Fa'ata'ita'iga o Fesili Talanoaga o le Fission Reaction
Pendahuluan
O le fission fa'aniukilia o se tasi o mea e sili ona mata'ina ma taua i le fisiki fa'aniukilia. O lenei tali atu e aofia ai le vaevaeina o nuclei atomika mamafa i ni nuclei mama, fa'atasi ai ma le fa'asa'olotoina o le tele o le malosi. O lenei faiga o le fa'avae lea o tekinolosi gaosiga o le malosiaga fa'aniukilia ma le pomu atomika. O le malamalama i tali atu o le fission, i le fa'avae fa'avae ma le fa'atinoina, e taua tele mo tamaiti a'oga fisiki ma tagata ta'ito'atasi e fiafia i le saienisi fa'aniukilia. O lenei tusiga o lo'o su'esu'eina ai ni fa'ata'ita'iga o tali atu o le fission ma a latou talanoaga e fesoasoani ia i tatou e malamalama atili ai i lenei manatu.
Manatu Fa'avae o Tali Fa'a-Fission
E mafai ona fa'amatalaina faigofie se tali atu o le fission o le fa'agasologa lea e mitiia ai e se nucleus atomika mamafa (e pei o le uranium-235 po'o le plutonium-239) se neutron ma vaeluaina i ni nucleus mama se lua pe sili atu, ni neutron se tele, ma se aofa'iga tele o le malosi. O le malosi e fa'asa'olotoina i se tali atu o le fission e mafua mai i le eseesega o le mamafa, lea e leiloa ai se vaega la'ititi o le mamafa ma liua i le malosi e tusa ai ma le tulafono a Albert Einstein E=mc².
Fa'agasologa o le Fission Fa'aniukilia
E masani ona amata se tali atu o le fission pe a mitiia e se nucleus atomika mamafa se neutron se ese. O lenei mea e fausia ai se isotope e matua le mautu, e matua le mautu lava ma toetoe lava a vave ona vaeluaina i ni nuclei mama, ma faʻasaʻoloto ai ni neutron se tele ma le malosi tele. O se faʻataʻitaʻiga lea o se tali atu o le uranium-235 fission:
\[
{}^{235}_{92}U + {}^1_0n \rightarrow {}^{141}_{56}Ba + {}^{92}_{36}Kr + 3{}^1_0n + \text{malosi}
\]
Fa'ata'ita'iga o Fesili e uiga i le Fission Reaction
O loʻo mulimuli mai ni faʻataʻitaʻiga o fesili e faʻatatau i tali atu o le fission e masani ona maua i lesona o le fisiki faaniukilia faʻatasi ai ma talanoaga o a latou tali.
Fa'ata'ita'iga Fesili 1
Fesili: O se nucleus o le uranium-235 e pu'eina se neutron ma faia ai le fission e fausia ai le barium-141, krypton-92, neutron e tolu, ma le malosi. Fuafua le malosi e fa'asa'olotoina i lenei tali atu, pe a fua i le mamafa o vaega e pei ona taua i lalo:
– Mamafa ${}^{235}_{92}U = 235.0439299 \ \text{u}$
– Tele o le neutron $^1_0n = 1.0086649 \ \text{u}$
– Mamafa ${}^{141}_{56}Ba = 140.9144060 \ \text{u}$
– Mamafa ${}^{92}_{36}Kr = 91.9261730 \ \text{u}$
_Fa'amatalaga: 1 u = 931.5 MeV/c²._
Talanoaga:
1. Aofa'i o le Tele a'o le'i o'o i le Tali:
– O le mamafa a’o le’i faia le tali atu o le mamafa lea o le uranium-235 ma le tasi le neutron:
\[
M_{\text{a'o le'i}} = 235.0439299 \, \text{u} + 1.0086649 \, \text{u} = 236.0525948 \, \text{u}
\]
2. Aofa'i o le Mamafa pe a uma le Tali:
– O le mamafa pe a uma le tali atu o le mamafa lea o le barium, krypton, ma neutrons e tolu:
\[
M_{\text{after}} = 140.9144060 \, \text{u} + 91.9261730 \, \text{u} + 3 \times 1.0086649 \, \text{u} = 235.8476727 \, \text{u}
\]
3. Suiga i le Tele:
– O le suiga i le mamafa, poʻo le leiloa o le mamafa, o le eseesega lea i le va o le mamafa aʻo leʻi amataina ma ina ua maeʻa le tali atu:
\[
\Delta m = M_{\text{a'o le'i}} – M_{\text{ina ua mae'a}} = 236.0525948 \, \text{u} – 235.8476727 \, \text{u} = 0.2049221 \, \text{u}
\]
4. Malosiaga ua Fa'asa'olotoina:
– O le malosi e faʻasaʻolotoina, e tusa ai ma le fua faʻatatau a Einstein \(E=mc^2\), e mafai ona fuafuaina mai le suiga o le mamafa:
\[
E = \Delta m \times 931.5 \, \text{MeV/u} = 0.2049221 \, \text{u} \times 931.5 \, \text{MeV/u} \approx 190.804 \, \text{MeV}
\]
O le malosiaga e faʻasaʻolotoina i le tali atu o le fission o le uranium-235 e tusa ma le 190.804 MeV.
Fa'ata'ita'iga Fesili 2
Fesili: E fa'asa'olotoina e se reactor fa'aniukilia le averesi o le 200 MeV o le malosi i le tali fa'atasi o le fission. Afai e gaosia e le reactor le 1 GW o le malosi (1 gigawatt = $10^9$ W), e fia ni tali fa'atasi o le fission e tutupu i le sekone?
Talanoaga:
1. Malosiaga e Fa'asa'olotoina i Tali Ta'itasi:
– O tali taʻitasi e maua ai le 200 MeV lea e tutusa ma:
\[
1 \, \text{MeV} = 1.60218 \times 10^{-13} \, \text{J}, \quad \text{so, } 200 \, \text{MeV} = 200 \times 1.60218 \times 10^{-13} \, \text{J} = 3.20436 \times 10^{-11} \, \text{J}
\]
2. Malosiaga o le Reactor:
– O le eletise e gaosia e 1 GW, po'o le $10^9$ W, e tutusa ma le $10^9$ J/s.
3. Fa'atatauina o le Aofa'i o Tali:
– E mafai ona fuafuaina le aofaʻi o tali i le sekone e ala i le vaevaeina o le malosiaga atoa i le malosiaga i le tali:
\[
\text{Numera o tali i le sekone} = \frac{10^9 \, \text{J/s}}{3.20436 \times 10^{-11} \, \text{J/tali}} = 3.12 \times 10^{19} \, \text{tali/sekone}
\]
O le mea lea, e tusa ma le \(3.12 \times 10^{19}\) fission reactions e tutupu i sekone taʻitasi e maua ai le 1 GW o le eletise.
Fa'ato'a
E ala i le malamalama ma le fuafuaina, o le fission reactions e le gata o se elemene taua i le aoaoina o le fisiki ae o loʻo i ai foʻi ni faʻaoga taua i le lalolagi moni. O le tekinolosi o le malosiaga faaniukilia e faʻalagolago i le fission reactions, ma o alualu i luma uma i lenei tekinolosi e mafai ona aumaia ai ni faʻamanuiaga taua ma ni lamatiaga. O le malamalama i manatu autu ma lo latou faʻaaogaina e ala i faʻafitauli o loʻo i luga, e mafai ona tatou malamalama atili ai i le aʻafiaga o le fission reactions i le olaga i aso faisoo ma le gafatia e mafai ona suʻesuʻeina atili.
