Адамзаттын тарыхындагы эң оор согуш аяктагандан бери эки айдан бир аз ашык убакыт өттү. Ошентип, 1945-жылдын 16-июлунда биринчи өзөктүк бомба америкалык аскерлер тарабынан сыналып, бир айдан кийин Япониянын шаарларынын миңдеген тургундары атомдук тозокто өлүшөт. Ошондон бери өзөктүк курал, ошондой эле аларды бутага жеткирүү каражаттары жарым кылымдан ашык убакыттан бери тынымсыз өркүндөтүлүп келет.
Аскердик күчтөр бир сокку менен бүт шаарларды жана өлкөлөрдү картадан шыпырып салган супер күчтүү ок-дарыларды жана портфельге бата турган өтө кичинекей ок-дарыларды алууну каалашкан. Мындай түзүлүш саботаждык согушту болуп көрбөгөндөй деңгээлге жеткирет. Биринчисинде да, экинчисинде да чечилгис кыйынчылыктар болду. Мунун себеби сын масса деп аталган. Бирок, биринчи кезекте.
Мындай жарылуучу өзөк
Ядролук түзүлүштөр кантип иштээрин түшүнүү жана критикалык масса деп аталган нерсени түшүнүү үчүн, келгиле, бир аз убакытка партага кайрылалы. Мектептин физика курсунан биз жөнөкөй эрежени эстейбиз: бир аталыштагы заряддар бири-бирин түртүшөт. Ошол эле жерде орто мектепте окуучуларга атом ядросунун түзүлүшү, нейтрондор, нейтралдуу бөлүкчөлөр жанаоң заряддуу протондор. Бирок бул кантип мүмкүн? Оң заряддуу бөлүкчөлөр бири-бирине ушунчалык жакын болгондуктан, түртүүчү күчтөр чоң болушу керек.
Илим протондорду чогуу кармап турган ядро ичиндеги күчтөрдүн табиятын толук биле элек, бирок бул күчтөрдүн касиеттери жакшы изилденген. Күчтөр өтө жакын аралыкта гана аракеттенет. Бирок мейкиндиктеги протондорду бир аз болсо да бөлүү керек, анткени түртүүчү күчтөр үстөмдүк кыла баштайт жана ядро бөлүкчөлөргө бөлүнөт. Жана мындай экспансиянын күчү чынында эле зор. Белгилүү болгондой, бойго жеткен эркектин күчү коргошун атомунун бир ядросунун протондорун кармоого жетишсиз.
Рутерфорд эмнеден корккон
Мезгилдик системанын көпчүлүк элементтеринин өзөгү туруктуу. Бирок атомдук саны көбөйгөн сайын бул туруктуулук төмөндөйт. Бул өзөктөрдүн өлчөмү жөнүндө. 238 нуклидден турган уран атомунун ядросун элестетип көрүңүз, анын 92си протон. Ооба, протондор бири-бири менен тыгыз байланышта жана ядро ичиндеги күчтөр бүт структураны бекем цементтейт. Бирок ядронун карама-каршы учунда жайгашкан протондордун түртүү күчү байкалат.
Рутерфорд эмне кылып жаткан? Ал атомдорду нейтрондор менен бомбалады (электрон атомдун электрондук кабыгынан өтпөйт, ал эми оң заряддуу протон түртүүчү күчтөрдүн таасиринен ядрого жакындай албайт). Атомдун ядросуна кирген нейтрон анын бөлүнүшүнө себеп болот. Эки өзүнчө жарым жана эки же үч бош нейтрон бири-биринен учуп кетти.
Учуучу бөлүкчөлөрдүн эбегейсиз ылдамдыгынан улам бул ажыроо эбегейсиз чоң энергиянын бөлүнүп чыгышы менен коштолгон. Рутерфорд өзүнүн ачылышын жашыргысы келип, анын адамзат үчүн мүмкүн болуучу кесепеттеринен корккон деген имиштер бар болчу, бирок бул жомоктон башка нерсе эмес.
Анда массанын буга кандай тиешеси бар жана бул эмне үчүн маанилүү
Анда эмне? Күчтүү жарылууну пайда кылуу үчүн жетиштүү радиоактивдүү металлды протондордун агымы менен кантип нурландырса болот? Жана критикалык масса деген эмне? Мунун баары "бомбаланган" атомдук ядродон учуп чыккан бир нече эркин электрондор жөнүндө, алар өз кезегинде башка ядролор менен кагылышып, алардын бөлүнүшүнө себеп болот. Ядролук чынжырлуу реакция деп аталган нерсе башталат. Бирок, аны ишке киргизүү өтө кыйын болот.
Таразаны текшериңиз. Эгерде үстөлүбүздөгү алманы атомдун ядросу катары алсак, анда коңшу атомдун ядросун элестетүү үчүн, ошол эле алманы кийинки бөлмөдө эмес, үстөлдүн үстүнө алып барып коюш керек болот, бирок.. кийинки үйдө. Нейтрондун көлөмү алчанын уругундай болот.
