historia fission forskning och teknik
termen fission användes först av de tyska fysikerna Lise Meitner och Otto Frisch 1939 för att beskriva upplösningen av en tung kärna i två lättare kärnor av ungefär lika stor storlek. Slutsatsen att en sådan ovanlig kärnreaktion faktiskt kan inträffa var kulmen på en verkligt dramatisk episod i vetenskapens historia, och den satte igång en extremt intensiv och produktiv undersökningsperiod.,
historien om upptäckten av kärnklyvning började faktiskt med upptäckten av neutronen 1932 av James Chadwick i England. Kort därefter genomförde Enrico Fermi och hans medarbetare i Italien en omfattande undersökning av de kärnreaktioner som produceras av bombardemanget av olika element med denna oladdade partikel., I synnerhet observerade dessa arbetare (1934) att minst fyra olika radioaktiva arter berodde på bombardemang av uran med långsamma neutroner. Dessa nyupptäckta arter emitterade betapartiklar och ansågs vara isotoper av instabila ”transuranelement” av atomnummer 93, 94 och kanske högre. Det var naturligtvis intensivt intresse för att undersöka egenskaperna hos dessa element, och många radiokemister deltog i studierna., Resultaten av dessa undersökningar var dock extremt förbryllande, och förvirring kvarstod fram till 1939 när Otto Hahn och Fritz Strassmann i Tyskland, efter en ledtråd från Irène Joliot-Curie och Pavle Savić i Frankrike (1938), visade definitivt att de så kallade transuraniska elementen faktiskt var radioisotoper av barium, lanthanum och andra element i mitten av periodiska systemet.,
att lättare element kunde bildas genom att bombardera tunga kärnor med neutroner hade föreslagits tidigare (särskilt av den tyska kemisten Ida Noddack 1934), men tanken fick inte allvarligt övervägande eftersom det innebar en så bred avvikelse från de accepterade synpunkterna på kärnfysik och var inte stöds av tydliga kemiska bevis., Beväpnad med de otvetydiga resultaten av Hahn och Strassmann åberopade emellertid Meitner och Frisch den nyligen formulerade vätskedroppsmodellen av kärnan för att ge en kvalitativ teoretisk tolkning av fissionsprocessen och uppmärksammade den stora energifrisättningen som skulle följa med den. Det fanns nästan omedelbar bekräftelse på denna reaktion i dussintals laboratorier över hela världen, och inom ett år publicerades mer än 100 papper som beskriver de flesta av de viktiga egenskaperna i processen., Dessa experiment bekräftade bildandet av extremt energiska tunga partiklar och utvidgade den kemiska identifieringen av produkterna.
de kemiska bevis som var så avgörande för att leda Hahn och Strassmann till upptäckten av kärnklyvning erhölls genom tillämpning av bärar-och spårtekniker. Eftersom osynliga mängder av de radioaktiva arterna bildades måste deras kemiska identitet härledas från det sätt på vilket de följde kända bärelement, närvarande i makroskopisk mängd, genom olika kemiska operationer., Kända radioaktiva arter tillsattes också som spårämnen och deras beteende jämfördes med den okända arten för att underlätta identifieringen av den senare. Under åren har dessa radiokemiska tekniker använts för att isolera och identifiera några 34 element från zink (atomnummer 30) till gadolinium (atomnummer 64) som bildas som fissionsprodukter. Det stora utbudet av radioaktivitet som produceras i fission gör denna reaktion till en rik källa till spårämnen för kemisk, biologisk och industriell användning.,
även om de tidiga experimenten involverade fission av vanligt uran med långsamma neutroner, fastställdes det snabbt att det sällsynta isotopen uran-235 var ansvarig för detta fenomen. Den mer rikliga isotopen uran-238 kunde göras för att genomgå fission endast av snabba neutroner med energi som överstiger 1 MeV. Kärnorna av andra tunga element, såsom torium och protaktinium, visade sig också vara klyvbara med snabba neutroner; och andra partiklar, såsom snabba protoner, deuteroner och alfa, tillsammans med gammastrålar, visade sig vara effektiva för att inducera reaktionen.,
1939 fann Frédéric Joliot-Curie, Hans von Halban och Lew Kowarski att flera neutroner emitterades i klyvningen av uran-235, och denna upptäckt ledde till möjligheten till en självbärande kedjereaktion. Fermi och hans medarbetare erkände den enorma potentialen hos en sådan reaktion om den kunde kontrolleras. På Dec. 2, 1942, lyckades de göra det, driva världens första kärnreaktor. Känd som en” hög”, bestod denna enhet av en rad uran-och grafitblock och byggdes på campus vid University of Chicago.,
det hemliga Manhattan-projektet, som grundades inte långt efter att USA gick in i andra världskriget, utvecklade atombomben. När kriget hade avslutats gjordes ansträngningar för att utveckla nya reaktortyper för storskalig kraftproduktion, vilket gav upphov till kärnkraftsindustrin.