Make your own free website on Tripod.com

LAN^ANA REAKCIJA

Su procesi, koji svojim produktima sami sebe podr`avaju.

Lan~ane reakcije u nuklearnoj fizici

Do{le su prvi puta do izra`aja kod fenomena fisije atomskih jezgara. God.1934. Fermi i njegovi saradnici prou~avali su umjetnu radioaktivnost nastalu bombardiranjem razli~itih elemenata neutrona. Kod ve}ine elemenata opa`ena radioaktivnost uklapala se u ve} dotada poznate procese b i g raspada, no kod teorije (Z=90) i urana (Z=92) rezultat bombardiranja neutronima nije se mogao objasniti nijednom od gornjih predpostavki. Pri bombardiranju urana, npr.produkti raspada pokazivali su radioaktivnost sa bar ~etiri vremenska razli~ita raspada. Ispo~etka je Fermi mislio da je prona{ao transuranske elemente. Kasnije se pokazalo da je njegova predpostavka bila djelomi~no ta~na, jer se jedan dio urana pod uticajem neutronskog bombardiranja pretvarao u neptunij i kasnije u plutonij.

No glavna radioaktivnost koju je ustanovio Fermi potjecala je ipak od drugog izvora. Nakon dugog istra`ivanja i lutanja U. otkrili su koncem1938. O. Hahn i F. Strassman, a istovremeno F. Jolliot i I.Curie, da se lantan i barij, elementi srednjeg atomskog broja, nalaze me|u produktima neutronskog bombardiranja urana. Oni su zaklju~ili da se uranova jezgra na dva podjednaka dijela. Time je otkriven fenomen nuklearne fisije.

Kod bombardiranja prirodnog urana termalnim neutronima, samo se njegov izotop U235 raspada u fisium. Fisija U235 je tipi~an primjer lan~ane reakcije. Pri bombardiranju U235 neutronima me|u produktima fisije nalaze se uz dvije jezgre srednjeg atomskog broja gama zrake i neutroni. U prosjeku se pri svakoj fisiji oslobofi 2.5 neutrona. U principu svaki od tih neutrona mo`e izazvati novu fisiju, ~ime se lan~ana reakcija, jednom zapo~eta, nastavlja sama od sebe. U praksi, me|utim, svaki fisijom proizvedeni neutron ne uzrokuje novu fisiju, nego se dobar dio neutrona gubi. Jedan dio odleti izvan mase urana, a drugi dio apsorbira U238 i pretvara se u plutonij U239. Da bi se lan~ana reakcija nastavila potrebno je zato da na okupu bude vi{e od stanovite koli~ine U235, kako bi bilo dovoljno jezgara ovog izotopa koje bi zaustavilo neutrone i svojoj fisijom proizveli nove neutrone. Ta se koli~ina urana zove njegova kriti~na masa. Kod koli~ine urana ravne kriti~noj masi u prosjeku 1 od 2.35 neutrona nastalih pri fisiji izazove novu fisiju i na taj na~in se lan~ana reakcija nastavlja sama od sebe.

fisija.jpeg (6829 bytes)

Budu}i da je reakcija fisije U235 (kao i nekih drugih elemenata) egzoterma, koristi se za proizvodnju nuklearne energije. Prvi nuklearni reaktor, koji je koristio uran oboga}en izotopom U235 kao pogonsko sredstvo, sagradio je Fermi u Chicagu 1942. Lan~ana se reakcija koristi kod atomske bombe, samo za razliku od lan~ane reakcije kod nuklearnog reaktora, tu se radi o nekontroliranoj lan~anoj reakciji. Zbog goleme brzine kojom se proces fisije odvija, dovoljno je da se u prosjeku samo ne{to vi{e od jednog neutrona iskoristi za novu fisiju, pa se u najkra}e vrijeme raspadne veliki broj jezgara, ~ime se osloba|a golema energija atomske bombe.