Historie af fission forskning og teknologi
udtrykket fission blev første gang brugt af den tyske fysikere Lise Meitner og Otto Frisch i 1939 til at beskrive opløsningen af en tung kerne i to lettere kerner af omtrent samme størrelse. Konklusionen om, at en sådan usædvanlig nuklear reaktion faktisk kan forekomme, var kulminationen på en virkelig dramatisk episode i videnskabens historie, og den satte i gang en ekstremt intens og produktiv undersøgelsesperiode.,
historien om opdagelsen af kernespaltning faktisk begyndte med opdagelsen af neutronen i 1932 af James Chadwick i England. Kort tid derefter Enrico Fermi og hans medarbejdere i Italien foretog en omfattende undersøgelse af de nukleare reaktioner produceret af bombardementet af forskellige elementer med denne uladede partikel., Disse arbejdere observerede især (1934), at mindst fire forskellige radioaktive arter skyldtes bombardementet af uran med langsomme neutroner. Disse nyopdagede arter udsendte betapartikler og blev antaget at være isotoper af ustabile “transuraniumelementer” af atomnummer 93, 94, og måske højere. Der var selvfølgelig stor interesse for at undersøge egenskaberne af disse elementer, og mange radiochemister deltog i undersøgelserne., Resultaterne af disse undersøgelser, men var meget forvirrende, og den forvirring, der varede indtil 1939, da Otto Hahn og Fritz Strassmann i Tyskland, efter et fingerpeg om, fastsat af Irène Joliot-Curie og Pavlin Savić i Frankrig (1938), viste sig absolut at den såkaldte transuranic elementer var i virkeligheden radioaktive isotoper af barium, lanthan, og andre elementer i midten af det periodiske system.,
Det lettere elementer, der kunne være dannet ved at bombardere tunge kerner med neutroner var blevet foreslået tidligere (især den tyske kemiker Ida Noddack i 1934), men den idé blev ikke givet alvorlig overvejelse, fordi det indebar en så bred afvigelse fra accepterede synspunkter af nuklear fysik og var der ikke understøttes af klare kemiske beviser., Bevæbnet med de utvetydige resultater af Hahn og Strassmann påberåbte Meitner og Frisch imidlertid den nyligt formulerede væskedråbe-model af kernen for at give en kvalitativ teoretisk fortolkning af fissionsprocessen og henledte opmærksomheden på den store energifrigivelse, der skulle ledsage den. Der var næsten øjeblikkelig bekræftelse af denne reaktion i snesevis af laboratorier over hele verden, og inden for et år blev der offentliggjort mere end 100 papirer, der beskriver de fleste vigtige træk ved processen., Disse eksperimenter bekræftede dannelsen af ekstremt energiske tunge partikler og udvidede den kemiske identifikation af produkterne.
de kemiske beviser, der var så afgørende for at lede Hahn og Strassmann til opdagelsen af nuklear fission, blev opnået ved anvendelse af bærere-og sporstofteknikker. Da usynlige mængder af de radioaktive arter blev dannet, deres kemiske identitet måtte udledes af den måde, hvorpå de fulgte kendte bæreelementer, til stede i makroskopisk mængde, gennem forskellige kemiske operationer., Kendte radioaktive arter blev også tilsat som sporstoffer, og deres opførsel blev sammenlignet med den for de ukendte arter for at hjælpe med at identificere sidstnævnte. I årenes løb er disse radiokemiske teknikker blevet brugt til at isolere og identificere nogle 34 elementer fra atomicink (atomnummer 30) til gadolinium (atomnummer 64), der dannes som fissionsprodukter. Den brede vifte af radioaktiviteter produceret i fission gør denne reaktion til en rig kilde til sporstoffer til kemisk, biologisk, og industriel brug.,
selvom de tidlige eksperimenter involverede fission af almindeligt uran med langsomme neutroner, blev det hurtigt konstateret, at den sjældne isotop uran-235 var ansvarlig for dette fænomen. Den mere rigelige isotop uran-238 kunne kun underkastes fission med hurtige neutroner med energi over 1 MeV. Kernerne i andre tunge elementer, såsom thorium og protactinium, viste sig også at være fissile med hurtige neutroner; og andre partikler, såsom hurtige protoner, deuteroner, og alphas, sammen med gammastråler, viste sig at være effektive til at inducere reaktionen.,
I 1939, Frédéric Joliot-Curie, Hans von Halban, og Lew Kowarski fandt, at flere neutroner blev udledt i fission af uran-235, og denne opdagelse førte til, at muligheden for en selvforstærkende kædereaktion. Fermi og hans kolleger anerkendte det enorme potentiale ved en sådan reaktion, hvis det kunne kontrolleres. Den Dec. 2, 1942, lykkedes det dem at gøre det ved at drive verdens første atomreaktor. Kendt som en” bunke ” bestod denne enhed af en række uran-og grafitblokke og blev bygget på campus ved University of Chicago.,
det hemmelige Manhattan-projekt, der blev oprettet ikke længe efter, at USA trådte ind i Anden Verdenskrig, udviklede atombomben. Når krigen var afsluttet, blev der gjort en indsats for at udvikle nye reaktortyper til storstilet kraftproduktion, der fødte atomkraftindustrien.