Amikor egy atom két részre hasad, akár természetes bomlással, akár laboratóriumi kezdeményezésre, energia szabadul fel. Ezt a folyamatot nevezzük hasadásnak. Energiaforrásként nagy lehetőségeket rejt magában, de számos biztonsági, környezetvédelmi és politikai aggály is kapcsolódik hozzá, amelyek akadályozhatják a felhasználását.
Fisszió definíciója
Az atom protonokat és neutronokat tartalmaz a központi magjában. A hasadás során az atommag kettéválik, vagy radioaktív bomlás révén, vagy azért, mert más szubatomi részecskék, úgynevezett neutrínók bombázzák. A keletkező darabok együttes tömege kisebb, mint az eredeti atommagé, a hiányzó tömeg pedig atomenergiává alakul.
A kontrollált hasadás akkor következik be, amikor egy nagyon könnyű neutrínó bombázza egy atom magját, két kisebb, hasonló méretű atommagra bontva azt. A roncsolás során jelentős mennyiségű energia szabadul fel – a folyamatot elindító neutron energiájának akár 200-szorosa -, valamint legalább két további neutrínó is felszabadul.
Az ilyen irányított reakciókat az atomerőművekben energia felszabadítására használják. Az ellenőrizetlen reakciók nukleáris fegyverek üzemanyagául szolgálhatnak.
A radioaktív hasadás, amikor egy nehéz elem középpontja spontán kibocsát egy töltött részecskét, miközben kisebb magra bomlik, nem gyakran fordul elő, és csak a nehezebb elemekkel történik.
A hasadás különbözik a fúzió folyamatától, amikor két atommag nem szétválaszt, hanem egyesül.
Az atomenergia felfedezése
1938-ban Otto Hahn és Fritz Strassman német fizikusok neutronokkal bombáztak egy uránatomot, hogy nehéz elemeket hozzanak létre. Meglepő módon az atomot végül a bárium és a kripton elemekre bontották, amelyek mindketten lényegesen kisebbek voltak, mint az urán, amellyel a páros indult. A fizikusok korábbi kísérletei csak nagyon kis darabkák leválasztását eredményezték az atomból, ezért a páros értetlenül állt a váratlan eredmény előtt.
Az osztrák származású fizikus, Lise Meitner, aki hazája hitleri megszállása után Svédországba menekült, rájött, hogy a hasítás során energia is felszabadult. A problémán dolgozva megállapította, hogy a hasadás során minden egyes ütközést kiváltó neutronra legalább két neutron jut. Végül más fizikusok is rájöttek, hogy minden egyes újonnan felszabadult neutron két különálló reakciót indíthat el, amelyek mindegyike legalább még kettőt okozhat. Egyetlen ütközés is beindíthatott egy láncreakciót, ami még több energia felszabadulását eredményezte.
Energia és pusztítás
A tudósok egy szellemi láncreakcióban kezdték felismerni az új felfedezésben rejlő lehetőségeket. A második világháború kezdetén egy Franklin Roosevelt amerikai elnöknek írt levél, amelyet Leo Szilárd magyar fizikus fogalmazott meg és Albert Einstein írt alá, megjegyezte, hogy az ilyen kutatásokat fel lehetne használni egy epikus méretű bomba létrehozására, és foglalkozott azzal a gondolattal, hogy a németek megvalósíthatóan egy ilyen fegyvert szállíthatnának az amerikai küszöbre. Roosevelt pénzt különített el az amerikai kutatásokra, és 1941-ben megalakult a Tudományos Kutatási és Fejlesztési Hivatal azzal a céllal, hogy a kutatásokat a nemzetvédelemben alkalmazzák.
1943-ban a hadsereg mérnöki testülete vette át az atomfegyver előállítására irányuló kutatásokat. A “Manhattan Projekt” néven ismert, szigorúan titkos törekvés eredménye az első atombomba megalkotása volt 1945 júliusában. Az ezt követő két atomfegyvert a japán Hirosima és Nagaszaki városaira mért katonai csapás részeként vetették be.
Azóta a nukleáris kutatást rendkívül érzékenynek tekintik. Maga a tudás nem túl bonyolult, de a folyamatot finanszírozó anyagokat lényegesen nehezebb beszerezni.
A fissziót leggyakrabban az atomerőművekben történő energiatermelésre használják. A folyamat során azonban jelentős mennyiségű nukleáris hulladék keletkezik, amely mind az emberekre, mind a környezetre veszélyes lehet. Ugyanakkor az emberek gyakran tartanak az atomerőművekkel járó veszélyektől, és nem szeretnék, hogy a környékükön legyenek. E problémák miatt az atomenergia nem olyan népszerű, mint az energia kinyerésének hagyományosabb módszerei, például a fosszilis tüzelőanyagok használata.
A hatvanas években az amerikai kormány vizsgálta a maghasadás rakétahajtásként való felhasználásának lehetőségét. A korlátozott (nukleáris) kísérleti tilalmi szerződés 1963-as aláírása azonban véget vetett minden nukleáris fegyver föld feletti felrobbantásának, így legalábbis ideiglenesen bezárult az ajtó a maghasadással hajtott rakéták tesztelése előtt.
– Nola Taylor Redd, a LiveScience munkatársa
Hivatkozások:
- VIDEÓ: Atoms for Peace: Nuclear Fission
- Power the Future: 10 Ways to Run the 21st Century
- Top Ten Disruptive Technologies
Recent news