Tímarit Verkfræðingafélags Íslands


Tímarit Verkfræðingafélags Íslands - 20.12.1946, Blaðsíða 5

Tímarit Verkfræðingafélags Íslands - 20.12.1946, Blaðsíða 5
TÍMARIT V.F.l. 1946 35 Nákvæmar mælingar hafa sýnt, að massi prótónu er 1,00758 massi neutrónu er 1,00893 og massi heiíumkjarna 4,00280 Eru massar þessir miðaðir við það, að massi súrefnis- atómu sé 16,00000. Tvær prótónur og tvær neutrónur hafa þá samanlagt massann 4,03302. Ef helíumkjarni myndaðist úr þessum einingum ætti því að losna orka, sem nemur mismuninum á massanum, en sá mismunur er 0,030. . . massaeiningar eða 3% af massa vatnsefnisfrumeindar. Sé þessi tala borin saman við tölu þá, sem við athuguðum áðan við brennslu kolefnis, og sem var aðeins 1:1010, sést hver geypimunur hér er á. Ef við reiknum orku þessa út í kílówattstundum fáum við: Fyrir hvert gramatóm (4 gröm) af helíum, sern myndast úr tveim prótón- um og tveim neutrónum losnar orka, sem hefur mass- ann 0,03 grömm eða 0,03 x (3 x 1010)2 erg = 81 x 101G erg = 22 x 103 kwst. Mönnum var það ljóst fyrir allmörgum árum, að þessa orku væri hægt að fá, ef hægt væri að koma þessari breytingu af stað. Gallinn var aðeins sá, að ekki sáust neinar leiðir til þess að gera þessa eða samsvarandi breytingu, nema þá máske á einstökum frumeindum, og þurfti þá venjulega mikið meiri orku til þess að koma breytingunni af stað en orku þá, sem fékkst við breytinguna. Breytt viðhorf. Um áramótin 1938—39 breyttist hins vegar þetta viðhorf. Prófessor Hahn, sem nýlega hefur fengið Nobelsverðlaunin, fann þá, að ef neutrónur verkuðu á úraníum myndaðist baríum í smáum stíl. Nú er úraníum nr. 92 í períódiska kerfinu en baríum nr. 56. Mæltu því ýmsar líkur með því, að kjami úraní- ums sundraðist í tvo nær því jafnstóra hluta og var þess þá að vænta, að við slíka sundrun losnaði mjög mikil orka. Var mikið unnið að þessum rannsóknum árið 1939 og fram á árið 1940, og voru þá birtar niðurstöður rannsókna, en er vísindamönnum varð ljóst, hvaða hernaðarþýðingu þetta gæti haft, var lítið birt um þetta frekar. Aðalheimildaritið er hin opinbera skýrsla, sem birt var að tilhlutun stjórnar U. S. A. um rannsóknir þær, sem fram fóru í U. S. A. á þessu sviðið með tilliti til hernaðarlegra nota. Skýrsla þessi er rituð af prófessor H. D. Smyth við Princeton háskólann. Niðurstöður. Hér yrði of langt mál að rekj'a þróun málsins eins og gert er í skýrslu þessari, og verður því aðeins drepið á helztu niðurstöður. Neutrónur hafa sérstaka hæfileika til þess að verka á kjarna hinna einstöku frumefna. Neutrón- urnar hafa enga hleðslu og verða því ekki fyrir áhrifum frá hinum miklu hleðslum í fmmeindunum. Þess vegna geta þær komist inn á milli hinna ytri rafeinda, að því er virðist auðveldlega. Kjarnar hinna einstöku frumeinda komast hins vegar ekki í ná- munda hvorn við annan, þar sem þeir eru venjulega umgirtir af rafeindum, sem eru í hlutfallslega mikilli fjarlægð frá kjarnanum. Neutrónan getur með viss- um rétti talist frumefni nr. 0 í períódíska kerfinu. Hún hefur massann 1 og hleðsluna 0 og er á tákn- máli rituð on1. Úraníum og kjarnabreytingar þess. Úraníum er nr. 92 í períódíska kerfinu. Hinar ytri elektrónur eru því 92 að tölu. I kjarnanum eru 92 prótónur. í úraníum því, sem finnst í náttúrunni eru aðallega tvær ísótópur. Önnur hefur massatöluna 238, og eru því auk hinna 92 prótóna, 146 neutrónur í kjarnanum. Hin ísótópan hefur massatöluna 235 og eru því 143 neutrónur í kjarnanum. Rannsóknir leiddu nú í ljós, að það var ísótópan, sem hefur massatöluna 235, sem klofnaði við áhrif neutróna, og að það voru neutrónur, sem ekki höfðu sérstaklega mikinn hraða, sem voru áhrifaríkastar við klofningu þessa. Við klofninguna losnaði mjög mikil orka, og var þannig möguleiki til þess að fram- kvæma þessa klofningu í stórum stíl, ef hægt væri að fá ísótópuna U235 nokkurn veginn óblandaða öðrum efnum. Einnig leiddu rannsóknir það í ljós, að hin ísótóp- an, U238 klofnaði ekki við verkanir frá neutrónum, heldur tók nú til sín neutrónur, þannig að í kjarnan- um urðu 147 neutrónur og myndaðist þannig ísótópa af úraníum, sem hefur massatöluna 239, en er að sjálfsögðu nr. 92 í períódiska kerfinu. Samkvæmt kenningu prófessor Bohr og prófessor Wheeler á kjarnabreytingum, mátti ætla, að þessi ísótópa af úraníum væri geislamögnuð og sendi frá sér /8-geisla. Geislar þessir eru hraðfara elektrónur, sem koma frá kjarnanum. Við þetta hækkar pósitíf hleðsla kjarnans, en massi hans er óbreyttur. Mynd- ast þannig efni nr. 93 í períódíska kerfinu, og hefur það massann 239. Efni þetta hefur verið nefnt nep- túníum og tákn þess er Np. Breyting þessi skrifast: B2U23B -> 83Np230 + H-e°. Samkvæmt kenningunni mátti vænta þess, að hið nýja efni væri einnig geislamagnað, og sendi frá sér /J-geisla. Myndast þá enn nýtt efni, með óbreyttri massatölu, en atómnúmer 94. Efni þetta hefur verið nefnt plútóníum og hefur táknið Pu. Breyting þessi skrif ast: 93Np23!) -> 0,Pu239 + ^e0. Þetta efni, plútóníum, átti samkvæmt kenningunni að vera óstöðugt á svipaðan hátt og U235, þ. e. klofna

x

Tímarit Verkfræðingafélags Íslands

Beinir tenglar

Ef þú vilt tengja á þennan titil, vinsamlegast notaðu þessa tengla:

Tengja á þennan titil: Tímarit Verkfræðingafélags Íslands
https://timarit.is/publication/860

Tengja á þetta tölublað:

Tengja á þessa síðu:

Tengja á þessa grein:

Vinsamlegast ekki tengja beint á myndir eða PDF skjöl á Tímarit.is þar sem slíkar slóðir geta breyst án fyrirvara. Notið slóðirnar hér fyrir ofan til að tengja á vefinn.