4
201
• IV fəsil •
Atom və atom nüvəsi
•
Z
ƏNCİRVARI NÜVƏ REAKSİYASI. ATOM BOMBASI
4.13
Bu şəhərlərə atılan cəmi iki atom
bombasının partlayışı nəticəsində
ümumilikdə nə qədər insan məhv
edilmişdir?
İnsanları yandırıb külə döndərən,
binaları dağıdıb şəhəri məzarlığa
çevirən belə “fövqəladə güc” 4t
kütləyə malik atom bombasında
nədən yaranmışdır?
XX əsrin əvvəllərində ağır kimyəvi ele-
mentlərin nüvələrinin bölünməsi prose-
sinin tədqiqi yeni-yeni ixtiralara yol açdı.
Təəssüf ki, ilk belə ixtiralardan biri insan-
lığa qarşı yönələn kütləvi qırğın silahı –
atom bombası hazırlanması ilə nəticə-
ləndi. Yəqin ki, Yaponiyanın Xirosima və
Naqasaki şəhərlərində törədilən atom
faciəsi haqqında eşitmisiniz.
İlk 30 saniyə müddətində şəhər
əhalisinin 30%-i həlak oldu!
Məsələ.
1945-ci il avqustun 6-da
ABŞ hərbçiləri Yaponiyanın Xiro-
sima şəhərinə atom bombası at-
dılar.
Bombanın partladığı episentrə
yaxın sahədə ilk 30
saniyə müd-
dətində şəhər əhalisinin 30%-i
yanıb külə döndü
(
a
).
Bir həftə keçdikdən sonra şəhər
əhalisinin daha 28%-i
radioaktiv
şüalanmadan həlak oldu. Xirosima
şəhərində atom bombasının part-
ladığı gün 260 000 insan yaşayırdı.
Partlayışın ilk 30 saniyəsindən və
bir həftədən sonra həlak olanların
sayını təyin edin.
Nəticəni müzakirə edin:
Atom bombasının partlaması za-
manı insanları dərhal yandıran
belə böyük enerji haradan yara-
nır?
Sonrakı həftə həlak olanlar hansı
şüalanmanın öldürücü təsirinə
məruz qaldılar?
Araşdırma
1
(a)
202
Zəncirvarı nüvə reaksiyası. Uran nüvəsinin bölünmə reaksiyası zamanı yaranan
yeni “nəsil” neytronların qarşısına başqa uran nüvələri çıxdıqda onların
da bölünmə
reaksiyaları baş verir. Bu reaksiyaların hər birindən növbəti “nəsil” neytronlar
yaranır və beləliklə, ilkin neytronların təsiri altında uran nüvəsinin bölünməsinin
uzun zənciri alınır
(
a
).
Z
əncirvarı reaksiya – bölünən uran nüvələrinin sayının sel artımıdır.
Z
əncirvarı reaksiyada onu yaradan zərrəciklər həmin reaksiyanın məhsulu kimi
yaranır.
Zəncirvarı nüvə reaksiyasının baş verməsinin zəruri şərtləri. Zəncirvarı nüvə
reaksiyasının mövcud olması üçün iki zəruri şərt ödənilməlidir:
1. Zəncirvarı reaksiyası zamanı
neytronların artma əmsalı vahidə bərabər və ya
ondan böyük olmalıdır.
Hər hansı nəsildə olan neytronlar sayının ondan əvvəlki nəsil neytronlar sayına
nisbəti neytronların artma əmsalı (k) adlanır:
ə
ə
.
Deməli,
zəncirvarı nüvə reaksiyasının getməsi üçün neytronların artma əmsalı
k
1 olmalıdır. Əgər
k > 1 olarsa, bölünmə yaradan neytronların sayı
getdikcə artar
və idarəedilməyən – partlayışa səbəb olan zəncirvarı nüvə reaksiyası baş verər. Əgər
k < 1 olarsa, bölünmə yaradan neytronların sayı getdikcə azalar və reaksiya sönər.
Əgər
k = 1 olarsa, bölünmə yaradan neytronların sayı dəyişməz qalar və idarəolunan
zəncirvarı nüvə reaksiyası baş verər.
2. Uranın kütləsi müəyyən minimal miqdarda –
böhran kütləsinə bərabər və ya
ondan böyük olmalıdır. Böhran kütləsi neytronların uran nüvələri ilə toqquşma
(a)
4
203
• IV fəsil •
Atom və atom nüvəsi
•
imkanı yaradır, zəncirvarı reaksiyanın baş verməsini təmin edir. Bu kütlədən kiçik
olduqda neytronlar uran nüvəsi ilə qarşılıqlı təsirə məruz qalmayıb ondan kənar
“uçub” keçir – zəncirvarı reaksiya baş vermir.
Zəncirvarı nüvə reaksiyasının getməsi üçün tələb olunan ən kiçik uran kütləsi
böhran kütlə adlanır.
Böhran kütlə uran
izotopu üçün 48 kq, plutonium
izotopu üçünsə 10 kq-dır.
Atom bombası. Atom bombasının partladılması zəncirvarı nüvə reaksiyası sayə-
sində baş tutur. Bu məqsədlə hər birinin kütləsi böhran kütləsindən cüzi kiçik olan
iki ağır nüvə maddəsindən istifadə edilir
(
b
): birincisi, uran-235 izotopundan
hazırlanan metal kapsul, ikincisi, bu kapsulun daxilində yerləşdirilən plutonium-239
maddəsi. Böhran kütlələri az olduğundan onların hər birində ayrı-ayrılıqda zəncir-
varı reaksiya getmir. Lakin bomba-
nın daxilində yaradılan kiçik partla-
yış bu iki maddəni birləşdirir, sürətli
idarəolunmaz zəncirvarı reaksiya,
nüvə partlayışı baş verir. Partlayış
zamanı temperatur dərhal milyon-
larla dərəcəyə yüksəlir, uran kap-
sulu və bütün maddələr bir anda bu-
xara çevrilir. Qaynar plazma sürətlə
genişlənərək qarşısına çıxan hər şeyi
yandırır və dağıdır.
Yaradıcı tətbiqetmə
Verilən məsələnin şərti və izahlı həlli ilə tanış olduqdan sonra onun həllini tamamlayın.
Məsələ. Atom bombası partladıqda 48 kq uran-235 izotopunun zəncirvarı reaksiyasından
nə qədər enerji ayrılar?
İzahlı həlli. Kütləsi 1 kq uran-235 izotopunun zəncirvarı reaksiyasından nə qədər enerji
ayrıldığını hesablayaq.
Uran üçün xüsusi rabitə enerjisi
7,6
, bölünən orta qrup nüvə qəlpələrinin
xüsusi rabitə enerjisi
ö . ü .
8,5
təşkil edir (bax: 4.9 mövzusu). Bu enerjilər
arasındakı fərq:
8,5
7,6
0,9
.
Hər bölünmə prosesində 236 nuklon iştirak etdiyindən bir uran
nüvəsinin bölünmə-
sindən ayrılan enerjinin miqdarı:
0,9
· 236
200
.
Beləliklə, kütləsi 1 kq olan uran-235
izotopu
N =
, ·
2,6 · 10 sayda
nüvədən ibarət olduğundan bu nüvələrin bölünməsindən ayrılan ümumi enerjinin miqdarı:
200 · 2,6 · 10
5,2 · 10
8,3 · 10
.
Təyin edin: 48 kq uran-235 izotopunun zəncirvarı reaksiyasından nə qədər enerji ayrılar?
Araşdırma
2
(b)