclas atamach trom gu feadhainn nas aotroime, le leigeil ma sgaoil meudan mòra lùtha. ’S e am meacanaig seo bunait teicneòlas gineadh cumhachd niùclasach agus a’ bhoma atamach. Tha tuigse air ath-bheachdan sgoltadh, an dà chuid gu teòiridheach agus gu practaigeach, riatanach do dh’ oileanaich fiosaig agus do dhaoine fa leth aig a bheil ùidh ann an saidheans niùclasach. Tha an t-artaigil seo a’ sgrùdadh grunn eisimpleirean de ath-bheachdan sgoltadh agus na còmhraidhean mun deidhinn gus ar cuideachadh le bhith a’ tuigsinn a’ bhun-bheachd seo nas fheàrr.
Bun-bheachdan Bunasach Ath-bheachdan Fission
Faodar ath-bhualadh sgoltaidh a mhìneachadh gu sìmplidh mar am pròiseas leis am bi niùclas atamach trom (leithid uranium-235 no plutonium-239) a’ gabhail a-steach neodron agus a’ sgoltadh ann an dà no barrachd niùclas nas aotroime, grunn neodronan, agus tòrr lùtha. Tha an lùth a thèid a leigeil ma sgaoil ann an ath-bhualadh sgoltaidh a’ tighinn bhon eadar-dhealachadh ann am mais, far a bheil beagan mais air chall agus air a thionndadh gu lùth a rèir lagh Albert Einstein E=mc².
Pròiseas Sgoltadh Niùclasach
Mar as trice bidh ath-bhualadh sgoltaidh a’ tòiseachadh nuair a bhios niùclas atamach trom a’ gabhail a-steach neodron seachranach. Bidh seo a’ cruthachadh isotope gu math neo-sheasmhach, cho neo-sheasmhach is gu bheil e cha mhòr sa bhad a’ sgoltadh gu niùclas nas aotroime, a’ leigeil ma sgaoil grunn neodronan agus lùth mòr. Seo eisimpleir de ath-bhualadh sgoltaidh uranium-235:
\[
U + 1_0n \rightarrow {141_56}Ba + Kr + 31_0n + lùth
\]
Eisimpleir de Cheistean Ath-bhualadh Fission
Seo grunn eisimpleirean de cheistean a thaobh ath-bheachdan fission a lorgar gu tric ann an leasanan fiosaig niùclasach còmhla ri còmhraidhean mu na fuasglaidhean aca.
Eisimpleir Ceist 1
Ceist: Bidh niùclas uranium-235 a’ glacadh neodron agus a’ dol tro sgaradh gus barium-141, criopton-92, trì neodronan, agus lùth a chruthachadh. Obraich a-mach an lùth a thèid a leigeil ma sgaoil san ath-bhualadh seo, leis na maisean de na mìrean mar a leanas:
– Mais ${}^{235}_{92}U = 235.0439299 \ \text{u}$
– Tomad neodron $^1_0n = 1.0086649 \ \text{u}$
– Mais ${}^{141}_{56}Ba = 140.9144060 \ \text{u}$
– Mais ${}^{92}_{36}Kr = 91.9261730 \ \text{u}$
Nota: 1 u = 931.5 MeV/c²
Deasbad:
1. Meud maise ron ath-bhualadh:
– Is e mais uranium-235 agus aon neodron a’ mhais ron ath-bhualadh:
\[
M_{\text{roimhe}} = 235.0439299 \, \text{u} + 1.0086649 \, \text{u} = 236.0525948 \, \text{u}
\]
2. Tomad Iomlan an dèidh Ath-bhualadh:
– Is e mais a’ bharium, a’ chriopton, agus trì neodronan a th’ anns a’ mhais às dèidh an ath-bhualaidh:
\[
M_{\text{às dèidh}} = 140.9144060 \, \text{u} + 91.9261730 \, \text{u} + 3 \times 1.0086649 \, \text{u} = 235.8476727 \, \text{u}
\]
3. Atharrachadh ann am mais:
– ’S e an t-atharrachadh ann am mais, no call mais, an diofar eadar a’ mhais ro agus às dèidh an ath-bhualadh:
\[
Δm = M_{\text{roimhe}} – M_{\text{às dèidh}} = 236.0525948 \, \text{u} – 235.8476727 \, \text{u} = 0.2049221 \, \text{u}
\]
4. Lùth air a leigeil ma sgaoil:
– Faodar an lùth a thèid a leigeil ma sgaoil, a rèir co-aontar Einstein \(E=mc^2\), obrachadh a-mach bhon atharrachadh ann am mais:
\[
E = Δm × 931.5, MeV/u = 0.2049221, u × 931.5, MeV/u timcheall air 190.804, MeV
\]
Tha an lùth a thèid a leigeil ma sgaoil ann an ath-bhualadh fission uranium-235 timcheall air 190.804 MeV.
Eisimpleir Ceist 2
Ceist: Bidh reactar niùclasach a’ leigeil a-mach cuibheasachd de 200 MeV de lùth gach ath-bhualadh fiseadh. Ma bhios an reactar a’ gineadh 1 GW de chumhachd (1 gigawatt = $10^9$ W), cia mheud ath-bhualadh fiseadh a thachras gach diog?
Deasbad:
1. Lùth air a leigeil ma sgaoil gach ath-bhualadh:
– Bidh gach ath-bhualadh a’ toirt a-mach 200 MeV a tha co-ionann ri:
\[
1 × MeV = 1.60218 × 10⁻⁴, J, agus mar sin, 200 × MeV = 200 × 1.60218 × 10⁻⁴, J = 3.20436 × 10⁻⁴, J
\]
2. Cumhachd an Reactair:
– Is e 1 GW, no $10^9$ W, an cumhachd a thèid a thoirt a-mach, agus tha sin co-ionann ri $10^9$ J/s.
3. Àireamhachadh Àireamh nan Ath-bheachdan:
– Faodar an àireamh de ath-bheachdan gach diog obrachadh a-mach le bhith a’ roinn a’ chumhachd iomlan leis an lùth gach ath-bhualadh:
\[
Àireamh ath-bhualaidhean gach diog = 10^9, J/s/3.20436 × 10^{-11}, J/ath-bhualadh = 3.12 × 10^{19}, ath-bhualaidhean/diog
\]
Mar sin, bidh timcheall air 3.12 uair 10⁻¹ de ath-bheachdan fission a’ tachairt gach diog gus 1 GW de chumhachd a thoirt gu buil.
Penutup
Tro thuigse agus àireamhachadh, chan e a-mhàin gu bheil ath-bheachdan fiseadh nan eileamaid chudromach ann an ionnsachadh fiosaigs ach tha tagraidhean cudromach aca san t-saoghal fhìor cuideachd. Tha teicneòlas lùth niùclasach an urra ri ath-bheachdan fiseadh, agus faodaidh gach adhartas san teicneòlas seo buannachdan agus cunnartan mòra a thoirt leis. Le bhith a’ tuigsinn nam bun-bheachdan agus an cleachdadh tro na duilgheadasan gu h-àrd, is urrainn dhuinn tuigse nas fheàrr fhaighinn air buaidh ath-bheachdan fiseadh air beatha làitheil agus an comas a dh’ fhaodar a sgrùdadh nas fhaide.
