Când un atom se împarte în două părți, fie prin descompunere naturală, fie prin instigare în laborator, eliberează energie. Acest proces este cunoscut sub numele de fisiune. Are un mare potențial ca sursă de energie, dar are atașate și o serie de probleme de siguranță, de mediu și politice care pot împiedica utilizarea sa.
Definiție fisiune
Un atom conține protoni și neutroni în nucleul său central. În fisiune, nucleul se scindează, fie prin dezintegrare radioactivă, fie pentru că a fost bombardat de alte particule subatomice cunoscute sub numele de neutrini. Bucățile rezultate au o masă combinată mai mică decât nucleul original, iar masa lipsă este convertită în energie nucleară.
Fisiunea controlată are loc atunci când un neutrino foarte ușor bombardează nucleul unui atom, rupându-l în două nuclee mai mici, de dimensiuni similare. Distrugerea eliberează o cantitate semnificativă de energie – de până la 200 de ori mai mare decât cea a neutronului care a inițiat procedura -, precum și eliberarea a cel puțin încă doi neutrini.
Reacțiile controlate de acest tip sunt folosite pentru a elibera energie în cadrul centralelor nucleare. Reacțiile necontrolate pot alimenta arme nucleare.
Fisiunea radioactivă, în care centrul unui element greu emite spontan o particulă încărcată pe măsură ce se descompune într-un nucleu mai mic, nu se produce des și are loc numai cu elementele mai grele.
Fisiunea este diferită de procesul de fuziune, când două nuclee se unesc în loc să se despartă.
Descoperirea energiei atomice
În 1938, fizicienii germani Otto Hahn și Fritz Strassman au bombardat un atom de uraniu cu neutroni în încercarea de a obține elemente grele. Într-o întorsătură surprinzătoare, au ajuns să scindeze atomul în elementele bariu și kripton, ambele semnificativ mai mici decât uraniul cu care cei doi au pornit. Eforturile anterioare ale fizicienilor avuseseră ca rezultat doar felii foarte mici tăiate dintr-un atom, așa că perechea a fost nedumerită de rezultatele neașteptate.
Fiziciana de origine austriacă Lise Meitner, care a fugit în Suedia în urma invaziei țării sale de către Hitler, și-a dat seama că scindarea a eliberat, de asemenea, energie. Lucrând la această problemă, ea a stabilit că fisiunea producea un minim de doi neutroni pentru fiecare neutron care a declanșat o coliziune. În cele din urmă, alți fizicieni și-au dat seama că fiecare neutron nou eliberat putea continua să provoace două reacții separate, fiecare dintre acestea putând provoca cel puțin alte două reacții. Un singur impact ar putea declanșa o reacție în lanț, determinând eliberarea a încă și mai multă energie.
Energie și distrugere
Într-o reacție intelectuală în lanț, oamenii de știință au început să realizeze posibilitățile pe care le presupunea noua descoperire. O scrisoare adresată președintelui american Franklin Roosevelt la începutul celui de-al Doilea Război Mondial, redactată de fizicianul maghiar Leo Szilard și semnată de Albert Einstein, menționa că astfel de cercetări ar putea fi folosite pentru a crea o bombă de proporții epice și aborda ideea că germanii ar putea livra în mod fezabil o astfel de armă la ușa Americii. Roosevelt a alocat bani pentru cercetarea americană, iar în 1941 a fost înființat Oficiul pentru Cercetare Științifică și Dezvoltare, cu scopul de a aplica cercetările pentru apărarea națională.
În 1943, Corpul Inginerilor Armatei a preluat cercetarea pentru realizarea unei arme nucleare. Cunoscut sub numele de „Proiectul Manhattan”, efortul ultrasecret a dus la formarea primei bombe atomice în iulie 1945. Două arme atomice ulterioare au fost folosite ca parte a unui atac militar asupra orașelor Hiroshima și Nagasaki din Japonia.
De atunci, cercetarea nucleară a fost considerată extrem de sensibilă. Cunoașterea în sine nu este prea complexă, dar materialele care finanțează procesul sunt semnificativ mai dificil de obținut.
Mai frecvent, fisiunea este utilizată pentru a genera energie în cadrul unei centrale nucleare. Cu toate acestea, procesul creează o cantitate semnificativă de deșeuri nucleare care pot fi periculoase atât pentru oameni, cât și pentru mediu. În același timp, oamenii se tem adesea de pericolele care ar putea veni odată cu centralele nucleare și nu le doresc în zona lor. Astfel de probleme fac ca energia nucleară să nu fie la fel de populară ca metodele mai convenționale de obținere a energiei, cum ar fi utilizarea combustibililor fosili.
În anii 1960, guvernul SUA a explorat posibilitatea de a utiliza fisiunea ca metodă de propulsie a rachetelor. Cu toate acestea, semnarea Tratatului de Interzicere Limitată a Testelor (Nucleare) în 1963 a pus capăt exploziei la suprafață a tuturor armelor nucleare, închizând ușa, cel puțin temporar, la testarea rachetelor propulsate cu fisiune.
– Nola Taylor Redd, LiveScience Contributor
Relaționat:
- VIDEO: Atoms for Peace: Nuclear Fission
- Power the Future: 10 Ways to Run the 21st Century
- Top Ten Disruptive Technologies
Recent news