Чыгарылган нейтрондор уран куймасынын сыртына бекер учуп кетпеши жана алардын 50%тен ашыгы атомдук ядро түрүндөгү бутаны табышы үчүн бул куйма тиешелүү өлчөмдө болушу керек. Бул урандын критикалык массасы деп аталат - эмиссияланган нейтрондордун жарымынан көбү башка ядролор менен кагылышкан масса.
Чындыгында бул көз ирмемде болот. Бөлүнгөн ядролордун саны көчкү сыяктуу көбөйөт, алардын сыныктары бардык багыттар боюнча ылдамдыкка окшош.жарыктын ылдамдыгы, ачык аба, суу, ар кандай башка каражаттар. Алардын айлана-чөйрөнүн молекулалары менен кагылышуусунан жарылуунун аймагы заматта миллиондогон градуска чейин ысып, бир нече километрлик жерде бардыгын өрттөп жиберүүчү жылуулукту бөлүп чыгарат.
Капысынан ысыган абанын көлөмү заматта кеңейип, кубаттуу сокку толкунун жаратып, имараттарды пайдубалынан кулатып, жолундагы нерселердин баарын оодарып, кыйратат… бул атомдук жарылуунун сүрөтү.
Иш жүзүндө кандай көрүнөт
Атомдук бомбанын түзүлүшү таң калыштуу түрдө жөнөкөй. Урандын (же башка радиоактивдүү металлдын) эки куймасы бар, алардын ар бири критикалык массадан бир аз азыраак. Куймалардын бири конус формасында жасалса, экинчиси конус сымал тешиги бар шар. Сиз болжолдогондой, эки жарым бириктирилгенде, критикалык массага жеткен шар алынат. Бул стандарттуу жөнөкөй өзөктүк бомба. Эки жарым кадимки тротил заряды аркылуу туташтырылган (конус топко тартылат).
Бирок мындай аппаратты эч ким "тизе менен" чогулта алат деп ойлобоңуз. Куулук мына ушунда: бомба жарылышы үчүн уран абдан таза болушу керек, ыпластыктар дээрлик нөлгө барабар.
Эмне үчүн бир куту тамекидей атомдук бомба жок
Баары бир эле себеп менен. Уран 235 эң кеңири таралган изотопунун критикалык массасы болжол менен 45 кг. Мындай көлөмдөгү өзөктүк отундун жарылуусу ансыз деле кырсык. Ал эми жардыргыч түзүлүштү азыраак жасоозаттын көлөмү мүмкүн эмес - ал иштебейт.
Ушул эле себептен улам урандан же башка радиоактивдүү металлдардан өтө күчтүү атомдук заряддарды түзүү мүмкүн болгон эмес. Бомба абдан күчтүү болушу үчүн, ал жардыруучу заряддар жарылып, апельсин тилимдериндей биригип, борборго чуркап келген ондогон куймалардан жасалган.
Бирок чындыгында эмне болду? Эгерде кандайдыр бир себептерден улам эки элемент башкаларына караганда секунданын миңден бир бөлүгүнө чейин кездешсе, критикалык массага калгандары “өз убагында келеринен” тезирээк жетсе, жарылуу конструкторлор күткөн күчтө болгон эмес. Өтө кубаттуу ядролук куралдын маселеси термоядролук куралдын пайда болушу менен гана чечилди. Бирок бул бир аз башкача окуя.
Тынч атом кантип иштейт
Атомдук электр станциясы негизинен бир эле өзөктүк бомба. Бул "бомбада" гана урандан жасалган күйүүчү элементтер (отун элементтери) бири-биринен кандайдыр бир аралыкта жайгашкан, бул алардын нейтрондук "сокку" алмашуусуна тоскоолдук кылбайт.
Отун элементтери стержень түрүндө жасалат, алардын ортосунда нейтрондорду жакшы сиңирип алуучу материалдан жасалган башкаруучу штангалар болот. Иштөө принциби жөнөкөй:
- регулятивдик (сортуучу) таякчалар уран таякчаларынын ортосундагы боштукка киргизилет - реакция басаңдайт же таптакыр токтойт;
- контролдоочу таякчалар зонадан чыгарылат - радиоактивдүү элементтер нейтрондорду активдүү алмашат, ядролук реакция интенсивдүү жүрөт.
Чынында эле, ошол эле атом бомбасы болуп чыкты,мында критикалык масса ушунчалык тегиз жетет жана ал жарылууга алып келбей, муздаткычты ысытууга гана алып келгидей так жөнгө салынат.
Бирок, тилекке каршы, практика көрсөткөндөй, адамдын генийи бул эбегейсиз жана кыйратуучу энергияны – атом ядросунун ажыроо энергиясын ооздуктай албайт.
