Atom dapat memperoleh atau kehilangan tenaga apabila elektron bergerak dari orbit yang lebih tinggi ke orbit yang lebih rendah di sekitar nukleus. Walau bagaimanapun, pemisahan inti atom akan membebaskan lebih banyak tenaga daripada tenaga ketika elektron kembali ke orbit yang lebih rendah dari orbit yang lebih tinggi. Tenaga itu boleh digunakan untuk tujuan merosakkan atau untuk tujuan selamat dan produktif. Membelah atom disebut pembelahan nuklear, suatu proses yang ditemui pada tahun 1938; Pemisahan atom berulang dalam pembelahan disebut reaksi berantai. Walaupun ramai orang tidak mempunyai peralatan untuk melakukan ini, jika anda ingin tahu mengenai proses pemisahan, berikut adalah ringkasannya.
Langkah
Bahagian 1 dari 2: Pembelahan Atom Asas
Langkah 1. Pilih isotop yang betul
Sebilangan unsur atau isotopnya mengalami kerosakan radioaktif. Namun, tidak semua isotop diciptakan sama dari segi kemudahan pembelahannya. Isotop uranium yang paling sering digunakan, mempunyai berat atom 238, terdiri dari 92 proton dan 146 neutron, tetapi intinya cenderung menyerap neutron tanpa berpecah menjadi inti yang lebih kecil dari unsur lain. Isotop uranium yang mempunyai tiga lebih sedikit neutron, 235U, lebih mudah dibelah daripada isotop 238U; Isotop seperti itu disebut bahan fisil.
Beberapa isotop dapat dibelah dengan sangat mudah, begitu cepat sehingga reaksi pembelahan berterusan tidak dapat dipertahankan. Ini dipanggil pembelahan spontan; isotop plutonium 240Pu adalah contoh isotop itu, tidak seperti isotop 239Pu dengan kadar pembelahan yang lebih perlahan.
Langkah 2. Dapatkan isotop yang mencukupi untuk memastikan pembelahan akan berterusan setelah atom pertama berpecah
Ini memerlukan sejumlah bahan isotop minimum untuk dibahagi agar reaksi pembelahan berlaku; Jumlah ini dipanggil jisim kritikal. Untuk mendapatkan jisim kritikal memerlukan bahan sumber untuk isotop, untuk meningkatkan kemungkinan pembelahan berlaku.
Kadang kala, perlu untuk menambahkan jumlah relatif bahan isotop split dalam sampel untuk memastikan reaksi pembelahan berterusan dapat berlaku. Ini disebut pengayaan, dan ada beberapa kaedah yang digunakan untuk memperkayakan sampel. (Untuk kaedah yang digunakan untuk memperkaya uranium, lihat wikiHow Cara Memperkaya Uranium.)
Langkah 3. Tembak inti bahan isotop terbelah dengan zarah subatom berulang kali
Zarah subatom tunggal boleh memukul atom 235U, membelahnya menjadi dua atom yang terpisah dari unsur lain dan melepaskan tiga neutron. Ketiga-tiga jenis zarah subatomik ini sering digunakan.
- Proton. Zarah-zarah subatom ini mempunyai jisim dan muatan positif. Bilangan proton dalam atom menentukan unsur atom.
- Neutron. Zarah-zarah subatom ini mempunyai jisim sebagai proton tetapi tidak mempunyai cas.
- Zarah alfa. Zarah ini adalah inti atom helium, bahagian elektron yang berputar di sekelilingnya. Zarah ini terdiri daripada dua proton dan dua neutron.
Bahagian 2 dari 2: Kaedah Pembelahan Atom
Langkah 1. Tembak satu nukleus atom (nukleus) isotop yang sama pada yang lain
Kerana zarah subatom yang lemah sukar dilalui, daya yang kerap diperlukan untuk memaksa zarah keluar dari atomnya. Salah satu kaedah untuk melakukan ini ialah menembak atom isotop yang diberikan pada atom lain dari isotop yang sama.
Kaedah ini digunakan untuk membuat bom atom 235U jatuh pada Hiroshima. Senjata seperti senjata dengan inti uranium, yang menembak atom 235U pada atom 235U yang lain, membawa bahan pada kelajuan tinggi sehingga menyebabkan neutron yang dilepaskan memukul inti atom 235U yang lain dan memusnahkannya. Neutron yang dilepaskan ketika atom berpisah secara bergantian memukul dan membelah atom 235U yang lain.
Langkah 2. Picit sampel atom dengan rapat, rapatkan bahan atom
Kadang kala, atom mereput terlalu cepat untuk saling menembak. Dalam kes ini, mendekatkan atom bersama meningkatkan kemungkinan zarah subatom yang dibebaskan memukul dan membelah atom lain.
Kaedah ini digunakan untuk membuat bom atom 239Pu jatuh pada Nagasaki. Letupan biasa mengelilingi jisim plutonium; semasa meletup, letupan mendorong jisim plutonium, membawa atom 239Pu menghampiri sehingga neutron yang dilepaskan akan terus memukul dan membelah atom 239pu lain.
Langkah 3. Keluarkan elektron dengan pancaran laser
Dengan pengembangan laser petawatt (1015 watt), kini mungkin untuk memisahkan atom menggunakan sinar laser untuk membangkitkan elektron dalam logam yang merangkumi bahan radioaktif.
- Dalam ujian tahun 2000 di Lawrence Livermore Laboratory di California, uranium dibungkus dengan emas dan diletakkan di dalam tembaga. Denyutan sinar laser inframerah 260 joule memukul sampul dan perumahan, yang mengasyikkan elektron. Ketika elektron kembali ke orbit normalnya, mereka melepaskan sinaran gamma bertenaga tinggi yang menembusi inti emas dan tembaga, melepaskan neutron yang menembusi atom uranium di bawah lapisan emas dan memisahkannya. (Kedua-dua emas dan tembaga menjadi radioaktif sebagai hasil percubaan.)
- Ujian serupa dilakukan di Rutherford Appleton Laboratory di United Kingdom menggunakan 50 terawatts (5 x 1012 watt) laser yang bertujuan untuk plat tantalum dengan pelbagai bahan di belakangnya: kalium, perak, zink, dan uranium. Sebahagian atom dari semua bahan ini berjaya dipecah.
Amaran
- Sebagai tambahan kepada pembelahan isotop tertentu yang terlalu cepat, letupan yang lebih kecil dapat memusnahkan bahan pembelahan sebelum letupan mencapai kadar reaksi berterusan yang diharapkan.
- Seperti peralatan lain, ikuti prosedur keselamatan yang diperlukan, dan jangan melakukan perkara yang kelihatan berisiko. Berhati-hati.
