Ohatra amin'ny Fanontaniana Fifanakalozan-kevitra momba ny Fission Reaction
Pendahuan
Ny fission nokleary dia iray amin'ireo trangan-javatra mahavariana sy manan-danja indrindra amin'ny fizika nokleary. Ity fihetsika ity dia mahakasika ny fizarazarana ny nokleary atomika mavesatra ho lasa maivana kokoa, miaraka amin'ny famoahana angovo be dia be. Io mekanisma io no fototry ny teknolojia famokarana angovo nokleary sy ny baomba atomika. Ny fahatakarana ny fihetsiky ny fission, na ara-teorika na ara-praktika, dia tena ilaina ho an'ny mpianatra fizika sy ireo olona liana amin'ny siansa nokleary. Ity lahatsoratra ity dia mandinika ohatra maromaro momba ny fihetsiky ny fission sy ny fifanakalozan-kevitra momba azy ireo mba hanampiana antsika hahatakatra bebe kokoa ity hevitra ity.
Hevitra fototra momba ny fihetsiky ny fission
Azo faritana tsotra fotsiny hoe dingana iray izay andraisan'ny atiny atomika mavesatra (toy ny oraniôma-235 na plutonium-239) neutron iray ary mizara ho atiny maivana kokoa roa na maromaro, neutron maromaro, ary angovo be dia be ny fihetsehana fission. Ny angovo avoaka amin'ny fihetsehana fission dia avy amin'ny fahasamihafan'ny lanja, izay very lanja kely ary avadika ho angovo araka ny lalàn'i Albert Einstein E=mc².
Fizotry ny Fission Nokleary
Matetika ny fission dia manomboka rehefa mandray neutron miparitaka ny atiny atomika mavesatra. Izany dia mamorona isotope tsy marin-toerana loatra, tsy marin-toerana loatra ka saika mizara ho nokleary maivana kokoa avy hatrany, ka mamoaka neutron maromaro sy angovo betsaka. Ireto misy ohatra iray amin'ny fission uranium-235:
\[
{}^{235}_{92}U + {}^1_0n \rightarrow {}^{141}_{56}Ba + {}^{92}_{36}Kr + 3{}^1_0n + \text{angovo}
\]
Ohatra amin'ny fanontaniana momba ny fission reaction
Ireto manaraka ireto misy ohatra maromaro amin'ny fanontaniana momba ny fihetsiky ny fission izay matetika hita amin'ny lesona fizika nokleary miaraka amin'ny fifanakalozan-kevitra momba ny vahaolana amin'izany.
Ohatra amin'ny Fanontaniana 1
Fanontaniana: Misambotra neutron ny ati-oraniôma-235 ary mandalo fission mba hamorona barium-141, krypton-92, neutron telo, ary angovo. Kajy ny angovo avoaka amin'ity fihetsika ity, raha jerena ny lanjan'ny poti-javatra toy izao manaraka izao:
– Lanja ${}^{235}_{92}U = 235.0439299 \ \text{u}$
– Lanja neutron $^1_0n = 1.0086649 \ \text{u}$
– Lanja ${}^{141}_{56}Ba = 140.9144060 \ \text{u}$
– Lanja ${}^{92}_{36}Kr = 91.9261730 \ \text{u}$
_Fanamarihana: 1 u = 931.5 MeV/c²._
Dinika:
1. Habetsahana alohan'ny fihetsehana:
– Ny lanja alohan'ny fihetsehana dia ny lanjan'ny oraniôma-235 sy neutron iray:
\[
M_{\text{before}} = 235.0439299 \, \text{u} + 1.0086649 \, \text{u} = 236.0525948 \, \text{u}
\]
2. Lanja manontolo aorian'ny fihetsehana:
– Ny lanja aorian'ny fihetsika dia ny lanjan'ny barium, krypton, ary neutron telo:
\[
M_{\text{after}} = 140.9144060 \, \text{u} + 91.9261730 \, \text{u} + 3 \times 1.0086649 \, \text{u} = 235.8476727 \, \text{u}
\]
3. Fiovan'ny lanja:
– Ny fiovan'ny lanja, na ny fahaverezan'ny lanja, dia ny fahasamihafan'ny lanja taloha sy taorian'ny fihetsika:
\[
Delta m = M_{\text{before}} – M_{\text{after}} = 236.0525948 \, \text{u} – 235.8476727 \, \text{u} = 0.2049221 \, \text{u}
\]
4. Angovo avoaka:
– Ny angovo avoaka, araka ny equation an'i Einstein \(E=mc^2\), dia azo kajy avy amin'ny fiovan'ny lanja:
\[
E = Delta m x 931.5, MeV/u = 0.2049221, MeV/u eo ho eo 190.804
\]
Eo amin'ny 190.804 MeV eo ho eo ny angovo avoaka amin'ny fihetsiky ny fission an'ny oraniôma-235.
Ohatra amin'ny Fanontaniana 2
Fanontaniana: Mamoaka angovo 200 MeV eo ho eo isaky ny fission reactor ny reactor nokleary. Raha mamokatra herinaratra 1 GW (1 gigawatt = $10^9$ W) ny reactor, firy ny fission reaction mitranga isan-tsegondra?
Dinika:
1. Angovo avoaka isaky ny fihetsika:
– Ny fihetsika tsirairay dia mamokatra 200 MeV izay mitovy amin'ny:
\[
1 \, \text{MeV} = 1.60218 \times 10^{-13} \, \text{J}, \quad \text{so, } 200 \, \text{MeV} = 200 \times 1.60218 \times 10^{-13} \, \text{J} = 3.20436 \times 10^{-11} \, \text{J}
\]
2. Herin'ny Reaktora:
– Ny hery vokarina dia 1 GW, na $10^9$ W, izay mitovy amin'ny $10^9$ J/s.
3. Kajy ny isan'ny fihetsika:
– Azo kajy amin'ny fizarana ny hery manontolo amin'ny angovo isaky ny fihetsika ny isan'ny fihetsika isan-tsegondra:
\[
\text{Isan'ny fihetsika isan-tsegondra} = \frac{10^9 \, \text{J/s}}{3.20436 \times 10^{-11} \, \text{J/hetsika}} = 3.12 \times 10^{19} \, \text{hetsika/segondra}
\]
Noho izany, eo amin'ny \(3.12 \times 10^{19}\) eo ho eo ny fission reaction mitranga isaky ny segondra mba hamokarana herinaratra 1 GW.
Penutup
Amin'ny alalan'ny fahatakarana sy ny kajy, ny fihetsiky ny fission dia tsy singa tena ilaina amin'ny fianarana fizika fotsiny ihany fa manana fampiharana manan-danja eo amin'ny fiainana andavanandro ihany koa. Ny teknolojian'ny angovo nokleary dia miankina amin'ny fihetsiky ny fission, ary ny fandrosoana rehetra amin'ity teknolojia ity dia mety hitondra tombony sy risika lehibe. Amin'ny alalan'ny fahatakarana ireo foto-kevitra fototra sy ny fampiharana azy ireo amin'ny alalan'ireo olana etsy ambony ireo, dia afaka mahatakatra tsara kokoa ny fiantraikan'ny fihetsiky ny fission amin'ny fiainana andavanandro sy ny mety ho azo dinihina bebe kokoa isika.
