Historia badań i technologii rozszczepienia
termin rozszczepienie został po raz pierwszy użyty przez niemieckich fizyków Lise Meitner i Otto Frisch w 1939 roku do opisania rozpadu ciężkiego jądra na dwa lżejsze jądra o podobnej wielkości. Wniosek, że tak niezwykła reakcja jądrowa może w rzeczywistości wystąpić, był kulminacją prawdziwie dramatycznego epizodu w historii nauki i zapoczątkował niezwykle intensywny i produktywny okres badań.,
historia odkrycia rozszczepienia jądrowego rozpoczęła się wraz z odkryciem neutronu w 1932 roku przez Jamesa Chadwicka w Anglii. Wkrótce potem Enrico Fermi i jego współpracownicy we Włoszech podjęli szeroko zakrojone badania nad reakcjami jądrowymi powstałymi w wyniku bombardowania różnych pierwiastków tą niezładowaną cząstką., W szczególności pracownicy ci zaobserwowali (1934), że co najmniej cztery różne gatunki radioaktywne powstały w wyniku bombardowania uranu wolnymi neutronami. Te nowo odkryte gatunki emitowały cząstki beta i uważano je za izotopy niestabilnych „pierwiastków transuraniowych” o liczbie atomowej 93, 94 i być może wyższej. Było oczywiście duże zainteresowanie badaniem właściwości tych pierwiastków, w badaniach wzięło udział wielu radiochemików., Wyniki tych badań były jednak niezwykle kłopotliwe, a zamieszanie utrzymywało się aż do 1939 roku, kiedy Otto Hahn i Fritz Strassmann w Niemczech, idąc za wskazówką dostarczoną przez Irène Joliot-Curie i Pavle Savić we Francji (1938), udowodnili zdecydowanie, że tak zwane pierwiastki transuraniczne były w rzeczywistości radioizotopami baru, lantanu i innych pierwiastków w środku układu okresowego.,
sugerowano wcześniej, że lżejsze pierwiastki mogą powstać w wyniku bombardowania ciężkich jąder neutronami (zwłaszcza przez niemieckiego chemika Idę Noddack w 1934 roku), ale pomysł ten nie został poważnie rozważony, ponieważ wiązał się z tak szerokim odejściem od przyjętych poglądów fizyki jądrowej i nie był poparty jasnymi dowodami chemicznymi., Uzbrojeni w jednoznaczne wyniki Hahna i Strassmanna, Meitner i Frisch powołali się jednak na niedawno opracowany model ciecz-kropla jądra, aby dać jakościową teoretyczną interpretację procesu rozszczepienia i zwrócili uwagę na duże uwalnianie energii, które powinno mu towarzyszyć. Niemal natychmiast potwierdzono tę reakcję w kilkudziesięciu laboratoriach na całym świecie, a w ciągu roku opublikowano ponad 100 prac opisujących większość ważnych cech tego procesu., Eksperymenty te potwierdziły powstawanie niezwykle energetycznych ciężkich cząstek i rozszerzyły chemiczną identyfikację produktów.
dowody chemiczne, które były tak istotne w prowadzeniu Hahna i Strassmanna do odkrycia rozszczepienia jądrowego, uzyskano dzięki zastosowaniu technik nośnika i znacznika. Ponieważ powstawały niewidzialne ilości radioaktywnych gatunków, ich tożsamość chemiczna musiała być wydedukowana na podstawie sposobu, w jaki podążały one za znanymi pierwiastkami nośnymi, obecnymi w makroskopowej ilości, poprzez różne operacje chemiczne., Znane gatunki radioaktywne zostały również dodane jako znaczniki i ich zachowanie porównano z zachowaniem nieznanych gatunków, aby pomóc w identyfikacji tego ostatniego. Na przestrzeni lat te techniki radiochemiczne zostały wykorzystane do izolowania i identyfikacji niektórych 34 pierwiastków z cynku (liczba atomowa 30) do gadolinu (liczba atomowa 64), które powstają jako produkty rozszczepienia. Szeroki zakres radioaktywności wytwarzanych w rozszczepieniu sprawia, że reakcja ta jest bogatym źródłem znaczników do zastosowań chemicznych, biologicznych i przemysłowych.,
chociaż wczesne eksperymenty obejmowały rozszczepienie zwykłego uranu z powolnymi neutronami, szybko ustalono, że Rzadki izotop uranu-235 był odpowiedzialny za to zjawisko. Bardziej obfity izotop uranu-238 mógł być poddany rozszczepieniu tylko przez szybkie neutrony o energii przekraczającej 1 MeV. Jądra innych ciężkich pierwiastków, takich jak tor i protaktyn, również okazały się być rozszczepialne z szybkimi neutronami, a inne cząstki, takie jak szybkie protony, deuterony i Alfy, wraz z promieniami gamma, okazały się skuteczne w wywołaniu reakcji.,
w 1939 roku Frédéric Joliot-Curie, Hans von Halban i Lew Kowarski odkryli, że podczas rozszczepienia uranu-235 emitowano kilka neutronów, a odkrycie to doprowadziło do możliwości samowystarczalnej reakcji łańcuchowej. Fermi i jego współpracownicy dostrzegli ogromny potencjał takiej reakcji, jeśli można ją kontrolować. W grudniu. 2, 1942, udało im się to, obsługując pierwszy na świecie reaktor jądrowy. Urządzenie to, znane jako „stos”, składało się z szeregu bloków uranu i grafitu i zostało zbudowane na terenie kampusu Uniwersytetu Chicagowskiego.,
tajny projekt Manhattan, założony niedługo po wejściu Stanów Zjednoczonych do II Wojny Światowej, opracował bombę atomową. Po zakończeniu wojny podjęto wysiłki na rzecz opracowania nowych typów reaktorów do wytwarzania energii na dużą skalę, dając początek energetyce jądrowej.